PERCOBAAN 6

TEKNIK EKSTRAKSI DENGAN MEKANISME PEMBENTUKAN

KOMPLEKS PADA PENETAPAN NIKEL DALAM SAMPEL

A. TUJUAN

- Dapat memisahkan nikel dalam sampel dengan mekanisme ekstraksi

pembentukan senyawa kompleks nikel dimetikglioksim pada penetapan nikel

secara spektrofotometri visible.

- Dapat memahami konsep dasar ekstraksi pelarut sebagai metode pemisahan kimia

- Dapat menguasai teknik ekstraksi pelarut sebagai metode pemisahan kimia

- Dapat menentukan nikel sebagai kompleks nikel-dimetilglioksim dengan cara

ekstraksi.

B. PRINSIP

Nikel dalam larutan membentuk kompleks dimetilglioksim merah dalam suasana

yang sedikit basa. Ekstraksi kompleks nikel ini optimum pada pH 7-12 dengan

adanya sitrat. Kompleks nikel ini dapat diukur absorbansinya pada panjang

gelombang 366 nm atau 465-470 nm.

C. REAKSI

Pecobaan 6 Page 78

D. DASAR TEORI

Ektraksi pelarut adalah suatu metode pemisahan berdasarkan transfer suatu zat

terlarut dari suatu pelarut kedalam pelarut lain yang tidak saling bercampur. Menurut

Nerst, zat terlarut akan terdistribusi pada kedua solven sehingga perbandingan

konsentrasi pada kedua solven tersebut tetap untuk tekanan dan suhu yang tetap

(Christian, 1986).

Ekstraksi pelarut terutama digunakan, bila pemisahan campuran dengan cara

destilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena pembentukan aseotrop atau

karena kepekaannya terhadap panas) atau tidak ekonomis. Seperti ekstraksi padat-

cair, ekstraksi cair-cair selalu terdiri atas sedikitnya dua tahap, yaltu pencampuran

secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut, dan pemisahan kedua fasa cair itu

sesempurna mungkin.

Ekstraksi cair-cair dengan pengkelat logam adalah salah satu aplikasi utama

ekstraksi cair-cair yaitu ekstraksi selektif ionlogam menggunakan agen pengkelat.

Sayangnya beberapa agen pengkelat memiliki keterbatasan kelarutan dalam air atau

subyek untuk hidrolisis atau oksidasi udara dalam larutan aqueous. Karena alasan ini

agen pengkelat ditambahkan ke pelarut organic sebagai ganti fasa aqueous. Agen

pengkelat diekstrak ke fasa aqueous yang reaksinya membentuk kompleks logam-

ligan yang stabil dengan ion logam. Kompleks logam-ligan kemudian terekstrak ke

fasa organik. Efisiensi ekstraksi ion logam bergantung pada pH.

Pada umumnya ion-ion logam tidak larut dalam pelarut organik non polar. Ion

logam harus diubah menjadi bentuk molekul yang tidak bermuatan dengan

pembentukan kompleks agar ion logam tersebut dapat terekstrak ke dalam pelarut

organik non polar. Senyawa kompleks adalah suatu senyawa dimana ion logam

bersenyawa dengan ion atau molekul netral yang mempunyai sepasang atau  lebih

elektron bebas yang berikatan secara kovalen koordinasi (Moersid, 1989)

Pecobaan 6 Page 79

Suatu ion atau molekul komples terdiri dari satu atom (ion) pusat dan sejumlah

ligan yang terikat erat dengan atom (ion) pusat itu. Atom pusat itu ditandai oleh

bilangan koordinasi, suatu angka bulat, yang menunjukkan jumlah ligan (monodentat)

yang dapat membentuk kompleks yang stabil dengan satu atom pusat. Ion-ion dan

molekul-molekul anorganik sederhana seperti NH3, CN-, Cl-, H2O membentuk ligan

monodentat, yaitu satu ion atau molekul menempati salah satu ruang yang tersedia

sekitar ion pusat dalam bulatan koordinasi, tetapi ligan bidentat, tridentat, dan juga

tetradentat. Kompleks yang terdiri dari ligan-ligan polidentat sering disebut sepit

(chelate) (Svehla, 1985).

Ion logam dalam senyawa kompleks disebut ion pusat, sedangkan ion atau

molekul netral yang mempunyai pasangan elektron bebas disebut ligan. Kompleks

kelat atau sepit adalah kompleks yang terbentuk apabila ion pusat bersenyawa dengan

ligan yang mempunyai dua atau lebih gugus. Banyaknya ikatan kovalen koordinasi

yang terjadi antara ligan dengan ion pusat disebut bilangan koordinasi. Pembentukan

kompleks oleh ligan bergantung pada kecenderungan untuk mengisi orbital kosong

dalam usaha mencapai konfigurasi elektron yang  lebih stabil. Untuk memudahkan

ekstraksi maka ion logam yang bermuatan harus dinetralkan oleh ion atau molekul

netral menjadi kompleks tidak bermuatan (Khopkar, 1984).

Kompleks kelat merupakan asam lemah (HL) yang terionisasi dalam air dan

terdistribusi dalam fase organik dan fase air, serta dengan ion logam dapat

membentuk ion kompleks yang netral dan mudah larut dalam fase organik (Day dan

Underwood, 1989). Sesuai dengan reaksi:

Salah satu keuntungan menggunakan agen pengkelat adalah derajat selektifitas

tinggi. Efisiensi ekstraksi untuk kation divalent meningkat dari 0-100% disekitar 2

unit pH. lagipula konstanta pembentukan kompleks logam-ligan bervariasi diantara

ion logam. Akibatnya, perbedaan signifikan muncul dalam range pH dimana ion

logam yang berbeda menaikkan efisiensi ekstraksi dari 0-100%.

Pecobaan 6 Page 80

Penentuan kadar nikel dilakukan dengan metode spektrofotometri, dimana

diketahui kompleks berwarna Ni(DMG)2 dalam khloroform mengikuti hukum

Lambert-Beer dalam range konsentrasi yang lebar. Sebagaimana diketahui warna

adalah salah satu kriteria untuk mengidentifikasi suatu objek. Pada analisis

spektrokimia spektrum radiasi elektromagnetik digunakan untuk menganalisis spesies

kimia dan menelaah interaksinya dengan radiasi elektromagnetik.

Spektrofotometer sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari

spectrometer dan fotometer. Spektometer menghasilkan sinar dari spectrum dengan

panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat pengukur intensitas cahaya

yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi (Khopkar, 1990). Spektrofotometri

didefinisikan  suatu metoda analisis kimia berdasarkan pengukuran seberapa banyak 

energi radiasi diabsorpsi oleh suatu zat sebagai fungsi panjang gelombang. Agar lebih

mudah memahami proses absorpsi tersebut dapat ditunjukkan dari suatu larutan

berwarna. Misalnya larutan tembaga sulfat yang  nampak berwarna biru. Sebenarnya

larutan ini mengabsorpsi radiasi warna kuning dari cahaya putih dan meneruskan

radiasi biru yang tampak oleh mata kita.

Proses absorpsi ini kemudian dapat dijelaskan bahwa suatu molekul/atom yang

mengabsorpsi radiasi akan memanfaatkan energi radiasi tersebut untuk mengadakan

eksitasi elektron. Eksitasi ini hanya akan terjadi bila energi radiasi yang diperlukan

sesuai dengan perbedaan tingkat energi dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi dan

sifatnya karakteristik.

Komponen-komponen yang mengabsorpsi dalam spektrofotometri UV-Vis dapat

berupa absorpsi oleh senyawa-senyawa organik maupun anorganik. Senyawa-

senyawa organik yang mengandung ikatan rangkap 2 atau rangkap 3 akan

menghasilkan puncak-puncak absorpsi yang penting terutama dalam daerah UV.

Gugus-gugus fungsional organik tidak jenuh yang mengabsorpsi sinar tampak dan

UV ini dinamakan kromofor/sering dikenal dengan pembawa warna. Contoh

kromofor, -NH2, -C=C-, C=O, -CHO, -NO2, -N=N- dan lain-lain. Sedangkan absorpsi

Pecobaan 6 Page 81

oleh senyawa-senyawa anorganik, spektra dari hampir semua ion-ion kompleks dan

molekul-molekul anorganik menghasilkan puncak absorpsi agak melebar. Untuk ion-

ion logam transisi, pelebaran puncak disebabkan oleh faktor-faktor lingkungan

kimianya. Suatu contoh larutan Cu (II) encer berwarna biru muda, tetapi warna akan

berubah menjadi biru tua dengan adanya amonia. Bila unsur-unsur logam membentuk

kompleks, maka faktor ligan sangat menentukan. Sebagian radiasi yang terabsorpsi 

oleh suatu larutan analit yang mengabsorpsi ternyata terdapat hubungan kuantitatif

dengan konsentrasinya. Jumlah radiasi yang terabsorpsi oleh sampel dinyatakan

dalam hukum Lambert-Beer.

Bila suatu zat terlarut terbagi atas dua cairan yang tidak saling bercampur, maka

dalam keadaan setimbang terdapat hubungan antara konsentrasi zat terlarut dalam

kedua fasa tersebut. Nernst pertama kali memberikan pernyataan mengenai Hukum

Distribusi (1981), yaitu suatu zat terlarut akan membagi dirinya antara dua cairan

yang tak saling campur sehingga angka banding konsentrasi pada kesetimbangan

adalah konstan pada temperatur tertentu. Ekstraksi merupakan proses pemisahan

dimana suatu zat terbagi dalam dua pelarut yang tidak tercampur (Armid, 2006).

Perpindahan massa fasa cair-cair merupakan suatu fenomena penting dalam

proses ekstraksi. Salah satu faktor yang mempengaruhi kecepatan perpindahan massa

adalah koefisien perpindahan massa. Harga koefisien perpindahan massa pada

ekstraksi cair-cair dalam tangki berpengaduk dipengaruhi oleh variabel sifat fisis

cairan, difusivitas zat terlarut dalam cairan, bentuk dan ukuran alat, kecepatan putar

pengaduk, fraksi volum fasa cair terdispersi (φ) dan percepatan gravitasi bumi.

Pereaksi-pereaksi organik yang dipakai dalam pemeriksaan kimia umumnya

mengandung gugus fungsi yang bertindak sebagai ligan. Karena itu, pereaksi-pereaksi

ini dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion-ion logam, terutama senyawa

kompleks dengan kelat. Pereaksi-pereaksi organik tersebut dapat digunakan untuk

menghasilkan endapan atau mencegah timbulnya warna atau untuk mengubah sifat

oksidasi atau reduksi suatu senyawa (Rivai, 1995).

Pecobaan 6 Page 82

Sifat-sifat bahan

1. Asam sitrat

Asam sitrat mempunyai rumus kimia rumus kimia C6H8O7 dengan bobot

molekul 192,13. Nama lain asam 2-hidroksi 1,2,3-propanatrikarboksilat. Asam

sitrat mempunyai titik lebur 426 K (153 °C).

Wujud : Cairan

Warna : tidak berwarna

Bobot molekul: 119,38 g/cm3

Titik leleh : -63,5oC

Titik didih: 61,2oC

Sifat : Non polar

Kelarutan dalam air : 0,89 g/mol (20 oC).

Efek akut menimbulkan iritasi kulit dan mata. Efek kronik Tidak ada.

2. Amonia

Senyawa kimia dengan rumus N H 3. Biasanya senyawa ini didapati berupa gas

dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Rumus molekul NH3.

Massa molar: 17.0306 g/mol

Penampilan: gas tak berwarna berbau tajam

Titik lebur: -77.73 °C (195.42 K)

Titik didih: -33.34 °C (239.81 K)

Keasaman (pKa): 9.25

Kebasaan (pKb): 4.75

Bahaya Bahaya utama berbahaya, kaustik, korosif NFPA 704. Flash point tidak

ada.

Pecobaan 6 Page 83

3. Kloroform

Nama lain Formyl trichloride, Methane trichloride, Methyl trichloride, atau

Methenyl trichloride. Rumus molekul CHCl3,

Massa molar: 119.38 g/mol,

Densitas: 1.48 g/cm3,

Titik leleh: -63.5 °C,

Titik didih: 61.2 °C,

Kelarutan dalam air: 0.8 g/100 ml at 20 °C.

Kloroform adalah nama umum untuk triklorometana (CHCl3).

Kloroform dikenal karena sering digunakan sebagai bahan pembius, meskipun

kebanyakan digunakan sebagai pelarut nonpolar di laboratorium atau industri.

Wujudnya: pada suhu ruang berupa cairan, namun mudah menguap.

E. PERCOBAAN

Alat-alat:

Labu ukur 100 mL

Labu ukur 1 L

Piala gelas

Pipet mohr

Gelas ukur 50 mL

Corong pemisah

Botol semprot

Neraca analitik

Spektrofotometer UV-Vis

Bahan-bahan:

Larutan sampel

Asam sitrat (p.a)

NH4OH 4N

Kloroform

Air suling

Dimetilglioksim

Pecobaan 6 Page 84

Cara kerja:

Ekstraksi sampel

1. Pipet 10 mL larutan sampel ke gelas piala yang mengandung 90 mL air

suling, tambahkan 5 gram asam sitrat (p.a)

2. Tambahkan ammonia encer sampai pH 8 ke larutan tersebut, didinginkan dan

dipindahkan kecorong pemisah

3. Tambahkan 20 mL larutan dimetilglioksim ke corong pemisah, diamkan 1-2

menit, tambahkan 12 mL kloroform, kocok selama 1 menit, setelah itu

diamkan sampai fase-fase saling memisah

4. Setelah fase-fase tersebut stabil, pisahkan lapisan kloroform yang merah dan

ukur absorbansinya pada panjang gelombang 366 nm

Ekstraksi deret standar

1. Dibuat deret standar nikel dengan konsentrasi masing-masing 10 ; 15 ; 20 ; 25

dan 30 ppm. Dalam labu takar 100 mL dari larutan baku 100 ppm

2. Masing-masing standar dipipet sebanyak 10 mL dan perlakuan sama dengan

cara kerja pada ekstraksi sampel (1-4)

F. HASIL DAN PEMBAHASAN

Identifikasi Bahan

No. Nama Bahan Rumus Molekul Sifat Fisik Simbol Bahaya

1 Asam SitratKristal putih, tidak

berbau

Pecobaan 6 Page 85

2 Kloroform

Berbau khas, berbahaya

bagi tubuh, mengiritasi,

karsinogenik

3Amonium

HidroksidaNH4OH

Berbau khas, bersifat

basa lemah

4 Air Suling H2OTidak berwarna, tidak

berbau

5 Dimetilglioksim

Sukar larut dalam asam,

dan mengendap dalam

larutan basa lemah

Table Data:

Standar Ni

(mg/L)Absorban

Blanko 0.000

10 0.508

15 0.637

20 0.777

25 0.964

30 1.037

a = 0.0823 ; b = 0.0343 ; r = 0.9847

Vol. Sampel (mL) Absorban (lap.

Kloroform)

Fp Kadar Ni dalam

sampel (ppm)

10.00 0.876 10 231.39

Blanko 0.000

Pecobaan 6 Page 86

PERHITUNGAN

Grafik hubungan antara absorbansi dengan konsentrasi:

0 5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Absorbansi

AbsorbansiLinear (Absorbansi)

Pecobaan 6 Page 87

Kadar∋dalam sampel=( Absorbansi−intersep ) x Volume labutakar

Slope xVolumeContoh

¿(0.876−0.0823 ) mg /L x100 mL

0.0343 x10 mL

¿231.39 mg / L

G. PEMBAHASAN

Judul Percobaan kali ini adalah Ekstraksi pelarut dimana yang dimaksud ekstraksi

pelarut itu sendiri adalah suatu metode pemisahan berdasarkan transfer suatu zat

terlarut dari suatu pelarut kedalam pelarut lain yang tidak saling bercampur. Tujuan

dari percobaan kali ini adalah untuk memisahkan logam Ni dari campurannya dengan

eksatraksi pelarut dan juga menentukan kadar Ni dalam sampel dengan metode

spektrofotometri.

Ni merupakan ion logam yang tidak dapat larut dalam senyawa nonpolar, oleh

karena itu Ni harus diubah menjadi senyawa non polar dengan cara membentuknya

menjadi senyawa kelat. Agen pengkelat yang digunakan dalam percobaan ini adalah

Dimetilglioksin. Ion logam Ni2+ dijadikan kompleks terlebih dahulu dengan DMG

menjadi senyawa kompleks Ni(DMG)2 agar dapat terekstraksi ke fasa organic.

Pencampuran larutan ion Ni2+ dengan larutan dimetil glioksima (DMG)

menghasilkan endapan senyawa kompleks Ni(II) dimetil glioksima yg berwarna

merah sebagaimanan sifat khas ion Ni2+. Dalam suasana sedikit basa dan hanya

sedikit dapat larut dalam kloroform. pH optimum untuk ekstraksi ini adalah 7-12

dengan adanya sitrat. Kompleks ini mengabsorbsi pada panjang gelombang 366nm

dan juga pada 465-470nm.

Pertama-tama sampel dipipet sebanyak 10 mL kemudian ditambahkan beberapa

pereaksi seperti asam sitrat, ammonia encer, DMG atau dimetilglioksin, dan terakhir

kloroform. Fungsi penambahan pereaksi asam sitrat adalah untuk untuk melarutkan

logam. Fungsi penambahan ammonia encer sebelum ekstraksi berfungsi untuk

membuat larutan menjadi netral dan selanjutnya bersifat basa, karena Ni(HDMG)₂ mengendap sempurna dalam suasana basa. Penambahan NH₄OH dilakukan tetes

demi tetes sambil diaduk dan langsung pada larutannya (tidak melalui dinding gelas

kimia) untuk menghindari naiknya endapan Ni(HDMG)₂ yang terbentuk. Fungsi

penambahan pereaksi dimetilglioksim adalah untuk mengubah ion logam Ni2+

Pecobaan 6 Page 88

menjadi kompleks berwarna merah. Fungsi penambahan pelarut kloroform adalah

untuk ekstraksi.

Senyawa kompleks yang terbentuk kedalam fasa organik ini selain Ni(DMG)2,

yaitu senyawa kompleks Cu. Akan tetapi pada panjang gelombang 366 nm, spesifik

untuk menyerap cahaya yang ditimbulkan oleh senyawa kompleks Ni(DMG)2 dan

cahaya dari senyawa kompleks selain itu tidak dapat diserap, oleh karena itu tidak

perlu dikhawatirkan senyawa kompleks yang lain dapat mempengaruhi konsentrasi

Ni2+ yang didapatkan.

Pada saat pengukuran dengan menggunakan spektrofotometer kuvet yang

digunakan haruslah kuvet kuarsa tidak boleh menggunakan kuvet plastik karena

pelarut organik khloroform akan bereaksi dengan silikat pada kuvet plastik yang akan

melelehkan kuvet tersebut dan tentunya akan membuat pemeriksaan menjadi

terganggu dan menghasilkan absorbansi yang tidak sesuai dari seharusnya.

Digunakan pula kuvet hitam untuk memastikan tidak ada cahaya yang terserap pada

spektrofotometer yang digunakan, sedangkan larutan blanko digunakan untuk

mengkalibrasi spektrofotometer yang diseting dengan absorban nol atau nilai

transmitan 100% dan meminimalkan kesalahan sistematik.

Pecobaan 6 Page 89

H. SIMPULAN

Ekstraksi pelarut yaitu metode pemisahan yang baik. Ekstraksi yaitu proses

pemisahan suatu komponen dari suatu campuran berdasarkan proses distribusi

terhadap 2 pelarut yang tidak saling bercampur. Proses ekstrasi Ni dapat

dilakukan dengan menambahkan beberapa reagen yaitu asam sitrat, amonia

encer, dimetilglioksim, dan kloroform.

Kadar Ni yang diperoleh dalam sampel sebesar 231.39 ppm.

Pecobaan 6 Page 90