Gravimetri Pengendapan
-
Upload
aziz-rahmatullah -
Category
Documents
-
view
217 -
download
0
Transcript of Gravimetri Pengendapan
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
1/8
GRAVIMETRI PENGENDAPAN
Pengendapan gravimetri didasarkan pada pembentukan senyawa
yang tak larut dengan mengikuti adanya penambahan reagen pengendap,
atau pengendap, ke dalam laruatan analit. Pada sebagian besar metode,
endapan adalah produk dari reaksi metatesis sederhana antara analit danpengendap, bagaimanapun juga, setiap reaksi yang menghasilkan
endapat dapat berpotensi sebagai metode gravimetri. Kebanyakan
metode gravimetri dengan pengendapan yang dikembangkan pada abad
kesembilan belas digunakan sebagai sarana untuk menganalisis bijih
(ore). kebanyakan dari metode ini digunakan sebagai metode standar
analisis.
(Harvey,20002!")
Teori dan Praktek
#nalisa gravimetri dengan pengendapan mempunyai beberapa
karakteristik yang penting. Pertama endapan harus dalam kelarutan yang
rendah, kemurnian yang tinggi, dan diketahui komposisi massa yang aka
digunakan sebagai perbandingan pemilihan massa analit. Kedua, endapan
harus dalam bentuk yang mudah untuk dipisahkan dari $ampuran reaksi.
(Harvey,20002!")
Pertimbangan Kelarutan
%etode gravimetri dengan pengendapan yang akurat mengharuskan
kelarutan endapan menjadi minimal. &anyak teknik analisis keseluruhan
yang dapat rutin dilakukan dengan akurasi lebih baik dari '0.. *ntuk
mendapatkan tingkat akurasi ini, endapan yang terisolasi harus men$akup
sedikitnya ++ dari analit. engan memperluas persyaratan ini menjadi
++,++ kami memastikan bahwa akurasi tidak dibatasi oleh kelarutanendapan itu.
Kehilangan kelarutan diminimalkan se$ara hati-hati dengan
mengendalikan komposisi dari larutan yang berbentuk endapan. dalam
hal ini, pada gilirannya, akan memerlukan pemahaman yang relevan
tentang reaksi kesetimbangan yang mempengaruhi kelarutan endapan
itu. %isalnya, #g dapat ditentukan se$ara gravimetri dengan
menambahkan /l- sebagai at pengendap, yang akan membentuk
endapan #g/l.
(Harvey,20002!")
Menghindari zat pengotor1ravimetri dengan pengendapan adalah berdasarkan dari stoikiometri
yang telah diketahui dari masa analit dan masa endapan. leh karena itu,
endapan harus terbebas dari adanya at pengotor. Pengendapan biasanya
terjadi dalam larutan yang kaya padatan terlarut. 3ndapan sering tidak
murni. 4etiap kototran yang hadir dalam matrik endapan harus
dihilangkan sebelum menimbang berat endapan tersebut.
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
2/8
4umber terbesar dari kotoran berasal dari interaksi kimia dan 5sik
yang terjadi pada permukaan endapan. 4ebuah endapan pada umumnya
adalah sebuah kristal, bahkan jika endapan berada pada skala
mikroskopis, dengan struktur kisi yang dirumuskan dengan baik antara
kation dan anion. kation dan anion tersebut berada pada permukaan dariendapan yang dibawa. muatan positi6 atau negati6 sebagai akibat dari
ketidaksempurnaan bola koordinasi mereka. dalam endapan #g/7,
misalnya, setiap ion #g di sebagian besar endapan terikat pada enam
ion /l-. ion perak berada di permukaan, namun, terikat untuk tidak lebih
dari on /l-, dan membawa muatan positi6 parsial.
1ambar 8.! %odel 4kema #g/l yang menunjukkan perbedaan bulk
dan permukaan atom perak. ion Perak dan ion klorida tidak ditampilkan
dalam bentuk skala.
Partikel endapan tumbuh semakin besar karena daya tarik
elektrostatik antara ion yang bermuatan pada permukaan endapan dan
ion yang bermuatan sebaliknya dalam larutan. 9on-ion yang se$ara umum
terhadap endapan akan diserap se$ara kimia, memperluas kisi kristal. 9ion
lain mungkin teradsorbsi se$ara 5sik, ke$uali pengungsi (displaced), yangmasuk ke dalam kisi kristal yang disebut sebagai pengotor endapan.
4e$ara 5sik ion teradsorpsi kurang kuat untuk tertarik ke permukaan dan
dapat dipindahkan oleh ion yang terserap se$ara kimia.
4alah satu jenis umum dari pengotor adalah inklusi. Potensi ion
pengganggu yang berukuran dan bermuatan hampir sama dengan ion kisi
dapat mensubtitusi kedalam struktur kisi dengan adsorpsi kimia, asalkan
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
3/8
endapan pengganggu dengan struktur kristal yang sama (1ambar ).
Probabilitas dari pembentukan inklusi terbesar terjadi ketika ion
pengganggu hadir dalam substansial konsentrasi tinggi dari ion kisi
terlarut. Kehadiran inklusi tidak mengurangi jumlah analit yang
mengendap, asalkan at pengendap ditambahkan se$ara berlebih.engan demikian, massa endapan selalu lebih besar dari yang
diharapkan.
9nklusi sulit untuk dihilangkan karena bahan yang ter$akup se$ara
kimiawi merupakan bagian dari kisi kristal. 4atu-satunya $ara untuk
menghapus materi yang ter$akup adalah melalui repre$ipitation atau
pengendapan kembali. setelah mengisolasi endapan dari larutan
supernatan, kemudian dilarutkan dalam sebagian ke$il pelarut yang $o$ok
pada suhu tinggi. larutan tersebut kemudian didinginak untuk kembali
membentuk endapan. Karena rasio konsentrasi dari pengganggu untuk
analit lebih rendah dalam larutan baru daripada larutan supernatan asli,
persen massa dari bahan yang ter$akup pada endapan berkurang. Proses
repre$ipitation diulang se$ukupnya unguk benar-benar menghapus inklusi.
Potensi penurunan kelarutan pada analit, bagiamanapun juga, tidak bisa
diabaikan. engan demikian, repre$ipitation memerlukan endapan pada
kelarutan yang rendah, dan pelarut yang terdapat perbedaan yang
signi5kan dalam kelarutan endapan sebagai 6ungsi temperature.
(Harvey,20002!8,2!+)klusi, yang merupkan jenis kedua dari endapan pengotor, terjadi
ketika ion pengganggu terserap se$ara 5sik dan menjadi terperangkap di
dalam endapan yang sedang tumbuh. klusi terbentuk dalam dua $ara.
%ekanisme yang paling umum terjadi ketiko ion teradsorpsi se$ara 5sikdan dikelilingi oleh endapan tambahan sebelum mereka dapat diserap
atau dipindahkan ( 1ambar 8.:a). alam hal ini mass endapan selalu
lebih besar dari yang diharapkan. klusi juga terbentuk ketika
pengendapan $epat menjerat beberapa dari larutan dalam endapan
yang sedah tumbuh ( 1ambar 8.:b). karena larutan yang terjebak
mengandung padatan terlarut, massa endapan ini biasanya meningkat.
%assa endapan mungkin saja kurang dari yang diharapkan, namun, jika
bahan o$$luded terutama yang terdiri dari analit dalam bentuk berat
molekul yang rendah dari endapan.
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
4/8
1ambar 8.: /ontoh dari kopresipitasi (a) skema inklusi yang
teradsorbsi se$ara kimia atau oklusi yang teradsorbsi se$ara 5sik dalam
kisi kristal, dimana / dan # merupakan pasangan kation-anion yang terdiri
dari analit dan endapan, dan merupakan pengotor; (b) 4kematik dari
oklusi dengan penjeratan larutan supernatan; ($) adsorpsi permukaan /yang berlebih.
klusi diminimalkan dengna mempertahankan endapan dalam
kesetimbangan dengan larutan supernatan dalam jangka waktu yang
lama. Proses ini disebut dengan digeston atau pen$ernaan dan dapat
dilakukan pada suhu ruangan atau pada suhu tinggi. 4elama pen$ernaan,
si6at dinamis dari keseimbangan kelarutan-pengendapan, dimana
endapan larut dan terbentuk kembali, memastikan bahwa bahan o$$ulded
akhrinya terpapar menjadi solusi supernatan. karena laju pelarutan dan
pembentukan endapan kembali lambat, kemungkinan terbentuknya oklusi
baru minim.
4etelah pengendapan selesai, permukaan terus menarik ion dari
larutan (1ambar 8.:$). Permukaan adsrobates ini, yang dapat se$ara
kimia atau 5sika diserap, merupakan jenis ketiga dari $opresipitasi
pengotor. #dsorpsi permukaan diminimalkan dengan mengurangi luas
permukaan dari endapan itu. 4alah satu man6aat dari pen$ernaan ini
adalah bahwa hal itu juga meningkatkan ukuran rata-rata partikel
endapan. Hal ini tidak mengherankan karena probabilitas dari partikel
terlarut berbanding terbalik dengan ukurannya. 4elama pen$ernaan
partikel yang lebih besar akan semakin meningkat dan bertambah besar
dengan mengorbankan partikel yang lebih ke$il. 4alah satu konsekuensidari pembentukan partikel ke ukuran yang lebih besar lagi adalah
penurunan se$ara keseluruhan di daerah permukaan endapan itu.
adsrobates permukaan juga dapat dihilangkan dengan men$u$i endapan.
Potensi penurunan kelaruatan, bagaimanapun juga tak dapat diabaikan.
9nklusi, oklusi, dan adsorbates permukaan disebut $opresipitasi karena
mereka mewakili spesies larut yang dibawa kebentuk padat bersama
dengan endapan yang diinginkan. 4umber lain dari kotoran terjadi ketika
spesies lain dalam alrutan mengendap melalui kondisi analisis. Kondisi
larutan yang diperlukan untuk meminimalkan kelarutan endapan yang
diinginkan dapat menyebabkan pembentukan endapan tambahan yangmengganggu analisis. %isalnya, pengendapan dimetilglo
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
5/8
Pemebentukan dari endapan tambahan biasanya dapat diminimalkan
se$ara hati-hati dengan mengontrol kondisi larutan. >at-at pengganggu
yang membentuk endapan kurang larut dari analit dapat diendapkan dan
dihapus oleh 5ltrasi, meninggalkan analit dalam larutan. #lternati6 lain,
baik analit atau at pengganggu (inter6erent) dapat ditutupimenggunakan agen pengompleks yang sesuai, demi men$eha terjadinya
pengendapan.
(Harvey,20002!+,2:0)Mengontrol ukuran partikel
Pengendapan dan pen$ernaan, endapan harus dipisahkan dari
larutan supernatan dan dibebaskan dari setiap kotoran yang tersisa,
termasuk pelarut sisa. tugas ini dapat di$apai dengan menyaring,
membilas, dan mengeringkan endapan. *kuran partikel endapan
menentukan kemudahan dan kesuksesan dalam proses penyaringan.
Partikel koloid yang terlalu ke$il sulit untuk disaring karena mereka dapat
dengan mudah melewati pori-pori perangkat penyaringan. Partikel kristal
yang besar akan mudah disaring.
engan hati-hati dalam mengendalikan reaski pengendapan kita
dapat se$ara signi5kan meningkatkan rata-rata ukuran partikel endapan
tersebut. Pengendapan terdiri dari dua peristiwa yang berbeda ?ukleasi,
atau pembentukan awal partikel stabil lebih ke$il dair endapan, dan
pertumbuhan selanjutnya dari partikel-partikel ini. Partikel yang lebih
besar terbentuk ketika tingkat pertumbuhan partikel melebihi laju
nukleasi.
>at terlarut yang relati6 jenuh, @44, dapat dinyatakan sebagai
RSS=QSS (.2)
imana A adalah konsentrasi at terlarut yang sebenarnya, 4 adalah
konsentrasi at terlarut yang diharapkan pada kesetimbangan, dan A - 4
adalah ukuran jenuh at terlarut ketika pengendapan dimulai. ?ilai positi6
@44 besar menunjukkan bahwa larutan sangat jenuh. 7arutan tersebut
tidak stabil dan menunjukkan tingginya tingkat nukleasi, menghasilkan
endapan yang terdiri banyak partikel ke$il. Ketika @44 ke$il, pengendapan
lebih mungkin terjadi dengan pertumbuhan partikal daripada nukleasi.
engan memeriksa persamaan (.2), menunjukkan bahwa kita dapat
meminimalkan @44 baik dengan melakukan penurunan konsentrasi at
terlarut atau meningkatkan kelarutan endapan itu. Kelarutan endapan
biasanya meningkat pada suhu yang lebih tinggi, dan menyesuaikan pH
yang dapat mempengaruhi kelarutan endapan jika mengandung anion
asam atau basa. 4uhu dan pH, oleh karena itu, $ara tersebut berguna
untuk meningkatkan nilai 4. Proses Pengendapan dalam larutan analit
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
6/8
yang en$er, atau dengan menambahkan endapan perlahan-lahan dan
dengan pengadukan kuat adalah $ara untuk menurunkan nilai A.
?amun, keterbatasan praktis untuk meminimalkan @44. endapan
yang sangat larut, seperti =e(H)! dan Pb4, memiliki kelarutan yang ke$il
sehingga @44 yang besar tak dapat dihindari. >at terlarut mau tak mauakan membentuk partikel yang ke$il. selain itu, kondisi yang
menghasilkan @44 ke$il dapat menyebabkan larutan jenuh yang relati6
stabil yang membutuhkan waktu yang lama untuk sepenuhnya
mengendap. 4ebagai $ontoh, hampir sebulan diperlukan untuk
membentuk endapat &a4: yang dapat dilihat dalam kondisi dimana @44
awal adalah ".
Peningkatakn waktu yang dibutuhkan untuk membentuk endapan
terlihat sesuai dengan kondisi @44 rendah yang merupakan konsekuensi
dari kedua hal berikut tingkat nukleasi yang rendah dan penurunan yang
stabil dalam @44 sebagai bentuk endapan. 4alah satu solusi untuk
masalah terakhir adalah menghasilkan endapan dalam larutan sebagai
produk se$ara kimiawi dari reaksi kimia yang lambat. Hal ini akan
mempertahankan @44 pada tingkat kee6ekti5tasan yang konstan.
3ndapan mulanya akan terbentuk dalam kondisi @44 yang rendah, yang
mengarah ke nukleasi sejumlah partikel. 4ebagai endapan tambahan
yang dibuat, nukleasi akhirnya digantikan oleh pertumbuhan partikel.
Proses ini disebut sebagai presipitasi homogen.
Presipitasi homogen memberi keuntungan ganda dalammenghasilkan partikel endapan besar yang relati6 bebas dari kotoran.&agaimanapun juga keuntungan ini dapat diimbangi dengan
meningkatkan waktu yang dibutuhkan utnuk menghasilkan endapan, danke$enderungan endapan utnuk tersimpan sebagai lapisan tipis padadinding wadah. Permasalahan yang terakhir ini sangat berat bagi endapanhidroksida yang dihasilkan dengan menggunakan urea.
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
7/8
1ambar 8." %odel skema inter6a$e larutan padat pada partikel #g/ldalam larutan yang mengandung #g?!berlebih.
4ebuah metode tambahan untuk meningkatkan ukuran partikel layak
untuk disebutkan. Ketika partikel endapan ini bersi6at netral, mereka akan
$enderung mengental menjadi partikel yang lebih besar. &agiamanpun
juga, #dsorpsi permukaan ion kisi yang berlebih memberikan partikel
endapan dengan muatan permukaan bersih positi6 atau negati6. Bolakan
elektrostatik antara partikel men$egah mereka untuk mengental menjadi
partikel yang lebih besar.
Perhatikan, misalnya, pengendapan #g/7 dari larutan #g?! denganmenggunakan ?a/7 sebagai at pengendap. Para awal pengendapan,
ketika ?a/l adalah reagen pembatas, kelebihan ion #g diserap se$ara
kimia ke partikel #g/l, membentuk lapisan adsorpsi utama bermuatan
positi6 (1ambar 8."). anion dalam larutan, dalam hal ini adalah ?!- dan
H-, tertarik ke permukaan, membentuk lapisan adsorpsi sekunder
bermuatan negati6 yang menyeimbangkan muatan positi6 permukaan itu.
7arutan di luar lapisan adsorpsi sekunder tetap netral. Koagulasi tidak bisa
terjadi jika lapisan adsorpsi sekunder terlalu tebal karena partikel individu
#g/l tidak dapat mendekati satu sama lain $ukup dekat.
Koagulasi dapat disebabkan dalam dua $ara dengan meningkatkan
konsentrasi ion-ion yang berpengaruh terhadapa lapisan adsorpsisekunder atau dengan memanaskan larutan. 4alah satu $ara untuk
mendorong koagulasi adalah dengan menambahkan elektrolit inert, yang
meningkatkan konsentrasi ion di lapisan adsorpsi sekunder. engan ion-
ion yang tersedia, ketebalan lapisan adsorpsi sekunder menurun. Partikel
endapan sekarang mungkin mendekati saru sama lain lebih dekat,
sehingga endapan mengental. jumlah eletrolit yang dibutuhkan untuk
menyebabkan koagulais spontan disebut konsentrasi koagulasi kritis.
%emanaskan larutan dan endapan menghasilkan $ara kedua dalam
menginduksi koagulasi. engan naiknya suhu, jumlah ion di lapisan
adsorpsi utama menurun, menurunkan muatan permukaan endapan.4elain itu, meningkatkan energi kinetik partikel mungkin $ukup untuk
mengatasi tolakan elektrostatik yang men$egah koagulasi apda suhu
yang lebih rendah.
(Harvey,20002:0-2:!)
-
7/24/2019 Gravimetri Pengendapan
8/8
#=B#@ P*4B#K#Harvey, . 2000. CModern Analytical Chemistry".?ew Dork Bhe %$1raw-
Hill /ompanies, 9n$.