Analisis Kuantitatif

Analisis Kuantitatif Analisis kuantitatif dilakukan untuk menentukan kadar suatu spesi dalam sampel senyawa menggunakan stoikiometri setelah diuji secara kualitatif. Kadar tersebut dapat berupa persen massa dan persen volume. Analisis kuantitatif dapat dibagi menjadi 5 metode, yakni gravimetri, volumetri, kalorimetri, spektroskopi, dan elektroanalisis. 1) Volumetri (Titrimetri) Volumetri atau titrimetri adalah analisis kuantitatif dengan cara melakukan titrasi sehingga titik ekuivalen tercapai. Kadar suatu zat dalam sampel ditentukan dengan mengukur volume titran yang digunakan. Terdapat dua jenis larutan standar pada analisis volumetri, yakni larutan standar primer dan sekunder. Larutan Standar Primer Larutan standar primer adalah larutan yang telah diketahui konsentrasinya secara pasti melalui pembuatan langsung. Larutan standar primer digunakan untuk menstandarisasi (memastikan konsentrasi suatu larutan tertentu). Adapun syarat larutan baku primer adalah: Mempunyai kemurnian yang tinggi Rumus molekulnya pasti Tidak mengalami perubahan selama penimbangan Berat ekivalen yang tinggi Tidak bersifat higroskopik Memiliki harga yang murah Larut sepenuhnya dalam air/pelarut yang akan digunakan Contoh larutan standar primer adalah natrium oksalat (Na2C2O4), kalium bromat (KBrO3), natrium klorida (NaCl), dan kalium hidrogen phthalate (C8H5O4K). Larutan Standar Sekunder Larutan standar sekunder adalah larutan yang distandarisasi menggunakan larutan standar primer. Contoh larutan standar sekunder adalah: Natrium tiosulfat (Na2S2O3), distandardisasi menggunakan KI dan KIO3. Perak nitrat (AgNO3), distandardisasi menggunakan NaCl. Kalium permanganat (KMnO4), distandardisasi menggunakan natrium oksalat. Natrium hidroksida distandardisasi menggunakan kalium hidrogen phthalate. Titik Ekivalen dan Titik Akhir Dalam analisis volumetri, dikenal pula dua titik titrasi, yakni titik ekivalen dan titik akhir. Titik ekivalen adalah titik di mana analit (zat yang ingin dititrasi) telah bereaksi sempurna dengan titran. Titik akhir adalah titik di mana terjadi di mana warna indikator titrasi berubah. Dalam analisis volumetri, titik di mana titrasi berakhir adalah titik ahir. Titik akhir tidak selalu sama dengan titik ekivalen. Indikator Titrasi

Alvaro Filbert Liko – Analisis Kuantitatif, Titrimetri

1

Indikator titrasi digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi dengan mengamati perubahan warna pada indikator. Contoh indikator titrasi adalah: 1) Phenolphthalein (PP) sebagai indikator alkalimetri. 2) Metil jingga sebagai indikator acidimetri. 3) Amilum sebagai indikator iodometri dan iodimetri. Berdasarkan jenis reaksinya, analisis volumetri dibagi menjadi beberapa jenis. A. Titrasi Asam – Basa 1. Acidimetri, yakni titrasi asam – basa dengan menggunakan asam kuat sebagai titran. Titran tersebut merupakan larutan standar sekunder sehingga diperlukan standardisasi terlebih dahulu. Titrasi acidimetri dapat digunakan untuk menentukan kadar dari basa organik (amina). 2. Alkalimetri, yakni titrasi asam – basa dengan menggunakan basa kuat sebagai titran. Titran tersebut merupakan larutan standar sekunder sehingga diperlukan standardisasi terlebih dahulu. Titrasi alkalimetri dapat digunakan untuk menentukan kadar dari asam organik. Contoh Soal: Magnesium oksida kurang larut dalam air sehingga sulit untuk dititrasi secara langsung. Kemurnian magnesium oksida dapat ditentukan dengan metode titrasi balik. Sebanyak 4.06 g sampel yang mengandung magnesium oksida dilarutkan secara sempurna dalam 100 cm3 larutan HCl 2 M. Asam yang berlebih membutuhkan 19.7 cm3 larutan NaOH 0.2 M untuk dinetralisasi secara sempurna. Tentukan persen massa magnesium oksida dalam sampel. Pembahasan: Reaksi yang terjadi:

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O HCl + NaOH  NaCl + H2O

Mol NaOH yang dipakai = mol HCl yang berlebih = 19.7 x 0.2 = 3.94 mmol. Mol HCl terpakai = mol HCl awal – mol HCl berlebih = 200 – 3.94 = 196.06 mmol. Mol MgO = ½ x 196.06 mmol = 98.03 mmol. Massa MgO = 98.03 mmol x 40.3 g/mol = 3.95 gram. 3,95 Persen massa MgO = × 100% = 97,3%. 4,06

Contoh Soal: Sebuah pembersih toilet mengandung NaHSO4 sebagai bahan aktifnya. Dalam suatu analisis, sebanyak 0.500 g sampel pembersih tersebut dilarutkan dalam 30.0 mL air dan dititrasi secara sempurna dengan 24.60 mL NaOH 0.1050 M. Tentukan persen massa NaHSO4 dalam pembersih toilet tersebut. Pembahasan: Reaksi yang terjadi:

NaHSO4 + NaOH  Na2SO4 + H2O

Mol NaHSO4 = mol NaOH = 24.60 x 0.1050 = 2.583 mmol Massa NaHSO4 = 2.583 mmol x 120 g/mol = 310 mg 310 Persen massa = × 100% = 62% B.

500

Titrasi Redoks


2

Titrasi redoks adalah titrasi yang melibatkan proses reduksi-oksidasi. Contoh titrasi redoks adalah: 1.

Iodometri

Iodometri adalah reaksi pembentukan iodin dari ion iodida dalam suasana asam atau netral. Titrasi iodometri dapat digunakan untuk menentukan kadar suatu sampel oksidator, seperti: - Kadar Cu2+ dalam larutan: 2 Cu2+ + 4 I-  2 CuI + I2 - Kadar Fe3+ dalam larutan: 2 Fe3+ + 2 I-  2 Fe2+ + I2 - Kadar IO3- dalam larutan: IO3- + 6 H+ + 5 I-  3 I2 + 3 H2O - Kadar NO2- dalam larutan: 2 NO2- + 2 I- + 4 H+  2 NO + I2 + 2 H2O - Kadar H2O2 dalam larutan: H2O2 + 2 I- + 2 H+  I2 + 2 H2O Setelah I2 (s) terbentuk, natrium tiosulfat digunakan sebagai titran untuk mereduksi I2 (s) kembali menjadi ion I-. Untuk indikator reaksi, digunakan amilum. Reaksi yang terjadi: - I2 (coklat) + Amilosa  Amilosa-I2 (biru kehitaman) - Amilosa-I2 + 2 S2O32-  Amilosa (tak bewarna) + 2 I- + S4O62Contoh Soal: Kadar Cu yang terdapat di dalam bahan tambang ditentukan secara volumetri. Sebanyak 0,5000 g sampel dilarutkan dalam asam nitrat pekat dan dan diencerkan menjadi 500,0 mL. Sebanyak 50,0 mL larutan sampel ditambah 25 mL larutan KI 0,1000 M kemudian dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1000 M yang memerlukan 6,50 mL untuk mencapai titik ekuivalen dengan indikator amilum. Tentukan kadar Cu (%) dalam sampel. Pembahasan: Reaksi:

Cu + 4 H+ + 2 NO3-  Cu2+ + 2 NO2 + 2 H2O 2 Cu2+ + 5 I-  2 CuI + I3I3- + 2 S2O32-  3 I- + S4O62-

Mol tiosulfat = mol Cu = 6.50 x 0.1000 = 0.650 mmol Cu dalam 50.0 mL (sehingga terdapat 6.50 mmol Cu dalam 500 mL sampel). Massa Cu dalam sampel = 6.50 mmol x 63.45 g/mol = 412.43 mg. Kadar Cu dalam sampel adalah 82.49%. 2.

Iodimetri

Berbeda dengan iodometri, pada titrasi iodimetri, titran yang digunakan adalah iodin. Titrasi iodimetri dapat digunakan untuk menentukan kadar suatu sampel reduktor, seperti: Vitamin C (asam askorbat): C6H8O6 + I2  C6H6O6 + 2 I- + 2 H+ Sulfur dioksida: SO2 + I2 + 2 H2O  SO42- + 2 I- + 4 H+ Hidrogen sulfida: H2S + I2  S + 2 H+ + 2 I-

Pada subbab Analisis Kualitatif, kita ketahui bahwa terdapat logam – logam yang mengendap sebagai garam sulfidanya, seperti seng, kadmium, timbal, mangan,


3

dan lain-lain. Dengan titrasi iodimetri, kadar ion logam tersebut dapat ditentukan dengan mengendapkannya sebagai garam sulfida, lalu mereaksikannya dengan asam kuat sehingga terbentuk gas hidrogen sulfida. Contoh: Zn2+ + S2-  ZnS (s) ZnS + 2 H+  Zn2+ + H2S (g) H2S (g) + I2 (s)  S (s) + 2 I- + 2 H+ 3.

Permanganometri

Titrasi permanganometri adalah reaksi titrasi redoks menggunakan ion permanganat sebagai titran. Reaksi reduksi yang terjadi beragam, tergantung keasaman dan pereaksi yang dipakai: - MnO4- + 8 H+ + 5e  Mn2+ + 4 H2O (suasana asam) - MnO4- + 4 H+ + 3e  MnO2 + 2 H2O (suasana netral) - MnO4- + e  MnO42- (suasana basa) Titrasi permanganometri dapat digunakan untuk menentukan kadar reduktor dalam suatu sampel, seperti: - Ion oksalat: 5 C2O42- + 2 MnO4- + 16 H+  10 CO2 + 2 Mn2+ + 8 H2O - Ion format: 3 HCOO- + 2 MnO4- + OH-  3 CO32- + 2 MnO2 + 2 H2O - Sulfur dioksida: 5 SO2 + 2 MnO4- + 4 OH-  5 SO42- + 2 Mn2+ + 2 H2O - Hidrogen peroksida: 5 H2O2 + 2 MnO4- + 6 H+  2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O - Ion nitrit: 5 NO2- + 2 MnO4- + 6 H+  5 NO3- + 2 Mn2+ + 3 H2O Pada subbab Analisis Kualitatif, kita ketahui bahwa terdapat logam – logam yang mengendap sebagai garam oksalatnya, seperti kalsium, barium, magnesium, dan sebagainya. Menggunakan titrasi permanganometri, kita dapat menentukan kadar ion logam tersebut dengan terlebih dahulu mengendapkannya sebagai garam oksalat, lalu mereaksikannya dengan asam kuat sehingga terbentuk asam oksalat. Ca2+ + C2O42-  CaC2O4 (s) CaC2O4 (s) + 2 H+  Ca2+ + H2C2O4 (aq) 5 H2C2O4 (aq) + 2 MnO4- + 6 H+  10 CO2 + 2 Mn2+ + H2O Contoh Soal: Sebuah paduan logam seberat 1.00 g yang terdiri dari besi dan logam yang tidak diketahui dilarutkan dalam HCl pekat sehingga seluruh logam teroksidasi menjadi ionnya. Dihasilkan gas hidrogen sebanyak 384 ml pada STP. Larutan tersebut lalu dititrasi dengan KMnO4 0.1845 M dan membutuhkan 13.89 ml. Diketahui ion dari logam yang tidak diketahui tersebut sudah mencapai bilangan oksidasi tertingginya. Tentukan: a. Kadar besi dalam paduan logam tersebut. b. Logam yang tidak diketahui. Pembahasan: Reaksi:

Fe + 2 H+  Fe2+ + H2 M + n H+  Mn+ + ½n H2 5 Fe2+ + MnO4- + 8 H+  5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O

Mol Fe = mol Fe2+ = 5 mol MnO4- = 5 x 0.1845 x 13.89 = 12.81 mmol Massa Fe = 12.81 x 56 = 717.55 mg = 0.7176 g Kadar besi dalam paduan tersebut adalah 71.76% 0.2824 Massa logam M = 0.2824 g, maka mol logam M = mol 𝑀𝑀


4

0.2824 � 𝑀𝑀

Mol H2 = mol Fe + (½ n) mol M = 12.81 mmol + ½ n �

384 22.4

mmol = 12.81 mmol +

141.2𝑛𝑛 𝑀𝑀

mmol = 17.14 mmol

x 1000 mmol

141.2𝑛𝑛 = 4.33 𝑀𝑀

Maka, logam tersebut adalah seng dan persen massanya adalah 28.24%. 4.

Nitrimetri (Titrasi Diazotisasi)

Titrasi nitrimetri adalah titrasi redoks menggunakan natrium nitrit sebagai titran. Titrasi nitrimetri digunakan untuk menentukan kadar amina aromatik dalam sampel obat. Sampel obat tersebut dicampur dengan asam kuat dan dititrasi dengan natrium nitrit. Reaksi yang terjadi: ArNH2 + NO2- + 2 H+  ArN2+ + H2O.

Kelebihan ion nitrit dititrasi balik dengan ion iodida menghasilkan iodin. Reaksi yang terjadi adalah: 2 HNO2 + 2 I- + 2 H+  I2 + 2 NO + 2 H2O. 5.

Bromatometri dan Bromometri

Titrasi bromatometri dan bromometri adalah titrasi redoks yang menghasilkan unsur bromin yang selanjutnya bereaksi dengan analit. Indikator yang digunakan adalah larutan kanji-iodida. Titrasi tersebut dapat digunakan untuk menentukan kadar fenol dan turunannya. Hal ini didasarkan oleh kereaktifan fenol dengan bromin menghasilkan tribromofenol. Contoh Soal: Sebanyak 0.500 g sampel yang mengandung fenol dilarutkan dalam air dan ditambahkan 25 mL larutan KBr 1 M dan 25 mL larutan KI 1 M. Sebanyak 2 tetes larutan kanji ditambahkan sebagai indikator dan 5 tetes larutan asam sulfat 1 M sebagai katalis. Larutan tersebut dititrasi oleh 12.33 mL larutan kalium bromat 0.5 M dan iodin yang dihasilkan bereaksi secara sempurna dengan 7.51 mL larutan natrium tiosulfat 0.5 M. tentukan persen massa fenol dalam sampel. Pembahasan: Reaksi yang terjadi:

BrO3- + 5 Br- + 6 H+  3 Br2 + 3 H2O C6H5OH + 3 Br2  C6H2Br3OH + 3 HBr Br2 + 2 I-  Br- + I2 I2 + 2 S2O32-  2 I- + S4O62-

Mol Br2 berlebih = mol tiosulfat = 7.51 x 0.5 = 3.755 mmol. Mol Br2 awal = 3 x mol bromat = 3 x 12.33 x 0.5 = 18.495 mmol Mol Br2 bereaksi = 3 x mol fenol = 18.49 – 3.755 = 14.740 mmol Mol fenol = 4.913 mmol  massa fenol = 4.913 mmol x 94 g/mol = 461.85 mg 461.85 Persen massa fenol = × 100% = 92.37% 500


5

C.

Titrasi Pengendapan

Titrasi pengendapan adalah analisis volumetri dengan pembentukan endapan. Salah satu titrasi pengendapan yang paling umum adalah titrasi argentometri. Titrasi argentometri digunakan untuk menentukan kadar ion halida pada suatu sampel. Contoh Soal: Seberat 0,106 g senyawa garam magnesium bromida hidrat murni dilarutkan dalam air sampai 10,0 mL. Seluruh larutan tersebut dititrasi secara argentometri dengan cara Volhard. Setelah ditambah 11,0 mL Ag+ 0,1020 N, dibutuhkan 1.50 mL larutan standar KSCN 0.1050 N. Hitung banyak molekul air pada garam magnesium bromida tersebut. Pembahasan: Reaksi yang terjadi:

MgBr2 + 2 Ag+  2 AgBr (s) + Mg2+ Ag+ (s) + KSCN  AgSCN (s) + K+

Mol KSCN = mol Ag+ berlebih = 1.50 mL x 0.1050 N = 0.1575 mmol Mol AgBr = mol Ag+ terpakai = mol Ag+ awal – mol Ag+ berlebih Mol AgBr = 11.0 x 0.1020 – 0.1575 = 1.122 – 0.1575 = 0.9645 mmol Mol MgBr2 = ½ mol AgBr = 0.48225 mmol = mol MgBr2. n H2O Massa MgBr2. n H2O = 0.48225 x Mr = 0.48225 x (24 + 160 + 18n) = 106 mg 184 + 18n =

106 0.48225

= 219.8  n = 1.9  mendekati 2

Maka rumus kimia garam tersebut adalah MgBr2. 2 H2O Contoh Soal: Campuran yang mengandung KCl dan NaBr dianalisis dengan metode Mohr. Sebanyak 0,317 g sampel dilarutkan dalam 50 ml air dan dititrasi sampai titik akhir titrasi diperlukan 36.85 mL larutan AgNO3 0,1120 M. Titrasi terhadap blangko menghabiskan titran sebanyak 0,71 mL. Hitunglah persen massa dari KCl dan NaBr dalam sampel. Pembahasan: Reaksi yang terjadi:

KCl + AgNO3  AgCl (s) + KNO3 NaBr + AgNO3  AgBr (s) + NaNO3

Mol AgNO3 terpakai = mol AgNO3 untuk KCl + mol AgNO3 untuk NaBr Mol AgCl + mol AgBr = (36.85-0.71) x 0.1120 = 36.06 x 0.1120 = 4.0387 mmol Mol KCl + mol NaBr = 4.0387 mmol Misalkan massa KCl dalam sampel adalah x gram, maka massa NaBr dalam sampel adalah (0.317 – x) gram. 0.317 − 𝑥𝑥 4.0387 𝑥𝑥 0.317 − 𝑥𝑥 4.0387 𝑥𝑥 + = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 → + = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 23 + 80 1000 74.45 107 1000 39 + 35.45 107𝑥𝑥 + 74.45(0.317 − 𝑥𝑥) 4.0387 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 74.45 × 107 1000

1000(32.55𝑥𝑥 + 23.6) = 4.0387 × 74.45 × 107 = 32173.05 32.55𝑥𝑥 + 23.6 = 32.173 32.173 − 23.6 8.573 𝑥𝑥 = = = 0.2634 𝑔𝑔 32.55 32.55

Maka: - Massa KCl pada sampel adalah 0.2634 g (83.09%) - Massa NaBr pada sampel adalah 0.3170 – 0.2634 = 0.0536 g (16.91%)


6

SOAL LATIHAN ANALISIS TITRIMETRI Kerjakan dengan jelas dan sistematis. Kumpulkan hari Jumat, 19 Januari 2018. 1.

Sebanyak 5.00 g serbuk campuran kalsium klorida dan natrium nitrat anhidrat dilarutkan dalam 250 cm3 air. Sebanyak 25.0 cm3 alikuot dari larutan tersebut dipipet dan ditambahkan beberapa tetes indikator kalium kromat. Larutan tersebut dititrasi dengan larutan perak nitrat 0.10 M dan dibutuhkan 21.2 mL titran hingga terbentuk endapan coklat yakni perak kromat. Tentukan komposisi serbuk tersebut. (Pelatnas I OSN Kimia, 2015)

2.

Sebanyak 84.3 mg sampel asam diprotik yang terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen dilarutkan dalam air dan dititrasi dengan larutan NaOH 0.0527 M. Sebanyak 21.31 mL larutan NaOH tersebut diperlukan untuk netralisasi sempurna asam tersebut. Dalam percobaan yang berbeda, sampel yang sama sebanyak 725.0 mg dibakar secara sempurna menghasilkan 850.4 mg CO2 dan 261.1 mg H2O. (Pelatnas I OSN Kimia, 2015) a) Tentukan rumus kimia asam tersebut. b) Gambarkan struktur molekul yang mungkin dari asam tersebut.

3.

Sebanyak 20 tablet obat sulfametoksazole (Mr = 253.3 g/mol) ditimbang dan digerus hingga menjadi serbuk. Diketahui berat total hasil timbangan adalah 12 gram. Sebanyak 0.3 gram serbuk tersebut digunakan untuk penetapan kadar sulfametoksazole melalui titrasi nitrimetri. Serbuk tersebut ditambahkan 5 ml HCl encer dan 50 ml air. Kemudian campuran didinginkan hingga suhu 15 oC. Selanjutnya, campuran dititrasi dengan 15.00 mL NaNO2 0.05 M hingga memberikan warna biru pada kertas kanji. Jika kandungan sulfametoksazole dalam satu tablet adalah 400 mg, tentukan kadar kemurnian sulfametoksazole tersebut.

4.

Sebuah larutan mengandung ion besi (II) dan besi (III). Sebanyak 50.0 mL sampel larutan dititrasi dengan 35.0 mL larutan 0.00280 M KMnO4. Sebanyak 50.0 mL sampel lain dari larutan yang sama direaksikan dengan logam seng yang mereduksi ion besi (III) menjadi besi (II), kemudian dititrasi kembali oleh 0.00280 M KMnO4, dan diperlukan 48.0 mL larutan. Tentukan konsentrasi ion Fe2+ dan Fe3+ dalam larutan.

5.

Kadar antimoni dalam sampel mineral dapat ditentukan dengan titrasi redoks. Sebanyak 9.62 g sampel stibnit, salah satu mineral antimoni, dilarutkan dalam HCl(aq) pekat sehingga seluruh antimoni berada sebagai spesi Sb3+. Ion Sb3+(aq) tersebut dioksidasi secara tepat oleh 43.70 mL larutan 0.1250 M KBrO3. Tentukan massa antimoni dalam sampel beserta persen massanya.


7

6.

Sebanyak 2.50 g sampel perunggu, campuran antara tembaga dan timah, dilarutkan dalam asam sulfat pekat. Kemudian, ditambahkan larutan KI berlebih sehingga terbentuk endapan CuI dan ion triiodida. Ion triiodide tersebut dititrasi kembali oleh ion tiosulfat dan dibutuhkan 31.50 mL larutan tiosulfat 1.00 M. Tentukan kadar tembaga dalam sampel tersebut.

7.

Dalam sebuah eksperimen, sebanyak 8.492 g ammonium besi (II) sulfat hidrat dilarutkan dalam air dan asam sulfat encer hingga volume larutan menjadi 250 mL. Sebanyak 25.0 mL dari larutan tersebut dititrasi dengan 22.5 mL larutan 0.0150 M KMnO4. Tentukan rumus kimia hidrat tersebut.

8.

Sebuah bongkahan besi berkarat dianalisis untuk menentukan rasio besi yang telah teroksidasi menjadi karat (Fe2O3. x H2O). Sampel tersebut dilarutkan dalam H2SO4 encer berlebih hingga volumenya 250 mL. Larutan kini mengandung ion Fe2+ dan Fe3+. Sebanyak 25.0 mL larutan tersebut membutuhkan 16.9 mL larutan 0.020 M KMnO4 untuk mencapai titik akhir titrasi. Dari 250 mL larutan tersebut, diambil 25.0 mL larutan dan ditambahkan oksidator untuk mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+. Kemudian, ion Fe3+ dititrasi dengan larutan EDTA4-(aq) dan dibutuhkan 17.6 mL larutan 0.10 M EDTA. Tentukan persen massa besi yang telah berkarat.

9.

Kuningan adalah campuran logam tembaga dan seng. Untuk menentukan kadar tembaga dalam kuningan, sebanyak 2.0 g sampel kuningan dilarutkan dalam asam nitrat sehingga semua logam teroksidasi. Kemudian, serbuk KI ditambahkan sehingga terbentuk iodin. Iodin tersebut dititrasi dengan 20.0 cm3 larutan 1 mol/L natrium tiosulfat. Tentukan persen massa tembaga dalam sampel kuningan tersebut.


8

Analisis Kuantitatif

Recommend Documents