LAPORAN PRAKTIKUM METODE PEMISAHAN KIMIA

PENENTUAN KAPASITAS RESIN PENUKAR ION

NAMA : RIZA AULIA

STAMBUK : F1C1 07 025

KELOMPOK : 5

ASISTEN : YAYUK YUSMILA

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2009

PENENTUAN KAPASITAS RESIN PENUKAR ION

A. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan kapasitas resin penukar anion.

B. Landasan Teori

Aneka ragam bahan, alamiah maupun sintetik, organik maupun anorganik,

memperagakan perilaku pertukaran ion. Dalam laboratorium penenlitian, dimana

keseragaman dipentingkan, penukar ion yang disukai biasanya adalah bahan sintetik

yang dukenal sebagai resin penukar ion. Resin penukar ion adalah suatu senyawa

polimer tinggi dimana terdapat gugusan-gugusan fungsional yang mengandung ion-

ion yang dapat ditukar. Kalau ion-ion yang dapat ditukar itu adalah kation, maka

disebut resin penukar kation (cation exchange resin) sedangkan jika yang

dipertukarkan adalah anion disebut resin penukar anion (anion exchange resin)

(Armid, 2006).

Penukar ion adalah pertukaran ion-ion secara reversible antara cairan

dan padatan. Pertukaran ion antar fasa yang berlangsung pada permukaan

padatan tersebut merupakan proses penyerapan yang menyerupai proses

penyerapan. Dalam pengolahan air, penukar ion dapat digunakan dalam pelunakan

air, demine-ralisasi atau “recovery” ion-ion metal yang terdapat di dalam air. Bahan

penukar ion merupakan suatu struktur organik/anorganik yang berupa gugus-gugus

fungsional berpori. Kapasitas penukaran ion ditentukan oleh jumlah gugus fungsional

per-satuan massa resin. Penukar ion positif (resin kation) ialah resin yang dapat

mempertukarkan ion-ion positif dan penukar ion negatif ialah resin yang dapat

mempertukarkan ion-ion negatif. Resin kation mempunyai gugus fungsi asam, seperti

sulfonat, sementara resin anion mempunyai gugus fungsi basa, seperti Amina. Resin

penukar ion dapat digolongkan atas bentuk gugus fungsi asam kuat, asam lemah,

basa kuat, dan basa lemah (Ahmad, 2008).

Berdasarkan gugus fungsionalnya, resin penukar ion terbagi menjadi dua yaitu

resin penukar kation dan resin penukar anion. Resin penukar kation, mengandung

kation yang dapat dipertukarkan, sedang resin penukar anion, mengandung anion

yang dapat yang dapat dipertukarkan. Secara umum rumus struktur resin penukar ion

yang dapat merupakan resin penukar kation (Gambar 1) dan resin penukar anion.

(Gambar 2):

Gambar 1. Resin Penukar Kation Gambar 2. Resin Penukar Anion

(Lestari, D., 2007).

Proses pertukaran dapat disajikan melalui ion cuplikan yang tak bergerak

mengandung gugus fungsi yang bermuatan ion tetap. Selain itu terdapat ion lawan

yang dapat ditukar didekatnya agar muatan netral. Ion cuplikan dapat bertukar dengan

ion lawan dan menjadi pasangan dari ion muatan tetap. Jika ion cuplikan berpasangan

dengan ion muatan tetap, ion tersebut tidak keluar dari kolom. Karena afinitas

berbagai senyawa terhadap ion muatan- tetap berbeda, kita dapat memisahkan

campuran senyawa ion. Proses pertukaran ion dapat dilakukan dalam pelarut berair

atau tak berair. Fase gerak biasanya mengandung ion lawan yang muatannya

berlawanan dengan muatan gugus ion permukaan. Ion lawan tersebut

berkesetimbangan dengan dammar dalam bentuk pasangan ion. Adanya ion linarut

yang muatanya sama dengan muatan ion lawan menimbulkan kesetimbangan

(Johnson, 1991).

Adanya klor dalam air minum dapat dihilangkan dengan suatu bahan yang

dinamakan resin penukar anion sehingga diperoleh air minum yang bebas dari ion

tersebut. Penggunaan resin penukar anion merupakan suatu cara pemisahan

berdasarkan dari muatan yang dimiliki oleh molekul zat terlarut. Resin penukar

anion terdiri dari matriks yang bermuatan positif dan ion lawannya adalah

negative. Pertukaran ion merupakan proses pertukaran kimia di mana zat yang

insoluble memisahkan ion-ion bermuatan positif atau negatif dari larutan elektrolit

dan melepaskan ion-ion bermuatan sejenis ke dalam larutan yang secara kimiawi

jumlahnya sama. Proses pertukaran ion ini tidak menyebabkan perubahan struktur

fisik penukar ion (Poerwadio, 2004).

Larutan yang melalui kolom disebut influent, sedangkan larutan yang keluar

kolom disebut effluent. Proses pertukarannya adalah serapan dan proses pengeluaran

ion adalah desorpsi atau elusi. Mengembalikan resin yang sudah terpakai ke bentuk

semula disebut regenerasi sedangkan proses pengeluaran ion dari kolom dengan

reagen yang sesuai disebut elusi dan pereaksinya disebut sebagai eluent. Yang disebut

dengan kapasitas pertukaran total adalah jumlah gugusan-gugusan yang dapat

dipertukarkan di dalam kolom dinyatakan dalam miliekivalen (Khopkar, 1991).

Titrasi argentometri merupakan titrasi dengan menggunakan larutan perak

nitrat untuk menentukan kadar halogen.

NaX(aq) + AgNO3(aq) → AgX(aq) + NaNO3(aq)

Penelitian ini menggunakan titrasi argentometri dengan metode Mohr yakni mula-

mula Ag+ yang ditambahkan bereaksi membentuk endapan AgCl berwarna putih.

Apabila Cl- sudah habis bereaksi maka kelebihan Ag+ selanjutnya bereaksi dengan

CrO42- yang berasal dari indikator K2CrO4 yang ditambahkan dan membentuk

endapan Ag2CrO4 yang berwarna merah bata, berarti titik akhir titrasi sudah

tercapai (Antara, et al., 2008).

C. Alat dan Bahan

a. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:

Timbangan analitik

Corong pisah

Kolom resin

Erlenmeyer 100 ml

Buret 50 ml

Gelas kimia 100 ml

Statif dan klem

Pipet tetes

Pipet ukur

Filler

Batang pengaduk

Kapas

b. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:

Resin penukar anion

NaNO3 0,25 M

AgNO3 0,1 M

K2CrO4

Aquades

D. Prosedur Kerja

Resin penukar anion

- ditimbang 2 g

- dimasukkan dalam kolom berisi

aquades setengahnya

- ditambahkan 50 ml NaNO3 0,25 M

melalui atas kolom menggunakan

corong pisah dengan kecepatan

penetesan 2 ml/menit

- ditampung efluent dalam erlenmeyer

100 ml

efluent

- dititrasi dengan larutan standar

AgNO3 0,1 M dengan K2CrO4 sebagai

indikator

- dicatat volume AgNO3 yang

digunakan

- ditentukan kapasitas resin penukar

anion

- ditentukan kapasitas resin penukar

anion

Kapasitas resin penukar anion (C) = 0,19 mek/g

E. Hasil Pengamatan

a. Rangkaian Alat

1. Rangkaian alat kromatografi penukar anion

2. Rangkaian alat titrasi

b. Data Pengamatan

Dik: Volume AgNO3 yang digunakan = 3,8 ml

Normalitas AgNO3 = 0,1 mek/ml

Berat resin penukar anion = 2 g

Dit: Kapasitas resin penukar anion

Peny :

=

c. Reaksi-Reaksi

Reaksi pertukaran ion:

Reaksi titrasi efluent NaCl dengan larutan standar AgNO3:

AgNO3 + NaCl AgCl ↓ + NaNO3

2AgNO3 + K2CrO4 Ag2CrO4 + 2KNO3

F. Pembahasan

Metode pertukaran ion telah diamati sejak satu setengah abad yang lalu

(pertkaran ion dalam tanah), aluminium sulfat). Penukar ion alam dan sintetik

berkembang sekitar awal abad ke-20. penukar ion alam misalnya zeolit, tanah liat

untuk memurnikan air dari Ca, Mg, dan logam berat. Penukar ion alam dicirikan

dengan kapasitas terbatas. Resin sintetik dikembangkan oleh Adam dan Holmes tahun

1935, berupa polimer organik dengan berat molekul tinggi.

Resin penukar ion adalah suatu senyawa polimer tinggi dimana terdapat

gugusan-gugusan fungsional yang mengandung ion-ion yang dapat ditukar. Kalau

ion-ion yang dapat ditukar itu adalah kation, maka disebut resin penukar kation

(cation exchange resin) sedangkan jika yang dipertukarkan adalah anion disebut resin

penukar anion (anion exchange resin). Penukar ion positif (resin kation) ialah resin

yang dapat mempertukarkan ion-ion positif dan penukar ion negatif ialah resin yang

dapat mempertukarkan ion-ion negatif. Resin kation mempunyai gugus fungsi asam,

seperti sulfonat, sementara resin anion mempunyai gugus fungsi basa, seperti Amina.

Resin penukar ion dapat digolongkan atas bentuk gugus fungsi asam kuat, asam

lemah, basa kuat, dan basa lemah.

Dalam percobaan ini, dilakukan pemisahan dengan kromatografi penukar ion

untuk menentukan kapasitas resin penukar anion tersebut. Pada aplikasinya resin

dimasukkan ke dalam kolom kaca dengan panjang tertentu sehingga diperoleh suatu

kolom resin penukar anion. Di dalam kolom ini cepat dilakukan penukaran dan

pemisahan ion-ion secara ekivalen. Pada kromatografi penukar ion, senyawa-senyawa

ion dalam fasa gerak yaitu air dipisahkan berdasarkan perbedaan afinitas terhadap

gugus ionik yang merupakan bagian integral dari fasa padat tak larut yaitu resin

sebagai fasa diam.

Resin penukar anion terdiri dari matriks yang bermuatan positif dan ion

lawannya adalah negatif. Pertukaran ion merupakan proses pertukaran kimia di

mana zat yang insoluble memisahkan ion-ion bermuatan positif atau negatif dari

larutan elektrolit dan melepaskan ion-ion bermuatan sejenis ke dalam larutan yang

secara kimiawi jumlahnya sama. Dalam percobaan ini digunakan resin penukar anion

yang mengikat ion lawannya berupa Cl-. Resin penukar anion akan mempertukarkan

ion Cl- yang diikatnya sebagai ion lawan dengan anion cuplikan yaitu NO3- dari

NaNO3 secara ekivalen. Reaksi yang terjadi yaitu:

Jumlah NaNO3 yang dapat diubah ke dalam bentuk NaCl bergantung pada

kapasitas resin dan banyaknya resin itu sendiri dalam kolom. Pada percobaan ini

digunakan 2 g resin. Kapasitas resin penukar ion adalah suatu bilangan yang

menyatakan banyaknya ion yang dapat ditukarkan untuk setiap 1 g resin kering, atau

banyaknya ion yang dapat ditukar untuk setiap 1 ml resin basah. Kapasitas penukaran

ion ditentukan oleh jumlah gugus fungsional per-satuan massa resin.

Pada percobaan ini, larutan cuplikan NaNO3 yang dialirkan secara teratur

dengan corong pisah masuk ke dalam kolom dan akan mengalami kontak dengan

resin penukar anion yang mengikat anion Cl- sehingga anion cuplikan NO3- akan

ditukar dengan anion Cl- dari resin. Konsentrasi ion Cl- yang diperoleh sebagai

efluent ditentukan dengan cara titrasi pengendapan atau titrasi argentometri

menggunakan larutan standar AgNO3.

Titrasi argentometri merupakan titrasi dengan menggunakan larutan perak

nitrat untuk menentukan kadar halogen.

NaX(aq) + AgNO3(aq) → AgX(aq) + NaNO3(aq)

Percobaan ini menggunakan titrasi argentometri dengan metode Mohr yakni

mula-mula Ag+ yang ditambahkan bereaksi membentuk endapan AgCl berwarna

putih. Apabila Cl- sudah habis bereaksi maka kelebihan Ag+ selanjutnya bereaksi

dengan CrO42- yang berasal dari indikator K2CrO4 yang ditambahkan dan

membentuk endapan Ag2CrO4 yang berwarna merah bata, dan artinya titik akhir

titrasi sudah tercapai. Pada percobaan ini digunakan AgNO3 sebanyak 3,8 ml,

sehingga diperoleh kapasitas resin penukar anion 0,19 mek/g, yang artinya banyaknya

ion Cl- dari resin yang dapat ditukarkan dengan anion cuplikan adalah 0,19

miliekivalen setiap 1 gram resin kering tersebut.

G. Kesimpulan

Kesimpulan dari praktikum ini yaitu kapasitas resin penukar anion dari

percobaan ini adalah 0,19 mek/g.

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, Musa, 2008. ’ Penyisihan Kesadahan Dengan Metode Penukar Ion’ J. Kimia. Vol. 5 (1) : 2.

Antara,I. K. G., Suyasa, I. W. Budiarsa, dan Putra, A. A. Bawa, 2008. ’ Kajian Kapasitas Dan Efektivitas Resin Penukar Anion Untuk Mengikat Klor Dan Aplikasinya Pada Air’ J. Kimia. Vol. 2(2) : 2-3.

Armid, 2009, Penunjuk Praktikum Metode Pemisahan Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Haluoleo, Kendari.

Johnson, Edward, L., 1991, Dasar Kromatografi Cair, ITB, Bandung.

Khopkar, S.M., 1991, Dasar-Dasar Kimia Analitik, UI-Press, Jakarta.

Lestari, D. Erlina dan Utomo, Setyo Budi, 2007. ’ Karakteristik Kinerja Resin Penukar Ion Pada Sistem Air Bebas Mineral(GCA 01) RSG-Gas’ J. Teknologi Nuklir : 2.

Poerwadio, Andreas Djatmiko dan Masduqi, Ali, 2004. ’ Penurunan Kadar Besi Oleh Media Zeolit Alam Ponorogo Secara Kontinyu’ J. Purifikasi. Vol. 5 (4) : 1.