PERCOBAAN 6
TEKNIK EKSTRAKSI DENGAN MEKANISME PEMBENTUKAN KOMPLEKS PADA PENETAPAN NIKEL DALAM SAMPEL
A. TUJUAN
- Dapat
memisahkan
nikel
dalam
sampel
dengan
mekanisme
ekstraksi
pembentukan senyawa kompleks nikel dimetikglioksim pada penetapan nikel secara spektrofotometri visible. - Dapat memahami konsep dasar ekstraksi pelarut sebagai metode pemisahan kimia - Dapat menguasai teknik ekstraksi pelarut sebagai metode pemisahan kimia - Dapat menentukan nikel sebagai kompleks nikel-dimetilglioksim dengan cara ekstraksi.
B. PRINSIP
Nikel dalam d alam larutan membentuk kompleks dimetilglioksim merah dalam suasana yang sedikit basa. Ekstraksi kompleks nikel ini optimum pada pH 7-12 dengan adanya sitrat. Kompleks nikel ini dapat diukur absorbansinya pada panjang gelombang 366 nm atau 465-470 nm.
C. REAKSI
Pecobaan 6
Page 78
D. DASAR TEORI
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 solven sehingga perbandingan konsentrasi pada kedua solven tersebut tetap untuk tekanan dan suhu yang tetap (Christian, 1986). 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 padatcair, ekstraksi cair-cair selalu terdiri atas sedikitnya dua tahap, yaltu pencampuran secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut, dan pemisahan kedua fasa cair itu sesempurna mungkin. 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 logamligan yang stabil dengan ion logam. Kompleks logam-ligan kemudian terekstrak ke fasa organik. Efisiensi ekstraksi ion logam bergantung pada pH. 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 (Moersid, 1989)
Pecobaan 6
Page 79
Suatu ion atau molekul komples terdiri dari satu atom (ion) pusat dan sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom (ion) pusat itu. Atom pusat itu ditandai oleh bilangan
koordinasi,
suatu
angka
bulat,
yang
menunjukkan
jumlah
ligan
(monodentat) yang dapat membentuk kompleks yang stabil dengan satu atom pusat. -
Ion-ion dan molekul-molekul anorganik sederhana seperti NH3, CN ,
-
Cl , H2O
membentuk ligan monodentat, yaitu satu ion atau molekul menempati salah satu ruang yang tersedia sekitar ion pusat dalam bulatan koordinasi, tetapi ligan bidentat, tridentat, dan juga tetradentat. Kompleks yang terdiri dari ligan-ligan polidentat sering disebut sepit (chelate) (Svehla, 1985). 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, 1984). 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). Sesuai dengan reaksi: 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%.
Pecobaan 6
Page 80
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. Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari spectrometer dan fotometer. Spektometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi (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. 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. Komponen-komponen yang mengabsorpsi dalam spektrofotometri UV-Vis dapat berupa absorpsi oleh senyawa-senyawa organik maupun anorganik. Senyawasenyawa organik yang mengandung ikatan rangkap 2 atau rangkap 3 akan menghasilkan puncak-puncak absorpsi yang penting terutama dalam daerah UV. Gugus-gugus fungsional organik tidak jenuh yang mengabsorpsi sinar tampak dan UV ini dinamakan kromofor/sering dikenal dengan pembawa warna. Contoh kromofor, -NH2, -C=C-, C=O, -CHO, -NO2, -N=N- dan lain-lain. Sedangkan absorpsi
Pecobaan 6
Page 81
oleh senyawa-senyawa anorganik, spektra dari hampir semua ion-ion kompleks dan molekul-molekul anorganik menghasilkan puncak absorpsi agak melebar. Untuk ionion logam transisi, pelebaran puncak disebabkan oleh faktor-faktor lingkungan kimianya. Suatu contoh larutan Cu (II) encer berwarna biru muda, tetapi warna akan berubah menjadi biru tua dengan adanya amonia. Bila unsur-unsur logam membentuk kompleks,
maka
faktor
ligan
sangat
menentukan.
Sebagian
radiasi
yang
terabsorpsi oleh suatu larutan analit yang mengabsorpsi ternyata terdapat hubungan kuantitatif dengan konsentrasinya. Jumlah radiasi yang terabsorpsi oleh sampel dinyatakan dalam hukum Lambert-Beer. Bila suatu zat terlarut terbagi atas dua cairan yang tidak saling bercampur, maka dalam keadaan setimbang terdapat hubungan antara konsentrasi zat terlarut dalam kedua fasa tersebut. Nernst pertama kali memberikan pernyataan mengenai Hukum Distribusi (1981), yaitu suatu zat terlarut akan membagi dirinya antara dua cairan yang tak saling campur sehingga angka banding konsentrasi pada kesetimbangan adalah konstan pada temperatur tertentu. Ekstraksi merupakan proses pemisahan dimana suatu zat terbagi dalam dua pelarut yang tidak tercampur (Armid, 2006). Perpindahan massa fasa cair-cair merupakan suatu fenomena penting dalam proses ekstraksi. Salah satu faktor yang mempengaruhi kecepatan perpindahan massa adalah koefisien perpindahan massa. Harga koefisien perpindahan massa pada ekstraksi cair-cair dalam tangki berpengaduk dipengaruhi oleh variabel sifat fisis cairan, difusivitas zat terlarut dalam cairan, bentuk dan ukuran alat, kecepatan putar pengaduk, fraksi volum fasa cair terdispersi (φ) dan percepatan gravitasi bumi. Pereaksi-pereaksi organik yang dipakai dalam pemeriksaan kimia umumnya mengandung gugus fungsi yang bertindak sebagai ligan. Karena itu, pereaksi-pereaksi ini dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion-ion logam, terutama senyawa kompleks dengan kelat. Pereaksi-pereaksi organik tersebut dapat digunakan untuk menghasilkan endapan atau mencegah timbulnya warna atau untuk mengubah sifat oksidasi atau reduksi suatu senyawa (Rivai, 1995).
Pecobaan 6
Page 82
Sifat-sifat bahan
1. Asam sitrat
Asam sitrat mempunyai rumus kimia rumus kimia C6H8O7 dengan bobot molekul 192,13. Nama lain asam 2-hidroksi 1,2,3-propanatrikarboksilat. Asam sitrat mempunyai titik lebur 426 K (153 °C). Wujud : Cairan Warna : tidak berwarna Bobot molekul: 119,38 g/cm3 o
Titik leleh : -63,5 C o
Titik didih: 61,2 C Sifat : Non polar o
Kelarutan dalam air : 0,89 g/mol (20 C). Efek akut menimbulkan iritasi kulit dan mata. Efek kronik Tidak ada. 2. Amonia Senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Rumus molekul NH3. Massa molar: 17.0306 g/mol Penampilan: gas tak berwarna berbau tajam Titik lebur: -77.73 °C (195.42 K) Titik didih: -33.34 °C (239.81 K) Keasaman (p K a): 9.25 Kebasaan (p K b): 4.75 Bahaya Bahaya utama berbahaya, kaustik, korosif NFPA 704. Flash point tidak ada.
Pecobaan 6
Page 83
3. Kloroform
Nama lain Formyl trichloride, Methane trichloride, Methyl trichloride, atau Methenyl trichloride. Rumus molekul CHCl3, Massa molar: 119.38 g/mol, 3
Densitas: 1.48 g/cm , Titik leleh: -63.5 °C, Titik didih: 61.2 °C, Kelarutan dalam air: 0.8 g/100 ml at 20 °C. Kloroform adalah nama umum untuk triklorometana (CHCl3). Kloroform dikenal karena sering digunakan sebagai bahan pem bius, meskipun kebanyakan digunakan sebagai pelarut nonpolar di laboratorium atau industri. Wujudnya: pada suhu ruang berupa cairan, namun mudah menguap.
E. PERCOBAAN
Alat-alat:
Bahan-bahan:
Labu ukur 100 mL
Larutan sampel
Labu ukur 1 L
Asam sitrat (p.a)
Piala gelas
NH4OH 4N
Pipet mohr
Kloroform
Gelas ukur 50 mL
Air suling
Corong pemisah
Dimetilglioksim
Botol semprot
Neraca analitik Spektrofotometer UV-Vis
Pecobaan 6
Page 84
Cara kerja: Ekstraksi sampel 1. Pipet 10 mL larutan sampel ke gelas piala yang mengandung 90 mL air suling, tambahkan 5 gram asam sitrat (p.a) 2. Tambahkan ammonia encer sampai pH 8 ke larutan tersebut, didinginkan dan dipindahkan kecorong pemisah 3. Tambahkan 20 mL larutan dimetilglioksim ke corong pemisah, diamkan 1-2 menit, tambahkan 12 mL kloroform, kocok selama 1 menit, setelah itu diamkan sampai fase-fase saling memisah 4. Setelah fase-fase tersebut stabil, pisahkan lapisan kloroform yang merah dan ukur absorbansinya pada panjang gelombang 366 nm
Ekstraksi deret standar 1. Dibuat deret standar nikel dengan konsentrasi masing-masing 10 ; 15 ; 20 ; 25 dan 30 ppm. Dalam labu takar 100 mL dari larutan baku 100 ppm 2. Masing-masing standar dipipet sebanyak 10 mL dan perlakuan sama dengan cara kerja pada ekstraksi sampel (1-4)
F. HASIL DAN PEMBAHASAN
Identifikasi Bahan No.
Nama Bahan
1
Asam Sitrat
Pecobaan 6
Rumus Molekul
Sifat Fisik Kristal
putih,
Simbol Bahaya tidak
berbau
Page 85
Berbau khas, berbahaya 2
Kloroform
bagi tubuh, mengiritasi, karsinogenik
3
4
Amonium
Berbau khas, bersifat
NH4OH
Hidroksida Air Suling
basa lemah Tidak berwarna, tidak
H2O
berbau Sukar larut dalam asam,
5
Dimetilglioksim
dan mengendap dalam larutan basa lemah
Table Data: Standar (mg/L)
Ni
Absorban
Blanko
0.000
10
0.508
15
0.637
20
0.777
25
0.964
30
1.037
a = 0.0823 ; b = 0.0343 ; r = 0.9847 Vol. Sampel (mL)
Absorban
(lap. Fp
Kloroform) 10.00
0.876
Blanko
0.000
Pecobaan 6
Kadar
Ni
dalam
sampel (ppm) 10
231.39
Page 86
PERHITUNGAN
=
− ℎ
=
0.876 − 0.0823mg/L x 100 mL 0.0343 x 10 mL
= 231.39 mg/L
Grafik hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi:
Absorbansi 1.2 1 0.8 Absorbansi
0.6
Linear (Absorbansi) 0.4 0.2 0 0
Pecobaan 6
10
20
30
40
Page 87
G. PEMBAHASAN
Judul Percobaan kali ini adalah Ekstraksi pelarut dimana yang dimaksud ekstraksi pelarut itu sendiri adalah suatu metode pemisahan berdasarkan transfer suatu zat terlarut dari suatu pelarut kedalam pelarut lain yang tidak saling bercampur. Tujuan dari percobaan kali ini adalah untuk memisahkan logam Ni dari campurannya dengan eksatraksi pelarut dan juga menentukan kadar Ni dalam sampel dengan metode spektrofotometri. Ni merupakan ion logam yang tidak dapat larut dalam senyawa nonpolar, oleh karena itu Ni harus diubah menjadi senyawa non polar dengan cara membentuknya menjadi senyawa kelat. Agen pengkelat yang digunakan dalam percobaan ini adalah 2+
Dimetilglioksin. Ion logam Ni
dijadikan kompleks terlebih dahulu dengan DMG
menjadi senyawa kompleks Ni(DMG)2 agar dapat terekstraksi ke fasa organic. 2+
Pencampuran larutan ion Ni
dengan larutan dimetil glioksima (DMG)
menghasilkan endapan senyawa kompleks Ni(II) dimetil glioksima yg berwarna 2+
merah sebagaimanan sifat khas ion Ni . Dalam suasana sedikit basa dan hanya sedikit dapat larut dalam kloroform. pH optimum untuk ekstraksi ini adalah 7-12 dengan adanya sitrat. Kompleks ini mengabsorbsi pada panjang gelombang 366nm dan juga pada 465-470nm. Pertama-tama sampel dipipet sebanyak 10 mL kemudian ditambahkan beberapa pereaksi seperti asam sitrat, ammonia encer, DMG atau dimetilglioksin, dan terakhir kloroform. Fungsi penambahan pereaksi asam sitrat adalah untuk untuk melarutkan logam. Fungsi penambahan ammonia encer sebelum ekstraksi berfungsi untuk membuat larutan menjadi netral dan selanjutnya bersifat basa, karena Ni(HDMG)₂ mengendap sempurna dalam suasana basa. Penambahan NH₄OH dilakukan tetes demi tetes sambil diaduk dan langsung pada larutannya (tidak melalui dinding gelas kimia) untuk menghindari naiknya endapan Ni(HDMG)₂ yang terbentuk. Fungsi 2+
penambahan pereaksi dimetilglioksim adalah untuk mengubah ion logam Ni
Pecobaan 6
Page 88
menjadi kompleks berwarna merah. Fungsi penambahan pelarut kloroform adalah untuk ekstraksi. Senyawa kompleks yang terbentuk kedalam fasa organik ini selain Ni(DMG)2, yaitu senyawa kompleks Cu. Akan tetapi pada panjang gelombang 366 nm, spesifik untuk menyerap cahaya yang ditimbulkan oleh senyawa kompleks Ni(DMG)2 dan cahaya dari senyawa kompleks selain itu tidak dapat diserap, oleh karena itu tidak perlu dikhawatirkan senyawa kompleks yang lain dapat mempengaruhi konsentrasi 2+
Ni
yang didapatkan.
Pada saat pengukuran dengan menggunakan spektrofotometer kuvet yang digunakan haruslah kuvet kuarsa tidak boleh menggunakan kuvet plastik karena pelarut organik khloroform akan bereaksi dengan silikat pada kuvet plastik yang akan melelehkan kuvet tersebut dan tentunya akan membuat pemeriksaan menjadi terganggu dan menghasilkan absorbansi yang tidak sesuai dari seharusnya. Digunakan pula kuvet hitam untuk memastikan tidak ada cahaya yang terserap pada spektrofotometer yang digunakan, sedangkan larutan blanko digunakan untuk mengkalibrasi spektrofotometer yang diseting dengan absorban nol atau nilai transmitan 100% dan meminimalkan kesalahan sistematik.
Pecobaan 6
Page 89
H. SIMPULAN
Ekstraksi pelarut yaitu metode pemisahan yang baik. Ekstraksi yaitu proses pemisahan suatu komponen dari suatu campuran berdasarkan proses distribusi terhadap 2 pelarut yang tidak saling bercampur. Proses ekstrasi Ni dapat dilakukan dengan menambahkan beberapa reagen yaitu asam sitrat, amonia encer, dimetilglioksim, dan kloroform.
Kadar Ni yang diperoleh dalam sampel sebesar 231.39 ppm.
Pecobaan 6
Page 90
