Gravimetri Pengendapan

download Gravimetri Pengendapan

of 8

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$.