LAPORAN PRAKTIKUMKIMIA ANALITIK DASAR

PERCOBAAN KE IVKamis, 19 September 2013

Analisis Penentuan Kation Golongan II

Dina Agustina/120331420985

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN KIMIA2013

ANALISIS PENENTUAN KATION GOLONGAN II

DASAR TEORI

Analisa kualitatif adalah suatu cara yang dilakukan untuk menentukan macam, jenis zat atau komponen-komponen bahan yang dianalisa. Dalam melakukan analisa kualitatif yang dipergunakan adalah sifat-sifat zat atau bahan, baik sifat-sifat fisis maupun sifat-sifat kimianya. Tujuan analisis kualitatif adalah untuk memisahkan dan mengidentifikasi sejumlah unsur. Yang kemudian diperuntukkan untuk menganalisa komponen atau jenis zat yang ada dalam suatu larutan. Analisa kualitatif merupakan salah satu cara yang paling efektif untuk mempelajari kimia dan unsur-unsur serta ion-ionnya dalam larutan.

Menentukan adanya kation dan anion dalam suatu analit, baik yang terdiri dari zat tunggal (satu kation dan satu anion) atau zat majemuk atau campuran (lebih dari kation dan anion) memerlukan sistematika tertentu. Apabila analit berupa larutan dapat langsung dianalisis, tetapi apabila berupa zat padat atau campuran padat atau cair maka perlu dicari pelarut yang sesuai.

Analisis kualitatif kation secara sistematis telah berkembang cukup lama. Penggolongan kation telah dilakukan oleh Karl Remegius Fresenius pada tahun 1897, yang dikenal dengan metoda H2S. Beberapa modifikasi telah dilakukan untuk memudahkan pemisahan dan pengidentifikasian kation-kation dalam suatu sampel.

Penggolongan dan pemisahan kation didasarkan pada kemampuan kation membentuk suatu endapan (yang memenuhi nilai Ksp). Tahapan di dalam penggolongan dan pemisahan kation adalah uji pendahuluan, pemisahan golongan, pemisahan kation dalam satu golongan, dan uji identifikasi.

Tahap pertama yang dilakukan adalah uji pendahuluan yang meliputi pemeriksaan fisik (organoleptis) dan uji kelarutan. Apabila sampel dalam bentuk padatan, maka untuk memudahkan pemisahan dilakukan pelarutan sampel terlebih dahulu. Tahap kedua adalah pemisahan kation ke dalam golongan, dengan penambahan pereaksi pengendap yang selektif. Untuk memisahkan kation golongan I dengan kation golongan lain ditambahkan HCl, akan dihasilkan endapan.

Sedangkan kation-kation golongan II tidak bereaksi dengan HCl, tetapi membentuk endapan dengan pereaksi H2S atau thioasetamida dalam suasana asam-mineral encer. Ion-ion dalam golongan ini adalah Pb2+ (sisa/impurities), Hg2+, Cu2+, Cd2+ dan Bi3+ yang termasuk golongan IIA. Sedangkan As3+/As5+, Sn2+/Sn4+ dan Sb3+/Sb5+ termasuk golongan IIB.

Melalui perhitungan didapat bahwa konsentrasi ion S2- adalah 10-22. Dengan

demikian hanya kation yang harga Ksp-nya melampaui konsentrasi S2- = 10-22

sajalah yang akan dapat mengendap sebagai garam sulfidanya. Misalnya: HgS (gol.II) dengan Ksp = 10-50 akan mengendap sedangkan MnS (gol.III) dengan Ksp = 10-15 tidak akan mengendap.

Kation-kation yang dapat diendapkan sebagai golongan II, terbagi dalam 2 sub golongan yaitu sub golongan IIA dan golongan IIB. Sub golongan IIA adalah PbS (coklat), HgS (hitam), CuS (hitam), CdS (kuning) dan Bi2S3 atau BiOS2

(coklat), yang tidak larut dalam larutan (NH4)2Sx atau polisulfida-kuning. Sub golongan IIB adalah As2S3 (kuning), As2S5, SnS2 (kuning), Sb2S5 (hitam), Sb2S3

(orange). Endapan tersebut dapat 1arut dalam (NH4)2Sx sebagai kompleks polisulfida yang stabil yaitu: [AsS2]-, [AsO2]-, [SbO2]-, [SnS3]2-, dan [Sn(OH)6]2-.

Tahapan pemisahan kation golongan II dari sampel adalah penambahan pereaksi pengendap yang selektif yaitu H2S (atau Na2S dalam suasana asam). Setelah endapan kation golongan II diperoleh, sebagai garam sulfida, golongan IIA dan IIB dapat dipisahkan dengan 2 metode, yaitu dengan metode amonium polisulfida dan metode kalium hidroksida. Pemisahan dengan metode amonium polisulfida didasarkan pada prinsip (1) Garam sulfida kation golongan IIB larut dalam amonium polisulfida membentuk garam tiosulfida, sedangkan garam sulfida kation golongan IIA tidak larut; (2) Filtrat golongan IIB dapat diendapkan kembali sebagai garam sulfidanya dengan pengasaman. Sedangkan pada metode kalium hidroksida, pemisahan kation golongan II didasarkan pada prinsip (1) Garam sulfida dari kation golongan IIB larut dalam KOH 2 M, sedangkan kation golongan IIA tidak ;(2) Kation golongan IIB yang larut diendapkan kembali menjadi garam sulfida dengan H2S dalam suasana asam. Setelah kation dalam satu golongan terpisah, maka dapat dilakukan identifikasi pada setiap kation yang diduga ada dalam sampel.

Pada pengendapan golongan I banyaknya HCl yang ditambahkan sangat berpengaruh pada hasil pengujian kation golongan II dan III. Terlalu banyak HCl dapat mencegah pengendapan CdS dan PbS. Terlalu sedikit HCl dapat mengakibatkan sebagian kation golongan III mengendap pada golongan II. Untuk menghindari hal ini maka pengendapan dilakukan dalam suasana pH ± 0,5.

TUJUAN

Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan dapat memisahkan kation golongan II dari sampel dan mengidentifikasi kation-kation tersebut dengan pereaksi spesifik.

ALAT DAN BAHAN

Alat : Gelas kimia Gelas ukur Pengaduk gelas Pemanas spirtus Kaki tiga Kassa Corong gelas Kertas saring Cawan penguapan Botol akuades Penjepit tabung Pipet tetes

Bahan: Sampel Larutan HCl 2 M Aquades Larutan Na2S Larutan (NH4)2Sx

Larutan (NH4)2S Larutan asam nitrat 6 M Larutan H2SO4 0,2 M Larutan amonia 6 M Larutan amonia encer Larutan NaOH Larutan KI Larutan K4[Fe(CN)6]

LANGKAH KERJA

Sampel sebanyak 10 mL diambil dengan menggunakan gelas ukur, dan tempatkan dalam gelas kimia.

Sampel diuapkan terlebih dahulu hingga volume tinggal setengah dari volume awal.

Selanjutnya sampel yang sudah diuapkan ditambahkan kembali akuades hingga volume larutan kurang lebih 10 mL.

Ke dalam sampel ditambahkan HCl 2 M tetes demi tetes menggunakan pipet tetes. Apabila terdapat endapan, harus dilakukan pemisahan berdasarkan skema penggolongan kation I.

Apabila tidak terbentuk endapan, maka dilanjutkan ke dalam penggolongan kation II, yaitu kedalam sampel ditambahkan larutan Na2S dalam suasana asam.

Penambahan larutan Na2S dilakukan terus menerus sampai tidak terbentuk endapan lagi.

Endapan yang terbentuk disaring Endapan yang diperoleh dicuci dengan 5 mL air Endapan yang terbentuk diambil dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Kemudian ditambahkan dengan larutan (NH4)2Sx secara berlebih. Apabila endapan dapat larut, berarti terdapat kation golongan IIB, namun

jika endapan tidak larut maka dalam sampel tidak mengandung kation golongan IIB atau hanya kation golongan IIA.

Uji kation golongan IIA Analisis kation golongan IIA dilakukan dengan cara mencuci lagi endapan

dengan 1 mL amonium sulfida encer, dan 1 mL amonium nitrat 2 %. Air sisa cucian dibuang.

Endapan dipindah ke dalam gelas kimia, kemudian ditambahkan 10-15 mL HNO3 6 M, lalu dilakukan pemanasan selama 10 menit.

Ke dalam filtrat ditambahkan 1 mL H2SO4 encer tetes demi tetes, endapan putih yang timbul menunjukkan endapan PbSO4. Apabila terbentuk endapan, penambahan asam sulfat dapat dilanjutkan hingga endapan dari Pb terbentuk semua.

Selanjutnya, dilakukan penyaringan untuk memisahkan endapan dengan filtrat. Ke dalam filtrat kemudian ditambahkan larutan NH4OH 6 M tetes demi tetes, endapan putih yang timbul adalah endapan Bi(OH)3.

Untuk menguji adanya ion Cu digunakan pereaksi K4[Fe(CN)6]. Adanya Cu ditunjukkan dengan munculnya endapan coklat kemerahan.

Untuk menguji adanya kation Cd dilakukan dengan menambahkan larutan KCN dan dialirkan H2S kedalam filtrat. Terbentuknya endapan kuning menunjukkan filtrat positif mengandung kation Cd.

Uji Kation golongan IIB Analisis kation golongan IIB dilakukan pada endapan yang larut dengan

amonium polisulfida berlebih. Ke dalam larutan ditambahkan dengan HCl sampai tepat asam, kemudian dipanaskan perlahan.

Jika terjadi endapan kuning atau jingga kemungkinan terdapat garam sulfida dari As, Sb, dan Sn.

Endapan yang terbentuk dicuci dengan akuades secukupnya, dilarutkan dalam 10 mL HCl pekat, dan dididihkan sekitar 1 menit. Larutan kemudian ditambah dengan 3 mL air dan 5 mL Na2S, endapan yang terbentuk adalah endapan As2S3.

Endapan dipisahkan dengan filtrat. Filtrat mengandung Sb atau Sn. Dilakukan uji identifikasi pada ion Sb atau Sn.

DATA DAN ANALISIS DATA PERCOBAAN

No Perlakuan Respon Sampel Kesimpulan amatanUji kation golongan I

1Penambahan larutan HCl pada sampel (uji kation

golongan I)Tidak terbentuk endapan

Sampel tidak mengandung kation

golongan IUji Kation golongan II

2

Penambahan Na2S dalam suasana asam

(pembentukan sulfida-sulfida kation golongan II)

Awalnya terbentuk endapan hitam. Setelah dikocok larutan menjadi kehijauan. Penambahan terus menerus, larutan

menjadi hitam, panas dan mengeluarkan gas berwarna kuning.

Sampel mengandung kation golongan II

Pemisahan kation golongan IIA dan golongan IIB

3

Penambahan larutan (NH4)2Sx untuk pemisahan kation golongan IIA dan

IIB

Sebagian larut, tetapi kebanyakan endapan tidak larut terhadap

(NH4)2Sx.

Endapan mengandung kation

golongan IIA

Uji kation golongan IIB

4

Penambahan HCl kedalam endapan yang larut dalam amonium polisulfida dan

dipanaskan (uji kation golongan IIB)

Tidak terbentuk endapan kuning

Sampel tidak mengandung kation

golongan IIB

Uji kation golongan IIA5 Penambahan 10-15 mL

HNO3 6 M dan Semua endapan

menghilang, larutan Sampel tidak

mengandung kation

dipanaskan selama 10 menit ke dalam endapan

yang tak larut pada (NH4)2Sx

menjadi tak berwarna Hg

6 Penambahan 1 mL H2SO4

encer kedalam filtrat Tidak terbentuk endapanSampel tidak

mengandung kation Pb

7Penambahan NH4OH 6 M tetes demi tetes ke dalam

filtratTidak terbentuk endapan

Sampel tidak mengandung kation

Bi

8 Penambahan K4[Fe(CN)6] ke dalam filtrat

Terbentuk endapan berwarna merah namun langsung menghilang

Sampel mengandung kation Cu namun

jumlah yang terdeteksi sangat

kecil

9 Penambahan KCN dan dialirkan H2S

Tidak terbentuk endapanSampel tidak

mengandung kation Cd

DISKUSISebelum diuji ada tidaknya kation golongan II, sampel terlebih dahulu diuji

ada tidaknya kation golongan I dengan metode pemberian larutan HCl. Pada sampel A tidak terbentuk endapan yang menunjukkan bahwa sampel A tidak mengandung kation golongan I.

Pada saat penambahan larutan Na2S dalam suasana asam terbentuk endapan-enndapan kation golongan II, sebab kation golongan II memiliki Ksp yang dapat melampaui konsentrasi S2- = 10-22.

Secara teoritis apabila semua kation golongan II mengendap maka persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

2Bi3+ + 3S2- → Bi2S3↓Cu2+ + S2- → CuS↓Cd2+ + S2- → CdS↓Pb2+ + S2- → PbS↓Hg2+ + S2- → HgS↓2Sb3+ + 3S2- → Sb2S3↓ atau 2Sb5+ + 5S2- → Sb2S5↓2As3+ + 3S2- → As2S3↓ atau 2As5+ + 5S2- → As2S5↓Sn2+ + S2- → SnS↓ atau Sn4+ + 2S2- → SnS2↓

Dimana kation Bi, Cu, Cd, Pb dan Hg di golongkan lagi sebagai kation golongan IIA sedangkan Sb(III dan V), As(III dan V) serta Sn(II dan IV) digolongkan sebagai kation golongan IIB.

Pada praktikum kali ini, setelah penambahan larutan Na2S dalam suasana asam kedalam sampel A, terbentuk endapan hitam yang menandakan sampel A mengandung kation golongan II.

Untuk memisahkan sulfida kation golongan IIA dan sulfida kation golongan IIB dilakukan dengan penambahan larutan amonium polisulfida kuning. Sulfida-sulfida kation golongan IIA tak larut dalam amonium polisulfida kuning, sedangkan sulfida-sulfida kation golongan IIB larut dalam amonium polisulfida kuning karena membentuk garam-garam tio dengan persamaan reaksi :

As2S3↓ + 4S22- → S3

2- + 2AsS43-

Sb2S3↓ + 4S22- → S3

2- + 2SbS43-

Sb2S5↓ + 6S22- → 3S3

2- + 2SbS43-

SnS↓ + S22- → SnS3

2-

SnS2↓ + 2S22- → S3

2- + SnS32-

Pada percobaan ini, setelah endapan yang terbentuk diberikan larutan amonium polisulfida kuning, sebagian sampel larut sedangkan kebanyakan endapan tak larut dalam amonium polisulfida. Ini menunjukkan bahwa sampel dominan mengandung kation golongan IIA.

Untuk membuktikan apakah terdapat kation golongan IIB, maka endapan yang larut dalam amonium polisulfida diuji dengan cara ditambahkan asam HCl dan dipanaskan. Secara teori apabila kembali terbentuk endapan, maka sampel positif mengandung kation golongan IIB dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

2AsS43- + 6H+ → As2S5↓ + 3H2S↑

2SbS43- + 6H+ → Sb2S5↓ + 3H2S↑

SnS32- + 2H+ → SnS2↓ + H2S↑

S22- + 2H+ → S↓ + H2S↑

Namun pada praktikum ini, setelah endapan yang larut dalam amonium polisulfida diasamkan ternyata tidak terbentuk endapan kembali. Ini menunjukkan bahwa sampel A tidak mengandung kation golongan IIB.

Untuk menganalisis kation golongan IIA, maka endapan yang tak larut dalam amonium polisulfida diidentifikasi dengan uji spesifik masing-masing kation golongan IIA.

Untuk mengidentifikasi kation Hg, dilakukan dengan cara penambahan larutan HNO3 6 M yang kemudian dipanaskan. Sulfida Hg tak larut dalam HNO3

sehingga dapat diidentifikasi dan dipisahkan dari garam-garam Pb, Bi, Cd dan Cu.

Adapun reaksi pelarutan sulfida-sulfida Pb, Bi, Cd dan Cu dalam HNO3

adalah sebagai berikut :3PbS↓ + 8H+ + 2NO3

- → 3Pb2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2OBi2S3↓ + 8H+ + 2NO3

- → 2Bi3+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O3CuS↓ + 8H+ + 2NO3

- → 3Cu2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O3CdS↓ + 8H+ + 2NO3

- → 3Cd2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O

Pada sampel A, setelah penambahan larutan HNO3 6 M kedalam endapan yang tak larut dalam amonium polisulfida kuning dan dipanaskan, semua endapan larut dan tak meninggalkan sisa endapan, yang menunjukkan bahwa sampel A tak mengandung kation Hg.

Untuk mengidentifikasi kation Pb maka filtat hasil uji kation Hg diuji dengan menambahkan larutan H2SO4 encer. Yang secara teori akan membentuk endapan putih PbSO4 dengan persamaan reaksi :

Pb2+ + SO42- → PbSO4↓

Sedangkan kation-kation Bi, Cd dan Cu tetap melarut. Pada praktikum ini, tidak terbentuk endapan yang menunjukkan bahwa sampel A tak mengandung kation Pb.

Untuk mengidentifikasi kation Bi, filtrat hasil uji kation Pb, ditambahkan NH4OH 6 M tetes demi tetes. Yang secara teori akan membentuk endapan Bi(OH)3. Sedangkan kation Cd dan Cu membentuk kompleks tetraamina yang tetap larut dengan persamaan reaksi :

Bi3+ + 3NH3 + 3H2O → Bi(OH)3↓ + 3NH4

+

Cu2+ + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+

Cd2+ + 4NH3 → [Cd(NH3)4]2+

Pada praktikum ini, tidak terbentuk endapan yang menunjukkan sampel A tidak mengandung kation Bi.

Untuk menguji adanya kation Cu, filtrat hasil uji kation Bi ditambahkan K4[Fe(CN)6] yang secara teori akan membentuk endapan Cu2[Fe(CN)6] warna coklat kemerahan dengan persamaan reaksi :

2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- →Cu2[Fe(CN)6]↓

Namun pada praktikum ini, endapan coklat kemerahan yang terbentuk dalam jumlah yang sangat sedikit dan langsung menghilang. Ketidaksingkronan ini mungkin disebabkan oleh :

1. Tidak direaksikan dengan asam asetat yang berfungsi untuk menguraikan komplek [Cu(NH3)4]2+

menjadi Cu2+ sehingga endapan yang terbentuk sangat sedikit dan mudah menghilang. Persamaan reaksinya adalah :

[Cu(NH3)4]2+ + 4CH3COOH → Cu2+ + 4NH4+ + 4CH3COO-

2. Tidak dilakukannya penguapan secara maksimal pada sampel A sebelum digunakan untuk analisis, sehingga masih tetinggal anion NO3

- (campuran kation golongan II berasal dari larutan nitrat kation golongan II) sehingga NO3

- masih tertinggal dalam jumlah banyak pada sampel A yang mengakibatkan deteksi kation Cu menjadi sulit dan bahkan hampir tak terdeteksi.

Untuk menguji kation Cd, filtrat hasil uji kation Cu ditambahkan larutan KCN yang kemudian dialirkan H2S kedalamnya. Secara teori akan terbentuk endapan kuning dengan persamaan reaksi :

[Cd(NH3)4]2+ + 4CN- → [Cd(CN)4]2- + 4NH3

[Cd(CN)4]2- + H2S + 2NH3 → CdS↓ + 2NH4+ + 4CN-

Namun pada praktikum ini, tidak terbentuk endapan yang menunjukkan bahwa sampel A tidak mengandung kation Cd.

Berdasarkan teori seharusnya sampel A mengandung kation Bi dan kation Cu. Namun pada praktikum ini, hanya Cu yang terdeteksi dan dalam jumlah yang sangat kecil. Ketidaksesuaian ini disebabkan oleh tidak dilakukannya penguapan secara maksimal pada sampel A sebelum digunakan untuk analisis, sehingga masih tetinggal anion NO3

- (campuran kation golongan II berasal dari larutan nitrat kation golongan II) sehingga NO3

- masih tertinggal dalam jumlah banyak pada sampel A yang mengakibatkan deteksi kation Cu dan Bi menjadi sulit dan bahkan hampir tak terdeteksi.

DAFTAR RUJUKAN

G. Svehla. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro (edisi ke V). Jakarta : PT. Kalman Media Pusaka

Ibnu, Drs. Sodiq. M.Si,dkk. 2004. Kimia Analitik I. Malang : Tim Penerbit Universitas Negeri Malang

Neena Zakia,S.Si., M.Si, dkk. Petunjuk Praktikum Kimia Analitik Dasar. Malang : Tim Penerbit Universitas Negeri Malang.