Elektrogravimetri Analitik 2.docx

I.

Judul Percobaan

: Elektrogravimetri

II.

Hari, Tanggal Percobaan

: Jumat, 18 Mei 2018 pukul 13.00 – 15.00 WIB

III.

Tujuan Percobaan

: Memisahkan dan menentukan kadar ion Cu 2+ dan Zn

2+

dalam suatu cuplikan secara

Elektrogravimetri IV.

Dasar Teori Elektrogravimetri merupakan salah satu metode penentuan secara

kuantitatif, secara sederhana komponen yang dianalisis diendapkan pada suatu elektroda yang diketahui beratnya dan setelah pengendapan yang sempurna ditimbang kembali elektroda dan endapannya (Soebagio, 2005). Dan juga Pemisahan dan penentuan kadar ion-ion logam suatu larutan cuplikan dapat dilakukan dengan mengendapkan ion-ion logam tersebut pada suatu elektroda yang sesuai dalam suasana tertentu, sesuai dengan jenis-jenis logam yang ditentukan (Pirim Setiarso, 2016). Elektrogravimetri adalah suatu metode analisa kimia fisika, dimana prinsip dari analisa elektrogravimetri sama dengan analisa secara elektrogravimetri, hanya saja disini ada elektrogravimetri zat yang akan ditentukan akan mengendap atau menempel pada elektroda selama proses elektrolisis. Logam yang akan ditentukan dalam larutan harus berbentuk kation, dimana kation ini akan berpindah ke katoda selama elektrolisa dan menempel sebagai logam bebas. Dan ada juga beberapa logam yang mengendap di anoda selama proses elektrolisa. Secara sederhana komponen yang dianalisis diendapkan pada suatu elektrode yang telah diketahui beratnya dan setelah terjadi pengendapan yang sempurna ditimbang kembali elektrode dan endapannya. Secara ideal endapan harus melekat kuat pada elektrode, rapat dan halus sehingga apabila dicuci, dikeringkan dan ditimbang tidak menyebabkan kehilangan berat. Endapan yang terbentuk haruslah berbutir halus, seragam dan nampak seperi logam. Apabila endapan berbentuk sponge, serbuk dan gumpalan

yang tidak melekat baik pada elektrode maka mempunyai kemurnian yang kurang. Faktor utama yang mempengaruhi sifat fisis endapan adalah rapat arus, temperatur, ada tidaknya zat pengompleks. Besarnya rapat arus yang baik sehingga diperoleh endapan yang sempurna adalah < 0,1 A/cm2. Pengendapan bersama dengan gas hydrogen dapat merapuhkan dan tidak menguntungkan. Syarat syarat yang harus dipenuhi untuk analisa secara elektrogravimetri adalah : 1. Ion logam dengan elektrolisa akan mengendap pada katoda 2. Efisiensi elektrolisa tidak perlu 100% tetapi efisiensi pengendapan harus 100% 3. Bila sampel terdiri dari campuran logam – logam, maka untuk mengambil salah satu logamnyacukup dengan mengatur potensial elektrolisa. Gravimetri Pengendapan Merupakan gravimetri yang mana komponen yang hendak didinginkan diubah menjadi bentuk yang sukar krut atau mengendap dengan sempurna. Bahan yang ditentukan diendapan dalam suatu larutan dalam bentuk yang sangat sedikit larut agar tidak ada kehilangan yang berarti bilan endapan disaring dan ditimbang. Adapun beberapa tahap dalam analisa gravimetri sebagai berikut : Analisis Kuantitatif secara Elektrogravimetri: 1. Komponen yang dianalisis diendapkan pada suatu elektroda yang telah diketahui beratnya dan kemudian setelah pengendapan sempurna kembali dilakukan penimbangan elektroda beserta endapannya. 2. Endapan harus kuat menempel padat dan halus, sehingga bila dilakukan pencucian, pengeringan serta penimbangan tidak mengalami kehilangan berat. 3. Selain itu system ini harus menggunakan elektroda yang Inert. Umumnya dipakai elektroda plantine.

4. Analisis secara elektrogravimetri didasarkan pada prinsip sel elektrolisis dimana penentuan jumlah listrik dan variabel waktu menjadi sangatlah penting.

Pengendapan Tembaga

Dalam analisis ini, unsur tembaga diendapkan secara kuantitatif pada katoda yang inert berupa sangkar platina. Pertambahan masa endapan dijadikan dasar pada penentuan kandungan Cu2+ yang mengalami proses reduksi menjadi logam Cu pada permukaan katodanya. Proses pengendapan ini harus mencapai kesempurnaan, dilakukan dalam suasana asam kuat serta dengan bantuan pengadukan stirrer. Tembaga dapat diendapkan dari larutan H2SO4/HNO3 atau campuran diantara keduanya, dimana potensial listrik yang digunakan sebesar 5 Volt sehingga reaksi yang terjadi: Katode: Anode:

Cu2+ + 2e  Cu 2H2O  O2 + 4 H+ + 4e

Asam nitrat sebagai depolizer atau buffer potensial, dimana mencegah reduksi H+ yang berasal dari H2O (pemberi suasana asam) sangat berperan dalam reaksi ini, karena konsentrasi Cu2+ diturunkan dengan elektroreduksi, katoda menjadi lebih negatif sampai reduksi nitrat terjadi. NO3- + 10 H+ + 8e → NH4+ + 3H2O Ini akan menstabilkan potensial katoda, dimana tidak terjadi cukup negatif untuk mereduksi logam-logam lainnya, seperti nikel yang mungkin ada didalam sampel. Ini juga mencegah reduksi H+ yang sangat tidak diinginkan pada kasus ini karena evolusi hydrogen yang terjadi bersamaan cenderung mengakibatkan endapan tembaga yang berrongga dan tak menempel . Konsentrasi asam di dalam larutan tidak boleh terlalu tinggi karena pengandapan tembaga tidaklah sempurna dan endapan tidak melekat secara sempurna. Asam nitrat yang digunakan haruslah asam nitrat yang bebas dari nitrit karena ion nitrit dapat merintangi pengendapan tembaga secara sempurna.

Tabel 1. Beberapa unsur yang dapat ditentukan secara elektrogravimetri.

Ion

Ditimbang Sebagai

Kondisi

Cd2+

Cd

Larutan sianida basa

Co2+

Co

Larutan sulfat beramoniak

Cu2+

Cu

Larutan dengan HNO3/H2SO4

Fe3+

Fe

Larutan [NH4]2C2O4

Pb2+

PbO2

Larutan HNO3

Ni2+

Ni

Larutan sulfat beramoniak

Cd2+

Cd

Larutan sianida basa

Co2+

Co

Larutan sulfat beramoniak

Cu2+

Cu

Larutan dengan HNO3/H2SO4

Pada elektrogravimetri atau elektroanalisis elemen diendapkan pada elektroda yang stabil dan arus yang dipakai arus searah. Pada prinsipnya, elektrodagravimetri sama dengan elektrolisis, hanya pada elektroda gravimetri dibuat khusus untuk gravimetri. Dimana diharapkan endapan logam mengendap pada katoda dengan baik dan anodanya tidak larut. Seperti juga pada elektrolisis pengendapan pada elektroda dikontrol oleh dua hukum, yaitu Hukum Faraday dan Hukum ohm. Menurut Hukum Faraday 1. Jumlah zat yang terjadi pada elektroda berbanding lurus dengan jumlah coulomb yang mengalir. 2. Dalam elektrolisis jumlah listrik yang sama akan menghasilkan berbagai macam zat dengan jumlah yang sebanding dengan berat ekuivalen zat-zat tersebut. Menurut hukum ini, bila W ialah jumlah zat yang dihasilkan pada elektroda dan Q adalah jumlah coulomb yang mengalir dalam larutan maka :

W≈Q Atau karena Coulomb = Ampere x detik, maka : W ≈ i.t Hubungan kedua dari isi hukum Faraday tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: W=

e.i.t F

1

Dimana, 𝐹 ialah factor perbandingan. Bila F = i.t maka W = e, jadi F menunjukan jumlah coulomb yang diperlukan untuk menghasilkan sebanyak satu ekuivalen zat pada elektroda. Jumlah ini yang disebut dengan 1 Faraday. Hukum Faraday dapat dipergunakan untuk beberapa penerapan seperti elektrogravimetri (mencari jumlah zat yang diendapkan pada elektroda) dan coulometri (mencari jumlah total arus yang dibutuhkan untuk mengelektrolisa sejumlah senyawa dengan sempurna); juga dapat dipergunakan untuk mencari jumlah elektron yang berpengaruh dalam suatu proses elektrolisa.

Menurut Hukum Ohm : Kuat arus (i) berbanding lurus dengan emf (E) dan berbanding terbalik dengan tahanan (R). I = E/R E = i.R Ada dua macam cara analisis yang berdasarkan pengocokan larutan, yakni: 1. Cara lambat Tidak dilakukan pengocokan larutan dan elektroda diam pada tempatnya. 2. Cara cepat Larutan dikocok dengan cepat. Disini dilakukan pengocokan mekanis dengan membuat anoda yang berputar, yang berupa silinder dari kasa platina dan dikelilingi oleh silinder yang sama bentuknya (lebih besar), tetapi diam sebagai katoda. Hasil pengocokan bertujuan agar aliran ion logam selalu mendekati katoda. Resikonya arus hanya dipakai selama pengendapan logam.

Prinsip kerja alat elektrogravimetri: 1. Voltase dari sumber arus baterai yang diperlukan untuk elektroda diukur dengan voltmeter dengan bantuan tahanan geser. 2. Katoda berupa gulungan kawat platina, sedangkan anoda berupa kawat platina berbentuk spiral. 3. Anoda diletakkan tepat di tengan-tengah gulungan platina katoda untuk memperoleh medan medan listrik yang merata dan menghasilkan endapan logam yang seragam.

V.

Alat dan Bahan Alat : 

Elektroda

2 buah



Neraca analitik

2 buah



Elektroanaliser

1 buah



Gelas kimia 100 mL

1 buah



Stopwatch

1 buah



Penjepit buaya

1 buah



Amplas

1 buah

Bahan : 

Larutan CuSO4



Larutan HNO3



Aseton

VI.

Alur Percobaan

100 mL CuSO4 - Dimasukkan dalam gelas kimia - Ditambahkan HNO3

Kawat Cu -

Dipotong dan diamplas Dibuat spiral 1 dan lurus 1 Ditimbang Dijepit dengan penjepit buaya spiral (-) & lurus (+) - Dimasukkan dalam larutan CuSO4 - Dicuci dengan aseton yang spiral

- Dielektrolisis pada volt 5 V dan arus 0,5 A sampai tidak berwarna (10 menit) - Ditimbang berat

Massa kawat Cu

VII. No. Perc 1.

Data Pengamatan Prosedur Percobaan

Pemisahan dan penentuan kadar ion Cu2+

Hasil Pengamatan Sebelum

- Larutan CuSO4 : berwarna biru -Dipotong dan - Dimasukkan - Larutan HNO3 : diamplas dalam gelas tidak berwarna -Dibuat spiral 1 dan kimia - Kawat Cu : lurus 1 - Ditambahkan berwarna -Ditimbang HNO3 -Dijepit dengan kecokelatan penjepit buaya spiral - Massa kawat Cu (-) & lurus (+) : 1,379 g -Dimasukkan dalam larutan CuSO4 - Karbon : -Dicuci dengan aseton berwarna hitam yang spiral - Larutan aseton : tidak berwarna - Dielektrolisis pada volt 5

100 mL CuSO4

Kawat Cu

V dan arus 0,5 A sampai tidak berwarna (10 menit) - Ditimbang berat

Massa kawat Cu

Dugaan/Reaksi

Sesudah

Katoda : Cu2+ (aq)+ 2e- →

- Larutan CuSO4 + HNO3 tetap berwarna biru - Kawat Cu terdapat gelembung udara dan berwarna hitam - Karbon ada gelembung udara - Massa kawat : Cu 1,410 g - Setelah dicelupkan aseton warna hitamnya hilang

% Cu dalam sampel :

Kesimpulan

Berdasarkan Cu (s) percobaan diperoleh Anoda : 2H2O (l) → O2 (g) + kesimpulan 4H+ + 4ebahwa 2+ 2 Cu (aq) + 2 H2O (aq) → randemen ion Cu sebesar 31,4 2 Cu (s) + O2 (g) + 4H+ % dan dapat W teoritis : 0,0987 g dipisahkan % randemen tembaga : 31.4% secara elektrolisis

=

𝑊 𝑉

=

0,0987 50

𝑥 100% 𝑥 100%

= 0,1974 𝑔

Kadar Cu dalam sampel sebesar 0,1974 %

Lampiran Perhitungan ∆𝑊

% Randemen tembaga = 𝑊 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 𝑥 100 % W teoritis = =

𝑒.𝑖.𝑡 96500 31,75 . 0,5 .600 96500

= 0,0987 gram

Diketahiu = Berat awal : 1,379 g = Berat akhir : 1,410 g ∆𝑊

% Randemen tembaga = 𝑊 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 𝑥 100 % =

1,410−1,379 0,0987

𝑥 100 %

= 31,4 %

% Cu dalam sampel

=

=

𝑊 𝑉

𝑥 100 %

0,0987 50

𝑥 100%

= 0,1974 %

Daftar Pustaka Basset, J, et al. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. Day, R.A. dan A.L. Underwood. 1981. Analisa Kimia Kuantitatif, Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga. Didik dan Retno. 2010. Kimia Analisis Kuantitatif. Yogyakarta: Graha Ilmu Setiarso, Pirim. 2016. Petunjuk Praktikum Kimia Analitik II (DDPK). Surabaya: Jurusan Kimia FMIPA UNESA. Soebagio, dkk. 2005. Common Text Book. Kimia Analitik II. Malang : Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang.