LAPORAN KIMIA ANALITIK GRAVIMETRI METODE ~ Anak HIMKA UNG

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANALITIK I

 GRAVIMETRI PENENTUAN KALSIUM DARI BATU KAPUR

Disusun oleh :

 MUHAMMAD TAUFIQ NUR

442416004

 PRODI KIMIA

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI GORONTALO

2017

A.    Judul Praktikum

Gravimetri Penentuan Kalsium Dari Batu Kapur

B.     Tujuan Praktikum

1.      Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja gravimetri

2.      Mahasiswa dapat menentukan kalsium dari batu kapur dengan metode gravimetri

C.    Dasar Teori

Analisis gravimetri adalah proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu. Bagian terbesar dari penentuan secara analisis gravimetri meliputi transformasi unsure atau radikal ke senyawa murni stabil yang dapat segera dirubah menjadi bentuk yang dapat ditimbang dengan teliti. Berat unsure dihitung berdasarkan rumus senyawa dan berat atom unsure-unsur yang menyusunnya. Pemisahan unsur-unsur atau senyawa yang dikandung dilakukan dengan beberapa cara, seperti : metode pengendapan , metode penguapan dan metode elektroanalisis. Metode gravimetri memakan waktu cukup lama. Adanya pengotor pada konstituen dapat diuji dan bila perlu   faktor-faktor koreksi dapat digunakan (Khopkar, 2008 : 27).

Beberapa kation dan anion dapat dianalisis dengan cara ini. Tetapi tiap kation maupun anion mempunyai cara-cara khusus yang terkandung pada sifat endapan yang diperoleh. Untuk analisis gravimetric reaksinya harus stoikiometri. Mudah dipisahkan dari pelarutnya, rumus kimianya diketahui dengan pasti dan cukup stabil dalam penyimpanan (Team Teaching, 2017: 19).

Gravimetri dapat digunakan untuk menentukan hampir semua anion dan kation anorganik serta zat-zat netral seperti air, belerang dioksida, karbon dioksida dan isodium. Selain itu, berbagai jenis senyawa organik pula ditentukan dengan mudah secara grvimetri. Contoh-contohnya antara lain: penentuan kadar laktosa dalam susu, salisilat dalam sediaan obat, fenolftalein dalam obat pencahar, nikotina dalam pestisida, kolesterol dalam biji-bijian dan benzaldehida dalam buah-buahan tertentu. Jadi, sebenarnya cara gravimetri merupakan salah satu cara yang paling banyak digunakan dalam pemeriksaan kimia. (Rivai, 1995: 309).

Menurut (Ibnu, 2004: 135) metode gravimetri untuk analisis kuantitatif didasarkan pada stoikiometri reaksi pengendapan yang secara umum dinyatakan dengan persamaan : aA + pP  

          AaPp

“a” adalah koefisien reaksi setara dari reaktan analit (A). “p” adalah koefisien reaksi setara dari reaktan pengendap (P) dan AaPp adalah rumus molekul dari zat kimia hasil reaksi yang tergolong sulit larut (mengendap) yang dapat ditentukan beratnya dengan tepat setelah proses pencucian dan pengeringan. Penambahan reaktan pengendap P umumnya dilakukan secara lebih agar dicapai proses pengendapan yang sempurna. Misalnya, pengendapan ion Ca²⁺ dengan menggunakan reaktan pengendap ion oksalat (C₂O₄^2-) dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut :

a.    Reaksi yang menyertai pengendapan :

Cu²⁺      +   C₂O₄^2-          CaC₂O_{4 (s)}

b.    Reaksi yang menyertai pengeringan :

CaC₂O_{4 (s)}            CaO _(s) + CO_{2 (g)} + CO_(g)

Dalam gravimetri, endapan biasanya dikumpulkan dengan penyaringan cairan induknya melalui kertas saring atau alat penyaring kaca masir. Kertas saring yang digunakan dalam gravimetri terbuat dari selulosa yang sangat murni sehingga jika dibakar hanya meninggalkan sisa abu sangat sedikit. Selain dengan penyaringan, endapan dapat pula dipisahkan dengan cara pengenap-tuangan. Dengan cara ini, endapan yang berada dalam cairan induknya diendapkan beberapa saat, kemudian cairan bagian atasnya dituangkan kedalam wadah lain. Pekerjaan ini dilakukan berulang-ulang sampai semua cairan terpisah dari endapan (Rivai, 1995: 305).

Pengendapan dilakukan sedemikian rupa sehingga memudahkan proses pemisahannya, misal: Ag diendapkan sebagai AgCl, dikeringkan pada 130ºC, kemudian ditimbang sebagai AgCl atau Zn diendapkan sebagai Zn (NH₄)PO₄.6H₂O, selanjutnya dibakar dan ditimbang sebagai Zn₂P₂O₇. Aspek yang penting dan perlu diperhatikan pada metode tersebut adalah endapannya mempunyai kelarutan yang kecil sekali dan dapat dipisahkan secara filtrasi. Kedua, sifat fisik endapan sedemikian rupa sehingga mudah dipisahkan dari larutannya dengan filtrasi, dapat dicuci untuk menghilangkan pengotor, ukuran partikelnya cukup besar, serta endapan dapat diubah menjadi zat murni dengan komposisi kimia tertentu (Khopkar, 2008: 27).

Pengendapan ion Ca²⁺ dengan menggunakan reaktan pengendap ion oksalat C₂O₄^2- dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut:

1. Reaksi yang menyertai pengendapan= Ca²⁺ + C₂O₄^2- → CaC₂O_{4 (s)}
2. Reaksi yang menyertai pengeringan= CaC₂O _(s) → CaO _(s) + CO_{2 (g)} + CO_(g)

Agar pengendapan kuantitas analit dalam metode gravimetri mencapai hasil yang mendeteksi nilai yang sebenarnya, harus dipenuhi dua kriteria berikut: 1) proses pemisahan atau pengendapan analit dari komponen lainnya berlangsung sempurna; 2) endapan analit yang dihasilkan diketahui dengan tepat komposisinya dan memiliki tingkat kemurnian yang tinggi, tidak bercampur dengan zat pengotor (Ibnu, 2004: 135).                                                                                         

Analisis gravimetri berlangsung baik, jika persyaratan berikut ini dapat terpenuhi :

a.    Komponen yang ditentukan harus dapat mengendap secara sempurna (sisa analit yang tertinggal dalam larutan harus cukup kecil, sehingga dapat diabaikan ), endapan yang dihasilkan stabil dan sukar larut.

b.    Endapan yang terbentuk harus dapat diputihkan dengan mudah dari larutan (dengan penyaringan).

c.    Endapan yang ditimbang harus mempunyai susunan stoikiometri tertentu (dapat diubah menjadi system senyawa tertentu ) dan harus bersifat murni atau dapat dimurnikan lebih lanjut 

(Syabatini, 2011).

Menurut (Ibnu, 2004:135) dalam analisis gravimetri endapn yang dihasilkan ditimbang dan disbandingkan dengan berat sampel. Persentase berat analit A terhadap sampel dinyatakan dengan persamaan :

%A =  × 100%

Menurut (Syabatini, 2011) kesalahan dalam gravimetri dibagi menjadi dua yaitu:

a.    Endapan yang tidak sempurna dari ion yang diinginkan dalam cuplikan.

b.    Gagal memperoleh endapan murni dengan komposisi tertentu untuk penimbangan.

Faktor-faktor penyebabnya adalah :

a.    Kopresipitasi dari ion-ion pengotor

b.    Postprepitasi zat yang agak larut

c.    Kurang sempurna pencucian

d.    Kurang sempurna pemijaran

e.    Pemijaran berlebih sehingga sebagian endapan mengurai

f.     Reduksi dari karbon pada kertas saring

g.    Tidak sempurna pembakaran

     h.    Penyerapan air atau karbondioksida oleh endapan

  Untuk menghilangkan sisa-sisa cairan induk dan kotoran yang terjerap, maka endapan harus dicuci setelah disaring. Pencucian akan berhasil jika pencucian dilakukan berulang-ulang dengan pemakaian sebagian demi sebagian cairan pencuci. Pencucian dilanjutkan terus sampai ion pengotor telah hilang sama sekali. Hilangnya ion pengotor ditandai dari hasil negatif pada pengujian cairan pencuci dengan pereaksi yang cocok (Rivai, 1995: 305).

                

D.    Alat dan Bahan

1.      Alat

No.	Nama alat	Kategori	Gambar	Fungsi
1.	Beaker gelas	I		-          untuk mengukur volume larutan yang tidak memerlukan tingkat ketelitianYang  tinggi, -          menampung zat kimia, memanaskan cairan, -          sebagai media pemanasan cairan
2.	Corong	I		Untuk menyaring campuran kimia dengan gravitasi
3.	Penangas	II		Sebagai tempat memanaskan larutan
4.	Gelas ukur	I		Untuk mengukur volume larutan
5.	Pengaduk	I		Untuk mengaduk atau mencampurkan larutan
6.	Erlenyemer	I		Untuk tempat zat yang akan dititrasi. Kadang-kadang juga digunakan untuk memanaskan larutan
7.	Kaki tiga	I		Untuk menahan kawat kasa dalam pemanasan
8.	Tabung reaksi	I		Untuk tempat mereaksikan bahan kimia
9.	Pipet tetes	1		Untuk meneteskan larutan dengan jumlah kecil.
10.	Thermometer	1		Untuk mengukur suhu larutan
11.	Neraca analitik	2		Untuk mengukur bahan (sampel), atau zat kimia
12.	Eksikator	1		Untuk mendinginkan sampel (contoh).
13.	Kertas saring	1		Untuk menyaring larutan.
14.	Mortal dan Alu	1		Menghasluskan batu kapur
15.	Kaca arloji	1		Digunakan untuk tempat zat yang akan ditimbang.

2.      Bahan

No	Nama Bahan	Kategori	Sifat Fisik	Sifat Kimia
1.	Batu kapur (CaCO3)	Umum	-    larut dalam asam, menghasilkan CaO dan CO2 ketika dipanaskan.	-    Padatan/serbuk putih, keasaman (pKa) 9,0
2.	Amonium Oksalat (NH4)2 C2O4	Khusus	-      rumus kimia C2H8N2O4, merupakan garam oksalat dengan ammonia.	-    Warna putih, massa molar 124.1 g mol−1
3.	H2O	Umum	-    Pelarut polar, merupakan ion H+ yang berasosiasi dengan OH-	-     Cairan bening tak berwarna, Titik didih 100 OC, titik lebur 0 °C (273.15 K
4.	HCL encer	Khusus	-    HCl akan berasap tebal di udara lembab. -    Gasnya berwarna kuning kehijauan dan berbau merangsang. Dapat larut dalam alkali hidroksida, kloroform, dan eter. -    Merupakan oksidator kuat. -    Berafinitas besar sekali terhadap unsur-unsur lainnya.	-  Massa atom : 36,45 -  Massa jenis: 3,21gr/cm3 -  Titik leleh : -1010C - Energi ionisasi : 1250 kj/mol -  Kalor jenis :0,115 kal/gr 0C -  Pada suhu kamar, HCl berbentuk gas yang tak berwarna -       Berbau tajam
4 5.	Perak Nitrat (AgNO3)	Khusus	-          Padatan Kristal -          tidak berwarna -          titik leleh 59 -          titik didih 97 -          densitas 1,82	-          Larut dalam air -          merupakan garam
6.	Asam Nitrat (HNO3)	khusus	-          Massa jenis : 1,502 gr/cm3 -          Titik didih : 86ºC -          Titik lebur : -42ºC -          Energi evaporasi : 9,43 kkal/mol pada 200 C -          Berat molekul : 63,02 gram/mol -          Nilai entropi : 37,19 kkal/mol oK pada 25Oc -          Tidak berwarna	-          Merupakan oksidator yang kuat dan asam kuat -          Reaksi dengan amonia menghasilkan amonium nitrat, menurut reaksi: HNO3 + NH3 → NH4NO3 -          Reaksi dengan nikel sulfida menghasilkan garam nikel nitrat, nitrogen monoksida, belerang, dan air. 3 NiS + 8 HNO3 → 3 Ni(NO3)2 + 2 NO + 3 S + 4 H2O -          Reaksi dengan NiS yangditambah asam klorida, menghasilkan garam nikel klorida. 3 NiS + 2 HNO3 + 6 HCl → 3 NiCl2 + 2 NO + 3 S + 4 H2O -          Reaksi dengan logam perak akan membentuk perak nitrat dan nitrogen dioksida.

     E.     Prosedur Kerja

 

 Menimbang CaCO₃ yang telah halus sebanyak 0,2000 gr

                             Melarutkan dengan HCl encer

 

                       

                                                                                           

                                                                                            Memanaskan kembali diatas penangas air ± 1      jam,

                                                  Menyaring dengan kertas    saring yang telah diketahui bobot kosongnya

 

Mencuci endapan hingga bebas klor   dan sulfat  (tes kuantitatif)

 Memanaskan dalam oven pada suhu 100⁰ – 110⁰C selama 1 jam

 Mendinginkan dalam eksikator

 Menimbang kembali

	0,0144 gr

 

      F.     Hasil Pengamatan dan Perhitungan

1.    Hasil Pengamatan

No	Perlakuan	Hasil pengamatan
1	Menimbang dengan teliti contoh batu kapur yang telah dihaluskan	0,2000 gram
2	Melarutkan dengan teliti HCl encer hingga contoh larutan sempurna	Larutan berwarna  keruh
3	Memanaskan diatas penangas air hingga suhu 70-80	Larutan berwana bening dan belum terdapat endapan
4	Mengendapkan dengan asam oksalat	Larutan berwana  keruh dan terdapat endapan.
5	Memanaskan kembali diatas penangas air selama 1 jam kemudian disaring dengan kertas saring yang telah diketahui bobot kosongnya	Larutan berwarna bening  dan terdapat filtrat serta residu
6	Mencuci endapan hingga bebas klor dan sulfat (test kualitatif)	Filtrat berwarna bening bening dan residu berwarna kuning
7	Memanaskan di dalam oven pada suhu 100-110, selama 30 menit	Endapan kapur menjadi kering
8	Mendinginkan dalam eksikator selama 15 menit,  kemudian ditimbang pada neraca analitik	Berat  endapan

2.      Perhitungan

Berat contoh                                                     = 0,20174

Berat kertas saring kosong                               = 2,4298

Berat kertas saring + endapan                          = 2,4154

Berat endapan                                                   = 0,0144

% Endapan

Faktor gravimetric =  =  = 0,4375

                         =

                         = 3,12 %.

Jadi, persentase Ca dalam CaCO₃ adalah 3,12 %.

G.    Pembahasan

Dalam melakukan percobaan ini digunakan analisis gravimetri kandungan suatu unsur atau ion dalam suatu cuplikan dapat dianalisa dengan cara gravimetri, dengan merubah suatu unsur atau ion tersebut kedalam suatu bentuk senyawa yang mudah larut dengan penambahan reaksi pengendap. Hal ini dilakukan pada percobaan ini yaitu akan ditetapkan atau menentukan kadar kalsium di dalam batu kapur (CaCO₃). Kalsium biasa ditetapkan dalam gravimetri melalui pengendapan kalsium oksalat dan pembakaran oksalat tersebut menjadi kalsium oksida, dengan reaksi :

      Ca₂ + CaO₄^2-            CaC₂O_{4 (s)}

CaC₂O₄           CaO_(s) + CO_2(g) + CO_(g)

Berikut ini akan ditetapkan kadar kalsium dalam batu kapur. Untuk mendapatkan kadar kalsium dalam batu kapur dapat dilakukan cara sebagai berikut. Pertama menimbang dengan teliti batu kapur yang telah dihaluskan sebanyak 2,00 gr, kemudian melarutkan dengan HCL encer sehingga larutan menjadi berwarna putih (larutan homogen), tujuan melarutkan CaCO₃ + HCl yaitu agar untuk melarutkan kadar logam yang terkandung dalam CaCO₃. Setelah CaCO₃ melarut dam HCl (larutan homogen), memasukkan larutan kedalam tabung reaksi dan memasukkannya kedalam gelas kimia besar yang berisi air kemudian memanaskan larutan diatas penangas air hingga suhu 70 – 80 ⁰C. tujuan dilakukannya pemanasan yaitu, untuk melarutkan batu kapur secara sempurna atau mempercepat klarutannya.

Reaksi yang terjadi, yaitu :

CaCO₃ + HCl            CaCl + HCO₃

Gambar 1. Proses Penambahan HCl

         Semakin banyak HCl yang diberikan larutan menjadi semakin bening hal ini dikarenakan . Setelah dipanaskan ditambahkan asam oksalat (NH₄)₂CO₃ terbentuk endapan, dan endapan yang dibentuk adalah endapan putih. Penambahan ini bertujuan untuk mengikat pengotor-pengotor pada endapan, semakin banyak ditambahkan (NH₄)₂CO₃ maka semakin banyak endapan yang terjadi. Dan reaksi yang terjadi yaitu

CaCO₃ + HCl + NH₄C₂O₄ → CaC₂O₄ + HCO₃ + NH₄Cl.

      Gambar 2. HCl + CaCO₃

Langkah selanjutnya dipanaskan lagi selama ± 1 jam untuk mengurangi pengotor-pengotor pada endapan, karena ikut menguap. Kemudian endapan tersebut disaring dengan kertas saring yang diketahui bobotnya. Hasil penyaringan pertama dan kedua ditambahkan larutan AgNO₃ terjadi endapan putih dan endapan itu sangat nampak. Dalam proses pemanasan terbentuk gelembung – gelembung gas karena terbentuknya karbon dioksida yang dilepaskan. Persamaan reaksinya :

CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺+ H₂O + CO₂↑

         Gambar 3. Proses pemanasan pertama

Penambahan ammonium oksalat dilakukan agar terbentuknya endapan. pada saat di tambahkan ammonium oksalat kelarutannya berkurang sehingga terbentuklah partikel – partikel kecil yang akan mengendap, sehingga larutan menjadi keruh. Kekeruhan ini dikarenakan terbentuknya kalsium karbonat. Persamaan reaksinya

                                                Ca²⁺ + CO₃^2-  CaCO₃

       

   Gambar 4.  Setelah penambahan ammonium oksalat

Selanjutnya larutan dipanaskan kembali diatas penangas selama satu jam, pada saat pemanasan kekeruhan mulai memudar diakibatkan karena terbentuknya hidrogen karbonat yang larut. Persamaan reaksinya :

CaCo₃↓ + Co₂ + H₂O→Ca²⁺+2HCO₃

Untuk memperoleh berapa gram yang terkandung dalam batu kapur dilakukan perhitungan, berdasarkan perhitungan maka diperoleh berat endapan pada batu kapur yaitu 0.020 g.

         

      Gambar 5. Tingkat kekeruhan mulai memudar

Setelah proses pemanasan kedua dapat dilihat penyusutan larutan dari 50 mL menjadi 20 mL hal ini menandakan karena telah terjadinya penguapan larutan dan zat – zat yang tidak diinginkan, walaupun sebagian besar zat pengotor ada yang ikut mengendap.

   

    Gambar 6. Proses penyaringan

Kemudian mencuci endapan menggunakan aquadest tujuannya untuk membersihkan atau melarutkan zat – zat yang tidak diinginkan guna menghasilkan endapan murni.

              Gambar 7. Pencucian endapan

Pada pencucian pertama ketika filtrat diuji dengan menambahkan BaCl₂, terjadi sedikit perubahan yakni filtrat menjadi sedikit keruh hal ini menandakan bahwa endapan mengandung   sulfat. Ketika ditambahkan AgNO₃ dan setetes HNO₃ terbentuk endapan putih. pencucian kedua selesai dilakukan ketika menguji sulfat dengan menambahkan BaCl₂ tidak terjadi perubahan, larutan tetap bening tentu ini menunjukan bahwa endapan telah bebas dari sulfat terlihat dari tidak adanya endapan putih. Ketika ditambahkan AgNO₃ dan HNO₃ masih terbentuk endapan putih yang menunjukan endapan masih positif mengandung klor, setelah dilakukan pencucian sebanyak 14 kali endapan baru bisa bersih dari klor ditunjukkan dengan tidak adanya endapan putih lagi.

Gambar 8. Larutan bebas klor

Langkah Selanjutnya yakni dilakukan pengeringan endapan bersama kertas saring didalam oven pada suhu 100⁰ – 110⁰ C. hal ini dilakukan untuk menghilangkan zat – zat yang tidak diinginkan sehingga dapat menguap serta menghilangkan kadar airnya. Pengeringan pada suhu tinggi diperlukan untuk menghilangakn air lengkap yang dioklusi atau diserap sangat kuat. Selanjutnya mendinginkan endapan bersama kertas saring didalam eksikator selama  menit, pendinginan dilakukan menggunakan eksikator agar Ca tidak menyerap uap air yang terdapat di udara bebas, serta karena pada bagian bawah eksikator terdapat kristal silika yang dapat menyerap panas sehingga proses pendinginan dapat berlangsung dengan cepat.

Mendinginkan endapan bersama kertas saring didalam eksikator selama  menit, pendinginan dilakukan menggunakan eksikator agar Ca tidak menyerap uap air yang terdapat di udara bebas, serta karena pada bagian bawah eksikator terdapat kristal silika yang dapat menyerap panas sehingga proses pendinginan dapat berlangsung dengan cepat.

     Gambar 9. Pendinginan dalam eksikator

Setelah proses pendinginan, dilakukan penimbangan hingga diperoleh berat yang konstan. Perlakukan berulang kali dilakukan agar memperoleh berat Ca yang murni dan konstan dari hasil pendinginan dan penimbangan yang dilakukan berulang kali.

      Gambar 15. Endapan dan kertas saring

Tujuan dilakukan  pengeringan dan pemijaran (pemanasan) adalah pengeringan endapan untuk menghilangkan air dan zat yang mudah menguap, pemijaran untuk merubah endapan itu kedalam suatu senyawa kimia yang rumusnya diketahui dengan pasti.  Proses pemijaran dilakukan karena analisis gravimetri reaksinya harus stokiometri mudah dipisahkan dari pelarutnya rumus kimia diketahui dengan pasti dan cukup stabil dalam penyimpanan.

H.    Kesimpulan

Berdasarkan yang telah dilakukan dalam laboratorium dapat diketahui bahwa di dalam batu kapur terdapat kalsium yang ditentukan dengan cara analisis gravimetri metode pengendapan dimana didapatkan bahwa Ca yang terkandung dalam batu kapur (CaCO₃) sebesar 3,12 %.

Daftar Pustaka

Ibnu, Shodiq, dkk. 2004. Kimia Analitik I. Malang: JICA.

Khopkar, S.M. 2008. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: Univeritas Indonesia.

Rivai, Harrizul. 1995. Asas Pemeriksaan Kimia. Jakarta: Universitas Indonesia.

Syabatini, Annisa. 2011. Gravimetri. http://annisanfushie.wordpress.com.

            (Diakses pada tanggal 22 Oktober 2017).

Team Teaching Mata Kuliah Prak Analisis Kimia. 2017. Penuntun Praktikum

            Analisis Kimia I. Gorontalo: UNG.