Metode Analisis Kualitatif: Pengungkap Komponen dalam Sampel

PENDAHULUAN

 Analisis kualitatif merupakan metoda analisis yang berupaya mengungkap komponen-komponen yang menyusun suatu sampel tertentu, dengan menggunakan metoda kimia, metoda fisika dan metoda fisiko-kimia.

 Ditinjau dari segi jenisnya, analisis kualitatif dikelompokkan menjadi analisis kualitatif anorganik dan analisis kualitatif organik.

 Tahap pertama adalah merekam sejarah sampel, tanggal diterima, wujud sampel, banyaknya sampel, dan organoleptik.

 Hingga ahir tahun 1970an, sebelum uji kepastian, terlebih dahulu dilakukan metoda pemisahan seperti, metoda pengendapan sebagai hidroksida dan sebagai sulfidanya, metoda ekstraksi pelarut dan metoda kelarutan.

2

• Kerumitan analisis kualitatif sangat bergantung pada sifat sampel.

• Analisis kualitatif dari cairan yang berasal dari sel otak, mungkin memerlukan teknik-teknik tercanggih yang tersedia.

• Penentuan komponen utama yang ada di dalam air laut akan jauh lebih sederhana.

• Pekerjaan analisis kualitatif memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat dari materi yang akan dianalisis

• Analisis kualitatif difokuskan pada indentifikasi anion dan kation yang terdapat di dalam sebuah senyawa inorganik murni.

• Oleh karena itu diperlukan pengetahuan tentang sifat-sifat kation dan anion anorganik: Sifat Pembentukan Endapan dan kelarutan

2

4

BEBERAPA MINERAL ALAM

BEBERAPA PADATAN GARAM KLORIDA ALKALI DAN ALKALI TANAH

Sodium klorida Kalium klorida

Kalsium klorida Barium klorida ⁵

4

BEBERAPA PADATAN GARAM KLORIDA ALKALI DAN ALKALI TANAH

Kalsium karbonat Kalsium karbonat alam (gamping)

Barium sulfat Kalsium hidroksida

6

BEBERAPA PADATAN GARAM –GARAM LOGAM TRANSISI

FeCl₃·6H₂O FeCl₃anhidrat

FeSO₄·7H₂O Fe(NO₃)₃anhidrat ⁷

6

BEBERAPA PADATAN GARAM –GARAM LOGAM TRANSISI

CoCl₂·6H₂O Co(NO₃)₂·6H₂O

CuSO₄·5H₂O CuCl₂·5H₂O ₈

BEBERAPA PADATAN GARAM –GARAM LOGAM TRANSISI

NiCl₂·6H₂O Ni(DMG)₂

K₂Cr₂O₇ K₂CrO₄

9

8

BEBERAPA PADATAN GARAM –GARAM LOGAM TRANSISI

KMnO₄ PbCrO₄

K₃[Fe(CN)₆] K₄[Fe(CN)₆]

10

BEBERAPA LARUTAN GARAM – GARAM LOGAM TRANSISI

11

10

BEBERAPA PERALATAN ANALISIS KUALITATIF

12

PEMBAKAR BUNSEN

13

12

PERALATAN BAGI ANALISIS KUALITATIF

14

PERALATAN BAGI ANALISIS KUALITATIF

15

14

PROSEDUR UJI NYALA

16

WARNA NYALA BAGI UJI KATION

17

16

Kation

• Kelompok Iadalah kation yang mengendap dengan adanya ion klorida dalam suasana asam: Ag⁺, Hg₂²⁺, dan Pb²⁺.

• Kelompok IIadalah kation yang mengendap dengan ion sulfida dalam kondisi sedikit asam. Garam- garam sulfat dari ion-ion tersebut memilikiK_spyang jauh lebih kecil dari ion-ion kelompok III. Ion-ion yang termasuk kelompok ini adalah Cu²⁺, Cd²⁺, Bi³⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, Hg²⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, dan Pb²⁺.

• Kelompok IIIadalah ion-ion yang mengendap dengan ion sulfida atau hidroksida dalam suasana yang sedikit basa. Ion-ion yang termasuk dalam kelompok ini adalah AI³⁺, Zn²⁺, Cr ³⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Ni²⁺, Co²⁺, dan Mn²⁺.

• Kelompok IVadalah ion-ion yang tidak mengendap dengan anion-anion diatas (Cl^-, S^2-dan OH^-). Ion-ion yang termasuk golongan ini adalah Ba²⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, dan NH₄⁺.

Anion

• Kelompok sulfatyang terdiri dari SO₄^2-, CO₃^2-, PO₄^3-, CrO₄^2-, C₂O₄^2-, SO₃^2-. Anion-anion ini akan membentuk endapan jika direaksikan dengan larutan BaCl₂dalam larutan yang sedikit basa.

• Kelompok kloridaterdiri dari Cl^-, Br^-, I^-, SCN^-, S^2-. Anion-anion ini akan mem bentuk endapan dengan larutan AgNO₃dalam suasana asam.

• Kelompok nitratterdiri dari NO₃^-, NO₂^-, ClO₃^-,dan CH₃COO^-. Anion-anion ini membentuk garam yang larut dengan kation sehingga tidak akan membentuk endapan baik dengan larutan BaCl₂maupun AgNO₃.

18

Analisis kualitatif ini dibagi menjadi dua tahap.

1. Uji kelarutan di dalam air, asam dan basa dimaksudkan untuk mengurangi kemungkinan kation dan anion yang terdapat di dalam sampel

2. Reaksi identifikasi (spot test) untuk mengkonfirmasi adanya ion-ion yang diduga terdapat di dalam sampel.

Pelarut yang digunakan dalam uji kelarutan adalah:

• Air

• H₂SO₄3M

• HCl 6M

• HNO₃6M

• NH₃6M

• NaOH 6M

Kelarutan dalam air

• Semua senyawa ion ammonium (NH₄⁺) larut dalam air

• Semua senyawa yang mengandung nitrat (NO₃^-), Klorat (ClO₃^-) dan perklorat (ClO₄^-) larut dalam air

• Sebagaian besar senyawa hidroksida (OH^-) tidak larut kecuali hidroksida dari logam alkali dan barium hidroksida. Kalsium hidroksida sedikit larut dalam air.

• Sebagian senyawa yang mengandung klorida (Cl^-), bromide (Br^-) dan iodide (I^-) larut kecuali yang mengandung ion Ag⁺, Hg₂²⁺, dan Pb²⁺.

• Semua senyawa-senyawa karbonat (CO₃^2-), fosfat (PO₄^3-) dan sulfida (S₂) tidak larut kecuali yang mengandung ion-ion alkali dan ammonium.

• Sebagian besar senyawa sulfat larut kecuali kalsium sulfat dan perak sulfat yang sedikit larut. Barium sulfat, raksa(II)sulfat, dan timbal sulfat tidak larut di dalam air.

20

Kelarutan dalam asam : memberikan informasi tentang anion yang terdapat di dalam sampel karena beberapa anion memberikan reaksi yang khas dengan asam.

1. Karbonat (CO₃^2-) : menghasilkan gelembung gas CO₂yang tidak berbau dan tidak berwarna.

2. Sulfit (SO₃^2-) : menghasilkan gelembung gas SO₂yang tak berwarna, berbau seperti belerang terbakar.

3. Nitrit (NO₂^-) : menghasilkan gas NO₂yang berwarna coklat ; didalam H₂SO₄dan HNO₃larutan yang dihasilkan berwarna biru sementara di dalam HCl larutan berwarna kuning.

4. Klorat (ClO₃^-): di dalam HCl panas akan menghasilkan larutan berwarna hijau-kuning dan menghasilkan gas yang berbau Cl₂.

5. Iodida(I^-) : di dalam HNO₃akan menghasilkan larutan berwarna kuning. Dalam HNO₃panas akan dihasilkan larutan yang berwarna gelap dan uap I₂yang berwarna ungu. Dalam H₂SO₄panas akan menghasilkan larutan berwarna oranye-merah sementara dalam HCl panas menghasilkan larutan berwarna kuning.

6. Bromida(Br^-) : di dalam HNO₃ panas akan dihasilkan gas Br₂yang berwarna oranye dan larutan yang juga berwarna oranye.

7. Tiosianat(SCN^-) : di dalam HNO₃panas akan dihasilkan gelembung gas yang banyak dan uap NO₂yang berwarna coklat. Di dalam H₂SO₄panas dan HCl panas hanya sedikit gelembung gas yang terbentuk.

8. Kromat(CrO₄^2-) : Larutan yang diperoleh di dalam asam berwarna oranye.

9. Sulfida(S^2-) : Senyawa-senyawa sulfida yang cukup larut akan menghasilkan H₂S dengan larutan asam.

Senyawa-senyawa sulfida yang tidak larut akan menghasilkan gas NO₂yang berwarna coklat di dalam HNO₃panas dan residu berwarna gelap atau terang

10. Asetat (CH₃COO^-) : Di dalam asam yang panas akan menghasilkan sedikit bau cuka (mencium bau batang pengaduk yang telah dicelupkan ke dalam larutan yang telah dipanaskan.)

Anion-anion seperti NO₃^-, Cl^-, SO₄^2-, PO₄^3-, C₂O₄^2-, OH^-tidak menunjukan reaksi yang khas di dalam asam-asam tersebut.

Kelarutan dalam basa (Kelarutan di dalam NaOH 6 M dan NH₃6M) : memberikan indikasi kation apa yang ada dalam sampel.

Jika sampel larut di dalam kedua basa tersebut

1. Kation yang terdapat didalam sampel dapat membentuk kompleks dengan OH^-atau NH₃.

2. Garam hidroksida dari kation tersebut larut dalam air.

Jika sampel yang diuji tidak larut dalam kedua basa tersebut

1. Kation yang terdapat di dalam sampel tidak membentuk kompleks dengan OH^-atau NH₃.

2. Garam hidroksida dari kation tersebut tidak larut dalam air.

Kation-kation berikut membentuk kompleks dengan ligan yang ada disebelah kirinya NH₃(ammonia) : Ag⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Ni²⁺, (Co²⁺)

OH^-(hidroksida) : Pb²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, Sb³⁺, Zn²⁺, Al³⁺, (Cr³⁺) Cl^-(klorida) : (Ag⁺), Pb²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Sn²⁺, Sn⁴⁺, Sb³⁺

S^2-(sulfida) : Hg²⁺, Sn⁴⁺, Sb³⁺

S₂O₃^2-(tiosulfat) : Ag⁺ C₂O₄^2-(oksalat) : Sn⁴⁺, Fe³⁺

22

 L,larut dalam air: tidak akan terbentuk endapan jika kation 0,1 M dicampurkan dengan anion 1 M.

 L^-, sedikit larut: akan terbentuk endapan jika kation 0,1 M dicampurkan dengan anion 1 M.

 AP, larut dalam air panas.

 A^-, larut dalam asam asetat 1 M.

 A, larut dalam asam (HCI 6 M atau asam lain yang tidak mengendapkan dan tidak bersifat oksidator).

 O, larut dalam HNO36 M.

 O⁺, larut dalam aqua regia (campuran HCI pekat: HNO3 pekat 3:1).

 K, larut dalam larutan yang mengendung zat pengkompleks yang sesuai.

 TS, tidak stabil, terdekomposisi menjadi produk yang memiliki kelarutan seperti yang diindikasikan.

 TL, tidak larut dalam pelarut yang umum digunakan.

*Oksalat membentuk banyak ion-ion kompleks; oksida berlaku seperti hidroksida, tapi larut dengan sangat lambat; FeI3tidak stabil dan akan terdekomposisi menjadi FeI2dan I2;CuI2tidak stabil dan terdekomposisi menjadi CuI dan I2; AgBr dan AgI tidak larut dalam NH36 M; HgI2tidak larut tapi larut dalam I^-berlebih; Cr³⁺dan Co²⁺dalam kondisi tertentu kompleks berturut-turut dengan OH^- dan NH3tapi kompleks ini biasanya tak berbentuk pada kondisi yang digunakan pada percobaan.

Uji indentifikasi

• Na⁺ : uji nyala (kuning) , satu tetes larutan Na⁺ditambahkan satu tetes pereaksi seng uranil asetat asetat akan terbentuk endapan kuning NaZn(UO₂)₃(C₂H₃O₂).

• K⁺ : Uji nyala (ungu) . Adanya natrium akan menggangu pengamatan. Untuk mencegah gangguan ini kaca berwarna biru ditempatkan didepan nyala untuk menyerap warna kuning akibat radiasi natrium, sehingga memungkinkan pengamatan warna ungu dari garam kalium. (2)Satu tetes larutan K⁺ ditambahkan satu tetes larutan Na₂Co(NO₃)₆pekat akan terbentuk endapan kuning.

• NH₄⁺ : Jika ditambahkan larutan OH^-pekat akan dihasilkan gas NH₃yang memiliki bau yang khas. Uap NH₃ ini akan merubah warna kertas saring yang telah dicelupkan ke dalam pereaksi nesler menjadi berwarna coklat.

• Ba²⁺ : Uji nyala (hijau kuning). Jika ditambahkan larutan K₂CrO₄akan terbentuk endapan BaCrO₄yang berwarna kuning yang larut di dalam asam kuat 6 M.

• Ca²⁺ : Uji nyala (merah kuning). Jika ditambahkan larutan ammonium oksalat akan terbentuk endapan putih CaC₂O₄ yang larut dalam asam kuat encer.

• Mg²⁺ : dua tetes larutan Mg²⁺ (ditambahkan dua tetes larutan NH₄Cl 2 M dan beberapa tetes larutan NH₄OH sehingga menjadi basa,dan beberapa tetes Na₂HPO₄ akan terbentuk endapan putih MgHPO₄.7H₂O.

• Fe³⁺ : (1) Jika ditambahkan satu tetes larutan KSCN 2 M akan terbentuk kompleks FeSCN²⁺ (larutan berwarna merah) (2) Jika ditambahkan satu tetes larutan K₄Fe(CN)₆akan terbentuk endapan KFe[Fe(CN)₆] yang berwarna biru tua.

• Ni²⁺ : Jika ditambahkan larutan natrium asetat 2 M dan setetes dimetilglioksim terbentuk endapan merah.

• Co²⁺ : Jika ke dalam setetes larutan Co²⁺ditambah sedikit KSCN padat dan setetes amil alkohol atau etanol dan kemudian diaduk, maka terbentuknya warna biru pada alkohol menandakan adanya kobalt.

24

Uji indentifikasi

• Zn²⁺ : Jika ke dalam setetes larutan Zn²⁺ditambahkan setetes larutan K₄Fe(CN)₆akan terbentuk endapan putih. Jika didalam terdapat besi dalam jumlah renik endapan akan berwarna hijau biru.

• Mn²⁺ : Jika ke dalam larutan Mn²⁺ditambahkan 5 tetes HNO₃ 6 M dan kemudian sedikit larutan NaBiO₃ (bisa juga KIO₄atau PbO₂) akan terbentuk warna ungu. Panaskan larutan jika perlu.

• Cu²⁺ : Jika ke dalam setetes larutan Cu²⁺ditambahkan setetes HCl 2 M dan setetes K₄Fe(CN)₆akan terbentuk endapan coklat merah Cu₂[Fe(CN)₆].

• Cd²⁺ : Jika ke dalam dua tetes larutan Cd²⁺ditambangkan satu tetes larutan Na₂S akan terbentuk endapan kuning CdS.

• Hg²⁺ : (1) Jika ke dalam larutan Hg²⁺ditambahkan sekeping tembaga yang bersih maka pada permukaan tembaga akan terbentuk lapisan Hg yang berwarna abu-abu. Jika digosok dengan kertas saring akan mengkilat. (2) Jika ke dalam larutan Hg²⁺ditambahkan ion iodida akan terbentuk endapan merah HgI₂ yang larut kembali jika jumlah ion iodida yang tambahkan berlebih

• Pb²⁺ : Jika ke dalam setetes larutan Pb²⁺ditambahkan setetes larutan kalium dikromat akan terbentuk endapan kuning PbCrO₄. Endapan ini larut dalam NaOH 2 M.Jika ke dalam larutan Pb²⁺ditambahkan setetes larutan H₂SO₄ 2 M dan setetes alkohol akan terbentuk endapan putih PbSO₄.

• Cl^- : Jika ke dalam setetes larutan ion klorida ditambahkan dua tetes larutan AgNO₃ dan setetes HNO₃ 2 M akan terbentuk endapan putih. Jika endapan ini dipisahkan dan kemudian ditambah sepuluh tetes larutan ammonium karbonat maka endapan akan larut kembali.

• Br^-: Jika kedalam satu tetes larutan Br- ditambahkan dua tetes AgNO₃dan satu tetes HNO₃akan terbentuk endapan putih kekuningan. Endapan ini tidak larut dalam ammonium karbonat.

• I^- : Jika kedalam larutan I- ditambahkan dua tetes larutan AgNO₃ dan setetes HNO₃akan endapn kuning. Endapan ini tidak larut dalam larutan ammonium karbonat.

• NO₂^-: (1) Jika kedalam setetes larutan NO₂^-yang telah diasamkan dengan setetes asam asetat encer ditambahkan larutan iodide akan terbentuk l₂yang berwarna coklat. (2) Setetes larutan NO₂^- diasamkan dengan H₂SO₄ 1 M kemudian ditambahkan dua tetes tioureum 10%. Diamkan selama 5 menit lalu tambahkan setetes HCl 2 M dan setetes FeCl₃0,1 M. Timbulnya warna merah menandakan adanya NO₂^-.

• NO₃^- : (1) Ke dalam dua tetes larutan NO₃^-yang telah diasamkan dengan setetes asam asetat encer ditambahkan setetes larutan iodide. Panaskan larutan ini perlahan-lahan. Jika larutan berubah menjadi kuning coklat menandakan adanya NO₃^-dalam sampel. (2) Tiga tetes larutan NO₃^-diasamkan dengan H₂SO₄1 M kemudian ditambahkan tiga tetes FeSO₄pekat (yang baru dibuat). Kedalam larutan diatas tambahkan perlahan lahan H₂SO₄pekat melalui dinding tabung reaksi sehingga tidak bercampur dengan larutan tersebut. Timbulnya cincin coklat pada batas asam sulfat pekat dengan larutan menandakan adanya nitrat.

26

• C₂O₄^2- : Dua tetes larutan oksalattambahkan satu tetes H2SO4 0,5 M dan satu tetes larutan KMnO₄0,1 M. Jika warna ungu larutan hilang pada pemanasan maka didalam sampel terdapat oksalat.

• SCN^- : Kedalam setetes larutan SCN^-tambahkan setetes larutan FeCl₃timbulnya warna merah menandakan adanya ion SCN^-.

• CH₃COO^-: Ke dalam sedikit padatan sampel tambahkan KHSO₄ padat kemudian campuran ini digerus di dalam lumping (martil) dan amati bau cuka yang muncul.

• CO₃^2- : Kedalam larutan CO₃^2-tambahkan larutan perak nitrat. Endapan putih Ag₂CO₃ akan terbentuk.

Jika dididihkan endapan akan berubah menjadi berwarna gelap akibat terbentuknya Ag₂O.

• SO₄^2- : Kedalam dua tetes larutan SO₄^2-ditambahkan dua tetes larutan Ba²⁺, endapan putih akan terbentuk. Endapan ini tidak larut dalam air maupun asam encer.

• SO₃^2- : Jika kedalam dua tetes larutan SO₃^2-ditambahkan larutan Ba²⁺akan terbentuk endapan putih BaSO_3. Pisahkan endapan dan tambahkan larutan HCI 1 M tetes demi tetes hingga endapan larut. Lalu tambahkan larutan H₂O₂jika terbentuk endapan putih BaSO₄maka didalam sampel terdapat ion SO₃^2-.

Sebuah padatan berwarna putih dilarutkan kedalam pelarut yang digunakan untuk analisis kelarutan diatas memberikan hasil sebagai berikut

Air : larut, larutan bening H₂SO₄3 M : larut, larutan bening HCl 6 M : larut, larutan bening

HNO₃M : larutan oranye, gas oranye terbentuk jika dipanaskan NH₃6 M : tidak larut, endapan putih

NaOH 6 M : tidak larut, endapan putih

1. Larutan oranye, dan gas oranyeyang terbentuk jika dipanaskan di dalam HNO₃6 M menunjukan bahwa senyawa yang dianalisis adalah garam bromida. Garam bromida larut dalam air maka kation dari garam ini bukan Ag⁺, Pb²⁺ atau Hg₂²⁺. Hal ini juga didukung oleh fakta bahwagaram ini larut di dalam HCl.

2. Larutan dalam air yang diperolehtidak berwarna: bukan kation yang berwarna seperti Fe³⁺, Cr³⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺dan Cu²⁺.

3. Garam initidak larut dalam NaOH 6 M dan NH₃6 M : kation tidak membentuk kompleks dengan NH₃ maupun OH^-, sehingga menghilangkan kemungkinan AI³+, Cd²⁺dan Zn²⁺. Garam hidroksida dari kation tersebut tidak larut, sehingga menghilangkan kemungkinan Na⁺, K⁺dan NH⁴⁺.

4. Sampai tahap ini, kemungkinan kation yang ada pada sampel adalah Mg²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺dan Hg²⁺. Karena sampel larut dalam asam sulfat maka tidak mungkin terdapat ion Ba²⁺ karena barium sulfat tidak larut. Garam sulfat dari Ca²⁺maupun Hg²⁺ juga tidak larut.

Padatan tersebut adalah MgBr₂. 28