Kuliah Asidi-Alkalimetri Des.2012

(1)

Pustaka;

1. Farmakope Indonesia edisi IV

2. J.Bassett, R.C. Denney, J.Mendham,.1991, Vogel’s

Textbook of Quantitative inorganic Analysis

Including Elementary Instrumental Analisis, 4 ed_,

Longman Group UK Limited, London. Materi :

Asidi-alkalimetri Titrasi bebas air

(2)

Analisis Kuantitatif

: Volumetri pengukuran volume : Gravimetri pengukuran berat

Analisis titrimetri adalah analisis kimia kuantitatif dengan menetapkan volume suatu larutan yang konsentrasinya diketahui dengan tepat (larutan

standart), yang diperlukan untuk bereaksi secara

kuantitatif dengan larutan dari zat yang akan ditetapkan.

Larutan standart biasanya ditambahkan dari buret dan proses penambahan larutan standar sampai reaksi tepat lengkap disebut titrasi.

(3)

Titik atau saat reaksi itu tepat sempurna disebut titik ekivalen atau titik akhir teoritis (titik akhir

stokiometri).

Analisis titrimetri dulu disebut analisis volumetri, tetapi karena volumetri meliputi pengukuran volume

seperti gas-gas, maka istilah analisis titrimetri yang paling tepat karena lebih menyatakan proses titrasi. Pereaksi yang diketahui konsentrasinya disebut titran,

(4)

• Volumetri : Analisis kuantitatif dengan

mengukur volume, analit direaksikan dengan

larutan baku (standar) yaitu larutan yang

sudah diketahui kadarnya.

•  titrasi  analisis titrimetri

(5)

Reaksi-reaksi pada analisis titrimetri harus memenuhi kondisi berikut:

1.Reaksinya sederhana, dapat dinyatakan dengan persamaan kimia yang stoikiometrik (reaksi sempurna).

2. Reaksinya berlangsung cepat, pada kasus tertentu digunakan katalis untuk mempercepat reaksi.

3. Harus ada perubahan yang menyolok pada titik ekuivalen. 4. Harus ada indikatoruntuk menetapakan titik akhir reaksi. Bila tidak ada indikator untuk mengamati titik ekivalen dapat dilakukan dengan cara berikut :

-Titrasi potensiometri

-Titrasi konduktometri, perubahan konduktivitas listrik lar. itu -Titrasi amperometri

(6)

Kelebihan titrimeri dari pada gravimetri :

-

Ketelitiannya tinggi 1 bagian dalam 1000 bagian

- Cepat dikerjakan, alat sederhana, tidak ada pemisahan yang rumit.

(7)

Alat yang diperlukan :

- Alat-alat pengukur yang dikalibrasi: buret, pipet (volume, ukur), labu takar, neraca analitik.

- Zat baku (standar) atau baku primer untuk pembakuan (standardisasi).

- Indikator atau alat lain untuk menentukan titik akhir titrasi.

(8)

Penggolongan Reaksi dalam Analisis Titrimetri

1.Reaksi penetralan (atau asidimetri dan alkalimetri), asidimetri : titrasi dengan suatu asam standart. alkalimetri : titrasi dengan suatu basa standart. 2. Reaksi pembentukan komplek (kompleksometri). 2 CN-_{+ Ag}+_{ [ Ag (CN)}

2]

-3. Reaksi pengendapan (Argentometri) Ag+_{+ Cl}-_{ AgCl}

2 Ag+ _{+ CrO}

4--  Ag2CrO4

4. Reaksi oksidasi-reduksi (Oksidimetri) Fe2+ _{+ Ce}4+_{ Fe}3+_{+ Ce}3+

(9)

Cara menyatakan kadar larutan:

Persen bobot : banyaknya zat terlarut dalam gram per 100 gram larutan.

• Dalam farmakope Indonesia dikenal : % b/b, % b/v, % v/v, %v/b

• Molaritas (M) : Banyaknya mol zat terlarut per liter larutan = mol/dm3_{= mol/L}_larutan

• Normalitas (N) : Banyaknya ekuivalen zat terlarut per liter larutan = mol ekv/L larutan

• Formalitas (F) : Banyaknya bobot rumus zat terlarut per liter larutan, sinonim dengan konsentrasi analitik = mol/L larutan (bentuk molekul keseluruhan

(10)

Stoikiometri (Stokiometri) adalah cabang ilmu kimia yang membahas hubungan bobot antara unsur-unsur dan senyawa dalam reaksi kimia.

Bobot ekivalen (BE) suatu zat yang terlibat dalam suatu

reaksi, yang digunakan sebagai dasar untuk suatu titrasi, didefinisikan sbb:

1. Asam-basa. Bobot gram-ekuivalen adalah bobot dalam gram suatu zat yang diperlukan untuk memberikan / bereaksi dengan 1 mol ( 1,008 g) H+

2. Redoks. Bobot gram-ekivalen adalah bobot dalam gram suatu zat yang diperlukan untuk memberikan atau bereaksi dengan 1 mol elektron.

3. Pengendapan atau pembentukan kompleks. Bobot gram ekivalen adalah bobot dalam gram zat yang diperlukan untuk memberikan atau bereaksi dengan 1 mol kation

(11)

BE = BM n

dengan n adalah jumlah mol ion hidrogen,elektron

atau kation univalen yang diberikan atau diikat oleh

zat yang bereaksi itu.

Contoh: Asidi alkalimetri HCl H+_{+ Cl}-

H₂SO₄ 2 H+ _{+ SO} 4

n = 1

(12)

Banyak senyawa yang mengalami lebih dari satu reaksi tunggal dan karenanya dapat mempunyai lebih dari

satu bobot ekuivalen, misalnya , ion permanganat dapat mengalami reaksi berikut:

MnO₄-_{+ e  MnO} 42- …………... (1) MnO₄-_{+ 4 H}+_{+ 3 e  MnO} 2 + 2H2O ……… (2) MnO₄-_{+ 8 H}+_{+ 4 e  Mn}3+_{+ 4H} 2O ……… (3) _MnO 4- + 8 H+ + 5 e  Mn2+ + 4H2O ……… (4)

Bobot ekuivalen garam permanganat, seperti KMnO₄,

adalah bobot molekul dibagi 1, 3 , 4 atau 5 , tergantung pada reaksi tersebut di atas terjadi.

(13)

N = mol ekuivalen/L

Mis : larutan HCl 2 N artinya larutan mengandung HCL 2 mol ekuivalen/L, atau HCL 2 mili mol ekivalen/mL Larutan NaOH 0,1 N artinya larutan mengandung NaOH 0,1 mol ekuivalen /L

= Na OH 0,1 grek/L

= 0,1 (gram) mol ekuivalen /L = 0,1/Val=n (gram) mol/ L

= 0,1 x BM gram/ L = 0,1 x 40 gram/ L

(14)

Keuntungan penggunaan sistem ekuivalen:

- Perhitungan analisis titrimetri menjadi sederhana

- Pada titik akhir titrasi jumlah ekivalen zat yang dititrasi = jumlah ekivalen larutan standar yang dipakai.

V₁ x N₁ = V₂ x N₂

Jumlah ekivalen zat yang dititrasi = Jumlah ekivalen larutan baku

(15)

Contoh :

Berapa mL HCl 0,2 N diperlukan untuk menetralkan 25,0 mL NaOH 0,1 N ?

HCl + NaOH NaCl + H₂O V_HCl x N_HCL = V_NaOH x N_NaOH

V_HCL x 0,2 = 25,0 x 0,1 V_HCL = 2,5/0,2 = 12,5 mL

(16)

Penyiapan larutan baku

- Baku primer  baku sekunder

-Penimbangan menggunakan neraca analitik (terkalibrasi) : : kesalahan yang diizinkan maksimum 0,1%

: Farmakope Indonesia Ed IV  timbang saksama lebih

kurang

-Cara penimbangan : - Langsung - Kembali Pelarut: akuadest

Pengukuran volume pelarut :

- Labu takar (labu tentukur) - Pipet volum, pipet ukur - buret

(17)

Syarat-syarat Baku primer :

1. Mudah diperoleh, mudah dimurnikan, mudah dikeringkan, mudah dipertahankan kemurnian .

2. Harus tak mudah berubah dalam udara (higroskopis, oksidasi, CO₂ ), tidak mudah berubah komposisi selama penyimpanan.

3. Dapat diuji pengotornya dengan uji yg kepekaaannya diketahui (0,01-0,02 %)

4. Harus mempunyai ekuivalen yang tinggi, sehingga error penimbangan dapat diabaikan.

5. Harus mudah larut pada kondisi digunakan.

(18)

Contoh baku primer untuk:

Reaksi asidi alkalimetri :

- natrium karbonat Na₂CO₃ - natrium tetra borat Na₂B₄O₇

- kalium hidrogen ftalat KHC₈H₄O₄ - kalium hidrogen iodat KH (IO₃)₂ - asam benzoat C₇H₆O₂

Reaksi pembentukan kompleks – perak

- perak nitrat

- natrium klorida

Reaksi oksidasi-reduksi – kalium dikromat, K₂Cr₂O₇ - kalium bromat KBrO₃

(19)

Standar sekunder adalah suatu zat, yang dapat digunakan untuk standarisasi, dan yang kandungan zat aktifnya

telah ditemukan dengan pembandingan terhadap suatu standar primer.

(20)

Netralisasi (Asidi-alkalimetri)

Ada 3 batasan mengenai apa yg dimaksud : asam dan basa

1. Arrhenius :

Asam adalah senyawa yang jika dilarutkan dalam air terurai menjadi ion hidrogen (H+_{) dan anion.}

Basa adalah senyawa jika dilarutkan dalam air terurai menjadi ion hidroksida (OH-_{) dan kation.}

Hanya berlaku pada senyawa anorganik dalam pelarut air

2. Bronsted :

Asam adalah senyawa yang dapat memberikan proton. Basa adalah senyawa yang dapat menerima proton.

3. Lewis :

Asam adalah senyawa aseptor pasangan elektron. Basa adalah senyawa pendonor pasangan elektron.

(21)

Keseimbangan asam – basa

H+_{+ OH}- _H

2O

Menurut hk kegiatan massa (Law of Mass Action) : [ H+_{] [ OH}-_]

[ H₂O ]

= K

Teori Asam Basa

Arrhenius donor proton (H+_{) donor hidroksida (OH}-₎ Bronsted donor proton aseptor proton

Lewis aseptor pasangan donor pasangan

(22)

[ H+_{] [ OH}-_] _{[ H} 2O ]

= K [ H+_{] [ OH}-_{= K}_]

W

Pada air murni, pada suhu kamar, [H+_{] = [OH}-_{] , dan K}

W = 10-14

Maka : [H+_{] atau [OH}-_{] =}√ _K

W = √ 10-14 = 10-7

[ H+_{] [ OH}-_{] = 10}-14

[H+_{] > [OH}-_{]  asam}

[ OH-_{] > [H}+_{]  basa} [H

+_{] = [OH}-_{] = 10}-7 _{ netral}

Menurut Sorensen : pH adalah logaritma dari kebalikan [H+_]

pH = log 1 [H+_] pH = log 1 - log [H+_] pH = - log [H+_] p = - log p [H+_{] + p [OH}-_{] = p Kw} p [H+_{] + p [OH}-_{] = 14}

(23)

Perhitungan lain mencari [H+_{] dari suatu asam lemah atau basa lemah} CH₃COOH CH₃COO- _{+ H}+ K_a = [H +_{] [CH} 3COO- ] [CH₃COOH] a a 1-a K_a = [a] [a] [H= +_]2 [1-a] [asam] Diabaikan a<< [asam] [H+_]2_{= K} a [asam] Asam lemah : [H+_]₌_K a [asam]

Basa lemah : [OH-_{] = K}

b [basa]

pH= - log [H+_]

(24)

1. Asam kuat atau Basa kuat (a = 1) 2. Asam lemah atau Basa Lemah (a < 1)

3. Garam : - Yg berasal dari asam kuat dan basa kuat

- yg berasal dari basa kuat dan asam lemah

- Yg berasal dari asam kuat dan basa lemah - yg berasal dari basa lemah dan asam lemah 4. Bufer

Indikator pada asidi-alkalimetri

Tujuan titrasi : adalah menetapkan jumlah asam/basa secara kimiawi dengan tepat. Tepat yang dimaksud : tepat ekuivalen antara asam dan basa.Keadaan ini disebut : titik ekuivalen = titik stoikiometri =

titik-akhir teoritis

Pada titik ekuivalen ini bila asam dan basanya, keduanya mrpkn

elektrolit kuat maka larutan yg dihasilkan pH = 7 (netral), namun bila asam atau basanya bersifat elektrolit lemah pH larutan yang terjadi mungkin bersifat basa atau asam.

Pada titrasi setiap akhir titrasi selalu dpt ditandai dengan [H+_{] tertentu.} Ada sejumlah senyawa yang digunakan sebagai indikator

(25)

Teori Indikator

Fenolftalein (pp)

(26)

In_A = indik bentuk asam In_B = indik bentuk basa

y = koefisien keaktifan

dianggap y = 1

Mata dpt membedakan bila : [In_A] / [In_B] > 10

(27)

(28)

Pembuatan larutan asam klorida baku lebih kurang (+) 0,1 N

Bila akan dibuat 1000,0 ml lart baku HCl 0,1 N, berapa ml HCL kadar 37% b/b Bobot jenis 1,19 harus diambil?

Larutan asam klorida ini perlu dibakukan/standarkan dengan : - senyawa baku primer ( Na₂CO₃ atau Na₂B₄O₇ )

- larutan basa yang telah dibakukan  baku sekunder.

Misalkan : bila ditimbang baku Na₂CO₃ seberat 0,2500 g dan dititrasi memerlukan larutan baku HCl + 0,1 N sebanyak 45,00 ml.

(29)

37%  37%b/b artinya ada 37 gram HCl di dlm 100 gram larutan 37 gram HCl di dlm 100: 1,19 ml larutan 37 gram HCl di dlm 84,0336 ml lart

Kalau di dlm 1000 ml = (1000/ 84,0336) x 37 gram = 440,3000 gram HCl Di ubah ke mol (gram mol) = (440,300 / 36,5) gram mol/ L

= 12,0630 gram mol / L

Diubah ke grek (gram ekv) = 12.0630 x Val (I) = 12,0630 gram ekv/ L N (normalitas) = 12,0630

Diambil brp ml HCl 12, 0639 N untuk membuat 1000,0 ml HCl 0,1 N

N₁ x ml₁ = N₂ x ml₂

12,0639 X ml₁ = 0,1 x 1000

(30)

Berapakah Normalitas larutan baku HCl sebenarnya?

Baku primer Na₂CO₃ = 250,0 mg Brp miligram ekv (miligrek) Na₂CO₃ + 2 HCL  2 NaCl + H₂0 + CO₂

Na₂CO₃val = 2. Na₂CO₃ = 250/ 106 (BM) = 2,3585 miligrol diubah ke miligrol ekv = 2,3585 x 2 = 4,7170 miligram ekv

N₁ x ml₁ = N₂ x ml₂ 4,7170 = N₂ x 45 N₂ = 4,7170 / 45

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

Titrasi Soda (Na₂CO₃) dan Na bikarbonat (NaHCO₃)

Porsi 1: dititrasi dengan HCL 0,1 N menggunakan indik fenolpfalein (pp)

Porsi 2 : dititrasi dengan HCL 0,1 N menggunakan indik jingga metil (mo)

Na₂CO₃+ HCl pp NaHCO₃ + HCl NaHCO₃+ HCl pp X Na₂CO₃+ HCl NaHCO₃ + NaCl NaHCO₃+ HCl NaCl + H₂0 + CO₂ NaHCO₃+ HCl NaCl + H₂0 + CO₂ Mo ( metilorange)

(37)

Beberapa contoh Asidi-alkalimetri yang masih digunakan Farmakope Indonesia IV.

1. Acidum acetylosalicylicum 2. Acidum aceticum

3. Acidum aceticum glaciale 4. Acidum benzoicum 5. Acidum citricum 6. Acidum hydrochloridum 7. Acidum fusidicum 8. Acidum nitricum 9. Acidum phosphoricum 10. Acidum salicylicum 11. Acidum sulfuricum 12. Acidum sorbicum 13. Acidum tartaricum 14. Acidum undecylenicum 15. Ammonia 16. Magnesii hydroxydum 17. Magnesii oxydum 18. Natrii subcarbonas Dll.

(38)

(39)

COOH O CH₃ O OH COONa + NaOH _{+ CH} 3COONa 2 _{+ H} 2O 2 NaOH + H₂SO₄ Na₂SO₄ + H₂O

1 mol aspirin ~ 2 mol NaOH ~ 2 grion OH

-Val aspirin = 2/1 = 2

BE = BM/val = 180/2 = 90 Kesetaraan 0,5 N = 0,5 x BE = 0,5 x 90

(40)

Hidrolisis : antar aksi ion-ion dengan ion air menghasilkan asam lemah dan atau basa lemah

Garam yg berasal dari asam lemah dan basa kuat ( Na asetat)

CH₃COO- _{+ H} 2O  CH3COOH + OH- ---- Kh H₂O  H+_{+ OH}-_K w CH₃COOH  CH₃COO-_{+ H}+_{---- K} a = [H+_{] [OH}-_] = [CH₃COO-_{] [H}+_] [CH₃COOH] = [CH₃COOH] [OH-_] [CH₃COO-_] = [H+_{] [OH}-_{] [CH} 3COOH] [CH₃COO- _{] [H}+_] K_w K_a [OH-_{] [CH} 3COOH] [CH₃COO- _] = = K_h K_w K_a = Kh pKh = pKw - pKa K_h [OH-]2 [garam] = K_w K_a = K_w K_a [OH-_{] =} _[garam] [H+_{] =} Kw [OH-_] [H+_{] =} Kw [garam] K_w K_a

(41)

[H+_]2 ₌ Kw [garam] Kw K_a 2 [H+_{] =} K_w K_a [garam]

Garam yg berasal dari asam lemah

dan basa kuat pH = 1/2 pK_w +1/2 pK_a + 1/2 log [garam] pH = 1/2 pK_w +1/2 pK_a - 1/2 p [garam]

Garam yg berasal dari asam kuat dan basa lemah

Garam yg berasal dari asam lemah dan basa lemah

pH = 1/2 pK_w - 1/2 pK_b + 1/2 p[garam]

(42)

Larutan Bufer

Larutan bufer ialah larutan yang pada penambahan sedikit ion H₃O+ _{atau ion OH}-_{tidak memberikan perubahan pH}

yang berarti.

Jadi larutan bufer dapat menahan perubahan pH, karena itu larutan bufer juga disebut larutan penahan atau larutan penyangga.

Campuran zat yang dapat menahan perubahan pH dinamakan sistem bufer atau disingkat bufer.

Bufer merupakan campuran asam lemah dengan basa

konjugatnya atau basa lemah dengan asam konjugatnya. Jadi misalkan campuran asam asetat dan natrium asetat,

(43)

Camp asam lemah dan garam Na/K nya : CH₃COOH + CH₃COONa

Camp basa lemah dan garamnya : NH₄OH + NH₄Cl

CH₃COONa CH₃COO-_{+ Na}+ CH₃COOH CH₃COO- _{+ H}+ a<<< [CH₃COO-_{] x [H}+_] [CH₃COOH] K_a= _[H+_{] = K} a [CH₃COOH] [CH₃COO-_] [H+_{] = K} a [asam] [garam] - Log [H+_{] = - log K} a - log [asam] [garam] pH = p K_a + log [asam] [garam]

pOH = p K_b + log [garam]

(44)

Dengan adanya ion asetat yang berasal dari natrium asetat maka kesetimbangan didorong kekiri. Hal ini berakibat semakin sedikitnya ion asetat yang berasal dari ionisasi asam asetat, sehingga jumlahnya dapat diabaikan.

Jadi ion asetat yang terdapat didalam larutan dapat dianggap hanya berasal dari natrium asetat.

(45)

Kapasitas bufer

Kemampuan larutan bufer untuk menahan perubahan pH dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi dan

perbandingan konsentrasi asam/basa-konjugat yang membentuk sistem bufer.

Contoh:

Dua buah larutan masing-masing tediri dari camp. 100 mL, I. 0,1 molar asam asetat dan 0,1 molar natrium asetat II. 0,2 molar asam asetat dan 0,2 molar natrium asetat Kedua larutan menunjukkan pH yang sama, yaitu:

pH I = 4,74 + log 0,1/0,1 = 4,74 pH II = 4,74 + log 0,2/0,2 = 4,74

(46)

Jika kedalam kedua larutan itu masing-masing ditambahkan 20 mL 0,1 molar NaOH maka terjadi reaksi berikut:

Larutan I : CH₃COOH + OH-_{n CH}

3COO- + H2O

Tersedia : 10 mmol 2 mmol 10 mmol Bereaksi : 2 mmol 2 mmol

Sisa : 8 mmol - 12 mmol 2 mmol Larutan II : CH₃COOH + OH-_{ CH}

3COO- + H2O

Tersedia : 20 mmol 2 mmol 20 mmol Bereaksi : 2 mmol 2 mmol

(47)

Kedua larutan sekarang menunjukkan pH sebagai berikut: 21/120 pH I = 4,74 + log --- = 4,92 8/120 22/120 pH II = 4,74 + log --- = 4,83 18/120

Jadi setelah penambahan 20 mL 0,1 molar NaOH maka terjadi perubahan pH sebagai berikut:

∆ pH I = 4,92 - 4,74 = 0,18 ∆ pH II = 4,83 – 4,74 = 0,09

Jadi larutan II lebih mampu menahan perubahan pH dibanding larutan I

(48)

Soal : 1. Hitung pH larutan yang mempunyai [H+_{] = 4,0 10}-5_mol/L

Jawab :

pH = - log [H+_{] = log 1/ [H}+_]_{= log 1 – log [H}+_{] = 0 – log [H}+_]

= - log 4,0 10-5_{= 5 – log 4 =}_4,398

Soal : 2. Hitung pH larutan asam asetat 0,01M, bila diketahui derajat dissosiasi = 12,5%

Jawab :

[H+_]_{= 12,5% x 0,01 M = 1,25 10}-3_mol/L

pH = log 1/[1,25 10-3_{] = log 1 - log [1,25 10}-3_]

= 3 - log 1,25 = 2,903

(49)

(50)

Transfer or volumetric pipets.

Volumetric pipets accurately

deliver a fixed volume. A small volume remains in the tip.

Measuring pipets.

Measuring pipets are straight-bore pipets marked at different volumes. They are less accurate than

(51)

Typical buret.

A 50-mL buret is marked in 0.1 mL increments.

Two readings are taken for every volume measurement.

(52)

Proper technique for titration. Place the flask on a white background.

(53)

(54)