dasar 2 analisa kuantitatif vol rev 2012 (1)
DESCRIPTION
metode penelitianTRANSCRIPT
Dra. Rum Hastuti, M.SiKhabibi MSi
Revisi 2013
Kimia Analitik II ( 3 SKS) Pengampu : tim rht (M.1) , khb (M.2) Sistem penilaian : Tugas /diskusi (M.1 / M.2)30% UTS (M.1) / UAS (M.2) 70 % --------------------------------------------------- 100 % NA = Rerata (nilai T(1+2) + U(T+A) )
Kontrak Kuliah
Tata tertib
1.Tugas (baik mandiri / klp) dikumpulkan , pada pertemuan kuliah berikutnya setelah tugas diberikan. terlambat, nilai minimal (60).
2.PJMK bertanggung jawab, membagi anggota kelas dalam kelompok, berdasar urutan No, mhs klp Ganjil & klp Genap. / tiap klmp ditunjuk ketua kelompok
3.Informasi 2 penting terkait perkuliahan melalui PJMK.
4. Toleransi keterlambatan hadir kuliah 10 menit. Baik dosen maupun mahasiswa.
5.Hp. Pengampu : rht 08112749159, khb 085740947996 pjmk & ka.klpp infokan ke pengampu
1.Analytical Chemistry by :Gary D.Christian
2. Solving Problem in analitycal chemistry by :Stephen Brewer 3. Quantitave Chemical Analysis by : Kolthoff & Sandel 4. instremntal methode of analysis chemistry by : Ellen G Ewing 5. Kimia Kuantitatip oleh : Vogel
suatu materiKajianKimia penentuanAnalitik unsur penyusun / zat lain
yg terkandung dlm zat
Dasar kajian
1.Identifikasi zat 2.Elusidasi struktur 3.Analisis kuantitatif penyusun
1.Identifikasi zat 2.Elusidasi struktur 3.Analisis kuantitatif penyusun
Materi Kimia Analitik II
I. Analisa kuantitativ konvensional : *Analisis volumetri : asidi – alkali metri
kompleksometri oksidasi-reduksi ** pengendapan
gasometri*Analisis gravimetri : konvensional & modern (elektro gravimetri)
II.Analisis kuantitativ modern
Pengantar SpektroPengantar KolorimetriPengantar Potensiometri **
Dasar analisa volumetri
Analisa volumetri bagian dari analisa kuantitativ berdasar pengukuran volume
dari suatu larutan yang diketahui [ ] nya dengan pasti
Cara kerja analisa volumetri
TITRASI / TITRIMETRI
A
titrat
titran
B
Titran larutan penitrasi yang telah diketahui [ ] nya dengan pasti.
Titrat ≈ Analat Bahan yg akan ditentukan / dicari
dengan cara titrasi Titrimetri pe(+)an Titran melalui buret, pe(+)an vol titran terbaca dengan tepat
Volume atau berat titrat dapat diukur dengan teliti, bila konsentrasi titran diketahui mol titrat dapat dihitung.
∑ Titrat ekivalen dengan ∑ Titran ∑ Mol titrat dapat
diketahui pula berdasar persamaan reaksi dan koefisiennya
Dasar reaksi kimia dalam titrasi
a A + b B C
A = zat penitrasi
B = zat yang dititrasi
C = hasil reaksi
Tetapi tidak semua reaksi kimia dapat dipakai sebagai dasar suatu titrasi.
????
titran
titrat
1. * Reaksi berjalan cepat,sederhana
2. (reaksi ion An-org umumnya memenuhi, / (+) katalis, ---- )
3. * Sempurna, stokhiometri, tidak ada reaksi samping
4. * Salah satu sifat pada sistem yang bereaksi harus
mengalami perubahan secara tiba-tiba pada pe (+)
sejumlah equivalen zat penitrasi.
5. * Ada perubahan sebagai penunjuk akhir titrasi
6. indikator
Reaksi-reaksi dasar Analisis
Reaksi titrimetri
Sederhana, Stoikiometri, Cepat,
katalis,--- Perubahan dpt diamati TE indikator TAT
Indikasi TAT
. Perubahan warna
. Beda potensial (E) Titrasi.Potensiometri. Perubahan λ Titrasi.Konduktometri. Arus yg lewat sel titrasi Titrasi.Amperometri. Perubahan Abs Titrasi.Spektrofotometri.
Titrat dan Titran saling menghabiskan dalam
reaksi tidak ada kelebihan satu sama lainnya
reaksi telah ekivalen
Pereaksi telah ekivalen, tidak selalu berarti
pereaksi dan zat yang direaksikan telah sama banyak, baik Vol, ∑ gr
atau Mol nya.
A
titran
titrat
B
Reaksi ekivalen
∑ mol yang bereaksi ditentukan oleh persamaan reaksi.
Contoh reaksi dalam Titrasi :
2.HCl + 1.Na2B4O7 + 5.H2O 2.NaCl + 4H3BO3
5.Fe2+ + 1.MnO4- + 8.H+ 5.Fe3+ + Mn2+ +
4.H2O
1.CH3COOH + 1.NaOH 1.CH3COONa + 1.H2O
* ∑ eK Titran dan Titrat selalu sama. ? Karena berat ekivalen didefinisikan sedemikian rupa sehingga tercapai kesamaan jumlah ekivalen
Berarti koefisien reaksi berperan dlm penentuan BE. * BE tergantung dari reaksi yang benar-benar
berlangsung selama Titrasi. * Hub ∑ EK dan ∑ Mol tidak selalu tetap.
*BE suatu zat bukanlah besaran yang selalu tetap.
Nilai N Larutan mungkin berubah menurut reaksi yang terjadi dengan memperhatikan :
* Macam Titrasi * Kondisi Titrasi
Dalam hitungan titrasi, konsentrasi titrat dan titran sering dinyatakan dalam :
N = Kenormalan = Normalitas N = ∑ Ekivalen / L
Akhir titrasi idealnya ekivalen titrasi T. AT T. E
* ∑ Mol titran & titrat belum tentu
Pada keadaan TE sama tergantung koefisien reaksi.
! * ∑ eqivalen titran = ∑ eqivalen titrat
Konsentrasi dapat dinyatakan dalam : Mol / Liter Molaritas Ekivalen / Liter Normalitas
Cara menyatakan konsentarsi larutan
∑ zat terlar
ut
∑ laruta
n
∑ zat pelar
ut
nama [ C ]
Perhitungan
gram 100 gr
% brt berat z terlarut (g) / berat lrt(g) x 100%
gram - 100 gr
- berat z terlarut (g) / berat z pelarut x 100%
gram liter - - berat z terlarut (g) / vol larutan (L)
mgram
liter - Ppm berat z terlarut (mg) / vol larutan (L)
mL 100 mL
- % vol vol z terlarut (mL) / vol larutan (mL) x100%
mol liter - (M) mol z terlarut / vol larutan (L)
mol - kg (m) Mol z terlarut / berat z pelarut (Kg)
mol - mol (X)fraksi
Mol z terlarut / mol z pelarut + mol z terlarut
mol liter - (N) eqivalen z terlarut / vol larutan (L)
Bahan diskusi : 96% beratLarutan H2SO4 : rapat massa 1,96 g/mL
Ubah ukuran konsentrasi larutan H2SO4
1) 1.L larutan H2SO4 berat 1,96 x 1000 =1960 gr berat H2SO4 dalam larutan = 96 /100 x 1960 = 1882 gr berat air dalam larutan = 1960 – 1882 = 78 gr
(2) % brt 100/78 x 1882 g = 2413 gr H2SO4 / 100 gr pelarut
(3) 1882 gr H2SO4 / liter larutan
(4) ppm 1882 x 103 ppm
(5)Tidak dapat dihitung karena rapat massa H2SO4 murni tidak diketahui, dan kemungkinan akan terjadi kontraksi volume pada larutan
(6) 1882 gr H2SO4 = 1882/ 98 mol = 19,2 mol Molaritas (M) = 19,2 M zat terlarut ditinjau dalam bentuk ion. Formalitas F(SO4
=) = 19,2 ; F(H+) = 2 x 19,2 = 38,4
(7) Molalitas mol z terlarut/ berat z pelarut (Kg) (1000 / 78) x 19,2 = 246,2
(8) Fraksi mol = 19,2 / (19,2 + 78/18) = 0,82
(9) Normalitas (N) 1 eq H2SO4 = ½ mol (titrasi asam-basa) normalitas = 38,4 N
1.008 gr of H+
These weight are allEquivalent to
BASES
NaOH / 1 = 40,00 gr
Ba (OH)2 / 2 = 85,6 gr
NH3 / 1 = 17,03 gr
Na3PO4 / 3 = 54,66 gr
NaCl / 1 = 58,45 gr
CH3COOH / 1 = 60,05 gr
H2SO4 / 2 = 49,01 gr
HCl / 1 = 36,17 gr
ACIDS
SALTBa(NO3)2 / 2 = 130,7 gr Na2SO4 / 2 = 71,03 gr
AgNO3 / 1 = 169,9 gr
Na2CO3 / 2 = 53,0 gr
Fe2(SO4)3 / 6 = 40,00 gr
SO3 / 2 = 40,30 gr
Gram-equivalent weight of someAcids, bases, and salts
Contoh
Titrasi Asidi Alkalimetri H3PO4 dengan Titrasi NaOH Hub BE dengan Berat Mol juga
dipengaruhi indikator yang digunakan
1H3PO4 + 2NaOH Na2HPO4 + 2H2O
BE = ½ BM Lrt 1 M 2 N
1H3PO4 + 1NaOH NaH2PO4 + H2O
BE = BM Lrt 1 M 1 N
A
H3PO4
NaOH
PP
Metil Jingga
Tidak berwarna merah
berwarna tidak berwarna
2Na+ mensubstitusi 2H+
1Na+ mensubstitusi 1H+
*) 1.Na2CO3 + 1.HCl NaHCO3 + NaCl
Indk. PP BE = BM Lrt 1 M 1 N **) 1.Na2CO3 + 2.HCl 2NaCl + H2CO3
Indk. Metil Jingga BE = ½ BM Lrt 1 M 2 N
Valensi
BM?.BE = ------ n
1H+ mensubstitusi 1Na+
2H+ mensubstitusi 2Na+
Titrasi Asam Pospat 0,1 M dengan NaOH 0,1 M.
TAT tercapai pada pH = 9,72
Ditunjukkan perubahan warna Titrat semula ≠ berwarna kemerah-merahan. Ini bertepatan dengan berakhirnya reaksi :
1.H3PO4 + 2.NaOH Na2HPO4 + 2H2O
Setiap 1 Mol asam dipakai habis 2 Mol NaOH. Jika Asam yang dititrasi 50 mL diperlukan Basa 100 mL
BE NaOH BM Lrt. 0,1 M 0,1 N
Berapa konsentrasi H3PO4 bila dinyatakan dalam N
TE Titrasi ∑ EKtitran = EKtitrat
[ V x N ]titran = [ V x N ]titrat
[V x N]bs 100 x 0,1Nas = -------------------- = ---------------- = 0,2 Vas 50
Konsentrasi H3PO4 = 0,2 N
[ V x N ]as = [ V x N ]bs
Bila titrasi dicapai pada pH = 4,62
Reaksi yang terjadi
1.NaOH + 1.H3PO4 NaH2PO4 + H2O
Setiap molekul asam memerlukan / baru
menetralkan satu Mol basa, berarti untuk 50 mL
asam 0,1 M juga diperlukan 50 mL basa 0,1 M
Jadi hubungan BE dengan BM
Tergantung dari reaksi yang terjadi
Bila Titrasi di atas menggunakan indikator MM
TAT ditentukan dari perubahan warna Lrt. Merah
Jingga
1. TAT dapat ditentukan : Perubahan terpenting mendasari penentuan TAT dengan perhitungan dan perubahan pH.
Reaksi yang terjadi : 1. As dengan Bs (reaksi netralisasi) agar kuantitatif As/Bs harus kuat a * As dgn garam [ reaksi pembentukan As
lemah ] agar kuantitatif As kuat, dan garam terbentuk dari As lemah
sekali
Reaksi : HCL + NaCO3 NaHCO3 + NaCl 2HCL + Na2CO3 H2O + CO2 + 2NaCl HCL + NH4BO2 HBO2 + NH4Cl b* Basa dgn garam, (pembentukan basa lemah)
agar kuantitatif Basa harus kuat, dan garam dari basa lemah
Hub eq – mol ( titrasi netralisasi)eq asam monoprotik = ∑ mol asam 1N = 1 mol/L
eq asam diprotik 1N = 1/2 mol /Leq asam triprotik 1N = 1/3 mol /L
Eq basa setara dg asam berdasar gugus OH yg dpt
digantikan oleh atom /gugus lain.eq basa mono 1N = 1 mol /L
eq basa di / tri 1N = 1/2 mol/L , 1/3 mol /L
2. 2. Titrasi Presipitasi / Titrasi pengendapan3. pembentukan endapan semakin kecil kelarutan
4. semakin sempurna
Ag+ + Cl- AgCl
3In2+ + 2K4Fe(CN)6 K2In3[Fe(CN)6]2 + 6K+
Titrasi Presipitasi dengan larutan baku Ag “Argentometri”.
Equivalen suatu garam dalam reaksi pengendapan ∑ mol garam dibagi total valensi ion-ion yang bereaksi Equivalen AgNO3 dalam titrasi, ion Cl- = 1 mol
3. 3. Titrasi Kompleksometri Titrasi berdasar pembentukan kompleks
[Ion kompleks, / garam kompleks yang sukar
mengion] Ag+ + 2CN- Ag(CN)2-
Hg++ + 2Cl- HgCl2
Dalam kompleksometri dikenal “Titrasi Kelatometri” yang menyangkut
penggunaan “EDTA”.
Equivalen suatu zat massa zat yg bereaksi dg 1 mol kation univalen M+, 1/2 mol M++ , 1/3 mol M+++
untuk kation eq = mol / n (valensi)
4. 4. Titrasi Berdasar Reaksi Redoks
Yaitu reaksi dengan pemindahaan elektron
terjadi perubahan tingkat oksidasi.
5.[COOH]2 + 2.KMnO4 + 3.H2SO4 10.CO2 + 8.H2O +
1.K2SO4 +
2.MnSO4
1.Ce4+ + 1.Fe2+ 1.Ce3+ + 1.Fe3+
1.I2 + 2.Na2S2O3 2.NaI + 1.Na3SO4
Equivalen suatu agen pengoksid atau pereduksi Banyaknya zat (massa) yang bereaksi dg atau
mengandung1,0078 gr H atau 8 gr Oksigen (1/2 mol oksigen).
∑ oksigen tersedia ditentukan dg menuliskan pers hipotetik
Contoh : 2KMnO4 K2O + MnO + 5 O cara ke 1
•Dari pers reaksi terlihat dalam suasana asam 2.KMnO4 menghasilkan 5 atom O yang ditangkap agen
pereduksi, 1eq KMnO4 = 1/5 mol
Cara ke 2, dengan melihat e- yang dilepas / ditangkap oleh
Zat dalam reaksi dan perubahan bilok unsur utama agen pereduksi atau pengoksidasi
1 eq zat ∑ mol zat yg dimaksud yg dapat menerima (oksidator) atau melepas (reduktor) 1 elektron
1 eq KMnO4 = 1/5 mol
KMnO4 pada suasana asam menangkap 5 e- 1 eq KMnO4 = 1/5 mol
Metoda 3 memperhatikan perubahan bilok
1 eq zat banyaknya mol zat yang dimaksud yang dapatMengalami perubahan satu satuan bilangan oks.
Contoh: Reduksi K2Cr2O7 2Cr+++
Bilok Cr berubah 6 satuan 1 eq K2CrO7 = 1/6 mol
Konsep perubahan mol equivalen , sangat membantumempermudah dan mempercepat penghitungan
Dalam analisa volumetri.
TITRASI redoks: Iodo – Iodimetri Bikromatometri
PermanganometriCerimetri
Titrasi Redoks
Berdasar penggunaanOksidan / Reduktan
TAT dapat ditentukan : Dengan adanya : Indikator yang ditambahkan akan teramati * Perubahan warna larutan Titran* Dari berwarna tidak Berwarna* Tidak Berwarna Berwarna * Kekeruhan : larutan jernih keruh
larutan keruh jernih TAT tidak sama TE merupakan suatu
kesalahan
Kesalahan Titrasi tidak boleh > 0,1 %
Kurve Titrasi, TE & TAT
Dasar titrasi reaksi kimia dalam titrasi a A + b B C
Kesetimbangan yang terjadi
[C] [A]a [B]b
K = ----------------- atau K’ = ------------------- [A]a [B]b [C]
contoh
Titrasi asam / basa Asidi Alkali
H3O+ + OH- 2H2O Kw = [H3O+] [OH-] [H2O] [A-]HA + OH- H2O + A- K = ------------------ = [HA] [OH-] [H2O] [A-] [H+] 1 ----------------- x -------------- = ----- x Ka
[H+ ] [OH-] [HA] Kw
Titrasi pengendapan
Ag+ + 2 Cl- AgCl
Titrasi kompleksometri Ag+ + 2CN- [Ag(CN)2]-
Kp = [Ag+] [Cl-] Hasil Kali Kelarutan
[Ag(CN)2]-
Kp.komp = ----------------- (Ag+) (CN-)2
(Ag+) (CN-) 2
Kinst = -------------------- [Ag(CN)2]-
Titrasi redoks
Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+
okssidasi
reduksi
(Fe3+) (Ce3+)Kredoks = ---------------------- (Fe2+) (Ce4+)
Dari harga K ke 4 macam reaksi dalam titrasi, dapat dihitung [ion],maupun [molekul]
pada setiap saat selama titrasi berlangsung.
Bila hasil perhitungan [ C ] dialurkan pada sumbu Y , Sedang jumlah mL titran yang di (+) kan pada sumbu X
Akan diperoleh grafik 3.1
[C+]
mL
Kurva titrasi
Grafik 3.1 akan lebih jelas bila perubahan [ C ]dinyatakan dalam –log [ C ] = p X
Grafik 3.2 yang di dapatkan dinyatakan sebagai Kurva Titrasi
-log[C]pHpX
mL
* TE =∑titran yg di (+) kan
ekivalen dengan ∑titrat
TE = Titik akhir teoritis titrasi
Suatu titrasi dalam praktek dapat dilakukan , bila TE dapat terlihat.
Saat terjadinya perubahan yang dapat dilihat dinamakanTitik akhir titrasi / TAT
Keadaan sangat ideal, TE berimpit dengan TATPergeseran TE dan TAT kesalahan titrasi
Suatu titrasi akan berjalan lebih baik bila:
a.Perubahan Y per volume titran yg di (+) pada TE bertambah besar
b.Perubahan Y yang diperlukan untuk perubahan warna indikator bertambah kecilc.Daerah perubahan warna indikator
lebih dekat pada TE
TAT.
mL titran
p.XpH-log [C]
Semakin curam kemiringan kurve,
Semakin kecil kesalahan Titrasi.
Kurva titrasi : TAT dan trayek perubahan indikator
A
BC
* TE / TAT
Seb TE Ssd TE
pX
mL titran
Daerah TE 0.1 mL seb dan 0,1 mL ssd
TE
* TE.2
* TE.1
mL
pHpX-log [C]
Bentuk kurve titrasi senyawa poliprotik
Indikator 1
Indikator 2
1. 1. Sangat Murni 100% (0,01 – 0,02% Pengotor)2. dengan rumus mol yg pasti3. 4. *dimurnikan tidak menyerap 2. Mudah *dikeringkan H2O / CO2 dari udara
*diperoleh 1. 3. Stabil
2. 4. Mempunyai BE tinggi untuk mengurangi 3. kesalahan penimbangan4. 5. Bereaksi menurut syarat reaksi titrasi
Larutan Standard Primer Bahan yg konsentrasi larutanya dpt langsung ditentukan
dari berat bahan sangat murni yang dilarutkan dalan pelarut dengan vol tertentu
Larutan Standard Sekunder perlu standardisasi dalam penentuan konsentrasinya
Standarisasi dengan larutan standar primer
LarutanBaku/ standar
Primer
Sekunder
Preparasi larutan standar
Larutan standar
Zat murni[?]
Lrtn pekat[a]
pengenceran
rumus pengenceranV1 x N1 = V2 x N2
V1 = vol larutan pekat V2 = vol larutan hasil pengenceranN1 = normalitas larutan pekatN2 = normalitas larutan hasil pengenceran
?
Zat murni[?]
Larutan standar
Perlu data kerapatan & kadar zat murni
Cairan
Krptn L.gr/mL
Kadar K% berat
1 mL cairan memiliki berat L gr100 gr cairan mengandung K gr
Zat murni.
Setiap 1 mL cairan mengandung zat murni = (L/100).K gr
x mL cairan terkandung zat murni = x . L.K / 100 gr = x . L.K.10 mgr = x . L.K.10 / Mr = mmolBila zat bervalensi n x mL cairan setara = 10.x .L.K.n / Mr = mgrek
Untuk membuat larutan dengan normalitas N
Larutan harus terkandung N greq zat terlarut / 1 liter lrtan
Setiap V mL larutan N terkandung V.N mgreq
Bila reagen/zat yang tersedia tidak murni perlu standardisasi dengan larutan standar primer.
Netralisasi : Na karbonat, Na tetraborat, K hidrogen iodat, asam benzoat)Pengendapan : perak nitrat, NaCl, KCl, Redoks : K dikromat, K bromat, K iodat, Na oksalat.
10 x K.L.nV.N = --------------- Mr
N.V.Mrx = --------------- mL 10.n.K.L
PREPARASI LARUTAN
Menimbang zat dg tepat
1
23
Pelarut / aquades
Cara kerja
1. Menimbang zat dengan tepat
2. Masukkan zat kedalam labu takar melalui corong.
3. Tambahkan pelarut / air sedikit demi sedikit, kocok sampai zat larut sempurna, tambahkan pelarut / air sampai tanda batas.
PREPARASI PENGENCERAN LARUTAN
12
lrtpekat
labu takar
Pipet volume
Pelarut /aquades
Sampai tanda batas
1. Ambil sejumlah volume larutan zat pekat
yang akan diencerkan dengan tepat dengan pipet volume2. Tambahkan pelarut / aquades sedikit demi sedikit, gojok, tambahkan lagi sampai tanda batas.
Cara kerja
Penerapan dalam aplikasi analisa.
1. Bagaimana anda menyiapkan 0,500 L larutan berair KHCO3 dengan konsentrasi 0,100 M2. Bagaimana anda melakukan pengenceran dari larutan 1) untuk mendapatkan larutan akhir dengan konsentrasi 0,025 M sebanyak yang anda inginkan sesuai program
Solusi persiapan kerja
a.Cari dulu mol zat terlarut.Mol zat terlarut – (0,500 L) x (0,100 mol L-1) = 0,05 mol Gram zat terlarut = (0,05 mol) x massa zat terlarut = (0,05 mol) x (100,12 gr.mol-1)= 5,01 grb. Timbang 5,01 gr zat KHCO3, masuk kan ke labu takar 500 mL, + aquades sedikit demi sedikit, batas vol
1
2. Pengenceran larutan 0,1 M 0,025 M, misal sesuai program anda perlu sebanyak 500 mL a, ∑ mol zat dalam 500 mL larutan zat encer (0,025M) = ∑ mol zat dalam V mL larutan zat pekat (0,1M)
Sesuai rumus pengenceran : V1 x C.1 = V.2 x C.2 V1 , C.1 = vol , konsentrasi zat awal V.2 , C.2 = vol , konsentrasi lrt baru
0,1 mol/L x V.1 mL = 0,025 mol/L x 500 mL 0,025 V.1 mL = --------- x 500 mL = 125 mL 0,1 Untuk mengambil larutan 0,1 M harus dengan pipet mikro. 1mL.
Diskusi :Anda diminta melakukan preparasi larutan standar KMnO4
Diperlukan data : informasi sifat kimia dan fisik zat standagar dalam aplikasi penentuan zat dalam sampel akurat.
Larutan standar sebanyak 1000 mL, 1 N
Diskusikan & buat resume tentang :sifat zat, bagaimana mempersiapkan larutan,
penanganan, penyimpanan agar pada Analisis rutin larutan tetap bisa digunakan sewaktu waktu.
Latihan:1)Hitung berapa gram H2SO4 diperlukan untuk mendapatkan
1 equivalen H2SO4
2) Hitung berapa eq dari *)286,002 gr Na2CO3 10 H2O *) 98,078 gr H2SO4