Metode Pengukuran Massa yang Akurat dan Presisi

KI-2121 ANALISIS GRAVIMETRI

Dr. Rusnadi, M.Si

ANALISIS GRAVIMETRI



Analisis gravimetri adalah salah satu metode analisis

makrokuantitatif yang paling akurat dan presisi. Analisis

gravimetri dilakukan berdasarkan pengukuran massa (dengan

penimbangan).



Secara garis besar terbagi menjadi 2 metode : metode gravimetri pengendapan (precipitation methods) dan metode gravimetri penguapan (volatilization methods)

1

GRAVIMETRI PENGUAPAN (VOLATILIZATION METHODS)



Dalam gravimetri penguapan (volatilization methods), analit atau produk dekomposisinya diuapkan pada temperatur tertentu, kemudian dikumpulkan dan ditimbang.



Massa produk dekomposisi juga dapat ditentukan secara tidak langsung berdasarkan berkurangnya massa sampel.

Beberapa aplikasi :

 Penentuan kadar air : langsung ( uap air terukur dari peningkatan massa desikan ), tidak langsung ( berdasarkan pengurangan massa sampel)

 Gravimetri berbasiskan pembentukan gas CO₂: analisis antasida

 Analisis sulfit dan sulfida

 Penentuan % C, H senyawa organik

3

TERMOGRAVIMETRI

GRAVIMETRI PENGENDAPAN (PRECIPITATION METHODS)

 Pada metode pengendapan, analit diubah menjadi endapan dengankelarutan yang rendah.

Endapan yang dipisahkan dikeringkan atau dipijarkan, mungkin ke bentuk lain, danditimbang secara akurat. Dari berat endapan dan pengetahuan tentang komposisi kimianya, selanjutnya dapat dihitung berat analit dalam bentuk yang diinginkan.

5

KELARUTAN ENDAPAN : KESETIMBANGAN DAN

P

H SISTEM

7

GRAVIMETRI PENGENDAPAN (PRECIPITATION METHODS)

 Pada metode pengendapan, analit diubah menjadi endapan dengan kelarutan yang rendah.

 Endapan selanjutnya disaring, dibilas untuk menghilangkan pengotor(impurities), kemudian diubah menjadi produk dengan komposisi yang diketahui dengan pasti melalui perlakuan pemanasan atau pemijaran. Produk akhir kemudian ditimbang.

 Reagen pengendap dalam metode gravimetri harus bereaksi secara spesifik, atau setidaknya dapat bereaksi secara selektif dengan analit. Reagen pengendap yang spesifik hanya bereaksi dengan spesies kimia tunggal. Reagen tersebut jumlahnya terbatas. Reagen pengendap yang bereaksi secara selektif, yakni dapat bereaksi dengan sejumlah spesies secara terbatas, umumnya lebih banyak tersedia.

Desired ion Reagent Precipitate form Weighable form

Cl^- Ag⁺as AgNO₃soln AgCl AgCl

Ag⁺ Cl- as KCl soln AgCl AgCl

SO₄^-2 Ba⁺²as BaCl₂or BaNO₃ BaSO₄ BaSO₄

Ba⁺² SO₄^-2 BaSO₄ BaSO₄

Mg⁺², Zn⁺², Mn⁺²

HPO₄^-2as (NH₄)₂HPO₄ soln.

M(NH₄)PO₄.6H₂O M₂P₂O₇

pyrophosphate HPO₄^-2, PO₄^-3 pH 5-6.5, MgCl₂soln

NH₄Cl soln

Mg(NH₄)PO₄.6H₂O Mg₂P₂O₇ pyrophosphate

K⁺ HClO₄ KClO₄ KClO₄

Na⁺[(C₆H₅)₄B]^- K [(C₆H₅)₄B] K [(C₆H₅)₄B]

Na₃[ Co(NO₂)₆] K₂Na [ Co(NO₂)₆] K₂Na [ Co(NO₂)₆]

9

REAGEN PEMBENTUK ENDAPAN

REAGEN PEMBENTUK ENDAPAN

 Pengendap organik lebih selektif serta memiliki sensitifitas lebih tinggi karena dapat menghasilkan massa endapan lebih besar.

Sebagai asam lemah,

selektifitasnya dikendalikan oleh pengaturan pH.

 Umumnya merupakan senyawa pengkhelat yang membentuk kompleks netral denganion logam.

 Endapan yang terbentuk memiliki kelarutan yang rendah dalam air, berukuran besar serta lebih mudah disaring

11

Organic precipitating agents are chelating agents.

They form insoluble metal chelates.

©Gary Christian, Analytical Chemistry, 6th Ed. (Wiley)

13

Sifat endapan yang diinginkan adalah sebagai berikut:



Endapan terdiri dari partikel besar yang mudah disaring dan dicuci bebas dari kotoran.



Kelarutan yang cukup rendah sehingga tidak terjadi kehilangan padatan yang signifikan selama penyaringan dan pencucian



Tidak reaktif dengan konstituen atmosfer



Komposisinya diketahui setelah dikeringkan atau dipijarkan

Endapan koloid dan endapan kristalin

 Koloid tersusun atas partikel-partikel yang berdiameter kurang dari 10^-4cm.

 Padatan koloid tidak menunjukkan kecenderungan untuk mengendap dari larutan serta tidak mudah disaring.

 Padatan kristalin cenderung mengendap secara spontan dan mudah disaring.

 Ukuran partikel endapan dipengaruhi oleh variabel eksperimental seperti kelarutan endapan, suhu, konsentrasi reaktan, dan laju pencampuran reaktan.

15

Ukuran partikel terkait dengan kondisi lewat jenuh relatif (relative supersaturation, RSS

Q : konsentrasi zat terlarut pada saat tertentu dan S konsentrasi zat terlarut dalam kesetimbangan. Q – S merupakan ukuran kelewatjenuhan zat terlarut

(Q - S)/S >>> : laju pembentukan inti tinggi, endapan berukura kecil / koloid (Q - S)/S <<< : endapan kristalin.

PEMBENTUKAN ENDAPAN

 Endapan terbentuk melewati dua proses, yaitu pembentukan inti endapan (nukleasi) dan pertumbuhan partikel endapan.

 Ukuran partikel dari endapan yang terbentuk ditentukan proses mana yang berlangsung lebih dominan.

 Nukleasi adalah proses di mana jumlah minimum atom, ion, atau molekul bergabung bersama untuk menghasilkan padatan yang stabil.

 Pengendapan lebih lanjut kemudian melibatkan kompetisi antara nukleasi tambahan dan pertumbuhan pada inti yang ada (pertumbuhan partikel).

 Pembentukan inti/ nukleasi meningkat pesat dengan meningkatnya RSS.

 Laju pertumbuhan partikel lebih disukai jika RSS rendah.

17

Ukuran partikel dan lewat jenuh relatif (RSS), RSS<<<

 Meningkatkan kelarutan endapan (S) :

1. Pengendapan berlangsung dalam larutan panas,

2. Mengatur pH, untuk endapan yang mengandung ion yang bersifat asam atau basa. Pengendapan endapan yang memiliki ion yang bersifat basa pada pH

cukup rendah , karena pada kondisi tersebut memperlambat laju pengendapan.

 Menurunkan nilai Q

1. Gunakan larutan analit encer

2. Tambahkan reagen pengencer encer secara perlahan, dengan pengadukan yang efektif untuk mencegah kelebihan reagen jika persebarannya kurang merata.

 Endapan yang memiliki kelarutan yang sangat rendah seperti PbS, Fe(OH)₃ menjadikan nilai RSS<< sulit terpenuhi.

PENGENDAPAN HOMOGEN

 Hidrolisis urea berlangsung pada suhu tinggi

 Sampel yang mengandung ion Ca²⁺kedalamnya ditambahkan HCl sebelum

penambahan (NH₄)₂C₂O_4. Pada suasana asam belum terjadi pegendapan kalsium oksalat.

 Setelah larutan dipanaskan hingga mencapai temperatur 50 ^oC, kemudian

ditambahkan urea, beberapa menit kemudian terbentuk endapan kalsium oksalat.

19

PENGENDAPAN HOMOGEN

MENGONTROL UKURAN PARTIKEL

 Variabel eksperimental menyebabkan endapan kristal meliputi suhu tinggi untuk meningkatkan kelarutan endapan, larutan encer, dan penambahan perlahan zat pengendap dengan pengadukan yang baik.

 Partikel yang lebih besar juga dapat diperoleh dengan kontrol pH, asalkan kelarutan endapan tergantung pada pH.

 Koagulasi, atau aglomerasi partikel koloid dapat berlangsung lebih cepat melalui pemanasan, pengadukan, dan penambahan elektrolit ke dalam medium.

 Muatan pada partikel koloid yang terbentuk dalam analisis gravimetri ditentukan oleh muatan ion kisi yang berlebih ketika pengendapan selesai.

21

KOLOID PALING BAIK DIENDAPKAN DARI LARUTAN PANAS DAN DIADUK YANG MENGANDUNG ELEKTROLIT YANG CUKUP UNTUK MEMASTIKAN KOAGULASI.

 Penambahan NaCl lebih banyak

 Penambahan elektrolit inert

 AgNO₃berlebih

 Pemanasan dapat mengurangi jumlah kelebihan ion Ag⁺di lapis adsorpsi primer, selain meningkatkan energi kinetik untuk mengimbangi tolakan elektrostatik

MEMPEROLEH ENDAPAN MURNI (TERDAPATNYA PENGOTOR DALAM ENDAPAN)

23

INKLUSI: ION PENGOTOR MEMILIKI UKURAN DAN MUATAN YANG MIRIP DENGAN ION ANALIT, MENGGANTIKAN ION ANALIT PADA KISI KRISTAL

 Probabilitas terjadinya inklusi sebanding dengan peningkatan konsentrasi ion pengotor

 Ion pengotor terdistribusi dalam kisi kristal endapan,dan menyebabkan penyimpangan massa endapan menjadi lebih besar.

 Dapat diatasi dengan pengendapan ulang

OKLUSI: ION PENGOTOR TERJEBAK DALAM ENDAPAN SAAT TAHAP PERTUMBUHAN KRISTAL

 Menyebabkan penyimpangan massa endapan menjadi lebih besar.

 Dapat diatasi dengan memanaskan endapan dalam fasa ruah larutannya (digesti) sehingga diharapkan pengotor yang terperangkap dapat larut kembali.

25

ADSORPSI DI PERMUKAAN ENDAPAN : ION PENGOTOR TERSERAP DI PERMUKAAN ENDAPAN

 Diatasi denga pencucian, namun dapat menyebabkan hilangnya sejumlah endapan

 Umum terjadi pada endapan berukuran kecil.

MENYARING ENDAPAN

27

MEMBILAS ENDAPAN

 Perlu mewaspadai endapan agar tidak Kembali larut saat pembilasan.

 Larutan pembilas ditambahkan dalam keadaaan dingin, kadang dicampur dengan etanol.

 Waspadai pengaruh pH pembilas terhadap endapan agar tidak melarutkannya kembali.

 Untuk mencegah peptisasi, gunakan pembilas elektrolit inert yang bersifat volatil

PENGERINGAN ENDAPAN

 Pengeringan endapan menghilangkan sisa larutan supernatant maupun pembilas serta pengotor yang bersifat volatil.

 Oven dapat digunakan untuk menghilangkan air dan pengotor yang bersifat volatile pada temperature 110^oC. Pengeringan dilakukan berulang hingga diperoleh massa yang tetap.

 Pemanasan pada suhu yang lebih tinggi , misal pengubahan MgNH₄PO₄.6H₂Omenjadi Mg₂P₂O₇ dilakukan pada suhu 1000 ^oC.

29