PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

(1)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG

HALUS DAN HOMOGEN

I. TUJUAN

Mempelajari cara mesintesis senyawa nikel dimetilglioksim yang halus dan homogen.

II. TEORI

Suatu ion atau molekul kompleks terdiri dari satu atom (ion) pusat dan sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom (ion) pusat tersebut. Atom pusat ditandai oleh bilangan koordinasi, yaitu suatu angka bulat yang menunjukkan jumlah ligan yang dapat membentuk kompleks stabil dengan satu atom pusat. Ion-ion dan molekul anorganik sederhana seperti : NH3, CN-, Cl- dan H2O membentuk ligan

monodentat, yaitu satu ion atau molekul menempati salah satu ruang yang tersedia disekitar ion atom pusat dalam bulatan koordinasinya.

Pereaksi-pereaksi organik yang dipakai dalam pemeriksaan kimia umumnya mengandung gugus fungsi yang bertindak sebagai ligan. Karena itu, pereaksi-pereaksi ini dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion-ion logam, terutama senyawa kompleks dengan kelat. Pereaksi-pereaksi organik tersebut dapat digunakan untuk menghasilkan endapan atau mencegah timbulnya warna atau untuk mengubah sifat oksidasi atau reduksi suatu senyawa.[1]

Ion kompleks dideskripsikan sebagai ion logam dan beberapa jenis ligan yang terikat olehnya. Struktur dari ion kompleks tergantung dari 3 karakteristik, yaitu bilangan koordinasi, geometri dan banyaknya atom penyumbang setiap ligan:

a) Bilangan Koordinasi

Bilangan koordinasi adalah jumlah dari ligan-ligan yang terikat langsung oleh atom pusat. Bilangan koordinasi dari Co3+ dalam senyawa [Co(NH3)6]3+ adalah 6,

karena enam atom ligan (N dari NH3) terikat oleh atom pusat yaitu Co3+.

(2)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN terkadang bilangan koordinasi 2 dan 4 juga dapat muncul dan tidak menutup kemungkinan bilangan yang lebih besar pun bisa muncul.

b) Geometri

Bentuk (geometri) dari ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasi dan ion logam itu sendiri. Geometri ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasinya 2, 4, dan 6, dengan beberapa contoh misalnya sebuah ion kom-pleks yang mana ion logamnya memiliki bilangan koordinasi 2, seperti [Ag(NH3)2]+, memiliki bentuk yang linier.

c) Atom Pusat

Tidak semua logam membentuk senyawa kompleks, hanya logam-logam yang memiliki orbital kosong untuk menampung donor dari ligan. Atom Pusat adalah atom yang menyediakan tempat bagi elektron yang didonorkan. Biasanya berupa ion logam, terutama logam golongan transisi (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Co3+, dll) yang memiliki orbital (d) yang kosong.

Sedangkan Ligan adalah molekul/ion yang mengelilingi logam dalam ion kompleks yang harus memiliki PEB. Interaksi antar atom logam dan ligan dapat dibayangkan bagaikan reaksi asam basa-lewis.[2]

Nikel adalah logam putih perak yang keras, bersifat liat, dapat ditempa dan sangat kukuh. Logam ini melebur pada suhu 1445 oC dan bersifat sedikit magnetis. Nikel terdapat dialam sebagai bentuk senyawaan yang dapat ditemukan dalam bentuk :

1. A.Millerite,NIS

2. Garnierite (silikat dengan Mg) 3. Laterite ,silikat (Ni,Mg)6 Si4O10(OH) 6

4. Pentlandite ,5 % nikel yang bergabung dengan Cu dan Co.[3]

(3)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN [Ni(H2O)6]2+ yang dibentuk pada pelarutan Ni, NiCO3 dan sebagainya hingga

menghasilkan kompleks seperti trans-[Ni(H2O)2(NH3)4]2+ atau [Ni(en)3]2+.

Kompleks amin ini biasanya berwarna biru atau ungu dikarenakan pergeseran pita serapan bila H2O digantikan oleh medan ligan yang lebih kuat.[4]

Untuk spesies terkoordinasi 4, kebanyakan kompleks ini adalah bujur sangkar, hal ini dikarenakan konfigurasi d8 ligan planar menyebabkan salah satu orbital d menjadi tinggi secara khas dalam energi dan kedelapan elektron dapat menempati keempat orbital lainnya namun meninggalkan orbital-orbital anti-ikatan yang lebih kuat.

Dengan koordinasi tetrahedral, penempatan orbital anti-ikatan tidak dapat dihindari dengan sistem d8 Pd2+ dan Pt2+. Faktor ini menjadi demikian penting sehingga tidak ada kompleks tetrahedral yang terbentuk. Kompleks planar Ni2+ hanya akan berada dalam sifat diamagnetik.[2]

Sifat-sifat kompleks planar Ni2+ :

1. Berwarna merah, kuning atau coklat

2. Menyebabkan adanya pita serapan dengan intensitas sedang dalam range 450-600 nm

Nikel (II) akan membentuk sebuah endapan apabila direaksikan dengan sebuah senyawa organik dimetilglioksim C4H6(NOH)2. Pembentukan endapan

berwarna akan terjadi secara kuantitatif dalam sebuah larutan yang mempunyai pH sekitar 5-6, reaksi pembentukan kompleks yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut :

Adapun sifat – sifat dari dimetilglioksim adalah : 1. Berupa bubuk kristal

(4)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN 3. Mempunyai titik leleh 250 0C

4. Merupakan Kristal trinidit dari alkali dan air

5. Tidak larut dalam air, asam asetat, ammonia, dan asam mineral 6. Mendekati sol dalam alkohol

7. Berat molekul 288,94 g/mol

Nikel dimetilglioksim merupakan sebuah endapan yang cukup padat dan rapat. Untuk mendapatkan bubuk yang cukup halus dan homogen, biasanya dapat diperoleh dengan merubah pH larutan menjadi kecil, yaitu sekitar 3-4 dengan menambahkan urea kedalam larutannya. Larutan tersebut dipanaskan untuk mengubah urea menjadi ammonia dengan reaksi sebagai berikut :

NH2CONH2 + H2O

→

2NH3 + CO2

Nikel dapat dibentuk secara alami dalam sebuah kombinasi antara arsenik, antimon dan sulfur, misalnya millerite NiS, NiAs dan lain-lain. Komponen nikel yang bernilai komersil adalah granierets yaitu silikat magnesium nikel dan mengandung 3 – 5% Ni.[4]

Kegunaan dari dimetilglioksim adalah :

1. Mendeteksi dan menentukan logam Ni dan pemisahnya dari Co dan logam lain

2. Membentuk endapan merah dengan nikel 3. Pemisahan Pd dari Sn, Au, Rh, dan Ir 4. Mendeteksi Bi

5. Sebagai pigmen dalam zat 6. Dalam bidang kosmetik[1]

(5)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN menghasilkan NiCO4 yang mudah menguap. Logam yang kemurniannya 99,90 %

sampai 99,99% diperoleh dengan komposisi termal pada suhu 200 oC.[2]

Nikel terletak pada golongan VIII B dan pada periode keempat dalam sistem periodik. Nikel termasuk logam transisi sehingga mempunyai beberapa bilangan oksidasi. Hal ini dikarenakan pengisian orbital d oleh elektron valensinya. Dengan beberapa bilangan oksidasi, maka nikel dapat membentuk beberapa kompleks seperti :

1. K2NiF6, KNiF3 dengan struktur oktahedral

2. [NiCl4]2- dengan struktur tetrahedral

3. [Ni(CN)4]2- dengan struktur segiempat planar

(6)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

III. PROSEDUR PERCOBAAN

3.1 Alat dan bahan

3.1.1 Alat

3.1.2 Bahan

No. Bahan Fungsi

1. Dimetilglioksim Sebagai sumber ligan

2. Asam klorida Untuk menjaga pH (mengasamkan larutan)

3. NiSO4 atau NiNO3 Sebagai ion pusat

4. Urea Sebagai pembentuk endapan 5. Aquades Sebagai pelarut

No Alat Fungsi

1. Termometer Mengukur suhu larutan 2. Erlenmeyer Wadah larutan

3. Kertas saring Untuk menyaring 4. Gelas piala Wadah larutan 5. Corong Untuk penyaringan

(7)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

3.2 Cara kerja

1. Sebanyak 2,5 gram nikel sulfat atau nikel nitrat dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 mL dan diaduk sampai semua larut.

2. pH larutan diatur sekitar 5 dengan menambahkan HCl kemudian ditambahkan 15 mL larutan dimetilglioksim 1 % dan dilanjutkan dengan penambahan 4 – 5 gram urea, campuran dipanaskan sampai suhu sekitar 80 – 90 0C selama sekitar 1 jam dan endapan yang terbentuk diamati. Jika setelah 15 menit tidak ada endapan yang terbentuk maka ureanya ditambahkan sedikit lagi.

3. Campuran itu didinginkan dan pH larutannya diperiksa dengan kertas pH, kalau pH kecil 7 ammonium hidroksida ditambahkan sampai pH menjadi 7. Endapan yang terbentuk disaring.

4. Larutan yang telah dipisahkan dicek dengan menambahkan sekitar 2-3 mL larutan dimetilglioksim. Jika masih terbentuk endapan, maka larutan dipanaskan.

5. Endapan yang terbentuk disaring dan dikumpulkan.

6. Endapan dicuci dengan air dingin sekitar dua kali, dan dikeringkan dengan memanaskan sampai 110 0C.

(8)

3.3 Skema Kerja

2,5 gram NiSO4

- dimasukkan kedalam Erlenmeyer 100 mL - ditambahkan 50 mL aquades, diaduk sampai

larut

- diatur pH sekitar 5 dengan penambahan HCl - ditambah 15 mL dimetilglioksim 1 %

- ditambahkan 4 – 5 gram urea Campuran

- dipanaskan 80 – 90 oC selama 1 jam, endapan akan terbentuk

- diamati (jika tidak ada ditambahkan lagi urea) - didinginkan, pH diperiksa lagi

- endapan disaring

Filtrat Endapan

- ditambahkan 2-3 mL larutan - dicuci dengan aquades 2 kali

dimetilglioksim - dikeringkan pada suhu 110 oC

Endapan

(9)

3.4 Skema Alat

(10)

IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1.1 Data

Massa NiSO4.6H2O : 2,5 gram

Mr NiSO4.6H2O : 262,78 g/mol

Volume DMG : 18 mL

Massa kertas saring : 0,62 gram

Massa Ni(DMG)2 + kertas saring : 2,05 gram

Massa Ni(DMG)2 : 1,43 gram

Mr Ni(DMG)2 : 288,94 g/mol

4.1.2 Perhitungan

NiSO4.6H2O + H2O↑ → Ni2+ + SO4- + 6H2O

Ni2+ + 2DMG-→ Ni(DMG)2

1 mol NiSO4.6H2O ~ 1 mol Ni(DMG)2

Mol NiSO4.6H2O =

=

0,0095 ~ 0,01 mol

Mol Ni(DMG)2 = 0,0095 mol

Massa teori Ni(DMG)2

g Ni(DMG)2 = 0,0095 mol x 288,94 g/mol

= 2,74 gram Massa percobaan = 1,43 gram

% rendemen =

x 100 %

=

x 100 %

(11)

5.2 PEMBAHASAN

Dalam percobaan ini dilakukan sintesis senyawa kompleks nikel dimetil glioksim dimana senyawa NiSO4.6H2O berfungsi sebagai sumber atom pusat Ni2+ dan

larutan dimetilglioksim 1% sebagai sumber ligannya. Prinsip dari percobaan ini adalah pengomplekan dan pengendapan senyawa kompleks yang diinginkan.

Percobaan ini dilakukan dalam suasana asam dengan penambahan HCl sebagai reagen untuk menurunkan pH larutan. Dengan adanya suasana asam, maka terjadi proses pertukaran ion yang lebih cepat, penambahan HCl ini dilakukan perlahan-lahan dengan tujuan agar pH larutan tidak menurun drastis. pH pembentukan kompleks yang dibutuhkan adalah 5.

Pada saat penambahan dimetilglioksim pada larutan NiSO4.6H2O ini,

warna langsung berubah dari hijau toska menjadi merah, hal ini menunjukkan bahwa terjadi reaksi pengomplekan yang menyebabkan terjadinya perubahan struktur dari Ni2+ menjadi kompleks Ni(DMG)2.

Pembentukan senyawa kompleks ini menggunakan bantuan urea sebagai penghasil ammonia. Urea ini akan terionisasi menghasilkan ammonia yang berfungsi untuk mempercepat proses terbentuknya endapan namun dilakukan secara bertahap.

Tujuan dari dilakukannya pemanasan adalah agar kompleks yang terbentuk lebih halus dan homogen, pemanasan ini dilakukan dengan suhu dibawah 90 oC untuk menghindari pemutusan ikatan Ni2+ dengan DMG tersebut. Setelah pemanasan dilakukan pengukuran dimana seharusnya pH larutan adalah netral namun masih bersifat asam, untuk itulah dilakukan penambahan ammonia hingga pH menjadi 7. pH ini dijadikan netral agar kompleks Ni(DMG)2 yang

terbentuk bersifat stabil.

(12)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan endapan dari senyawa kompleks Ni(DMG)2 ini sebanyak 1,43 gram dengan rendemen sebesar 51,19 % ,

rendemen ini masih terbilang kecil. Hal ini dapat disebabkan oleh kurang sempurnanya proses homogenisasi yang dilakukan dan faktor-faktor lain yang menyebabkan rendemen yang dihasilkan belum maksimal.

(13)

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Sintesis senyawa kompleks Ni(DMG)2 dapat dilakukan dari bahan dasar

NiSO4.6H2O sebagai sumber atom pusat Ni2+ dan dimetilglioksim sebagai

sumber ligan

2. Prinsip dari percobaan ini adalah pengomplekan dan pengendapan 3. Kristal Ni(DMG)2 berbentuk serbuk berwarna merah

4. Struktur geometri senyawa kompleks Ni(DMG)2 adalah square planar

5. Rendemen yang dihasilkan adalah 51,19 %

6.2 SARAN

Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, maka disarankan : 1. Pahami prinsip percobaan dengan baik

2. Berhati-hati dalam menambahkan HCl kedalam larutan, jangan sampai pH menjadi terlalu asam

3. Jaga suhu larutan agar tidak melewati 90 oC

(14)

VII. JAWABAN RESPONSI

1. Skema kerja percobaan

2,5 gram NiSO4

- dimasukkan kedalam Erlenmeyer 100 mL - ditambahkan 50 mL aquades, diaduk sampai

larut

- diatur pH sekitar 5 dengan penambahan HCl - ditambah 15 mL dimetilglioksim 1 %

- ditambahkan 4 – 5 gram urea Campuran

- dipanaskan 80 – 90 oC selama 1 jam, endapan akan terbentuk

- diamati (jika tidak ada ditambahkan lagi urea) - didinginkan, pH diperiksa lagi

- endapan disaring

Filtrat Endapan

- ditambahkan 2-3 mL larutan - dicuci dengan aquades 2 kali

dimetilglioksim - dikeringkan pada suhu 110 oC

Endapan

- endapan dikumpulkan Rendemen ditentukan

2. Reaksi lengkap percobaan

NiSO4.6H2O + H2O↑ → Ni2+ + SO4- + 4H2O

Ni2+ + 2DMG- → Ni(DMG)2

(15)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN 3. Hibridisasi senyawa kompleks

28Ni : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 Ni2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d8 Keadaan dasar ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 3d 4s 4p Eksitasi ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 3d 4s 4p ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3d 4s 4p

Ada 2 DMG yang akan berikatan, dimana DMG merupakan ligan bidentat yang menyumbangkan 2 elektron sehingga 4 PEB DMG masuk

DMG

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪

3d 4s 4p

(16)

VIII. JURNAL

8.1 ANALISIS

a. Skema kerja

Sintesis ZSM-5 Zeolite

2,4984 g NaCl and 0,5931 g AlSO4 hidrat

- Dilarutkan dalam 10,1200 g air distilasi

- Ditambahkan 1,8945 g TPABr 98%, 7,12 g air dan 1,0883 g H2SO4

- Diaduk Campuran

- ditambahkan15 g SiO2

- diaduk 60 menit

- dimasukkan dalam autoclave pada 110 o 230 oC selama 7 jam (terbentuk endapan)

Endapan

- dicuci dengan air beberapa kali

- dikeringkan pada 110 o 14 jam dan dileburkan pada 540 oC selama 3 jam

ZMS-5 Zeolite Persiapan katalis 50 mL Ni(NO3)2.6H2O - ditambahkan 1 g Ni-ZSM-5 - diaduk 12 jam - disaring Endapan

- dicuci dengan air yang terdeionisasi sampai ion Ni2+ hilang

- dikeringkan pada 120 oC selama 12 jam dan dileburkan pada 500 oC selama 6 jam

(17)

OBJEK VIII – PEMBUATAN PARTIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN Endapan hijau

- ditambahkan 25 mL DMG - diaduk 24 jam dan disaring

- dicuci dengan air berlebih dan dikeringkan pada suhu ruang

Endapan Ni(DMG)2

- dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM, TG dan DTG Hasil

b. Analisis metoda yang dipakai

Pada jurnal ini ZSM-5 Zeolite disintesis dan dikarakterisani menggunakan metoda Fourier Transform Infra Red (FTIR), X-Ray Difraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), TG dan DTG.

c. Analisis hasil yang didapatkan

Dari penelitian, parameter optimal yang didapatkan adalah pada pH = 9, suhu 60

o

C, katalis sebanyak 0,6 g/L dan konsentrasi dye sebesar 40 ppm dimana proses degradasi tidak menunjukkan degradasi signifikan dari pembentukan dengan zeolite dimana proses degradasi mematuhi aturan pertama kinetiknya.

d. Kelebihan jurnal dibanding praktikum

Kelebihan dari jurnal ini adalah adanya karakterisasi yang dilakukan pada senyawa kompleks Ni(DMG)2 sehingga dapat diketahui karakteristik hasil dan

(18)

DAFTAR PUSTAKA

1. Cotton, Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI-Press

2. Ejhleh, Alireza Nezamzadeh dan Zahra Shams-Ghahfarokhi. 2013.

Photo-degradation of Methyl Green by Nickel-Dimethylglyoxime/ZSM-5 Zeolite as a Heterogeneous Catalyst. Journal of Chemistry : Hindawi Publishing

Corporation

3. Miesler, Gary L. 1999. Inorganic Chemistry. New Jersey Pretence Hall : International Inc