TITRASI REDUKSI OKSIDASI OXIDATION- REDUCTION TITRATION
HERMAN, S.Pd., M.Si FARMASI UNMUL
TITRASI REDUKSI OKSIDASI
TITRASI REDUKSI OKSIDASI DEFINISI analisis titrimetri yang didasarkan pada reaksi reduksi dan oksidasi yang berkaitan dengan perpindahan
elektron Titrasi redoks banyak dipergunakan untuk penentuan kadar logam atau senyawa yang bersifat sebagai oksidator atau reduktor.
Oksidasi adalah reaksi peningkatan oksigen dan dapat melepaskan elektron serta kenaikan bilangan oksidasi oleh suatu atom, ion atau molekul. Sedangkan reduksi ialah reaksi pelepasan oksigen atau pengambilan elektron serta penurunan bilangan oksidasi oleh suatu atom, ion atau molekul.
1. Banyaknya oksigen • Berat ekivalen (1 grek) suatu zat adalah banyaknya mol zat dimaksud yang dapat melepaskan atau menerima ½ mol oksigen Contoh : a) KMnO4 dalam suasana asam H 2 KMnO4 K2O + 2MnO + 5 O 2 mol KMnO4 dapat melepaskan 5 mol O maka 1 grek KMnO4 = 0,2 mol +
b) Asam oksalat H2C2O4 dalam suasana asam teroksidasi sbb :
H2C2O4 + O → 2 CO2 + H2O 1 mol H2C2O4 dapat menerima 1 mol oksigen maka 1 grek =1/2 mol
2. Banyaknya elektron 1 grek suatu zat adalah banyaknya mol zat dimaksud yang dapat menerima atau melepaskan 1 buah elektron
Contoh: a) K2Cr2O7 dalam suasana asam Cr2O72-+14 H++6e- → 2 Cr3++7H2O 1 mol Cr2O72- dapat menerima 6e- maka 1 grek Cr2O72- = 1/6 mol
b) FeSO4 teroksidasi menjadi Fe2(SO4)3
Fe2+ → Fe3+ + e1 mol ferro melepaskan 1 elektron maka 1 grek FeSO4 = 1mol
3. Perubahan bilangan oksidasi 1 grek suatu zat adalah banyaknya mol zat dimaksud yang dapat mengalami perubahan 1 satuan bilangan oksidasi Contoh : I2 → 2 I- dalam suasana asam 1 grek = ½ mol
Prinsip reaksi redoks (Reduksi – Oksidasi)
Ox1 + Red2 Red1 + Ok2 ½ reaksi syst reduksi
Tereduksi
½ reaksi syst oksidasi
teroksidasi Proses oksidasi – reduksi terjadi bersama sama pada pelaksanaan TITRASI.
Zat pengoksid lemah cenderung kurang shg hanya dpt mengoksidai zat pereduksi yg plg siap menghasilkan eKekuatan zat pengoksidasi dan pereduksi di tunjukkan ole nilai potensial reduksi nya.
POTENSIAL STANDAR SETENGAH REAKSI
Sistem Redoks
Eo Volt
H2O2 + 2H+ + 2e- 2 H2O
1,77
MnO4- + 4H+ + 3e- MnO2 + 2H2O
1,695
Ce4+ +
e-
Ce3+
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O Cr2O72- + 14 H+
+ 6e- 2Cr3+ + 7H2O
1,6 1 1,51 1,3 3
MnO2 + 4H+ 2e- Mn2+ + 2H2O
1,23
2IO3- + 12H+ + 10e- I2 + 6H2O
1,20
H2O2 + 2e- 2OH-
0,88
Cu2+ + I- + e- CuI
0,86
Fe3+ + e- Fe2+
0,771
O2 + 2H+ + 2e- H2O2
0,682
I2(aq) + e- 2I-
0,6197
H3AsO4 + 2H+ + 2e- HAsO2 + 2H2O
0,559
SETENGAH REAKSI
Sistem Redoks
Eo Volt
I3- + 2e- 3I-
0,5355
Sn4+ + 2e- Sn2+
0.154
S4O62- + 2e- S2O3 2-
0,08
2H+ + 2e- H2
0,0000 **
Zn2+ + 2e- Zn
-0,763
2H2O + 2e- H2 + 2OH-
-0,828
** Normal Hidrogen Elektrode (NHE) atau Standard Hydrogen Elektrode (SHE)
TITIK AKHIR TITRASI Titik akhir titrasi dalam titrasi redoks dapat dilakukan dengan membuat
kurva titrasi antara potensial larutan dengan volume titrant, atau dapat juga
menggunakan indikator.
KURVE TITRASI Daerah setelah TE
E Volt
X
TE
Daerah Sebelum TE Daerah TE
mL titran
INDIKATOR • Auto indikator Contoh : KMnO4 • Indikator spesifik Contoh : Indikator kanji untuk Iodium • Indikator redoks yang dapat berbeda warna pada keadaan tereduksi dan teroksidasi. Contoh : difenilamin dan feroin.
MACAM-MACAM TITRASI REDOKS DAN APLIKASINYA • Permanganometri • Dikromatometri
• Iodo-iodimetri • Bromatometri
PERMANGANOMETRI • Permanganometri
adalah
titrasi
redoks yang menggunakan KMnO4 sebagai titran.
• Kalium permanganat adalah oksidator kuat.
• Mangan mempunyai bilangan oksidasi +2, +3+, +4, +6,dan +7. MnO4- + e- → MnO42MnO4- + 4H+ + 3e- → MnO2 + 2H2O MnO4- + 8H+ + 4e- → Mn3+ + 4H2O MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O • Reaksi yang paling umum ditemukan di laboratorium MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O Eo = +1,51 V • Permanganat bereaksi secara cepat dengan banyak zat pereduksi berdasarkan reaksi tersebut, namun ada yang perlu pemanasan atau penggunaan katalis untuk mempercepat reaksi.
KMnO4 baik dalam suasana asam maupun basa
adalah oksidator kuat dalam suasana asam ion MnO4- tereduksi menjadi Mn2+ sehingga 1 grek KMnO4 = 1/5 mol
dalam suasa basa ion MnO4- tereduksi menjadi MnO2 sehingga 1 grek KMnO4 = 1/3 mol
Contoh Soal
Dalam
suasana
dititrasi
dengan
permanganat
asam larutan
0,0206
M,
besi
(II)
kalium
larutan
KMnO4 yang diperlukan 40,20 mL.
Hitunglah mg besi dalam larutan tersebut?
PENYELESAIAN • Dalam suasan asam: MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O X1 Fe2+ → Fe3+ + e X5 MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+ • Pada titik ekivalen: Mol KMnO4 = M.V
Mol KMnO4 = M.V = 0,0206 M x 40,2 mL = 0,828 mmol 5 mol Fe ≈ 1 mol KMnO4 mol Fe yang diperlukan = 5 x 0,828 mmol = 4,14 mmol Banyaknya Fe yang diperlukan adalah: mg = 4,14 mmol x Ar.Fe. mg = 231,8 mgram
DIKROMATOMETRI • Dikromatometri adalah titrasi redoks yang menggunakan senyawa dikromat sebagai oksidator. • Ion dikromat direduksi menjadi ion Cr3+ yang berwarna hijau. • Senyawa dikromat merupakan oksidator kuat tetapi lebih lemah dari permanganat. Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
• Keuntungan dikromat sebagai oksidator adalah larutannya sangat stabil dan tersedia dalam bentuk yang cukup murni serta merupakan standar primer • Kelemahannya adalah reaksinya lambat. • Penggunaan utama titrasi dikromatometri adalah untuk penentuan kadar besi (II) dalam larutan asam klorida.
Contoh soal 5 mL larutan beralkohol diencerkan menjadi 1L dalam labu ukur. Etanol (C2H5OH) dalam 25 mL aliquot didestilasi dalam 50 mL K2Cr2O7 0,02 M dan dioksidasi menjadi asam asetat dengan pemanasan. Setelah dingin, 20 mL Fe2+ 0.1235 M dipipetkan kedalam labu. Kelebihan Fe2+ dititrasi dengan 7,46 mL bikromat. Hitunglah persen (b/v) etanol (Mr=46,07 g/mol) dalam larutan tsb
Penyelesaian
Jumlah total K2Cr2O7 = (50+7,46) mL x 0,02 M = 1,1492 mmol
Jumlah K2Cr2O7 untuk menitrasi Fe2+ = 20 ml x 0,1235 x 1/6 = 0,41767 mmol
Jumlah K2Cr2O7 untuk menitrasi etanol = 1,1492 – 0,41767 = 0,73153 mmol
Reaksinya adalah : 3C2H5OH + 2Cr2O72- + 16H+ → 4Cr3+ + 3CH3COOH + 11H2O
massa etanol = 3/2 x 0,73153 mmol x 46,07 g/mol = 50,552 mgram = 0,05 gr
0,05 g etanol x 100% Persen etanol = 5 ml sampel x 25 ml/1000 ml
Persen etanol = 40,4 % b/v
BROMATOMETRI Garam kalium bromat (KBrO3) adalah oksidator kuat dan zat standar primer Dalam suasana asam tereduksi menjadi garam bromida : BrO3- + 6 H+ + 6e- → Br - + 3H2O 1 grek KBrO3 = 1/6 mol Titik ekivalen ditandai dgn terjadinya brom bebas (Br2) bewarna kuning muda : BrO3- + 6 H+ + 5Br - → 3Br2 + 3H2O
TITRASI BROMATOMETRI bisa juga menggunakan indikator metil oranye, metil merah, atau indigo karmin. Penggunaan : - Secara langsung utk ion As3+ dan Sb3+ BrO3- + 3As3+ + 9H2O → Br - + 3H3AsO4 +9H+ - Secara tidak langsung untuk ion logam seperti Al3+, Mg2+, Cd2+,Co2+, Ni2+, TiO2+
TITRASI BROMATOMETRI •
Secara tidak langsung 1. Ion logam diendapkan sempurna dengan oksin atau 8-hidroksiquinolin (C9H6NOH) berlebihan. 2. Endapan dilarutkan kembali dlm lar. HCl 3. Larutan yang mengandung oksin bebas dgn ditambah garam KBr dititrasi dgn larutan KBrO3 standar
•
Secara tidak langsung Reaksi kimia yg terjadi : 3 C9H6NOH + 2 BrO3- + 4Br - → 6H2O + 3 C9H4 NBr2OH
Shg 1 grek oksin = ¼ mol Reaksi pengendapan ion logam (Mn+) dgn oksin : Mn+ + n C9H6NOH → M(C9H6NO)n+ nH+ shg 1 grek ion Mn+ = 1/4n mol
Contoh Soal • Sampel obat antibiotik sebanyak 0,2981 g mengandung sulfanilamid dilarutkan dalam HCl dan diencerkan hingga 100 mL. 20 mL larutan tersebut dimasukkan dalam sebuah labu dan ditambah 25 mL KBrO3 0,01767 M. 10 gram KBr ditambahkan untuk membentuk Br2 yang bereaksi dengan sulfanilamid dalam sampel. Setelah 10 menit, ditambahkan KI berlebihan dan Iodin yang dibebaskan dititrasi dengan 12,92 mL natrium tiosulfat 0,1215 M.
• Reaksi yang terjadi adalah : • BrO3- + 5 Br - + 6 H+ → 3 Br2 + 3 H2O
• Br2 + 2 I- → 2 Br - + I2 (KI berlebihan) • I2 + 2 S2O32- → S4O62- + 2I• Hitunglah % NH2C6H4SO2 (Mr = 172,21 g/mol) dalam antibiotik tersebut?
Penyelesaian : • Jumlah total Br2 = 3 x 25 ml x 0,01767 M = 1,32535 mmol • mmol Br2 kelebihan KI = mmol I2 = ½ mmol tiosulfat = ½ x 12,92 ml x 0,1215 M = 0,78489
• Jumlah Br2 yg dibutuhkan sampel = 1,32525 – 0,78489 = 0,54036 mmol
Massa sulfanilamida = ½ x 0,54036 mmol x 172,21 = 46,53 mg % sulfanilamida = (46,53/298)x(100/20)x100% = 80,5%
IODO-IODIMETRI • • • •
Iodometri → larutan standar Na2S2O3 Iodimetri → larutan standar Iodium (I2) Indikator larutan amilum (kanji) Reaksi yang terjadi dalam iodo-iodimetri : 2 S2O32- + I2 → S4O62- + 2II2 + 2e- → 2I1 grek I2 = ½ mol 2 S2O32- → S4O62- + 2e- 1 grek = 1 mol
TITRASI IODO-IODIMETRI • Larutan standar I2 dapat digunakan untuk penetapan langsung beberapa reduktor: H2S + I2 → S + 2I- + 2H+ Sn2+ + I2 → Sn4+ + 2IH3AsO3 + H2O + I2 → HAsO42- + 2I- + 4H+ • Natrium tiosulfat mudah diperoleh dalam keadaan murni, tetapi kandungan air kristalnya tidak selalu tetap, sehingga garam tersebut bukan merupakan standar primer
Contoh Untuk
menentukan
banyaknya
K2Cr2O7
yang
terkandung dalam suatu larutan, ke dalam suatu larutan dimaksud ditambahkan KI berlebihan dan
diasamkan. Bila I2 yg terjadi dapat dititrasi dgn 48,8 ml lar.standar Na2S2O3 0,1N A. bagaimana reaksi kimia yang terjadi? B. berapa gram K2Cr2O7 terkandung dalam larutan
Penyelesaian • A. Reaksi yg terjadi dalam larutan : Cr2O72- + 6I- + 14H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O 2 S2O32- + I2 → 2I- + S4O62• B. Na2S2O3 = 48,8 ml x 0,1N = 4,88 mgrek
K2Cr2O7 = 4,88 mgrek = 4,88/6 mmol K2Cr2O7 = 4,88/6 x 294 = 239,1 mgram