Ekstraksi Pelarut

EKSTRAKSI PELARUT

I.    Tanggal Percobaan          : 1 April 2013

II. Tujuan Percobaan            : - Memisahkan logam Ni dari campurannya

denganekstraksi pelarut

-    Menghitung kadar Ni dalam sampel

III. Prinsip Kerja

      Sejumlah kecil Ni dipisahkan dari campurannya dengan teknik ekstraksi pelarut, yaitu mengekstrak Ni dalam bentuk Ni(DMG)₂ (Nikel Dimetilglikosin) dari fasa air ke dalam fasa organic (kloroform). Kemudian penentuan kadar Ni dengan metode spektrofotometri dimana kompleks berwarna Ni(DMG)₂ dalam kloroform mengikuti hokum Lambert-Beer dalam range konsentrasi yang lebar.

IV. Teori Dasar

Ektraksi pelarut adalah suatu metode pemisahan berdasarkan transfer suatu zat terlarut dari suatu pelarut kedalam pelarut lain yang tidak saling bercampur. Menurut Nerst, zat terlarut akan terdistribusi pada kedua solvent sehingga perbandingan konsentrasi pada kedua solvent tersebut tetap untuk tekanan dan suhu yang tetap (Khopkar, 1990).

Ekstraksi pelarut terutama digunakan bila pemisahan campuran dengan cara destilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena pembentukan aseotrop atau karena kepekaannya terhadap panas) atau tidak ekonomis. Seperti ekstraksi padat-cair, ekstraksi cair-cair selalu terdiri atas sedikitnya dua tahap, yaitu pencampuran secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut, dan pemisahan kedua fasa cair itu sesempurna mungkin (Khopkar, 1990).

Ekstraksi cair-cair dengan pengkelat logam adalah salah satu aplikasi utama ekstraksi cair-cair yaitu ekstraksi selektif ionlogam menggunakan agen pengkelat. Sayangnya beberapa agen pengkelat memiliki keterbatasan kelarutan dalam air atau subyek untuk hidrolisis atau oksidasi udara dalam larutan aqueous. Karena alasan ini agen pengkelat ditambahkan ke pelarut organic sebagai ganti fasa aqueous. Agen pengkelat diekstrak ke fasa aqueous yang reaksinya membentuk kompleks logam-ligan yang stabil dengan ion logam. Kompleks logam-ligan kemudian terekstrak ke fasa organik. Efisiensi ekstraksi ion logam bergantung pada pH (Khopkar, 1990).

Pada umumnya ion-ion logam tidak larut dalam pelarut organik non polar. Ion logam harus diubah menjadi bentuk molekul yang tidak bermuatan dengan pembentukan kompleks agar ion logam tersebut dapat terekstrak ke dalam pelarut organik non polar. Senyawa kompleks adalah suatu senyawa dimana ion logam bersenyawa dengan ion atau molekul netral yang mempunyai sepasang atau  lebih elektron bebas yang berikatan secara kovalen koordinasi (Effendy, 2007).

Ion logam dalam senyawa kompleks disebut ion pusat, sedangkan ion atau molekul netral yang mempunyai pasangan elektron bebas disebut ligan. Kompleks kelat atau sepit adalah kompleks yang terbentuk apabila ion pusat bersenyawa dengan ligan yang mempunyai dua atau lebih gugus. Banyaknya ikatan kovalen koordinasi yang terjadi antara ligan dengan ion pusat disebut bilangan koordinasi. Pembentukan kompleks oleh ligan bergantung pada kecenderungan untuk mengisi orbital kosong dalam usaha mencapai konfigurasi elektron yang  lebih stabil. Untuk memudahkan ekstraksi maka ion logam yang bermuatan harus dinetralkan oleh ion atau molekul netral menjadi kompleks tidak bermuatan (Khopkar, 1990).

Kompleks kelat merupakan asam lemah (HL) yang terionisasi dalam air dan terdistribusi dalam fase organik dan fase air, serta dengan ion logam dapat membentuk ion kompleks yang netral dan mudah larut dalam fase organik (Day dan Underwood, 1989). Salah satu keuntungan menggunakan agen pengkelat adalah derajat selektifitas tinggi. Efisiensi ekstraksi untuk kation divalent meningkat dari 0-100% disekitar 2 unit pH. lagipula konstanta pembentukan kompleks logam-ligan bervariasi diantara ion logam. Akibatnya, perbedaan signifikan muncul dalam range pH dimana ion logam yang berbeda menaikkan efisiensi ekstraksi dari 0-100% (Day dan Underwood, 1989).

Penentuan kadar nikel dilakukan dengan metode spektrofotometri, dimana diketahui kompleks berwarna Ni(DMG)₂ dalam khloroform mengikuti hukum Lambert-Beer dalam range konsentrasi yang lebar. Sebagaimana diketahui warna adalah salah satu kriteria untuk mengidentifikasi suatu objek. Pada analisis spektrokimia spektrum radiasi elektromagnetik digunakan untuk menganalisis spesies kimia dan menelaah interaksinya dengan radiasi elektromagnetik (Khopkar, 1990).

Spektrofotometri didefinisikan  suatu metoda analisis kimia berdasarkan pengukuran seberapa banyak  energi radiasi diabsorpsi oleh suatu zat sebagai fungsi panjang gelombang. Agar lebih mudah memahami proses absorpsi tersebut dapat ditunjukkan dari suatu larutan berwarna. Misalnya larutan tembaga sulfat yang  nampak berwarna biru. Sebenarnya larutan ini mengabsorpsi radiasi warna kuning dari cahaya putih dan meneruskan radiasi biru yang tampak oleh mata kita (Arsyad, 1997).

Proses absorpsi ini kemudian dapat dijelaskan bahwa suatu molekul/atom yang mengabsorpsi radiasi akan memanfaatkan energi radiasi tersebut untuk mengadakan eksitasi elektron. Eksitasi ini hanya akan terjadi bila energi radiasi yang diperlukan sesuai dengan perbedaan tingkat energi dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi dan sifatnya karakteristik (Khopkar, 1990).

I.    Pembahasan

      Ekstraksi pelarut merupakan metode pemisahan berdasarkan transfer suatu zat terlarut dari suatu pelarut ke dalam pelarut lain yang tidak saling bercampur, dimana pada percobaan ini bertujuan untuk memisahkan logam Ni dari campurannya dengan ekstraksi pelarut dan menentukan kadar Ni dalam sampel dengan metode spektrofotometri.

      Ni merupakan ion logam yang tidak dapat larut dalam senyawa non polar. Oleh karena itu, Ni diubah menjadi senyawa non polar dengan cara membentuknya menjadi senyawa kelat. Agen pengkelat yang digunakan pada percobaan ini adalah Dimetilglikosin (DMG). Ion logam Ni²⁺ dijadikan kompleks terlebih dahulu dengan DMG menjadi senyawa kompleks Ni(DMG)₂ agar dapat terekstraksi ke fasa organic yang kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang 420 nm.

      Pada awalnya, membuat larutan standard dan preparasi sampel terlebih dahulu sebelum dilakukan ekstraksi.Larutan standar utama di buat dengan melarutkan Kristal NiSO₄.6H₂O ke dalam larutan HNO₃ 6M.kemudian ditambah dengan NaOH 4M dan CH₃COOH, barulah di encerkan ke dalam labu ukur 100 mL.

      Kemudian pada proses ekstraksi, larutan standar dengan volume yang bervariasi yaitu 0,5 mL, 0,1 mL, 1 mL, dan 1,5 mL di masukkan ke dalam tabung reaksi. Begitu pula dengan larutan sampel dan blanko. Kemudian setiap larutan ditambah 0,5 gram Na-tatrat, pada saat penambahan ini semua larutan larut dan berwarna putih keruh. Penambahan Na-tatrat ini berfungsi untuk membentuk kompleks dengan Fe (III) yang ada di dalam campurannya.Kemudian ditambah 5 mL larutan buffer asetat, Natrium Tiosulfat, dan Hidroksilamin HCl 1%.Fungsi penambahan buffer asetat yaitu untuk membuat suasana larutan menjadi sedikit asam karena Ni²⁺ membentuk kompleks dengan DMG pada suasana sedikit asam atau tepat basa. Penambahan Natrium Tiosulfat sebelum ekstraksi berfungsi untuk membentuk kompleks anionic Cu(S₂O₃)^2-yang tidak terekstrak ke dalam kloroform. Lalu, hidroksilamin HCl ditambhakna untuk mencegah oksidasi Ni(DMG)₂ menjadi kompleks Ni dengan DMG yang berbeda spectrum absorbansinya.Semua sampel pada penambahan bahan tidak mengalami perubahan.Namun ketika ditambah dengan DMG 1% masing-masing volume larutan berbeda pengamatannya. 0,1 mL larutan standar larutannya berwarna kuning, 0,5 mL larutan standar larutannya berwarna jingga, 1 mL larutan standar larutannya berwarna merah muda, dan 1,5 mL larutan standar larutannya berwarna merah. Terakhir yaitu di ekstraksi dengan kloroform, semua larutan terbentuk 2 fasa. Pada 0,1 mL fasa atasnya berwarna putih, fasa bawah larutan agak kuning. Pada 0,5 mL fasa atasnya berwarna putih, fasa bawahnya larutan kuning. Pada 1 mL fasa atasnya larutan putih, fasa bawahnya larutan agak jingga. Pada 1,5 mL fasa atasnya larutan putih, dan fasa bawahnya larutan merah. Pada larutan sampel, setelah di tambah DMG larutan berwarna merah muda, dan setelah diekstraksi dengan kloroform terbantuk 2 fasa dengan fasa atasnya putih dan fasa bawahnya kuning bening.Pada blanko dengan aquadest, setelah ditambah DMG larutan menjadi putih keruh, dan setelah diekstraksi dengan kloroform terbentuk 2 fasa dengan fasa atas putih keruh dan fasa bawah tidak berwarna.Percobaan ini tidak dilakukan penyaringan karena antara fasa atas dan bawah tidak tercampur dan fasa bawahnya masih mudah di ambil dengan menggunakan pipet tetes.

      Kemudian, setiap larutan di ukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer.Dimana larutan fasa bawahnya di ambil dan dimasukkan ke dalam kuvet.Senyawa kompleks yang terbentuk ke dalam fasa organic  ini selain Ni(DMG)₂ yaitu senyawa kompleks Cu dan Fe. Panjang gelombang yang digunakan adalah 420 nm karena pada panjang gelombang ini spesifik untuk menyerap cahaya yang ditimbulkan oleh senyawa kompleks Ni(DMG)₂ dan cahaya dari senyawa kompleks lain itu tidak dapat diserap.

      Setelah di ukur dengan spektrofotometer, didapat absorbansinya yaitu pada sampel = 0,443, blanko = 0, larutan standar 0,1 mL = 0,023, larutan standar 0,5 mL = 0,021, larutan standar 1 mL = 0,262, dan larutan standar 1,5 mL = 0,495. Setalah perhitungan, di dapat kadar Ni dalam sampel sebesar 8,66%.

II. Kesimpulan

-  Logam Ni dapat dipisahkan dengan menggunakan pelarut kloroform dengan membentuk kompleks Ni(DMG)₂ berwarna merah muda.

-  Kadar Ni dalam 0,1 gram sampel adalah 8,66% atau 0,00866 gram.

Daftar Pustaka

Arsyad, M. N. 1997. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Istilah. Jakarta. Gramedia

Effendy. 2007. Kimia Koordinasi. Malang. Bayumedia

Khopkar, S. M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta. UI Press

Tim Penyusun. 2013. Modul Praktikum Kimia Analitik II. Bandung

Underwood, A. L dan Day, R. A. 1989.Analisis Kimia Kuantitatif edisi Kelima. Jakarta. Erlangga

Gravimetri

GRAVIMETRI

I.    Tujuan Percobaan

·         Mendapatkan endapan kristal kalsium oksalat

·         Menghitung berat endapan hasil analisis

II.    Dasar Teori

Gravimetri merupakan salah satu metode analisis kuantitatif suatu zat atau komponen yang telah diketahui dengan cara mengukur berat komponen dalam keadaan murni setelah melalui proses pemisahan. Analisis gravimetri adalah proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu. Bagian terbesar dari penetuan secara analisis gravimetri meliputi transformasi unsur atau radikal kesenyawa murni stabil yang dapat segera diubah menjadi bentuk yang dapat ditimbang dengan teliti. Metode gravimetri memakan waktu yang cukup lama, adanya pengotor pada konstituen dapat diuji dan bila perlu faktor-faktor koreksi dapat digunakan. (Khopkar,1990)

Analisis gravimetri dapat berlangsung baik, jika persyaratan berikut dapat terpenuhi :

1. Komponen yang ditentukan harus dapat mengendap secara sempurna (sisa analit yang tertinggal dalam larutan harus cukup kecil, sehingga dapat diabaikan), endapan yang dihasilkan stabil dan sukar larut.

2. Endapan yang terbentuk harus dapat dipisahkan dengan mudah dari larutan (dengan penyaringan).

3. Endapan yang ditimbang harus mempunyai susunan stoikiometrik tertentu (dapat diubah menjadi sistem senyawa tertentu) dan harus bersifat murni atau dapat dimurnikan lebih lanjut. (Vogel, 1990)

Dalam cara pengendapan, analit direaksikan sehingga terjadi suatu endapan dan endapan itulah yang ditimbang. Atas dasar pembentukan endapan, maka gravimetric dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

1.      Endapan dibentuk dengan reaksi antara analit dengan suatu pereaksi. Baik kation maupun anion dari analit mungkin diendapkan, bahwa pengendapan bisa senyawa organic maupun anorganik. Cara ini bias disebut Gravimetri.

2.      Endapan dibentuk secara elektrokimia, dengan perkataan lain analit dielektrolisa, sehingga terjadi logam sebagai endapan. Cara ini disebut Elektrogravimetri.

Secara umum tahap-tahap yang harus dilakukan dalam analisis gravimetric dengan pembentukan endapan adalah :

1.      Preparasi sampel

2.      Presipitasi atau pengendapan

3.      Penuaan (digestion)

4.      Filtrasi (pengeringan)

5.      Pencucian endapan

6.      Pemanasan atau pembakaran endapan

7.      Penimbangan

8.      Perhitungan hasil analisis

Preparasi sampel meliputi beberapa perlakuan pendahuluan terhadap sampel sehingga memungkinkan diperoleh suatu kondisi sampel yang sesuai untuk proses pengendapan selanjutnya. Sebagai contoh kondisi larutan sampel harus diatur sedemikian rupa sehingga dicapai kelarutan yang rendah dari endapan dan untuk memperoleh bentuk yang baik untuk proses filtrasi.

Syarat pertama dari endapan adalah cukup tak larut sehingga jumlah yang hilang karena kelarutannya dapat diabaikan, disamping itu endapan harus terdiri dari kristal-kristal yang cukup besar sehingga mudah dalam proses filtrasi. Telah diketahui bahwa begitu pereaksi ditambahkan terjadi sederetan tahap pembentukan endapan:

·      Supersaturasi, dimana larutan mengandung komponen terlarut yang lebih besar daripada keadaan setimbang, ini disebut kondisi menstabil dan selanjutnya terjadi proses yang mengarah pada kesetimbangan (Prinsip Le Chatelier).

·      Tahap selanjutnya adalah nukleasi (pembentukkan inti), untuk terjadinya nukleasi sejumlah minimal partikel harus ada bersama-sama untuk membentuk inti mikroskopik dan fasa padatan. Inti awal yang terbentuk akan tumbuh dengan adanya deposisi dari partikel endapan yang lain untuk membentuk kristal dalam bentuk geometris tertentu.

Kalsium diendapkan sebagai kalsium oksalat (CaC₂O₄ . H₂O) dengan mengolah suatu larutannya dengan asam klorida panas dengan ammonium oksalat dan perlahan-lahan menetralkaan ini dengan larutan air ammonia.

Ca²⁺ + C₂O₄^2-                                   CaC₂O₄ . H₂O

Endapan dicuci dengan larutan ammonium oksalat dan kemudian dalam salah satu bentuk berikut :

Sebagai CaC₂O₄ . H₂O dengan memanaskan pada 100-150°C selama 1-2 jam. Metode ini tidak dianjurkan untuk pekerjaan teliti, antara lain disebabkan oleh sifat higroskopik dari oksalat dan sulitnya menghilangkan ammonium oksalat yang berkopresipitasi pada suhu yang rendah ini. Hasil-hasilnya biasanya 0,5- 1% terlalu tinggi.

Sebagai CaCO₃ dengan memanaskan pada 475-525°C dalam tabu setengah silinder (mufel) listrik. Ini merupakan metode yang paling memuaskan, karena karbonat tak higroskopik.

CaC₂O₄                                 CaCO₃ + CO

Sebagai CaO dengan memijarkan pada 1200°C. Metode ini banyak digunakan, tetapi kalsium oksida yang dihasilkan mempunyai bobot molekul yang relative lebih kecil dan higroskopik.

CaCO₃                                   CaO + CO₂

 

I.             Diskusi dan Pembahasan

Gravimetri merupakan metode analisis kuantitatif suatu zat atau komponen yang telah diketahui dengan cara pengukuran berat komponen dalam keadaan murni setelah memlalui proses pemisahan. Dalam percobaan ini, sampel kalsium yang digunakan adalah CaCO3 sebanyak 0,1 gram, dengan penambahan HCl encer sebagai pelarut. Setelah CaCO3 dan HCl dicampur, larutan dipanaskan dan dididihkan untuk menghilangkan CO2. Reaksinya sebagai berikut :

CaCO_3(aq) + 2HCl_(aq)                              CaCl_2(aq) + H₂O_(l) + CO_2(g)

                                                                tidak berwarna

Reaksi pemanasan :

CaC₂O₄.H₂O_(aq)                                   CaC₂O_4(s)

Lalu, pada saat suhu larutan diatas 80°C ditambah indicator metal merah sehingga larutan berubah warna menjadi merah muda. Kemudian pada suhu tepat 80°C larutan ditambah CaC2O4.H2O lalu sambil didinginkan, larutan ditambah ammonia encer untuk membantu pembentukan endapan.

CaCO_3(aq) + 2HCl_(aq)                                      CaCl_2(aq) + H₂O_(l) + CO_2(g)

CaCl_2(aq) + (NH₄)₂C₂O_4(aq)                              CaC₂O_4(aq) + 2NH₄Cl_(aq)

CaC₂O_4(aq) + 2NH₄Cl_(aq) + NH₄Cl_(aq)             CaC₂O₄.H₂O_(s) + NH_3(aq) + 2NH₄Cl_(aq)

              larutan merah muda         larutan netral                    larutan kuning

                                                        sedikit basa

Setelah ditambah ammonia encer tetes demi tetes, larutan yang awalnya berwarna merah muda berubah warna menjadi kuning. Kemudian setelah didiamkan, terbentuk endapan berwarna putih. Endapan tersebut merupakan CaC₂O₄ akibat proses penjenuhan. Endapan terbentuk ketika larutan yang bersangkutan telah lewat jenuh terhadap endapan, yaitu larutan tersebut mengandung zat terlarut lebih banyak daripada larutan jenuh yang merupakan larutan tidak stabil, yang berubah setelah terjadi pengendapan.

Adapun sifat-sifat endapan yang baik adalah endapan yang mudah disaring dan murni (bebas dari pengotor), kelarutan rendah, tidak reaktif terhadap komponen udara, dan mempunyai komponen yang pasti dan diketahui setelah penyaringan.

Gravimetri dalam percobaan ini merupakan gravimetric pengendapan yang prosesnya cukup panjang dan memakan waktu. Tahapan pada percobaan ini adalah :

1.      Sampel CaCO3 dilarutkan, dengan

2.      Ditambah reagen pengendap (HCl encer)

3.      Pengendapan larutan dan penyaringan endapan, lalu dipindahkan ke kertas saring.

4.      Filtrasi (pengeringan). Setelah dikeringkan, endapan dalam kertas saring dicuci dengan ammonia encer dengan tujuan agar endapan tidak ada yang tersisa serta zat pengotor yang terlarut pada endapan dapat dihilangkan.

5.      Lalu endapan dipanaskan dengan tujuan untuk menghilangkan air yang dikandung sehingga didapatkan endapan CaC2O4 yang murni. Air dapat tertahan dalam suatu partikel selama proses pengendapan dan air yang tertahan dapat dihilangkan dengan cara diuapkan.

6.      Penimbangan. Setelah endapan dan kertas saring kering, kemudian ditimbang massanya dan didapat massa endapan sebesar 0,1 gram. Jadi, W endapan = W sampel. Dan juga setelah dihitung, didapat factor gravimetric sebesar 0,3125 dengan % Ca dalam sampel sebesar 31,25%.

II.             Kesimpulan

Pada percobaan ini digunakan metode gravimetric pengendapan yaitu :

sample + reagen                 analit bereaksi menghasilkan endapan untuk ditimbang

dan didapatkan berat endapan sebesar 0,1 gram dengan Faktor Gravimetri (FG) 0,3125 dan % Ca dalam sampel adalah 31,25%. Reaksi pada percobaan ini diantaranya

Reaksi pemanasan : CaC₂O₄.H₂O_(aq)                           CaC₂O_4(s)

Reaksi pengendapan :

CaCO_3(aq) + 2HCl_(aq)                                     CaCl_2(aq) + H₂O_(l) + CO_2(g)

CaCl_2(aq) + (NH₄)₂C₂O_4(aq)                             CaC₂O_4(aq) + 2NH₄Cl_(aq)

CaC₂O_4(aq) + 2NH₄Cl_(aq) + NH₄Cl_(aq)             CaC₂O₄.H₂O_(s) + NH_3(aq) + 2NH₄Cl_(aq)

Daftar Pustaka

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Jilid I. Jakarta : Erlangga

Khopkar, S. M. 2008.  Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: Universitas Indonesia

Wulandari, Meyliana. 2012. Petunjuk Praktikum Kimia Analitik. Bandung : UIN SGD

Wulandari, Meyliana. 2012. PPT Kimia Analitik I – Gravimetri. Bandung : UIN SGD

Vogel, A.I. 1994. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik Edisi 4. Jakarta : EGC

___________. 2012. Kimia Analitik Gravimetri. Available at

http://mutmainnahlatief.wordpress.com/2012/01/06/laporan-praktikum-kimia-analitik-gravimetri/     diakses pada 27/9/12   pukul 15.43