Materi ka gravimetri 1

GRAVIMETRI

GRAVIMETRIMateri Kimia Analisa

Dosen : Dr. Yeni Rahmawati, ST.MT

Dalam analisa gravimetri yang diukur adalah massa atau perubahan massa

Analit (senyawa yang ingin diketahui massanya) dapat ditentukan secara:- Secara langsung mengukur massa analit / analit sebagai objek yang ditimbang- Secara tidak langsung mengukur perubahan massa karena massa analit hilang atau mengukur massa senyawa lain karena reaksi yang melibatkan analit

Contoh metode secara langsung: Menentukan total suspended solid (TSS) dalam

pengolahan air limbah - sampel awal ditimbang,- disaring dengan filter (filtrat ditimbang terlebih dahulu, dikeringkan, - sampel ditimbang kembali,TSS = sampel setelah pengeringan – sampel mula-mula

Menentukan analit berupa ion dalam larutan. Penentuan ion Pb2+ dalam larutan. Dipersiapkan

pasangan elektroda Pt dalam larutan kemudian diberi muatan listrik. Dalam larutan akan terjadi reaksi oksidasi PbO2 yang terdeposisi pada elektroda Pt:

Pb2+ (aq) + 4 H2O (l) ⇄ PbO2 (s) + H2 (g) + 2H3O+ (aq)



Contoh metode secara tidak langsung: Menentukan analit berupa ion dalam larutan.

Penentuan ion PO33- (phosphite). PO3

3- mereduksi Hg2+ menjadi Hg2

2+. Dengan adanya Cl- akan terbentuk endapan Hg2Cl22 HgCl2 (aq) + PO3

3- (aq) + 3H2O ⇄ Hg2Cl2 (s) + 2H3O+ (aq) + 2Cl- (aq) + PO4

3- (aq)

Menentukan kandungan air pada bahan makanan- sampel makanan awal ditimbang,- sampel makanan dipanaskan sampai kandungan air hilang,- sampel makanan ditimbang,

jumlah kandungan air = selisih berat sampel awal dan akhir



Analisa Gravimetri? Reaksi:

aA + rR -----> AaRr ppt

Dimana: a : mol dari analit A r : mol dari reagent R AaRr : murni endapan tidak dapat larut

yang dapat dikeringkan dan ditimbang/terbakar untuk konversi ke komponen lain yang diketahui komposisi selanjutnya ditimbang



Tipe metode Gravimetri Gravimetri presipitasi diukur massa endapan yang

terbentuk, contoh: - penentuan PO3

3- secara tidak langsung dengan membuat endapan Hg2Cl2 - penentuan Cl- secara langsung dengan membuat endapan AgCl

Elektrogravimetri diukur massa eletrodeposit pada katoda atau anoda pada sel elektrokimia, contoh:- penentuan ion Pb2+, dimana terjadi oksidasi Pb2+ menjadi PbO2 pada anoda Pt. - penentuan ion Cu2+ dimana eletrodeposisi Cu terjadi pada katoda Pt.



Tipe metode Gravimetri Gravimetri volatilisasi jika energi panas atau kimia

digunakan untuk menghilangkan senyawa yang mudah menguap (volatile species) kemudian diukur massanya baik secara langsung maupun tak langsung. Contoh: - penentuan kadar air pada suatu bahan dengan menguapkan H2O. -penetuan karbon dalam senyawa organik dengan pembakaran sehingga C terkonversi menjadi CO2

Gravimetri partikulat analit ditentukan dengan memisahkannya dari matrik sampel dengan cara filtrasi atau ekstraksi. Contoh: penentuan total suspended solid pada sampel.



Konservasi massa Massa analit yang ada dalam sampel sebanding dengan

massa atau perubahan massa. Analit hanya boleh terlibat dalam satu rangkaian reaksi

sehingga massa analit dapat dihitung secara stoikiometri.

mol Pb2+ = mol PbO2 mol PO3

3- = mol Hg2Cl2 Memisahkan analit dari matrik dengan cara filtrasi atau

ekstraksi harus sempurna. Sehingga,suspended solid (SS) dapat ditentukan dari: massa SS = massa filter akhir – massa filter mula-mula

kandungan air dapat ditentukan dari:massa H2O = massa sampel mula-mula – massa sampel akhir



Gravimetri Presipitasi Dasar analisa: larutan yang mengandung analit ditambah

precipitating agent (precipitant) sehingga terbentuk senyawa tak larut / endapan

Ag+ (aq) + Cl- (aq) ⇄ AgCl (s)solubility endapan seminimal mungkin → pemahaman tentang kesetimbangan reaksi yang memperngaruhi solubility sangat penting

Syarat: Endapan harus mempunyai solubility rendah, sehingga

kehilangan zat karena kelarutan dapat diabaikan ( << 0.1%)

Kemurnian tinggi, tidak mengandung pengotor zat-zat dalam larutan asal.

Senyawa endapan harus diketahui komposisinya (rumus molekul)

Endapan harus mudah dipisahkan dari campuran



Gravimetri Presipitasi

Endapan yang terjadi dalam larutan tidak selalu murni, karena dapat mengandung macam-macam zat pengotor, tergantung pada sifat endapan dan kondisi-kondisi dimana endapan tersebut terjadi. Kontaminasi/pengotor dapat dibagi dalam 2 golongan : Kopresipitasi Postpresipitasi



Tahapan analisa gravimetri: Keringkan dan timbang sampel Melarutkan sampel Tambahkan precipitating reagent

berlebih Presipitasi koagulan umumnya

menggunakan pemanasan Filtrasi-pemisahan dari liquid utama

(mother liquor) Cuci endapan (peptization) Keringkan dan timbang



Kemurnian Endapan Kopresipitasi dapat dibagi dalam 2 golongan :

Adsorpsi pada permukaan kristal yang berada dalam larutan. Jumlah zat yang teradsorpsi bertambah banyak bila luas permukaan bertambah besar.

Okulasi karena zat-zat asing masuk ke dalam kristal pada proses pertumbuhan kristalBila pertumbuhannya lambat, maka zat asing akan larut dan partikel yang terjadi menjadi besar dan murni. Tetapi bila prosesnya cepat, mungkin zat asing/pengotor masuk di antara kisi kristal dan bila zat pengotor isomorf (membentuk larutan padat dengan endapan semula).

Kopresipitasi tidak dapat dihilangkan dengan pencucian. Hal ini dapat diatasi dengan melarutkan endapan itu, lalu diendapkan lagi sehingga ion yang berkontaminasi (pengotornya) berada dalam konsentrasi yang lebih rendah endapan lebih murni.



Postpresipitasi adalah terjadinya endapan kedua pada permukaan endapan pertama. Peristiwa ini biasanya terjadi dengan campuran garam yang sukar larut. Contoh : Pengendapan Cu sebagai CuS dari larutan yang mengandung Zn2+.

Bila endapan CuS terlalu lama kontak dengan induk, maka ZnS akan mengendap pada permukaan CuS kontaminasi.

ZnS tak mudah mengendap karena berada dalam keadaan menstabil tetapi bila dibiarkan terlalu lama dapat ikut terendap.

Untuk mendapatkan endapan yang besar dan murni, biasanya endapan di-digest (dimatangkan) artinya endapan dibiarkan dalam kontak dengan larutan induknya selama beberapa jam, diatas penangas air (12-24 jam pada suhu kamar atau 2-4 jam pada suhu 60-70OC).

Tujuan digestion: Partikel-partikel yang sangat kecil akan larut kembali, kemudian

mengendap lagi pada permukaan partikel besar, jadi mencegah terjadinya kopresipitasi partikel-partikel kecil kopresipitasi diperkecil

Partikel yang terjadi lebih sempurna teratur dan lebih besar.



Penyaringan dan Pencucian Kopresipitasi lebih-lebih adsorpsi permukaan tak dapat dicegah,

tetapi dapat diperkecil dengan pencucian, apalagi umumnya zat-zat pengotor itu mudah larut.

Pemilihan air pencuci didasarkan pada :a) Dapat melarutkan zat pengotor dengan baik, tetapi hampir tidak

melarutkan endapanb) Dapat mencegah terjadinya peptisasi waktu mencuci endapan (bila

endapan adalah koloid yang terflokulasi). Air pencuci biasanya berupa suatu elektrolit yang biasanya garam-garam ammoniumPeptisasi: mengecilnya ukuran partikel karena pencucian sehingga lolos filtermisal : untuk mencuci hidroksida Fe(III) larutan NH4NO3 encer

c) Dapat menyebabkan pertukaran ionIon-ion yang teradsorpsi akan diganti oleh ion-ion lain yang pada pemanasan dapat menguap.Perlu diketahui bahwa pemakaian/penambahan larutan pencuci sebaiknya sedikit mungkin, tetapi beberapa kali. Misal 5 ml x 10 dari 50 ml.Endapan yang terjadi kemudian dapat disaring dengan kertas saring bebas abu, cawan penyaring gelas (Crush Gooch, Sinter Crush)Pemilihan penyaring bergantung pada macam endapan, besarnya partikel endapan dan pada suhu pemanasan yang akan dipakai.



Cara melipat kertas saring:a) Lipat menjadi dua bagianb) Lipat kembali menjadi duac) Kertas saring yang telah dilipatd) Bagian ujung disobeke) Kertas saring dibukaf) Diletakkan pada penyaring

Bagian yang disobek ditempatkan pada bagian luar

Cara melipat kertas saring:a) Lipat menjadi dua bagianb) Lipat kembali menjadi duac) Kertas saring yang telah dilipatd) Bagian ujung disobeke) Kertas saring dibukaf) Diletakkan pada penyaring

Bagian yang disobek ditempatkan pada bagian luar



Metode Penyaringan

Supernatant: larutan yang ada bersamaendapan yang terbentukSupernatant: larutan yang ada bersamaendapan yang terbentuk

Menyaring supernatantMenyaring supernatant

Penyaringan menggunakan crucible.Trap digunakan untuk mencegah air kembali ke suction flash

Penyaringan menggunakan crucible.Trap digunakan untuk mencegah air kembali ke suction flash



Pengeringan dan Pemanasan Endapan Endapan yang terjadi setelah disaring, dicuci dan

dikeringkan, kemudian dipanaskan Tujuan pengeringan dan pemanasan:

Menghilangkan atau menguapkan air dari endapan Menguapkan elektrolit pencuci yang teradsorpsi dan

menghilangkan pengotor lain yang mudah menguap Merubah endapan menjadi senyawa yang diketahui

rumusnya Suhu pemanasan tergantung pada macam endapan yang

terjadi. Misal: AgCl dipanaskan dalam oven pada suhu 120oC MgNH4PO4.6H2O bila dipanaskan pada 120oC, menjadi

MgNH4PO4 atau dipanaskan pada suhu 400oC menjadi Mg2P2O7

Untuk memperoleh suhu yang tepat pada berbagai endapan perlu dilakukan percobaan lanjutan dengan pemanasan dalam furnace. Misal: pemanasan kalsium oksalat (lihat gambar)



Kurva Pyrolysis

Kurva pirolysis:a) CaC2O4 b) MgC2O4 c) Al2O3 diendapkan oleh larutan amoniakd) Al2O3 diendapkan oleh ureae) BaSO4

f) AgClg) Fe2O3

h) CuSCN

Monohydrate CaC2O4.H2O stabil pada 100o, kemudian kehilangan air hingga pada 226o. Pada 398o membentuk CaC2O4 yang stabil. Selanjutnya oksalat kehilangan carbon monoksida membentuk CaCO3. Karbonat stabil pada 420-660o, dan selanjutnya terdisosiasi membentuk kalsium oksida. Akhirnya massa konstan kira-kira pada 850o.

A balance is an equipment for measuring mass

A balance is an equipment for measuring mass

Conventional laboratory oven used for drying materials

Conventional laboratory oven used for drying materials



A muffle furnace used for heating samplesto maximum temperatures of 1100-1700°C

A muffle furnace used for heating samplesto maximum temperatures of 1100-1700°C

A desiccator: a closed container containing a desiccant; used to store samples in

a moisture-free environmentA desiccant: a drying agent

A desiccator: a closed container containing a desiccant; used to store samples in

a moisture-free environmentA desiccant: a drying agent



Perhitungan

Berat unsur atau ion yang dicari dihitung dari berat endapan dengan menggunakan faktor gravimetri

Faktor gravimetri: perbandingan berat formula unsur atau ion yang dicari terhadap berat zat yang ditimbang

Faktor gravimetri = berat formula (zat yang dicari) / berat formula (zat yang ditimbang)

Berat zat yang dicari = berat zat yang ditimbang x faktor gravimetri

Bila berat yang dicari telah diketahui, maka presentase dapat dihitung:

Jadi perhitungan hasil analisa gravimetri:

Yang dicari Yang ditimbang

faktor gravimetri

K KClO4 K/ KClO4

K2O KClO4 K2O/2KClO4

Fe Fe2O3 2Fe/ Fe2O3

Fe3O4 Fe2O3 2Fe3O4/3Fe2O3

dicari yang %%100(gram)cuplikan Berat

(gram) dicari yangzat Berat

dicari yang %%100(gram)cuplikan Berat

gravimetrifaktor x (gram)endapan Berat

Problem

Consider a 1.0000 g sample containing 75% potassium sulfate (FW 174.25) and 25% MSO4. The sample is dissolved and the sulfate is precipated as BaSO4 (FW 233.39). If the BaSO4 weighs 1.4900 g, what is the atomic weight of M2+ in MSO4?

Answer

The hard part is setting up the correct equation (good stoichiometry skills are essential here!):

Rearranging and solving:

06.96

39.233*25.0

25.174

39.233*75.04900.1

x

)(12.24;06.96

3475.584855.0

2

Mgxx

Problem

A mixture of mercurous chloride (FW 472.09) and mercurous bromide (FW 560.99) weighs 2.00 g. The mixture is quantitatively reduced to mercury metal (At wt 200.59) which weighs 1.50 g. Calculate the % mercurous chloride and mercurous bromide in the original mixture.

Answer

Again, important to set up correct equation:

Rearranging and solving:

99.560

259.200*2

09.472

*59.200*250.1

xx

gx

x

5182.0

50.127151.08498.0

Problems

1. A 101.3-mg sample of an organic compound known to contain Cl is

burned in pure O2 and the combustion gases collected in absorbent

tubes. The tube used to trap CO2 increases in mass by 167.6 mg, and

the tube for trapping H2O shows a 13.7-mg increase. A second sample

of 121.8 mg is treated with concentrated HNO3 producing Cl2, which

subsequently reacts with Ag+, forming 262.7 mg of AgCl. Determine the compound’s composition, as well as its empirical formula.

2. A sample of slag from a blast furnace is analyzed for SiO2 by

decomposing a 0.5003-g sample with HCl, leaving a residue with a

mass of 0.1414 g. After treating with HF and H2SO4 and evaporating

the volatile SiF4, a residue with a mass of 0.0183 g remains.

Determine the %w/w SiO2 in the sample.

3. A 26.23-mg sample of MgC2O4 • H2O and inert materials is heated to

constant weight at 1200 ºC, leaving a residue weighing 20.98 mg. A

sample of pure MgC2O4 • H2O, when treated in the same fashion,

undergoes a 69.08% change in its mass. Determine the %w/w MgC2O4

• H2O in the sample.

No. 2

No. 3

Gravimetri Volatilisasi A second approach to gravimetry is to thermally or

chemically decompose a solid sample.

The volatile products of the decomposition reaction may

be trapped and weighed to provide quantitative

information. Alternatively, the residue remaining when

decomposition is complete may be weighed.

In thermogravimetry, which is one form of volatilization

gravimetry, the sample’s mass is continuously monitored

while the applied temperature is slowly increased.

Therefore, thermogravimetry is a form of volatilization

gravimetry in which the change in a sample’s mass is

monitored while it is heated.



Selected Gravimetric Methods for Inorganic Cations Based on Precipitation with Organic Precipitants

Contoh Soal:

The thermogram shows the change in mass for a sample

of calcium oxalate monohydrate CaC2O4.H2O. The original

sample weighed 24.60 mg and was heated from room

temperature to 1000 ºC at a rate of 5 ºC / min. The

following changes in mass and corresponding

temperature ranges were observed:

Loss of 3.03 mg from 100–250 ºC



Determine the identities of the volatilization products and

the solid residue at each step of the thermal

decomposition.



Thermogram for CaC2O4.H2O

Thermogram for CaC2O4.H2O

Once the products of thermal decomposition have been

determined, an analytical procedure can be developed. For

example, the thermogram shows that a precipitate of CaC2O4.H2O

must be heated at temperatures above 250 ºC, but below 400 ºC if

it is to be isolated as CaC2O4. Alternatively, by heating the sample

to 1000 ºC, the precipitate can be isolated as CaO. Knowing the

identity of the volatilization products also makes it possible to

design an analytical method in which one or more of the gases are

trapped. Thus, a sample of CaC2O4.H2O could be analyzed by

heating to 1000 ºC and passing the volatilized gases through a trap

that selectively retains H2O, CO, or CO2.

Quantitative Application

Inorganic Analysis: Determining the inorganic ash content of

organic materials, such as polymers and paper, is an example of a

direct volatilization gravimetric analysis. The sample is weighed,

placed in an appropriate crucible, and the organic material is

carefully removed by combustion. The crucible containing the

residue is then heated to a constant weight using either a burner or

an oven.

Organic Analysis: The most important application of

volatilization gravimetry to the analysis of organic materials is an

elemental analysis. When burned in a stream of pure O2, many

elements, such as carbon and hydrogen, are released as gaseous

combustion products, such as CO2 and H2O. The combustion

products are passed through preweighed tubes containing

appropriate absorbents. The increase in the mass of these tubes

provides a direct indication of the mass percent of carbon and

hydrogen in the organic material.

Problem

1. A 101.3-mg sample of an organic compound known to contain Cl is

burned in pure O2 and the combustion gases collected in absorbent

tubes. The tube used to trap CO2 increases in mass by 167.6 mg, and

the tube for trapping H2O shows a 13.7-mg increase. A second sample

of 121.8 mg is treated with concentrated HNO3 producing Cl2, which

subsequently reacts with Ag+, forming 262.7 mg of AgCl. Determine the compound’s composition, as well as its empirical formula.

2. A sample of slag from a blast furnace is analyzed for SiO2 by

decomposing a 0.5003-g sample with HCl, leaving a residue with a

mass of 0.1414 g. After treating with HF and H2SO4 and evaporating

the volatile SiF4, a residue with a mass of 0.0183 g remains.

Determine the %w/w SiO2 in the sample.

3. A 26.23-mg sample of MgC2O4 • H2O and inert materials is heated to

constant weight at 1200 ºC, leaving a residue weighing 20.98 mg. A

sample of pure MgC2O4 • H2O, when treated in the same fashion,

undergoes a 69.08% change in its mass. Determine the %w/w MgC2O4

• H2O in the sample.

Materi ka gravimetri 1

Documents

Transcript of Materi ka gravimetri 1