PERCOBAAN I (kalium nitrat)

(1)

PERCOBAAN I

Judul : Pembuatan Kalium Nitrat

Tujuan : 1. Memisahkan dua garam berdasarkan kelarutannya, pada suhu tertentu

2. Membuat kalium nitrat Hari/Tanggal : Kamis/ 11 Maret 2010

Tempat : Laboratorium Kimia P.MIPA FKIP UNLAM Banjarmasin

I. DASAR TEORI

Kalium nitrat merupakan komponen bubuk hitam teroksidasi (disuplai oksigen). Sebelum fiksasi industi nitrogen skala besar (proses Haber). Sumber utama kalium nitrat adalah deposit yang mengkristalisasikan dari dinding goa atau mengalirkan bahan organik yang membusuk. Tumpukan kotoaran juga sumber umum yang utama: ammonia dari dekomposisi urea dan zat nitrogen lainnya akan melalui oksidasi bakteri untuk memproduksi nitrat.

Beberapa sifat fisik dari kalium nitrat (KNO3) antara lain: Bobot senyawa : 101,11 sma

Titik lebur : 607 K

Titik didih : terdekomposisi pada suhu 673 K Densitas : 2,1 x 103_kg/m3

Struktur kimia : aragonite

Kelarutan : 38 g dalam 100 g air

Wujud : padatan putih atau abu-abu kotor

Sedangkan untuk sifat termokimia dari kalium nitrat (KNO3) adalah: Δf Ho_cair _{: -483 kJ/mol}

Δf Ho_padat _{: -495 kJ/mol}

(2)

2

KCl (aq) + NaNO3 (aq) → NaCl (s) + KNO3 (aq)

Jika cairan didinginkan, maka KNO3 akan mengendap. Endapan ini dipisahkan kemudian dimurnikan dengan cara rekristalisasi. Nama umum untuk KNO3 adalah sendawa, sedangkan untuk NaNO3 disebut sendawa Chili. Kalium nitrat mengkristal dalam bentuk prisma rombik, tetapi jika larutannya diuapkan maka perlahan-lahan pada kaca arloji akan mengkristal dalam bentuk rombohedral isomorf dengan natrium nitrat dan kalsit. KNO3 meleleh pada 336o_{C dan pada} suhu tinggi menghasilkan oksigen, seperti pada persamaan:

2KNO3 → 2KNO2 + O2

Leburan garam ini adalah oksidator kuat. Belerang, arang, dan posfor dapat terbakar dalam leburan ini menghasilkan kalium nitrat, karbonat, dan posfat.

Salah satu penerapan yang paling berguna dari kalium nitrat ialah dalam produksi asam sendawa dengan menambahkan asam sulfat yang terkonsentrasi pada larutan encer kalium nitrat, menghasilkan asam sendawa dan kalium sulfat yang terpisah melalui destilasi fraksional. Kalium nitrat juga digunakan sebagai pupuk, sebagai model bahan bakar roket, dan dalam beberapa petasan seperti bom asap. Dalam proses pengawetan makanan, kalium nitrat merupakan komposisi umum dari daging yang diasinkan, dan juga dalam pembuatan es krim.

KNO3 digunakan juga dalam pembuatan mesiu, juga penggunaan dalam pasta gigi untuk gigi sensitive secara dramatis, walaupun nyatanya tak ditampakkan untuk membantu hipersensitivitas gigi.

(3)

Diagram kelarutan dan suhu untuk garam NaCl, KCl, NaNO 3, dan KNO 3.

II. ALAT DAN BAHAN A. Alat yang digunakan

1. Gelas kimia 200 mL 2 buah

2. Corong biasa 1 buah

3. Termometer 1 buah

4. Batang pengaduk 2 buah 5. Neraca analitik 1 buah

6. Kaca arloji 2 buah

7. Gelas ukur 100 mL 1 buah

8. Hotplate 1 buah

9. Pipet tetes 2 buah

10. Baskom 1 buah

(4)

4

III. PROSEDUR KERJA

1. Melarutkan 15 g KCl dalam 50 mL air panas 2. Melarutkan 17 g NaNO3 dalam 50 mL air panas 3. Mencampurkan kedua larutan di atas

4. Menguapkan larutan sampai volume larutan menjadi 25 mL (pada umumnya larutan mendidih secara tidak teratur, oleh karena itu menggunakan penangas air)

5. Segera menyaring larutan ketika sedang panas-panas 6. Mendinginkan larutan hingga kalium nitrat mengkristal 7. Menyaring kristal dan mengeringkan kristal

8. Menimbang KNO3 yang diperoleh dan menghitung rendemennya

IV. DATA PENGAMATAN

No. Variabel yang diamati Hasil Pengamatan 1. Menimbang kertas saring

Menimbang KCl Menimbang NaNO3

Massa kertas I = 0,605 g Massa kertas II = 0,5015 g Massa KCl = 14,9614 g Massa NaNO3 = 17,0992 g

2. 14,9614 g KCl + 50 mL air panas

Larutan bening (Larutan I)

3. 17,0992 g NaNO3 + 50 mL air panas

Larutan bening (Larutan II)

4. Mencampur larutan I dan II Larutan bening

5. Menguapkan larutan pada suhu 80-90°C sampai volume tersisa 25 mL

Larutan keruh Terdapat endapan

6. Menyaring larutan Filtrat berupa larutan bening Residu berupa endapan NaCl

7. Menguapkan larutan kemudian menyaring

(5)

8. Mengeringkan dan menimbang kristal KNO3

Mengeringkan dan menimbang kristal NaCl

Massa KNO3 = 6,9678 g

Massa NaCl = 6,3001 g

V. ANALISIS DATA

Prinsip dasar dari pembuatan kalium nitrat adalah pemisahan dua garam berdasarkan perbedaan kelarutannya pada suhu tertentu, terbentuknya Kristal KNO3 pada suhu rendah dan pemurnian zat berdasarkan rekristalisasi.

Tahap awal dari percobaan ini adalah melarutkan KCl dalam air panas dengan tujuan mempercepat larutnya KCl. Karena pada umumnya suatu zat akan lebih cepat melarut dalam pelarut yang bersuhu tinggi. Proses ini menghasilkan larutan bening. Hal yang sama juga dilakukan pada NaNO3 yang juga menghasilkan larutan bening.

Reaksi antara KCl dengan air :

KCl (s) + H2O (l) → KOH (aq) + HCl (aq)

Reaksi antara NaNO3 dengan air :

NaNO3 (s) + H2O (l) → NaOH (aq) + HNO3 (aq)

Selanjutnya kedua larutan dicampurkan kemudian diuapkan hingga volume larutan yang tersisa sebanyak 25 mL. Tujuan dilakukan penguapan adalah untuk mengurangi jumlah kandungan pelarut sehingga larutan menjadi jenuh. Penguapan dilakukan pada kisaran suhu 80-90°C. Campuran antara kedua larutan menghasilkan KNO3 dan NaCl dengan reaksi sebagai berikut:

KCl (aq) + NaNO3 (aq) → NaCl (s) + KNO3(aq)

(6)

6

Diagram kelarutan dan suhu untuk garam NaCl, KCl, NaNO 3, dan KNO 3.

Setelah volume larutan mencapai 25 mL, kemudian larutan dalam keadaan masih panas. Penyaringan dilakukan dalam keadaan panas karena kelarutan KNO3 dalam air akan bertambah seiring meningkatnya temperatur, sedangkan NaCl kurang melarut dalam larutan jenuh antara KCl dan NaNO3.

Filtrat yang diperoleh dari hasil penyaringan selanjutnya didiamkan di dalam air es dengan tujuan supaya kristal KNO3 lebih cepat terbentuk. Untuk memisahkan antara kristal KNO3 dengan zat pengotor, dilakukan penyaringan.

Dari hasil percobaan diperoleh kristal KNO3 sebanyak 6,9678 g dan NaCl sebesar 6,3001 g. Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan nilai presentasi rendemen KNO3 sebesar 34,49% dan untuk NaCl sebesar 53,85%. Kecilnya nilai rendemen ini mungkin disebabkan karena pada penyaringan yang pertama dilakukan suhu larutan sudah mulai menurun atau larutan sudah mendingin sehingga mengalami kesulitan untuk disaring dan akibatnya banyak endapan NaCl dan KNO3 yang tertinggal pada kertas saring lalu terbuang. Selain itu, minimnya jumlah NaCl dan KNO3 yang diperoleh juga mungkin disebabkan karena suhu penguapan yang tidak dijaga konstan pada kisaran suhu 80°C.

(7)

belum terbentuk sempurna serta proses pengeringan yang terlalu lama (karena hanya menggunakan corong biasa bukan corong Buchner) sehingga kadar kedua senyawa mungkin berkurang akibat pengaruh udara disekitarnya.

VI. KESIMPULAN

1. Prinsip pembuatan kalium nitrat adalah pemisahan dua garam yang terbentuk dari campuran KCl dan NaNO3 dengan perbedaan kelarutan garam dalam air pada suhu tertentu.

2. Kristal KNO3 yang dihasilkan pada percobaan berwarna putih dan berbentuk seperti jarum.

3. Dari hasil percobaan diperoleh KNO3 sebesar 6,9678 g dengan persentase rendemen sebesar 34,49% dan NaCl sebesar 6,3001 g dengan presentase rendemen sebesar 53,85%.

4. Reaksi yang terjadi:

KCl (aq) + NaNO3 (aq) → NaCl (s) + KNO3(aq)

VII. DAFTAR PUSTAKA

Kuswati, Tina Maira. 2000. Sains Kimia. Jakarta: Bumi Aksara.

Mahdian dan Parham Saadi. 2008. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik. Banjarmasin: FKIP UNLAM.

Nitriatmojo, Maksum. 1991. Mengkaji Kimia Anorganik Buku I. Malang: IKIP.

(8)

8

LAMPIRAN

Perhitungan Rendemen

Diketahui:

Massa KNO3 (percobaan) : 6,9678 g

Massa NaCl (percobaan) : 6,3001 g

Massa KCl : 14,9614 g

Massa NaNO3 : 17,0992 g

Mr KNO3 : 101 g/mol

Mr KCl : 74,5 g/mol

Mr NaNO3 : 85 g/mol

Mol KCl

=

74.5

14,9614

g

/

mol

g

= 0,201 mol

Mol NaNO3 =

17,0992

85

g

/

mol

g

= 0,201 mol

KCl(aq) + NaNO3(aq)  NaCl(s) + KNO3(aq)

m: 0,2 0,2 -

-r: 0,2 0,2 0,2 0,2

(9)

mol KNO3 = 0,2 mol

massa KNO3 = 0,2 mol x 101 g/mol

= 20,2 g

Rendemen KNO3

% rendemen=

massa KNO

3

percobaan

3

teoritis

x 100%

=

6,6978

20,2

g

x 100%

= 34,49%

Mol NaCl = 0,2 mol

Massa NaCl = 0,2 mol x 58,5 g/mol

= 11,7 g

Rendemen NaCl

% rendemen =

massa NaCl percobaan

massa Nacl teoritis

x 100%

=

6,3001

11,7

g

x 100%

(10)

10

Jawaban Pertanyaan

Dari kurva pad suhu 20C KNO3 menunjukkan 30 g KNO3 dalam 100 g air.

mol KNO3 =

101

30

g

/

mol

= 0,297 mol

mol air =

18

100

g

/

mol

g

= 5,556 mol

mol total= mol KNO3 + mol air

= 0,297 mol + 5,556 mol

= 5,853 mol

XKNO3 =

mol KNO

mol total

3

=

0,297

5,853

mol

= 0,051

1. Jadi pada suhu 20C fraksi mol KNO3 adalah 0,051. Mol air adalah

100.000/ 18 g/mol = 5555,56 mol.

Xair= 1 – XKNO3

= 1 – 0,051 = 0,949

0,949=

5555,56

mol

¿ ¿

5272,23 mol + 0,949 mol KNO3 = 5555,56

mol KNO3 =

283,33

0,949

mol

(11)

berat KNO3 = mol KNO3 x Mr KNO3

= 298,556 mol x 101 g/mol = 30154,156 g

= 30,154 kg

Jadi, berat KNO3 yang melarut dalam 100l/1 kg air pada suhu 20C

adalah 30,154 kg.

2. Jika 50 g kalium nitrat, 100 g air didinginkan dari 40C menjadi 20C.

Dari kurva kelarutan KNO3 dalam air pada suhu 40C, fraksi mol KNO3

adalah 0,11 didapatkan dari perhitungan pada saat 40C KNO3 = 70g.

Maka:

mol KNO3 =

101

70

g

/

g

mol

= 0,693 mol

mol air ` = 5,5556 mol

mol total = 5,556 mol + 0,693 mol = 6,249 mol

XKNO3 pada 40C =

0,693

6,249

mol

= 0,1109

Xair = 1- 0,1109 = 0,8891

Xair =

mol air

+

mol KNO

3

0,8891 =

5,556

mol

5,556

+

mol KNO

mol

3

4,939 mol + 0,8891 mol KNO3 = 5,556 mol mol KNO3 = 0,6939 mol

berat KNO3 = 0,6939 mol x 101 g/mol = 70,084 g

Dengan perhitungan yang sama diperoleh berat KNO3 yang larut dalam 100 gram air pada suhu 20C adalah 29,8 gram berarti dengan

mendinginkan campuran dari 40C menjadi 20C dapat menurunkan l\

(12)

12

Pada soal disebutkan bahwa hanya 50 gram KNO3 yang dilarutkan dalam 100 gram air pada suhu 40C, sedangkan pada suhu ini kelarutan

KNO3 adalah 70,084 g/100 g air, berarti semua massa KNO3 melarut (50 gram KNO3 semuanya larut). Sedangkan pada suhu 20C (setelah

didinginkan) kelarutannya 29,8 g/100 g air. Sisanya yaitu 50 g – 29,8 g= 20,2 g KNO3 yang akan mengendap membentuk KNO3 (kristal).

Pada suhu 20C KNO3 lebih sedikit melarut dan dapat mengendap

(13)

17 gr NaNO3 + 50 ml air panas

Laru tan KCL

15 g KCL + 50 ml air panas

Mencampurkan

Larutan NaNO3

Menyaring larutan ketika sedang panas-panas

Menguapkan larutan sampai volumenya menjadi 80 ml

Larutan Panas

Larutan yang terbentuk NaCl + KNO3

Menguapkan larutan sampai volume menjadi 40 ml Mendinginkan larutan

Filtrat (larutan) Residu

Memurnikan kristal kalium nitrat dengan cara rekristalisasi sehingga bebas dari ion klorida Kristal KNO3

(14)

14

NB :

- Menimbang KNO3 yang diperoleh