Ekstraksi Kimia Fisika pptt 1

SEPARASI KIMIA BAB

RUM HASTUTI / Jurusan Kimia UNDIP

* PENDAHULUAN

SEPARASI ANALITIK

KIMIA PEMISAHAN

PAND. UMUM

Cara Pemisahan

Klasik

Modern

Klasik

Volumetri

Gravimetri

Prinsip Pemisahan

Pemisahan : * ≠ harus memisah secara fisik * pemisahan fisik dan metodik

Memisahkan

zat komponen Menentukan

Cl

-Ag+

SO₄=

Ba2+

Ag+ + Cl- AgCl

Ba2+ + SO 4

2- _BaSO 4

Pemisahan Fisik Gravimetri

Titrasi dengan 2 Indikator yang

Berbeda

 CO₃= / HCO 3

-Fraksi Mol

5

CO₂- _HCO 3

- _CO

3 =

pH 8 11

6 7 9 10

 pH < 9 ≠ ada CO₃=

 pH 7,8 – 8; dominan HCO₃

 Camp. Fe2+

, Fe

3+



Fe

2+

(+) ortho penantrolin





_Fe

2+

(+) CNS

_

kompleks

_

uv. Vis



_Fe

2+

_{/ Fe}

3+

_(total)

_

_AAS

Kesalahan metodik



kesalahan karena

MANFAAT / KEGUNAAN

PEMISAHAN KIMIA

 Mendapatkan suatu komponen / senyawa

dengan kemurnian tinggi dan tgt juga dari bahan yang akan dipisahkan.

Harus diperhatikan Sifat Fisik

Sifat Kimia

Keberhasilan pemisahan

Sifat Fisik

 Kelarutan

 _Polaritas  T_D. T_B. T_L

 _{Perubahan Suhu}

Sifat Kimia  pH

Macam – macam Metode

Pemisahan

 Mekanis : dasar perbandingan partikel

 Saring filtrasi = Goch Buchner  Pengaruh gaya :  Gravitasi

 Sentrifugasi

 Medan Listrik / magnit

 Perb. BD, TD ~ Distilasi Uap

Bertingkat Vakum

 Ekstraksi

 _Kromatografi

METODA EKSTRAKSI

DENGAN PERLAKUAN ~ CAIR / CAIR

Proses pemisahan /

pemindahan /

pendistribusian

solute / zat terlarut,

diantara dua pelarut /

solvent yg tdk saling

bercampur.

PENTING ! ► Sederhana _{≠ perlu alat-alat rumit,} cukup corong pemisah

► Pemisahan luas mikro

makro

ƒ_air ƒ0

Kegunaan

 Anal preparatif

 _Pemurnian

 _{Pemekatan / perkayaan}  _Pemisahan

Tiga aspek dalam ekstraksi :

 _{Distribusi solute}

 _{Interaksi kimia dalam fasa air}

Dissosiasi Pembent. kompleks  _{Interaksi kimia dalam fasa org.}

Pembent. dimer

Tanpa distribusi dan interaksi 

Distribusi Solute

“ 1891 Nernst “

Apabila suatu zat di masukkan ke dalam (2) Pelarut yang tidak saling bercampur 

zat akan terdistribusi diantara (2) pelarut tersebut.

S₀=ƒ₀ S_a=ƒ_a X

 Banyaknya zat terdistribusi

ke ƒ₀ ~ S₀, ƒ_a ~ S_a akan tetap selama faktor temperatur dan p tekanan tetap

 ≠ terjadi interaksi antara komp. X dg S_o/a

HK. DISTTRIBUSI

K_D = koef. Distribusi, atau koef.

1. Partisi

C1,2 = kadar, konsentrasi molar zat

terlarut dalam pelarut 1 dan 2

Pelarut (1) dan (2) ≠ saling bercampur. Biasanya digunakan (2) = air,

sedang pelarut (1) = pelarut organik.

Dengan demikian  ion-ion anorganik

/senyawa organik polar sebagian besar akan terdapat dalam ƒa fasa air.

2

Sedang senyawa organik non polar sbgn

besar terdapat dm ƒ₀  ini dikatakan sbg “like

dissolve like”.

Dalam Lrt encer faktor kadar ≠

mempengaruhi “koefisien distribusi”.

 Distribusi spesies tunggal  senyawa

hasil ≠ mempengaruhi harga K_D.

K_D hanya dipengaruhi spesies tunggalnya.

Contoh : eks. Asam benzoat, HB

 HB dalam air diasamkan dengan HCL









a

0 D

HB HB

K 

2. …

HB

HB ƒ.eter

ƒ.air

HB HB

Kead. A

Distribusi normal / pelarutan Solut semata.

  





a D

HB B H

K

 



HB ⇌ H+ _{+ B}

-HB

HB ≠ terdiss dalam eter

Dalam bejana terdapat dua kesetimbangan. Kesetimbangan partisi / distribusi hanya

untuk HB yang ≠ terdiss, kesetimbangan diss hanya terdapat pada ƒ air.

ƒ.eter

ƒ.air _{Kead. B}

_{Kesulitan (1) akan timbul, bila ƒ.air tidak}

diasamkan  HB akan terdissosiasi

 _{Kesulitan (2) timbul}

jika HB terdiss

Contoh : ƒ0 = benzen

_{HB ⇌ H}+ + B- di ƒ a

_{2HB ⇌ HB . HB}  sebag mengalami dimerisasi di ƒ0

ƒ₀ ƒ_a









2

HB HB.HB KD 

4. …



HB.HB



K _D.



HB



2

HB ⇌ H+ _{+ B}

-2HB ⇌ HB . HB

ƒ₀ ƒ_a

Sehingga Hk. Distribusi Nernst spesies tunggal untuk keadaan B dan C ≠ berlaku.

Bentuk dimer as. benzoat

C

O

OH

C

O

OH

C

O

RATIO DISTRIBUSI

Melihat kemungkinan keadaan kesetimbangan

yang terjadi





Distribusi/

pelarutan

HB dalam

ƒ

₀

/ ƒ

_a



Distribusi

HB dalam

ƒ

_a

disosiasi/ ƒ

₀



Distribusi HB dlmƒ

_a

disosiasi/ƒ

₀

dimerisasi

Sehingga



dalam proses ekstraksi perlu

diperhatikan :

1.Zat terlarut / solut, terjadi / ≠ interaksi

terhadap (2) pelarut [semata-mata hanya

2.Terjadi interaksi terhadap salah satu

pelarut atau fasa



3 spesies

dipertimbangkan.

3.Terjadi interaksi dlm (2) pelarut, ƒ

₀

, ƒ

_a



4 spesies dipertimbangkan.



_{pers yg mengungkap semua bentuk}



_:

_{“RATIO DISTRIBUSI = D”}

HB

 [H+]  K_a, D mendekati sama dengan KD

Bila KD   HB akan terdistribusi dominan dalam

laps pelarut organik = ƒ0.

 [H+] _ K

a, D akan tereduksi 

 HB akan dominan berada di laps pelarut air = ƒ_a





Substitusikan persamaan :

 



Maka ratio distribusi spesies dalam (2) pelarut 

Persamaan (5,6) perb. Distribusi dapat berubah, dengan berubahnya pH fasa air.

Eks. Berualang kali

Jika KD sangat besar, KD  1000, satu kali

ekstraksi dengan corong pisah telah

memungkinkan semua senyawa terlarut

terpisahkan / terdistribusi dalampelarut yang kita inginkan.

Walaupun demikian eks akan lebih efektif jika

pelarut eks dibagi dlm beberapa bagian kecil dari vol pelarut untuk eks satu kali.

6. …

_

_

_

_

 

 

 

H K 1

HB 2K

1 . K D

a 0 d

Dengan memperhitungkan vol pelarut yang digunakan untuk ekstraksi  secara umum

dilukiskan sebagai : * W₀ = g solute

* V_A = vol pelarut A * V_B = vol pelarut B

W_B, W_A = berat solute yang terdistribusi dalam pelarut org, air.

 W₀ = W_A + W_B

W_A = C_A . V_A W_B = C_B . _VB

A B D

C C

K 

 

 

_a0

Contoh :

Asam butirat berat W0 g, dalam air vol VA mL.

Diekstraksi 1x dengan VB mL pelarut org (eter)  KD = ?

WA1 tertinggal dalam fasa air  kadar solut dalam air =

berat solute terdistribusi ke lap org 

WB = W0 – WA1 

A A

A1 _{g/mL C}

V W



g/mL

V

W

Kadar

B B



B

A1 0

B

V

W

W

Maka rumus 7 otomatis akan mengikuti perubahan n yang diterapkan.



Pengulangan langkah scr matematis

n =  perlakuan ekst.

n = 1  W_A1 ditinjau thd W_{0 ,}

11. … %E D.100

_

_{D 1}

_



 _{Bila tinjauan}

Contoh Soal

4 g HBt dalam 100 ml air. Pada t 150C di ekstraksi dengan

100 mL benzena. KD B/air = 3, KD A/B = 1/3

Berapa g HBt terdistribusi ke forg bila :

a.100 mL benzena langsung dipakai untuk ekstraksi

b.3x ekstraksi, dengan 1/3 vol benz / ekst.

Penyelesaian :

 g HBt terdistribusi ke ƒ₀ = (4 – 0,5)g = 3,5 g % E = 3,5/4 % = 87,5 %

0,5g 4.0,125

3 100 3.

100

100 4

Wn

3

 

   

 

   

 

 

b.

a.  g HBt terdistribusi ke ƒ₀ = 4 – 1 = 3 g

SOAL-SOAL

1. 1 g HB dalam air 100 mL akan didistribusikan dlm 100 mL eter. KD 0/a = 100 Ka = 6,5.m0-5

a) Berapa ratio distribusi jika pelarut air divariasi pH mulai 3, 5, 7, 8. b) Buat grafik D Vs pH

n %

0 An

W W

2. 20 mL lrt asam butirat 0,1 M diaduk / dikocok dengan 10 mL eter.

setelah lapisan dipisahkan, dan dititrasi ternyata masih ada 0,5 mmol Asam Butirat dalam larutan air. Berapa a) ratio distribusi dan b) % ekstraksi.

PENYELESAIAN

No. 2. 20 ml 0,1 M HBt = 2 m.mol HBt

Tersisa dlm fasa air 0,5 m.mol  [ ] = 0,5/20 = 0,025 M. HBt dalam eter = 1,5 m.mol  [ ] = 1,5/10 = 0,15 M

75%

10 20 6

100.6

Vb Va D

100.D %E

6 0,025

0,15 D

 

 



-

Eks Tunggal dari solute dalam 2 pelarut

yang ≠ bercampur, ≠ begitu sulit.

Dengan memperhatikan harga K

D





K

_D





S akan

terdistribusi

/ terpisah

dengan

baik.

-

Jika 2 pelarut serupa tp ≠ sama



solute

dengan

K

D





pemisahan

kurang

Pengulangan eks. scr sistematik utk

mendapatkan hasil yg memuaskan

“

Craig”

menemukan suatu metoda eks

yang dikenal sebagai :

“Eks Multipel Craig”

peralatan



satu seri bejana terpisah

Cara Kerja Peralatan Craig



_{Melalui saluran}

_A

_{, dimasukkan :}

- Pelarut berat



ruang

B

~

½ vol.

- Pelarut ringan yang berisi sampel.



_{Putar peralatan bolak / balik dengan}

_{Keadaan seimbang  pelarut akan terpisah dlm}

2 lapisan  alat diputar 900 searah jarum jam _

- Pelarut ringan akan mengalir melalui C 

ruang D,

- Pelarut berat ada di ruang B.

_{Alat diputar kembali ke posisi semula }

- pelarut ringan di ruang D, mengalir  B

melalui saluran E pada tingkat berikut. Peralatan “Craig” disusun berderet /

PROSES MATEMATIS

“CRAIG”



_{Bejana craig diberi No. serie mulai 0, 1,}

2, 3, ……. n.



_{Ukuran vol bejana sama.}



_{½ vol bejana terisi pelarut berat /}

pekat.



_{Solute / sampel dalam pelarut ringan}

_

 Kead seimbang  ½ solute / samp  ƒatas ½ solute / samp  ƒ_bawah

 _{Lap atas  bejana 1}

 _{Pelarut ringan baru di (+), sebagai 0}

 Kead seimbang  ¼ solute / samp  ƒatas

¼ solute / samp  ƒ_bawah

Pola operasi distribusi Craig ditabulasikan 

No. Pemind

No. Bejana

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1

1 1 1

2 1 2 1

3 1 3 3 1

4 1 4 6 4 1

5 1 5 10 10 5 1

6 1 6 15 20 15 6 1

7 1 7 21 35 35 21 7 1

p = Fraksi jumlah senyawa terlarut dalam fasa

pelarut lebih berat  S

q = Fraksi jumlah senyawa terlarut dalam fasa

pelarut ringan  M yang di (+) kan ke tab O

n = no. pemindahan / transfer















.pn 3.q3 ....qn 3!

2 n 1 n n 2 .q 2 n .p 2!

1 n n q 1 n np n

p n q

m s

C

C

KD



Fraksi Seimbang

Fraksi Berubah

Camp A, B K_DA ≠ K_DB K_DA = 0,5

B A

DA DA

DB

V V

1 K

K K α



 

% Solut Tereks

1 8

nx

B A

B A

50 100 150

Eks



perlu pemb kompleks/ tidak (

±

)

“penting”

Komp ≠ (

±

)



melalui pemb.



(Khelat Netral)



pasangan ion



koord. sederhana



M



ion logam

n



valensi ion

R



anion logam (HR)

M

n+

+ n R

-

_

MR

 Mn+ + b B  M B_bn+

M B_bn+ _{+ n X}

- [MB_bn+ . n X-]0

Komp. kation B = Ligan Netral

Eks pelarut merup salah satu cara penting dalam aplikasi pemisahan kation logam.

Salah satu cara yang dikembangkan 

pembentukan “Khelat Logam” senyawa Khelat dengan berbagai pereaksi organik.

Khelat logam, ≠ larut dalam air, tetapi larut

dlm ƒ

_org

. Jika oksin dituliskan HO

_x



reaksi

khelat dapat digambarkan sebagai berikut

+

Contoh :

8 – Kuinolin ≈ Oksin = 8 - Hidroksi Kuinolin

Z

O O

N

M OH

N + M2+

S = _C

NH

N =

NH

N

C₆H₅

C₆H₅

Mn+ _{+ n HD}

2  M (Dz)n + n H +

½ Pb2+ _{+ HD}

Z 

hijau

N =

NH

C= _S + _H+

½ Pb Merah N

Step keseimbangan reaksi dalam ekstraksi sebagai  HR – Chelating Agent

Kesetimbangan / distribusi yang terjadi

1. (HR)₀  (HR)_a 









_a0

DHR

HR HR

K 

2. HR  H+ + R-  ƒa

  



HR



R H

K _a

 

Konst. Ekstraksi

Log D = Log K’ + n Log (HR)0 – n Log (H+)a

[Log D = Log K’ + nLog (HR)0 + n.pH ]

Grafik Log D. Vs pH, merupakan garis lurus dg kemiringan n dan pemotongan sumbu

Log D sebesar Log K’ + n Log (HR)0

“Makin ↑ muatan ion logam  makin curam

Dengan merubah [ ] pereaksi khelat



kurve / garis lurus akan bergeser

kemiringannya sepanjang sumbu pH.

K

_f

. K

_DMRn

tidak tetap, tetapi sesuai ion

logamnya, dan ini merupakan dasar

pemisahan eks larutan air dengan

 = 1  D₁ = D₂ ≠ terekstraksi.

K_an

 K_DHR   ekst berjalan baik.

Ekstraksi tergantung pula *(HR)  (H+) + R

*pH

Sehingga trayek pH perlu diketahui dalam pemisahan

H+ _{+ R}

-(HR)_a nR- _{+ M}3+ _{ (MRn)} a

(HR)₀ (MRn)₀

H+ _{+ R}

-(HR)_a nR- _{+ M}3+ _{ (MRn)} a

(HR)_{0 (MRn)}

EKS. PEMISAHAN

M DITHIZONATES PADA CCl4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Hg3+

%E

100

pH 0

20 40 60 80

Ag

Cu

Bi Sn(II)

Pb

Zn

Fe