MAKALAH KIMIA ANALISIS II
PENETAPAN KADAR BESI (II) SECARA SERIMETRI
Disusun oleh :
Dea Aulia Ekaputri 062120041
Fandi Cani Yacob 062120025
Fina Dini Renata 062120054
Muhammad Zulfa Zumalda 062120714
Dosen Pengampu : Siti Warnasih, M. Si
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PAKUAN
BOGOR 2021
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat-Nya makalah ini dapat diselesaikan dengan baik tepat pada waktunya. Tidak lupa kami ucapkan kepada dosen pengampu mata kuliah Kimia Analisis II yang telah mendorong penyusun untuk meningkatkan kemampuannya pada mata kuliah Kimia Analisis II dengan membahas judul ini.
Makalah yang berjudul “Penetapan Kadar Besi (II) secara Serimetri” ini disusun untuk memenuhi tugas mahasiswa dalam rangkaian mata kuliah Kimia Analisis II. Adapun sebagian besar makalah ini membahas tentang Metode Serimetri dalam 4 bab meliputi: Pendahuluan, Metode Analisis, Pembahasan, dan Penutup.
Tim penyusun berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi kami dan pembaca. Selain itu tim penyusun menerima kritik dan saran kepada pembaca sehingga menjadi pembangun bagi kami tim penyusun di masa yang akan datang.
Bogor, November 2021
DAFTAR ISI
Kata Pengantar...
Daftar Isi...
BAB I PENDAHULUAN...
1. Latar Belakang...
2. Rumusan Masalah...
3. Tujuan...
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...
1. Besi...
2. Ferroin...
3. Serium (IV) Sulfat...
4. Titrimetri Serimetri...
BAB III METODOLOGI PENELITIAN...
1. Reaksi...
2. Alat dan Bahan...
3. Prosedur Kerja...
BAB IV PEMBAHASAN...
BAB V PENUTUP...
1. Kesimpulan...
2. Saran...
DAFTAR PUSTAKA...
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang
Besi merupakan logam yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari – hari, hal ini karena besi mempunyai berbagai macam kegunaan. Besi merupakan logam terbanyak dalam perut bumi setelah aluminium. Ini menyebabkan industri produksi besi berkembang cukup pesat (Canham dan Overtone, 2003). Logam besi memiliki sifat yang baik dalam menghantarkan listrik (konduktor), penghantar panas, dan dapat dibentuk campuran (alloy) dengan logam lainnya, dan dapat ditempa dan dibentuk (Palar, 1994). Pada bidang kesehatan, besi berperan dalam obat penambah darah, dimana obat tersebut memiliki ukuran dosis tertentu untuk dapat dikonsumsi oleh penderita anemia (Harisman, 2013). Zat besi yang diperlukan dalam tubuh sekitar 150 – 300 mg per hari (Marzuki, 2013). Oleh karena itu, diperlukan sebuah metode untuk menentukan kadar besi dalam suatu sampel.
Untuk menentukan suatu kadar, analisis sangat diperlukan, baik itu analisis kualitatif atau analisis kuantitatif. Penentuan kadar besi terdapat berbagai macam metode, salah satunya adalah dengan metode titrimetri.
Menurut buku Farmakope Indonesia edisi V Tahun 2014, penetapan kadar besi dapat dilakukan dengan metode serimetri (Depkes RI, 2009). Metode serimetri merupakan metode yang menggunakan prinsip reaksi redoks di dalamnya.
Metode ini memiliki kelebihan di antaranya adalah larutan serium (IV) sulfat lebih stabil dalam penyimpanan, merupakan oksidator yang baik, larutannya kurang berwarna sehingga jelas pembacaan titik akhir dengan indikator (Mursyidi dan Rohman, 2006). Metode ini jarang disukai karena bahan yang digunakan tergolong mahal (Roth dan Blascke, 1998).
Titrasi serimetri merupakan penetapan kadar reduktor dengan menggunakan larutan serium (IV) sulfat sebagai titran (oksidator). Proses titrasi ini sebaiknya dilakukan pada suasana asam karena reaksi akan menjadi lebih cepat, sedangkan pada suasana netral serium akan mengendap. Indikator yang biasa digunakan dalam titrasi redoks ini adalah ferroin sulfat, difenil sulfonat, dan
bisa juga larutan serium (IV) sulfat yang mempunyai warna kuning cerah sebagai indikatornya.
1.2.Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka permasalahan yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Apa yang dimaksud dengan titrasi serimetri?
2) Bagaimana cara penentuan kadar besi (II) dengan metode serimetri?
3) Bagaimana kelebihan dan kekurangan metode serimetri?
1.3.Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah yang telah dirumuskan, terdapat tujuan yang muncul sebagai berikut:
1) Mengetahui apa yang dimaksud dengan titrasi serimetri
2) Mengetahui cara menetapkan kadar besi (II) dengan metode serimetri 3) Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode serimetri
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Besi
Besi (Fe) dalam sistem periodik unsur termasuk logam transisi golongan VIII B dengan nomor atom 26, berat relatif 55,847 g/mol, konfigurasi elektron [Ar]
3d6 4s2 titik didih 2735oC, densitas 7,783 g/cm3, elektronegativitas 1,7, energi ionisasi 768 kJ/mol, berwarna keperaan dan dapat ditempa (Parnaik, 2003). Di alam, besi dapat berkaitan dengan mineral lain yaitu oksigen dan sulfur. Sumber utama besi adalah hematit (Fe2O3) terdiri dari 69,94% Fe dan 30,06% O2, magnetit (Fe3O4) terdiri dari 72,4% Fe dan 27,6% O2, limonit (FeO(OH)) terdiri dari 62,9% Fe, 27% O2 dan 10,1% H2O, ilmenit (FeTiO3) terdiri dari 36,8% Fe, 31,6% O3 dan 31,6% Ti dan siderit (FeCO3) terdiri dari 48,2% Fe dan 81,8% CO2
(Agustina, 2007).
Besi merupakan logam berat yang secara alamiah berada di lingkungan akibat adanya pelapukan dari batuan. Besi sering dijumpai dalam bentuk bilangan oksidasi 2 dan 3 yaitu Fe(II) dan Fe (III), untuk Fe (II) disebut Ferro dan Fe (III) disebut Ferri (Vogel, 1990). Di alam besi dalam bentuk Ferri lebih sering dijumpai daripada bentuk Ferro, hal ini dikarenakan besi dalam bentuk Ferri lebih stabil dibandingkan dalam bentuk Ferro (Othmer, 1993). Garam Fe(II) memiliki warna yang sedikit agak kehijauan dalam bentuk larutannya, sedangkan garam Fe (III) menghasilkan warna kuning muda. Ion Fe (II) merupakan reduktor yang kuat sehingga mudah mengalami oksidasi menjadi Fe3+ pada suasana netral atau basa (Svehla, 1985). Fe larut dalam HCl dengan membebaskan hidrogen dan membentuk FeCl2.
Fe (s) + 2 HCl (aq) → FeCl2(aq) + H2(g)↑
Besi larut dalam asam nitrat menghasilkan ferronitrat, sedangkan bila dipanaskan akan menghasilkan ferrinitrat. Dengan adanya udara yang mengandung air maka besi mudah berkarat membentuk Fe(OH)3 (Agustina, 2007).
2.2.Ferroin
Ferroin dengan nama lain 1,10 – Fenantrolin (orthofenantrolin) merupakan suatu golongan senyawa organik yang membentuk kompleks yang stabil dengan Fe (II) dan ion – ion lain kedua atom N pada struktur induknya.
Ferroin sering dijumpai dalam bentuk monohidratnya, dengan rumus molekul C12H8N2.H2O. Ferroin merupakan bubuk kristal berwarna putih, mempunyai titik leleh antara 98 – 100oC, berat molekul 198,23 g/mol. Ferroin dapat molekul anhidratnya pada suhu 117oC. Ferroin larut dalam air, benzene, alkohol, aseton, dan kloroform (Ueno et al, 1992).
(gambar struktur)
Besi yang terikat dalam ferroin itu mengalami oksidasi reduksi secara reversible.
Walaupun kompleks ferroin berwarna biru muda, dalam kenyataannya warna dalam titrasi berubah dan hampir tidak berwarna menjadi merah. Karena kedua warna berbeda intensitas, maka dari itu titik akhir dianggap tercapai pada saat baru 10% dari indikator berbentuk ferroin. Sehingga potensial peralihannya sekitar 1,1 Volt dalam larutan H2SO4 1 M. Dari semua indikator redoks, ferroin yang paling mendekati bahan yang ideal. Perubahan warnanya sangat tajam, larutannya mudah dibuat dan sangat stabil. Bentuk teroksidasinya tahan terhadap oksidator kuat, reaksinya cepat dan reversible, dan pada suhu di atas 60oC ferroin akan terurai.
2.3.Serium (IV) Sulfat
Serium (IV) sulfat atau biasa disebut juga ceric sulfate adalah padatan senyawa anorganik yang berwarna kuning dan cukup larut dalam air dan asam encer. Dalam larutan netral akan menjadi oksidanya sebagai CeO2 yang berwarna kuning. Ceric sulfate terdapat berbagai hidrasinya, namun pada tetrahidrat akan kehilangan air ketika dipanaskan hingga 180 – 200oC. Ceric sulfate memiliki massa molar sebesar 333,24 g/mol (anhidrat), dan 404,304 g/mol (tetrahidrat). Kelarutannya dalam air (20oC) sekitar 9,84g/100 mL, dan tidak larut dalam asam asetat glasoal dan etanol murni (96%). Ion Ce4+
merupakan oksidator kuat, terutama dalam kondisi asam. Jika ceric sulfate ditambahkan ke dalam asam klorida encer maka unsur klorin akan terbentuk, meskipun berjalan lambat. Ketika senyawa ceric direduksi, maka akan terbentuk
senyawa cerous yang tidak berwarna (Purwanita, 2009). Reaksi yang terjadi adalah:
Ce4+(aq) + e– → Ce3+ (aq)
Ceric sulfate digunakan dalam kimia analisis untuk titrasi redoks (metode serimetri), seringkali bersamaan dengan indikator redoks.
2.4.Titrasi Serimetri
Dalam proses titrasi, larutan yang digunakan harus merupakan larutan standar. Larutan standar adalah larutan yang konsentrasinya telah diketahui secara pasti. Berdasarkan kemurniannya larutan standar dibedakan menjadi larutan standar primer dan larutan standar sekunder. Larutan standar primer adalah larutan standar yang dipersiapkan dengan menimbang dan melarutkan suatu zat tertentu dengan kemurnian tinggi (konsentrasi diketahui dari massa – volum larutan). Larutan standar sekunder adalah larutan yang dipersiapkan dengan menimbang dan melarutkan suatu zat tertentu dengan kemurnian relatif rendah sehingga konsentrasi diketahui dari hasil standarisasi (Underwood, 1999).
Metode titrimetri juga dikenal sebagai metode volumetri, merupakan metode dimana zat yang akan dianalisis (analit) dibiarkan bereaksi dengan larutan standar yang konsentrasinya diketahui kemudian dialirkan melalui buret dalam bentuk larutan. Konsentrasi dari analit yang tidak diketahui kemudian dihitung (Khopkar, 2003). Metode titrimetric secara garis besar dapat diklasifikasikan menjadi 4 ketegori. Berikut macam – macam dari metode titrimetri:
1) Titrasi asam – basa
Titrasi asam – basa merupakaan titrasi yang meliputi reaksi asam dan basa baik kuat maupun lemah
2) Titrasi redoks
Titrasi redoks merupakan titrasi yang melibatkan reaksi reduksi dan oksidasi 3) Titrasi Pengendapan
Titrasi pengendapan merupakan titrasi yang meliputi pembentukan endapan 4) Titrasi kompleksometri
Titrasi kompleksometri juga dikenal sebagai titrasi EDTA, titrasi ini digunakan untuk melihat perbedaan pH pada pengompleksan
(Khopkar, 2003)
Serimetri merupakan salah satu metode titrimetri yang menggunakan prinsip reaksi redoks. Metode serimetri ini pada umumnya menggunakan larutan serium (IV) sulfat. Larutan serium (IV) sulfat mengandung ion Ce4+ sebagai oksidator. Ion Ce4+ akan mengalami reduksi menjadi Ce3+ (Purwanita, 2009).
Berikut adalah reaksinya:
Ce4+(aq) + e– → Ce3+ (aq)
Ion Ce4+ berwarna kuning, sedangkan ion Ce3+ tidak berwarna, meskipun ada perbedaan antara keduanya namun perbedaan tersebut tidak terlalu jelas untuk digunakan sebagai indikator, sehingga perlu adanya penambahan indikator. Indikator yang baik untuk digunakan pada metode ini adalah ferroin atau fenantrolin yang tersubstitusi (Harris, 2010).
Serium (IV) sulfat ini sangat tidak stabil dalam medium asam klorida. Hal tersebut dikarenakan ion Ce4+ mengalami reduksi menjadi ion Ce3+ dan ion Cl– dalam asam klorida akan teroksidasi menjadi gas klorin terutama pada suhu pendidihan. Berikut reaksi yang terjadi:
2 Ce4+(aq) + 2 Cl– (aq) → 2 Ce3+(aq) + 2 Cl2(g) ↑
Selain itu, penggunaan asam fluorida juga tidak bisa digunakan karena hal tersebut dapat menyebabkan pembentukan kompleks serium (IV) fluorida yang sangat stabil.
Penggunaan metode ini harus dilakukan pada medium yang memiliki pH rendah atau kondisi asam. Pada kondisi basa serium (IV) sulfat akan bereaksi dengan ion OH– dan akan membentuk endapan serium (IV) hidroksida (Gandjar dan Rohman, 2007).
Serimetri dapat digunakan untuk menetapkan beberapa senyawa di antaranya adalah besi (II), dimana reaksi yang terjadi adalah:
Ce4+(aq) + Fe2+(aq) → Ce3+(aq) + Fe3+(aq)
Pada aplikasinya, indikator yang biasa digunakan dalam analisa besi (II) dengan metode ini adalah 1,10 – fenantrolin atau ferroin. Indikator tersebut membentuk kompleks dengan ion besi (II) dan menghasilkan perbedaan warna yang sangat tajam (Setiowati, 2009).
[(C12H8N2)3Fe]2+(aq) → [(C12H8N2)Fe]3+(aq) + e–
merah biru muda
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Reaksi
N N
+ Fe2+ [(C12H8N2)3Fe]2+
[(C12H8N2)3Fe]2+(aq) → [(C12H8N2)Fe]3+(aq) + e–
merah biru muda
Ce4+(aq) + e– → Ce3+ (aq)
Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e– Ce4+(aq) + Fe2+(aq) → Ce3+ (aq) + Fe3+(aq)
3.2.Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Gelas piala Pipet ukur
Erlenmeyer Pro pipet
Gelas ukur Corong
Labu ukur Kaca arloji
Neraca analitik Spatula
Hotplate Botol semprot
Pipet tetes Buret gelap
Pipet volume 3.2.2 Bahan
Besi (II) Amonium Sulfat heksahidrat (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O)
Indikator ferroin
Aqua DM
Serium (IV) sulfat tetrahidrat (Ce(SO4)2.4H2O)
Asam sulfat (H2SO4) 98%
3.3.Prosedur Kerja
3.3.1 Pembuatan Larutan Standar Fe2+ 50 ppm
1) Senyawa besi (II) Amonium Sulfat heksahidrat (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O) ditimbang sebanyak 0,0351 gram
2) Senyawa besi (II) Amonium Sulfat heksahidrat (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O) dilarutkan dengan aqua DM secukupnya dalam gelas kimia 50 mL 3) Larutan lalu dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL
4) Larutan ditambahkan aqua DM hingga tanda batas 3.3.2 Pembuatan Larutan H2SO4 6N
1) Larutan asam sulfat (H2SO4) 98% diambil sebanyak 16,30 mL
2) Larutan dimasukkan secara perlahan ke dalam labu ukur 100 mL yang telah berisi aqua DM
3) Larutan ditambahkan aqua DM hingga tanda batas
3.3.3 Pembuatan Larutan Ce4+ 100 ppm
1) Senyawa Serium (IV) sulfat tetrahidrat (Ce(SO4)2.4H2O) ditimbang sebanyak 0,0288 gram
2) Serium (IV) sulfat tetrahidrat (Ce(SO4)2.4H2O) dilarutkan dengan menggunakan 20 mL H2SO4 6N
3) Setelah larut sempurna, larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL
4) Larutan ditambahkan aqua DM hingga tanda batas
3.3.4 Pembuatan Larutan Fe2+ 5 ppm
1) Larutan Fe2+ 100 ppm diambil sebanyak 5 mL 2) Lalu dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL
3) Lautan Kemudian ditambahkan aqua DM hingga tanda batas
3.3.5 Standarisasi Larutan Ce4+ 100 ppm
1) Larutan Fe2+ 50 ppm dipipet 5 mL dan dimasukkan dalam erlenmeyer 2) Larutan ditambahkan 1 tetes feroin sebagai indikator
3) Larutan dititar dengan Larutan Ce4+ 100 ppm hingga titik akhir biru pucat
4) Prosedur diulang sebanyak tiga kali dan dicatat volume yang dibutuhkan hingga titik akhir titrasi tercapai
5) Pengerjaan blanko digunakan larutan blanko (campuran aqua DM 5 mL dengan 1 tetes indikator feroin) sebagai pembanding
6) Data lalu dihitung berapa konsentrasi Larutan Ce4+ yang distandarisasi
3.3.6 Penentuan Kadar Fe2+ secara Serimetri
1) Larutan Fe2+ 5 ppm yang telah dibuat diambil 5 mL 2) Larutan dimasukkan dalam erlenmeyer 5 mL
3) Larutan ditambahkan indikator feroin sebanyak 1 tetes
4) Larutan tersebut kemudian dititrasi dengan menggunakan larutan Ce4+
yang telah distandarisasi hingga titik akhir biru pucat
5) Prosedur diulang sebanyak tiga kali dan dicatat volume yang dibutuhkan hingga titik akhir titrasi tercapai
6) Pengerjaan blanko digunakan larutan blanko (campuran aqua DM 5 mL dengan 1 tetes indikator feroin) sebagai pembanding
7) Data lalu dihitung berapa kadar besi yang terukur
BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Standarisasi Larutan Ce(SO4)2
Standarisasi dilakukan untuk mengetahui secara pasti konsentrasi dari Ce(SO4)2. Sebelumnya larutan serium (IV) sulfat dibuat dari padatan Ce(SO4)2.4H2O yang dilarutkan dalam 20 mL asam sulfat. Asam sulfat disini berfungsi sebagai pelarut padatan Ce(SO4)2.4H2O Setelah larut barulah larutan diencerkan dengan aqua DM.
Larutan Ce(SO4)2 merupakan larutan standar sekunder, sehingga dalam penggunaannya diperlukan standarisasi terlebih dahulu menggunakan larutan standar primernya untuk mengetahui konsentrasinya secara pasti. Larutan standar primer yang digunakan adalah Ferrous Amonium Sulfat (FAS).
Standarisasi larutan serium (IV) sulfat dengan FAS menggunakan ferroin sebagai indikator. Feroin merupakan kompleks merah terang yang terbentuk dari ortofenantrolin basa dan ion besi (II).
Penentuan titik akhir titrasi menggunakan indikator ini cukup mudah karena perubahan warnanya cukup signifikan yakni dari merah menjadi biru pucat. Berikut ini adalah reaksi dari indicator feroin yang menyebabkan terjadinya perubahan warna.
[(C12H8N2)3Fe]2+(aq) → [(C12H8N2)Fe]3+(aq) + e–
merah biru muda
Menurut reaksi di atas indikator ferroin mengandung ion Fe2+. Sehingga untuk mengurangi tingkat kesalahan dalam standarisasi maka perlu dilakukan koreksi blanko setelah standarisasi dilakukan. Pada standarisasi serium (IV) sulfat reaksi yang terjadi antara serium (IV) sulfat dengan menggunakan FAS adalah sebagai berikut:
Ce4+(aq) + e– → Ce3+ (aq)
Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e– Ce4+(aq) + Fe2+(aq) → Ce3+ (aq) + Fe3+(aq)
Dari reaksi ini dapat diketahui bahwa berat ekivalen (BE) dari besi (II) amonium sulfat sama dengan berat molekulnya karena tiap 1 molekul besi (II) sulfat setara
dengan 1 mol serium (IV) yang berarti setara dengan 1 elektron sehingga ekuivalensinya 1. menurut reaksi di atas indikator ferroin mengandung ion Fe2+.
Sehingga untuk mengurangi tingkat kesalahan dalam standarisasi maka dilakukan koreksi blanko.
4.2 Penentuan Kadar Fe2+ secara Serimetri
Tahap awal yang dilakukan dalam penentuan kadar besi pada metode serimetri adalah pembuatan larutan Fe2+ 5 ppm. Larutan ini dibuat dari padatan Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O atau ferrous amonium sulfat heksahidrat. Mula – mula padatan tersebut digunakan untuk membuat larutan Fe2+ 100 ppm kemudian dilakukan pengenceran hingga konsentrasi menjadi 5 ppm.
Selanjutnya larutan. Fe2+ 5 ppm barulah diuji menggunakan kedua metode tersebut.Pada metode serimetri, titrasi dilakukan dengan menggunakan indikator eksternal. Indikator eksternal yang digunakan adalah ferroin, sama seperti yang digunakan saat standarisasi. reaksi yang terjadi saat titrasi adalah sebagai berikut:
Ce4+(aq) + e– → Ce3+ (aq)
Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e– Ce4+(aq) + Fe2+(aq) → Ce3+ (aq) + Fe3+(aq)
Hal yang harus diperhatikan saat titrasi adalah:
1) Alat yang digunakan harus bersih dan sudah dibilas dulu dengan air DM, karena untuk meminimalisir terjadinya kontaminasi yang mengakibatkan kesalahan positif.
2) Pada saat melarutkan sampel, wadah saat menimbang sampel harus dibilas hingga dikira yakin bahwa seluruh sampel telah larut seluruhnya untuk meminimalisir kesalahan negatif.
3) Pada saat penitaran, titik akhir harus terlihat dengan jelas untuk menandakan titrasi telah berakhir dan mencapai kesetimbangan, jika melewati titik akhir dikhawatirkan terjadi kesalahan positif, jika belum mencapai titik akhir dikhawatikan terjadi kesalahan negatif.
BAB V PENUTUP 5.1.Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, metode serimetri dapat digunakan sebagai metode pengukuran kadar besi (II). Pada titrasi metode serimetri ini menggunakan indikator reversible yaitu ferroin yang akan membentuk senyawa kompleks dengan besi (II). Namun sampai saat ini penelitian menggunakan metode serimetri ini jarang dilakukan karena bahan baku yang digunakan tergolong mahal.
5.2.Saran
Berdasarkan penelitian tersebut, penulis menyarankan agar peneliti selanjutnya meneliti lebih banyak penetapan kadar menggunakan metode serimetri agar dapat ditemukan data yang akurat dan lebih beragam mengenai proses titrasi secara serimetri dan penulis berharap agar peneliti berikutnya dapat lebih dalam mengupas proses titrasi secara serimetri sehingga data yang diperoleh lebih berkualitas.
