BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dibidang teknik kimia seringkali bahan padat harus dipisahkan dari

larutan atau lelehan, tanpa mengikutkan kotoran-kotoran yang terkandung

dalam fasa cair tersebut.

Seringkali juga bahan padat kristalin yang mengandung pengotor harus

dibersihkan, atau harus dihasilkan bentuk-bentuk kristal yang tertentu. Untuk

maksud-maksud tersebut, proses kristalisasi dapat digunakan.

Kristal adalah bahan padat dengan susunan atom atau molekul yang

teratur (kisi kristal). Yang dimaksud dengan kristalisasi adalah pemisahan

bahan padat berbentuk kristal dari suatu larutan atau suatu lelehan. Berlawanan

misalnya dengan destilasi atau rektifikasi, kristalisasi tidak menghasilkan

produk akhir yang langsung dapat digunakan. Kristal-kristal yang yang

terbentuk pda umumnya masih harus dipisahkan dari sebagian besar larutan

dengan cara pengkristalan kembali atau disebut dengan rekristalisasi.

Oleh karena pentingnya suatu metode pemurnian dalam ilmu kimia

sehingga dilakukannya percobaan rekristalisasi ini. Percobaan ini dilakukan

agar praktikan dapat mengetahui cara memperoleh kristal murni dari suatu

kristal sehingga didapatkan kristal yang benar-benar bersih tanpa bahan

pengotor.

1.2 Tujuan Percobaan

- Megetahui prinsip dari percobaan rekristalisasi

- Mengetahui perbedaan antara kristalisasi dan rekristalisasi

- Mengetahui syarat-syarat pelarut yang baik untuk digunakan pada proses

rekristalisasi.

1.3 Prinsip

1

1.3.1 Uji Kelarutan

Prinsip percobaan ini didasarkan pada perbedaan kelarutan dari

masing-masing pelarut yang digunakan yaitu aseton yang bersifat polar,

kelarutan tersebut diamati terhadap garam natrium klorida dan natrium

karbonat, kelarutan ini didasarkan pada ”like dissolves like” dimana

senyawa polar hanya dapat melarutkan senyawa yang juga bersifat polar,

sebaliknya non polar hanya melarutkan senyawa non polar.

1.3.2 Rekristalisasi

Percobaan rekristalisasi didasarkan pada perbedaan daya larut antara

zat yang dimurnikan (NaCl) dengan zat pengotor berupa iodium,

bromida. Zat pengotor yang memiliki kelarutan lebih besar dari NaCl,

akan mengendap sehingga NaCl dapat dipisahkan dari zat pengotor.

Rekristalisasi jug didasarkan pada perbedaan titik didih pelarut (aquades)

dengan NaCl. Aquades memiliki titik didih lebih rendah dari Nacl

sehingga lebih dulu mengendap. Dilakukan rekristalisasi juga pada

CuSO4, untuk membandingkan rekristalisasi zat yang dimurnikan (NaCl)

dengan CuSO4.

1.3.3 Proses Peniadaan Warna

Percobaan peniadaan yang didasarkan pada penyerapan zat warna

yang melekat pada permukaan molekul (adsorbsi) oleh norit, dengan

jumlah norit yang bervariasi.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pengkristalan kembali (Rekristalisasi) melibatkan pemurnian suatu zat padat

dengan jalan melarutkan zat padat tersebut, menguraikan volume larutannya dengan

pemanasan dan kemudian mendinginkan larutan dengan memanaskan larutan.

Pelarut akan menguap hingga larutan akan mencapai titik lewat jenuh. Saat larutan

mendingin, kelarutan akan berkurang secara cepat dengan senyawa mulai

mengendap.

Agar rekristalisasi berjalan dengan baik, kotoran setidak-tidaknya harus

dapat larut dalam pelarut untuk rekristalisasi atau mempunyai kelarutan lebih besar

daripada senyawa yang diinginkan.

(Stephen Bresnick, 2005).

Kisi Dan Struktur Kristal

Suatu pengulangan pola mempunyai aspek simetris, baik dalam peletakam

batu bata dalam membentuk dinding, desain kertas dinding (wallpaper) atau

susunan partikel dari sebuah kristal. Misalnya: suatu pengulangan jarak antara

unsur-unsur dari suatu pola mudah dikenal juga garis-garis dan pola yang berulang

ini akan saling membentuk sudut tertentu.

Untuk menghindari pembicaraan yang terperinci dari pengulangan struktur

dan terkonsentrasi pada bentuk-bentuk yang simetris, sangat memudahkan untuk

menggambarkan strukturnya hanya dengan cara kumpulan titik-titik yang

mempunyai pengulangan jarak yang sama, diatur sepanjang garis yang dibuat

dengan sudut yang sama. Pola titik yang dihubungkan dengan pola semacam ini

disebut kisi dan bila ditetapkan dalam sebuah benda padat, kita sebut dengan istilah

kisi kristal.

Dalam sebuah kristal, jumlah partikelnya sangat banyak. Bila dibayangkan

kita berada pada pusat dari suatu kristal yang terkecil, akan diketahui bahwa

partikel-partikel akan bergerak ke segala arah sebatas penglihatan kita.

Menggambarkan letak dari partikel-partikel ini atau titik kisinya tak mungkin dan

3

tak ada gunanya. Yang perlu dilakukan adalah menggambarkan satuan dasar

pengulangan dari kisinya, yang disebut satu satuan sel.

Jenis Kristal Dan Sifatnya

Telah kita lihat bahwa hanya ada beberapa cara dalam jumlah terbatas

dalam merancang dalam jumlah partikel-partikel dalam suatu kristal padat.

Rancangan khusus dan sifat-sifat fisik dari zat dapat ditentukan oleh jenis partikel

yang ada pada titik kisi dan sifat dari daya tarik antara partikel-partikel tersebut.

Akibanya kristal-kristal dapat dibagi dalam jenis yang jelas, yang masing-masing

dibedakan oleh sesuatu sifat tertentu.

Berikut ini akan dibahas kristalisasi dari larutan agar kristal-kristal dapat

terbentuk dari suatu larutan, maka larutan harus dalam keadaan lewat jenuh.

Konsentrasi bahan yang akan dikristalisasi dalam larutan harus lebih tinggi daripada

kelarutannya pada suhu yang bersangkutan. Perbedaan konsentrasi ini dapat

dianggap sebagai gaya pendorong kristalisasi.

Keadaan lewat jenuh dapat dicapai dengan cara yang berbeda-beda.

Pemillihan metode tergantung pada apakah kelarutan dari bahan yang akan

dikristalisasi berubah sedikit atau berubah banyak dengan suhunya. Yang biasa

digunakan adalah metode-metode berikut ini:

- Pendinginan

Untuk bahan-bahan yang kelarutannya berkurang drastis dengan

menurunnya temperatur, kondisi lewat jenuh dapat dicapai dengan pendinginan

larutan panas yang jenuh. Metode ini disebut kristalisasi pendinginan. Pendinginan

juga digunakan untuk kristalisasi dari lelehan.

- Penguapan

Untuk bahan-bahan yang kelarutannya berkurang sedikit dengan

menurunnya suhu (misalnya NaCl), kondisi lewat jenuh dapat dicapai dengan

penguapan sebagai pelarut (yang berarti pemekatan larutan). Metode ini disebut

kristalisasi penguapan.

4

- Penguapan Pendinginan

Penguapan pendinginan adalah gabungan dari kedua metode diatas. Dalam

hal ini larutan panas yang jenuh dialirkan kedalam sebuah ruang yang divakumkan,

Sebagian pelarut menguap. Panas penguapan diambil dari larutan itu sendiri,

sehingga larutan menjadi dingin dan menjadi lewat jenuh. Metode ini disebut

kristalisasi vakum. Sebagai keuntungan utama tidak diperlukan penukar panas

(tidak ada tahanan panas dan bahaya pembentukan kerak).

- Penambahan Bahan Lain

Untuk pemisahan terutama bahan organik (misalnya zat pewarna) dari

larutan-larutan akuatik, seringkali ditambahkan suatu garam yang murah harganya

(misalnya NaCl). Garam ini larut lebih baik daripada bahan padat yang diinginkan,

sehingga terjadi pendesakan yang membuat bahan padat terkristalisasi. Ini

merupakan proses fisika murni dan disebut pendesakan oleh garam (salting out).

Pemisahan bahan yang terlarutkan juga dapat dilakukan dengan pemberian

pelarut kedua, yang membuat kelarutan bahan yang bersangkutan menjadi turun

(pengenceran pelarut pertama).

Contoh:

- Penambahan air kedalam larutan alkohol yang mengadung bahan padat

organik.

- Pengenceran dengan es suatu larutan asam sulfat yang mengadung bahan

padat.

Keadaan lewat jenuh dapat pula dicapai dengan reaksi kimia. Dalam hal ini

bahan yang telah dilarutkan diubah secara kimia oleh adanya penambahan bahan

lain, sehingga membentuk bahan baru yang tidak larut dalam pelarut yang

bersangkutan.

Contoh:

- Mengkonversi suatu garam yang larut menjadi asam bebas yang tak larut

dengan penambahan suatu asam.

- Mengkonversi suatu asam atau juga basa yang larut menjadi garam yang tak

larut dengan cara netralisasi.

5

Proses-proses kimia semacam itu disebut presipitasi (atau kristal

presipitasi).

Pembentukan kristal adalah suatu proses yang pada dasarnya berlangsung dalam

dua tahap.

Pembentukan Inti Kristal

Pertumbuhan Kristal

- Pembentukan inti kristal adalah langkah pertama kristalisasi. Inti kristal

adalah partikel-partikel kecil kristal yang amat kecil, yang dapat terbentuk

secara spontan sebagai akibat dari keadaan larutan yang lewat jenuh (atau

pendinginan super (super cooling) dari lelehan). Inti ini dihasilkan dengan cara

memperkecil kristal-kristal yang ada dalam alat kristalisasi atau dengan

menambahkan benih kristal kedalam larutan lewat jenuh. Hal terakhir ini perlu

dilakukan jika dalam larutan yang lewat jenuh tidak terbentuk inti kristal atau

jika kristalisasi dipengaruhi oleh jumlah serta besar benih kristal yang

diberikan.

Partikel-partikel padat asing (pengotor) dapat juga berfungsi sebagai inti

kristal. Begitu pula sisi-sisi tajam dalam alat kristalisasi.

Semakin banyak inti kristal yang terbentuk, semakin halus butir-butir hasil

kristalisasi (kristalisat). Untuk pengolahan lebih lanjut, biasanya diinginkan

agar kristalisat sedapat mungkin mempunyai butir-butir yang kasar dan

seragam, dan karena itu perlu dilakukan pengawasan terhadap proses

pembentukan inti.

Pertumbuhan kristal merupakan penggabungan dari dua proses:

- Transportasi molekul-molekul atau ion-ion (dari bahan yang akan

dikristalisasi) dalam larutan kepermukaan kristal dengan cara difusi.

Proses ini berlangsung semakin cepat jika derajat lewat jenuh dalan larutan

semakin besar.

- Penempatan molekul-molekul atau ion-ion pada kisi kristal. Semakin luas

permukaan total kisi kristal, semakin banyak bahan yang dapat ditempatkan

pada kisi kristal per satuan waktu.

6

Larutan disekeliling kristal-kristal yang sedang tumbuh menjadi lebih

miskin, artinya keadaan lewat jenuhnya berkurang. Bahan terlarut harus melewati

lapisan disekitar kristal untuk mencapai permukaan kristal dengan cara difusi.

Perpindahan massa ini dapat dipercepat dengan menggerakkan larutan (misalnya

dengan menggunakan pengadukan), sehingga larutan lewat jenuh terus menerus

dibawa ke permukaan kristal.

Dengan kristalisasi, keadaan lewat jenuh suatu larutan dihilangkan. Setelah

kristalisasi, larutan sisa yang tertinggal bersifat jenuh dan disebut larutan induk.

Selain pengotor-pengotor larutan ini masih mengandung bahan padat yang

terlarutkan. Oleh karena itu pada umumnya larutan tersebut masih harus diolah

lebih lanjut (misalnya dikembalikan kedalam alat kristalisasi).

Pada saat kristalisasi, panas kristalisasi dilepaskan pada permukaan kristal.

Panas ini harus dikeluarkan karena dapat menyebabkan penurunan derajat lewat

jenuh (mempertinggi kelarutan) dan demikian menurunkan kecepatan kristalisasi.

Untuk kerja kristalisasi, yaitu kecepatan pembentukan kristal, terutama tergantung

pada faktor-faktor berikut:

- Derajat lewat jenuh.

- Jumlah inti yang ada, atau luas permukaan total dari kristal yang

ada.

- Pergerakan antara larutan dan kristal.

(G. Bernasconi, dkk: 1995).

Istilah kristal ionik secara konvensional dipakai untuk zat-zat (diantaranya:

Natrium Klorida sebagai prototipe) yang strukturnya secara mudah digambarkan

sebagai susunan kristal yang teratur dari ion-ion yang berlawanan muatannya.

Tentu saja, gambaran semacam itu tidak lebih dari suatu model konseptual yang

enak, karena telah diketahui secara luas bahwa pada umumnya ikatan kristal-kristal

semacam itu melibatkan suatu proporsi sifat kovalen-suatu proporsi yang akan

menjadi minimal dalam kristal-kristal yang digambarkan sebagai terususun dari

ion-ion bermuatan tunggal berasal dari unsur-unsur yang mempunyai perbedaan

elekronegativitas besar (seperti Cs+F-), dan secara substansial dalam kristal

digambarkan sebagai tersusun dari kation yang kecil bermuatan tinggi, dan anion

7

yang besar bermuatan tinggi. Keenakan model ionik tersebut terletak dalam pada

digunakannya argumentasi elektrostatik yang sederhana untuk menghitung energi

ikatan.

Perhitungan model ionik dari energi ikatan kristal halida logam alkali akan

mendapatkan hasil 98-99% dari harga eksperimental. Tetapi untuk kristal-kristal

CuBr dan AgI, hanya kurang lebih 90% energi ikatan dapat dihitung dengan cara

perhitungan seperti itu. Kalau dalam kasus yang tersebut terakhir ini dapat

dibenarkan untuk menyatakan ketidakcocokan terhadap ”kontribusi kovalen”

dengan cara kualitatif semacam itu, maka adalah berbahaya untuk menduga bahwa

tingkat distribusi tersebut dapat diukur dengan selisih antara hasil eksperimental

atau percobaan dan hasil berhitung.

(Dasent, W.E. 1970).

8

BAB 3

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

- Neraca analitik

- Spatula

- Kaca arloji

- Beaker glass

- Botol semprot

- Pipet tetes

- Corong kaca

- Batang pengaduk

- Pemanas listrik

- Tabung reaksi

- Lumpang dan alu

3.1.2 Bahan

- NaOH

- Aseton

- Aquades

- Alkohol

- NaCl

- CuSO4.5H2O

- Norit

- Sirup

3.2 Prosedur Percobaan

3.2.1 Uji Kelarutan

- Dimasukkan 2 gram Na2CO3 kedalam tabung reaksi, ditambahkan dengan 1

ml aseton, diamati.

9

- Dimasukkan 2 gram Na2CO3 kedalam tabung reaksi, ditambahkan dengan 1

ml aquades, diamati.

- Dimasukkan 2 gram Na2CO3 kedalam tabung reaksi, ditambahkan dengan 1

ml alkohol, diamati.

- Diulangi percobaan diatas dengan mengganti garam Na2CO3 dengan NaCl.

3.2.2 Rekristalisasi

- Dilarutkan 10 gram NaCl dengan 10 ml aquades.

- Diaduk kemudian disaring.

- Diambil filtratnya kemudian dipanaskan sampai membentuk kristal.

- Ditimbang kristal yang terbentuk.

- Dihitung hasil rendemen kristal NaCl yang terbentuk .

- Dilakukan percobaan yang sama dengan mengganti NaCl dengan

CuSO4.5H2O.

3.2.3 Peniadaan Warna

- Ditimbang 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,1 gram norit.

- Diletakkan diatas kerta saring dan dimasukkan dalam corong kaca

- Ditambahkan 1 ml sirup.

- Diamati dan dibandingkan hasil dari masing-masing gram norit.

10

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

Perlakuan Pengamatan- Uji Kelarutan

2 gram NaOH + 1 ml aseton

2 gram NaOH + 1 ml aquades

2 gram NaOH + 1 ml alkohol

2 gram Na2CO3 + 1 ml aseton

2 gram Na2CO3 + 1 ml aquades

2 gram Na2CO3 + 1 ml alkohol

- Rekristalisasi

10 gram NaCl + 10 ml aquadest,

dilarutkan dan kemudian disaring

Dipanaskan sampai membentuk

kristal.

10 gram CuSO4.5H2O + 10 ml

aquades, dilarutkan dan kemudian

disaring, dipanaskan sampai

membentuk kristal.

- Peniadaan Warna

0,02 gr norit + 1 ml sirup

0,03 gr norit + 1 ml sirup

0,04 gr norit + 1 ml sirup

0,05 gr norit + 1 ml sirup

0,1 gr norit + 1 ml sirup

Tidak Larut

Larut

Larut Sebagian

Tidak Larut

Larut

Tidak Larut

Larutan Kehitaman

Larutan Kehitaman

Keruh

Agak Keruh

Larutan Bening4.2 Perhitungan

11

4.2.1 Rekristalisasi NaCl

Diketahui :m sampel = 10 gram.

m Beaker kosong =105,27 gram.

m Beaker + Kristal =112,16 gram.

Bobot kristal =6,89 gram.

Ditanya: Rendemen

Jawab: % Rendemen = Bobot kristal x 100%

Bobot sampel

= 6,89 x 100%

10

= 68,9 %

4.2.2 Rekristalisasi CuSO4.5H2O

Diketahui : Bobot sampel = 10 gram.

Bobot beaker kosong =207,51 gram.

Bobot beaker + kristal =209,80 gram.

Bobot kristal = 2,29 gram.

Ditanya: Rendemen

Jawab: % Rendemen = Bobot kristal x 100%

Bobot sampel

= 2,29 x 100%

10

= 22,9%

4.3 Pembahasan

Pada percobaan kali ini dilakukan uji kelarutan yang prinsipnya didasarkan

pada perbedaan kelarutan dari masing-masing pelarut yang digunakan yaitu aseton

yang bersifat non polar, alkohol yang bersifat semipolar dan aquades yang bersifat

12

polar, kelarutan tersebut diamati terhadap garam-garam seperti Natrium Klorida

(NaCl) dan Natrium Karbonat (Na2CO3).

Percobaan tentang uji kelarutan didasarkan pada prinsip ”like dissolves like”

yang artinya adalah dimana senyawa yang bersifat polar cenderung mampu

melarutkan senyawa yang juga bersifat polar. Sama halnya dengan senyawa non

polar hanya mampu melarutkan senyawa yang bersifat non polar juga.

Rekristalisasi adalah suatu proses pemurnian bahan dapat berupa kristal

dengan cara pemanasan sehingga didapatkan kristal yang lebih murni yang

prinsipnya didasarkan pada perbedaan daya larut antara bahan yang akan di

murnikan dengan pengotornya serta perbedaan titik didih antara pelarut dengan

bahan yang akan dikristalkan.

Pada percobaan rekristalisasi yang telah dilakukan didapatkan hasil rendemen

untuk kristal NaCl sebesar 68,9% dan untuk kristal CuSO4.5H2O sebesar 22,9%.

Peniadaan warna sirup oleh norit yang telah dilakukan didasarkan pada

kemampuan adsorpsi oleh absorban yaitu norit untuk mengadsorpsi warna pada

sirup sehingga menjadi tak berwarna.

Pada percobaan kali ini dilakukan proses pemanasan yang bertujuan untuk

menguapkan pelarut (air) sehingga dihasilkan bahan padat berupa kristal murni.

Pengadukan dilakukan untuk mencampurkan larutan sehingga menjadi homogen

(tidak dapat dibedakan antara pelarut dan zat terlarutnya).

Adsorpsi adalah suatu proses penyerapan molekul terhadap permukaan

molekul yang lain atau dengan kata lain penyerapan pada permukaan. Bahan yang

melakukan adsorpsi disebut adsorben, contohnya norit dimana norit menyerap

warna pada sirup sehingga menjadi berwarna. Adsorpsi adalah proses penyerapan

molekul pada molekul yang lain secara keseluruhan.

Adapun perbedaan antara kristalisasi dan rekristalisasi antara lain:

13

Kristalisasi Rekristalisasi- Proses pemisahan bahan padat

dari suatu campuran atau lelehan.

- Ukuran agak besar.

- Partikel kasar.

- Masih ada pengotor.

- Proses pemurnian bahan padat

berupa kristal sehingga

didapatkan kristal murni.

- Ukurannya lebih kecil.

- Partikelnya halus.

- Warnanya putih (bersih).

Pemilihan pelarut pada rekristalisasi sangat penting, syarat-syarat pelarut

yang dapat dipakai dalam rekristalisasi antara lain:

- Memiliki gradien temperatur yang besar dalam sifat kelarutannya.

Hal ini agar ketika terjadi perubahan temperatur yang kecil, sifat kelarutannya

tidak berubah secara besar-besaran atau bahkan tidak berubah sama sekali.

- Titik didih pelarut yang rendah sangat menguntungkan pada saat

pengendapan.

- Titik didih pelarut harus dibawah titik didih senyawa yang akan

dikristalkan.

- Bersifat inert terhadap senyawa yang dikristalkan.

- Mudah dipisahkan dari kristal.

- Tidak meninggalkan zat pengotor pada kristal.

Pada percobaan kali ini digunakan garam dapur karena garam ini mudah

diperoleh dan murah harganya. Selain itu, garam dapur aplikasinya sangat dekat

atau sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Garam dapur juga lebih mudah

terpisah dari zat pengotornya dan termasuk senyawa polar sehingga mudah larut

dalam air, sehingga proses pemurnian garam dapur lebih cepat dilakukan.

Kelarutan adalah jumlah zat terlarut yang dapat larut dalam sejumlah pelarut

pada suhu tertentu samapi membentuk larutan jenuh. Suatu zat dapat larut dalam

pelarut tertentu, tetapi jumlahnya selalu terbatas. Batas itu termasuk kelarutan.

Senyawa polar adalah senyawa yang memilki keelektronegatifan yang sama

antara zat pelarut dan zat terlarutnya sehingga menjadi larutan homogen,

resultannya lebih besar dari nol dan bentuk molekulnya tak simetris.

14

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

- Pada prinsipnya rekristalisasi didasarkan pada perbedaan daya larut antara

pengotor dengan zat yang akan dimurnikan sehingga didapatkan kristal

murni tanpa pengotor.

- Rekristalisasi adalah pemurnian bahan berupa kristal yang kristalnya akan

lebih bersih, halus dibanding dengan kristalisasi yaitu pemisahan bahan

kristal dari suatu campuran sehingga kristal yang didapatkan lebih besar

ukurannya dan kasar.

- Pemilihan pelarut yang baik untuk rekristalisasi harus bersifat inert (tidak

mudah bereaksi) dengan zat yang akan dimurnikan, mudah dipisahkan dari

kristal, tidak meninggalkan zat pengotor.

5.2 Saran

Diharapkan agar pada percobaan uji kelarutan digunakan pelarut organik

yang bervariasi, selain itu pada proses peniadaan warna diharapkan agar adsorben

yang digunakan juga lebih bervariasi seperti norit diganti dengan zeolit yang juga

merupakan adsorben.

15

DAFTAR PUSTAKA

Bernasconi, G. 1995. Teknologi Kimia Bagian 2. Jakarta: Pradnya Paramita.

Bresnick, Stephen. 2003. Intisari Kimia Organik. Jakarta: M.D. Hipokrates

Dasent, W.E. 1970. Energitika Anorganik Suatu Pengantar Edisi ke 2. Semarang:

IKIP Semarang Press.

Keenan, Charles W, dkk. 1984. Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.

16