Analisis Gravimetri

Irawati, S.Si2008

Gravimetri• Gravimetri merupakan salah satu cabang

utama kimia analisis. Gravimetri menjadi metode klasik yang masih sering digunakan.

• Gravimetri adalah penentuan jumlah zat didasarkan pada penimbangan. Penimbangan merupakan penimbangan hasil reaksi setelah zat yang dianalisis direaksikan. Hasil reaksi dapat berupa sisa bahan atau suatu gas yang terjadi atau suatu endapan yang dibentuk dari bahan yang dianalisis.

• Gravimetri merupakan cara analisis tertua dan paling murah. Hanya saja gravimetri memerlukan waktu yang relatif lama dan hanya dapat digunakan untuk kadar komponen yang cukup besar. Suatu kesalahan kecil, secara relatif akan berakibat besar.

• Kendati demikian gravimetri masih dipergunakan untuk keperluan analisis karena waktu pengerjaannya yang tidak perlu terus-menerus dilakukan analis karena setiap tahapan pengerjaan memakan waktu yang cukup lama.

• Sebagian analisis gravimetri menyangkut unsur yang akan ditentukan menjadi senyawa murni yang stabil dan mudah diubah ke dalam bentuk yang dapat ditimbang. Berat analat dapat dihitung dari rumus dan berat atom senyawa yang ditimbang.

• Pengendapan merupakan teknik yang paling luas penggunaannya. Hal terpenting dalam pengendapan suatu analit adalah kemurniannya dan kemudahan penyaringan yang pasti dilakukan dalam teknik pengendapan.

• Gravimetri terbagi menjadi dua :• Cara evolusi ; bahan yang direaksikan akan

menimbulkan gas. Gas didapatkan dengan cara pemanasan atau mereaksikan dengan pereaksi tertentu.

• Cara tidak langsung. Besar gas diperoleh sebagai selisih berat analat sebelum dan sesudah reaksi. Contohnya adalah penentuan kadar air. Bahan yang akan dianalisis dipanaskan pada suhu tertentu dalam jangka waktu tertentu sehingga air menguap dan beratnya diperoleh sebagai selisih berat bahan sebelum dan sesudah pemanasan. Contoh lain adalah penentuan karbonat, karena pemanasan, karbonat terurai dan mengeluarkan gas CO2. Berat gas juga ditentukan dengan menimbang bahan sebelum dan sesudah pemanasan.

• Cara langsung. Gas yang terjadi ditimbang setelah diserap oleh suatu bahan yang khusus untuk gas tertentu.− Pada penentuan kadar air, maka uap air yang

terjadi dilewatkan tabung berisi bahan higroskopis yang tidak menyerap gas-gas lain. Berat tabung dengan isi sebelum dan sesudah uap diserap menunjukkan jumlah air.

• Cara pengendapan ; analat direaksikan sehingga terjadi suatu endapan dan endapan itu ditimbang.− Endapan dibentuk dengan reaksi antara analat

dengan suatu pereaksi. Endapan biasanya berupa senyawa. Cara ini biasa disebut dengan gravimetri.

− Endapan dibentuk secara elektrokimia. Analat dielektrolisis sehingga terjadi logam sebagai endapan. Cara ini biasa disebut elektrogravimetri.

Asas umum gravimetri• Metode gravimetri untuk analisis pada umumnya

didasarkan pada suatu reaksi kimia :aA + bB AaBba molekul A bereaksi dengan b molekul B. Produk AaBa berupa zat yang sangat sedikit larut dan dapat ditimbang setelah pengeringan atau dapat dipijar menjadi senyawa lain yang susunannya diketahui lalu ditimbang. Contohnya kalsium dapat ditetapkan dalam gravimetri dengan pengendapan kalium oksalat atau dipijar menjadi kalium oksida.Ca2+ + C2O4

2- CaO2O4(s)

CaO2O4(s) CaO(s) + CO2(g) + CO(g)

Syarat analisis gravimetri cara pengendapan memberikan hasil yang baik diantaranya :

• Zat yang akan diendapkan harus dapat diendapkan dengan sempurna dan endapan harus stabil dan sukar larut

• Endapan harus murni dan mudah disaring• Endapan harus dapat diubah menjadi

suatu senyawa dengan susunan kimia tertentu sehingga dapat dihitung secara stoikiometri

Syarat-syarat endapan :

• Kesempurnaan endapan Analat yang dianalisa telah diubah sepenuhnya menjadi endapan atau dengan kata lain kelarutan endapan dibuat sekecil mungkin.

• Kemurnian endapanEndapan murni adalah endapan yang bersih tidak mengandung molekul-molekul lain yang disebut juga dengan pengotor atau kontaminan. Endapan yang kotor akan mengandung berat lebih besar dari seharusnya sehingga akan menimbulkan kesalahan yang lebih besar. Kontaminan oleh zat lain sangat mudah terjadi karena endapan timbul dari larutan yang berisi berbagai macam zat.

• Susunan endapanEndapan yang terbentuk mempunyai susunan konstan dan tertentu atau endapan yang terbentuk dapat diubah menjadi zat yang komposisinya tertentu.

Tahapan pembentukan endapan :• Melarutkan analat• Mengatur keadaan larutan misalnya pH dan

suhu• Membentuk endapan• Menumbuhkan kristal-kristal endapan

(digestion atau aging)• Menyaring dan mencuci endapan• Memanaskan atau memijarkan untuk

memperoleh endapan kering dengan susunan tertentu. Hal ini juga dilakukan untuk menghilangkan kertas saring

• Mendinginkan lalu menimbang endapan

Jenis-jenis endapan :• Endapan yang Kasar

Yaitu endapan yang butir-butirnya tidak terlalu kecil, melainkan besar. Hal ini penting untuk kelancaran penyaringan dan pencucian endapan. Endapan yang disaring akan menutupi pori-pori kertas saring. Apabila endapan halus, maka butir-butir endapan akan masuk ke dalam pori-pori lalu lolos dan hilang atau apabila masuk menyumbat pori-pori sehingga perhitungan gravimetri menjadi tidak kuantitatif lagi. Pada umumnya endapan kasar lebih murni daripada endapan halus.

• Endapan yang bulkyYaitu endapan dengan volume atau berat tetapi berasal dari analat yang hanya sedikit.

• Endapan SpesifikYaitu endapan yang didapat secara spesifik dengan menggunakan pereaksi yang hanya mengendapkan komponen yang dianalisa.

Pengotoran Endapan :• Pengotoran karena pengendapan sesungguhnya (True

Precipitation)Pengotoran yang terjadi oleh zat yang mengendap karena hasil kali kelarutan (Ksp) zat tersebut ikut terlampaui sehingga terjadi reaksi yang membentuk endapan zat pengotor selain endapan yang dihendaki.

• Pengotoran karena terbawa (Coprecipitation)Pengotor tidak mengendap sendiri tetapi hanya terbawa oleh analat. Ada dua hal yang dapat menyebabkan kopresipitasi yaitu diadsorpsi (diserap pada permukaan butir-butir endapan) dan teroklusi (terkurung diantara butir-butir endapan yang menggumpal menjadi satu).

Analisis dengan Gravimetri Ada beberapa teknik analisis yang dapat dilakukan selama proses gravimetri agar diperoleh hasil yang baik.

• Pengendapan Pengendapan dilakukan dalam beaker glass. Isi beaker glass hendaknya tidak melebihi sepertiganya pada akhir pengendapan yang sempurna. Larutan pengendap ditambahkan ke dalam beaker glass yang berisi larutan yang dianalisis, sedapat mungkin dalam keadaan encer. Larutan pengendap ditambahkan melalui pipet secara perlahan namun konstan. Selama penambahan larutan pengendap dilakukan, pengocokan dilakukan terus menerus agar larutan tetap homogen selama pengendapan. Larutan pengendap harus ditambahkan hingga terjadi pengendapan sempurna.

Pengendapan sempurna zat yang dianalisis dapat diketahui dengan membiarkan endapan turun ke alas beaker glass dan meninggalkan larutan induknya (mother liquor). Biarkan larutan induknya tetap jernih. Tambahkan larutan pengendap dengan pipet. Apabila tidak ada lagi endapan yang terbentuk maka pengendapan dapat dikatakan telah sempurna atau zat yang dianalisis telah mengendap seluruhnya.Penambahan larutan pengendap harus berlebih ± 5 – 10 %. Setelah pengendapan sempurna, endapan tidak segera disaring melainkan dibiarkan beberapa saat dengan larutan induknya. Endapan kristalin dapat dibiarkan dalam larutan induknya dan dipanaskan di atas penangas air dan ditutup agar air tidak menguap dan tidak terjadi pengotoran dari luar. Cara ini disebut digestion atau pencernaan untuk memperoleh kristal endapan yang berukuran besar dan murni.

• Pencucian endapanEndapan harus dicuci terlebih dahulu sebelum dilakukan penyaringan. Pencucian dilakukan dengan cara dekantasi yaitu mengeluarkan larutan induk dari campuran endapan dengan larutan melalui saringan. Saringan dapat berupa kertas saring atau cawan saring. Endapan yang menempel pada dinding beaker glass dikumpulkan dengan menambahkan air pencuci dari botol sempot. Larutan diaduk dan biarkan beberapa saat agar endapan turun. Supernatant dituangkan ke dalam saringan melalui batang pengaduk secara hati-hati sehingga larutan supernatant tinggal sedikit. Tambahkan lagi air pencuci bila perlu tambahkan ion senama agar endapan tidak larut lagi dalam air pencuci (peptisasi). Lakukan berulang kali.

Apabila pada saat pencucian secara dekantasi ini selesai masih terdapat banyak endapan dalam beaker glass maka endapan dipindahkan ke dalam corong saring dengan bantuan air dari botol semprot dan rubber policeman. Lakukan pencucian terakhir di atas corong saring. Endapan dalam corong saring tidak boleh dibiarkan kering selama proses pencucian berlangsung. Pencucian dilakukan samapai air cucian bebas dari ion pengotor dengan cara menampung filtrat terakhir dengan tabung reaksi dan tambahkan pereaksi tertentu.

• Penyaringan endapanPenyaringan endapan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :• Penyaringan endapan dengan kertas saring

Kertas saring bebas abu merupakann kertas saring yang digunakan untuk analisis kuantitatif. Ada beberapa kelemahan penggunaan kertas saring diantaranya kertas saring seringkali rusak bla digunakan untuk menyaring basa kuat, asam pekat dan beberapa oksidator. Penyaringan volume yang besar dapat mengakibatkan kertas saring mengembang dan mudah sobek. Selain itu kertas saring tidak dapat dipakai untuk endapan yang terurai tidak sempurna pada pemijaran karena kompisisinya tidak diketahui dengan baik.Setelah pencucian berulang, filtrat terakhir ditampung di tabung reaksi dan dicek dengan penambahan suatu zat pereaksi. Apabila menunjukan filtrat telah bersih maka endapan dikeringkan hingga hampir kering.

•Penyaringan endapan dengan cawan saring (filter crucible)Cawan saring umum digunakan untuk menggantikan kertas saring. Penyaringan dibantu dengan pompa vakum untuk mempercepat penyaringan. Supernatan dimasukan ke dalam cawan saring dan pompa dihidupkan sehingga cairan menetes ke dasar suction flask. Penambahan supernatan dilanjutkan hingga habis.

• Pengeringan, pemijaran dan penimbangan endapan

• Pengeringan, pemijaran dan penimbangan endapan dapat dilakukan dengan dua cara seperti halnya penyaringan endapan.• Pengeringan endapan dengan kertas saring

Kertas saring yang telah mongering di corong bagian atas dilipat untuk membungkus endapan denan sempurna dan dijaga agar tidak sobek dan tumpah. Pindahkan ke dalam cawan porselen yang telah diketahui beratnya. Keringkan pada suhu awal 100 – 125 C lalu pindahkan ke dalam tanur dengan suhu tinggi tertentu hingga didapat berat konstan.

• Pengeringan endapan dengan cawan saring (filter crucible)Ada dua macam cawan saring yaitu :• Cawan Gooch, cawan dengan sejumlah lubang kecil di

dasarnya. Suatu lapisan asbes dibentuk di dasar cawan yang berfungsi sebagai medium saringannya. Cawan Gooch dapat dibakar pada suhu tinggi. Endapan yang tidak perlu dipanaskan melebihi suhu 500C dapat menggunakan cawan dari gelas sinter atau gelas masir.

• Cawan dari gelas sinter dapat diperoleh dalam berbagai porositas untuk menangani bermacam-mcam jenis endapan. Dalam Corning Glass Co Pyrex, ketiga porositas dinyatakan dengan C (kasar), M (sedang) dan F (halus). Lambang ini terletak dekat tepi atas cawan gelas.

• Meski suhu hingga 500 C dapat dikatakan aman, cawan gelas sinter harus dipanaskan secara berngsur-angsur. Alkali kuat dapat merusak cawan. Cawan dapat dibersihkan dengan pelarut tertentu.

• Cawan gelas masir tidak dapat dipanaskan langsung dengan api karena mudah pecah, karbon sangat sulit untuk dihilangkan dan gas-gas yang mereduksi yang berasal dari nyala api dapat menembus endapan lewat dasar yang berpori. Cawan gelas masir harus ditempatkan dakam cawn porselen biasa agar dapat mencapai suhu yang diinginkan.

• Cawan porselen berpori dapat digunakan untuk endapan yang harus dibakar pada suhu sangat tinggi hingga 1200 C. akan tetapi cawan ini mudah diserang alkali dan asam fluorida.

• Cawan platina memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan cawan porselen. Cawan platina dapat mencapai suhu lebih tinggi di atas alat pembakar bukn tanur dan mendingin relatif jauh lebih cepat. Platina merupakan logam inert dan tahan terhadap pereaksi tertentu yang biasanya menyerang porselen. Cawan platina dapat digunakan untuk menentukan silikat dengan teliti dengan perlakuan endapan dengan SiO2 yang tidak murni dengan asam fluorida, menguapkan silikon tetrafluorida dan memperoleh silikat murni dengan perbedaan selisih berat.

• Penimbangan endapanEndapan yang telah dipijar didinginkan dalam desikator. Pemijaran, pendinginan dan penimbangan dilakukan hingga berat kosntan (selisih ± 0,0020 g)

Penentuan Kadar Sulfat dari Natrium

sulfat • Pipet 25 mL larutan yang mengandung ± 0,3 gram

Natrium sulfat, masukan ke dalam beaker glass 500 mL dan tambahkan 0,3 – 0,6 mL HCl 37%

• Encerkan dengan aquadestt sampai volume 200 mL. Panaskan larutan hingga mendidih.

• Tambahkan 10 – 12 mL larutan BaCl2 0,2 M tetes demi tetes sambil diaduk

• Biarkan endapan turun selama beberapa menit. Periksalah pada bagian atas larutan apakah pengendapan telah sempurna. Dengan menambahkan beberapa tetes larutan pengendap

• Bila masih terjadi endapan, tambahkan 3 mL larutan pengendap

• Biarkan endapan dan cairan selama 1 jam di atas penangas air dalam keadaan tertutup kaca arloji. Jaga larutan hingga tidak kurang dari 150 mL

• Endapan harus sudah mengendap dan larutan harus sudah jernih. Periksa dengan beberapa tetes larutan BaCl2 hingga tidak terbentuk endapan lagi dan siap disaring

• Dekantasi cairan bagian atas melalui kertas saring bebas abu dan pindahkan endapan dalam kertas saring

• Bersihkan sisa endapan dengan menggunakan policeman• Endapan di kertas saring dicuci dengan sedikit air panas

beberapa kali dan biarkan air cucian pertama habis terlebih dahulu sebelum menambahkan air cucian baru

• Teruskan pencucian sampai 5 mL air cucian terakhir hingga tidak memberikan kekeruhan dengan setetes larutan AgNO3

• Lipat kertas saring kering dan masukan ke dalam cawan porselen

• Keringkan endapan di atas nyala api kecil sampai kertas saring menjadi hitam

• Pijarkan cawan tersebut dalam tanur hingga berwarna putih

• Dinginkan dan timbang hingga berat konstan

Penentuan Kadar Besi dari Feroamonium sulfat

• Timbang dengan teliti ± 1,5 gram feroamonium sulfat heksahidrat, masukan ke dalam beaker glass 500 mL

• Tambahkan 40 – 50 mL aquadest dan 10 mL HCL (1 : 1) dan larutan dididihkan

• Tambahkan tetes demi tetes HNO3 (1 : 9 ) sambil diaduk• Didihkan perlahan selama 3 – 5 menit sampai terbentuk

larutan berwarna kuning• Periksa apakah semua ion Fe2+ berubah menjadi ion Fe3+• Setelah semua ion Fe2+ berubah menjadi ion Fe3+ encerkan

larutan dengan aquadest hingga volume ± 200 mL lalu panaskan hingga hampir mendidih

• Tambahkan larutan ammonia (1:1) sedikit demi sedikit sambil terus diaduk sampai sedikit bau ammonia berlebih

• Pindahkan beaker glass tersebut dari pemanas dan biarkan endapannya turun

• Dekantasi cairan atas larutan melalui kertas saring bebas abu • Cuci endapan dengan cara dekantasi sebanyak 3 – 4 kali dengan

masing-masing 75 – 100 mL air panas• Pindahkan endapan ke kertas saring secara kuantitatif dan bilas

endapan dengan aquadest• Endapan di kertas saring cuci dengan air panas sampai air

cucian tidak memberikan reaksi lagi terhadap perak nitrat• Keringkan endapan pada temperatur 100 - 105C lalu lipat

dengan hati-hati dan pindahkan ke dalam cawan porselen yang sudah diketahui beratnya

• Panaskan cawan porselen dengan nyala kecil sampai kertas menjadi arang

• Pijarkan endapan dalam tanur 550C sampai menjadi abu• Dinginkan dalam desikator lalu timbang• Ulangi hingga berat konstan• Hitung persentase besi dari berat Fe2O3 yang diperoleh dan

hitung pula persentase feroamonium sulfat heksahidrat

Reaksi Pengendapan• Banyak reaksi kimia yang melibatkan

endapan.• Proses pengendapan merupakan suatu

pembentukan padatan dalam suatu larutan dalam suatu reaksi kimia

• Endapan merupakan zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat yang terpisah dari larutan.