1
ANALISIS DAYA OKSIDATOR K2Cr2O7, KMnO4, DAN KBrO3 TERHADAP ION Fe2+ DALAM GARAM MOHR DAN ION Sn2+ DALAM GARAM SnCl2.2H2O DENGAN METODE TITRIMETRI REDOKS (KONSEP LABORATORY BASED-LEARNING)
TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
RAHMAWATI NIM : 20506037 Program Studi Kimia
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
2
HALAMAN PENGESAHAN ANALISIS DAYA OKSIDATOR K2Cr2O7, KMnO4, DAN KBrO3 TERHADAP ION Fe2+ DALAM GARAM MOHR DAN ION Sn2+ DALAM GARAM SnCl2.2H2O DENGAN METODE TITRIMETRI REDOKS (KONSEP LABORATORY BASED-LEARNING)
Oleh
Rahmawati NIM : 20506037
Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung
Menyetujui
Tanggal ……………………….. Pembimbing
___________________________ (DR. Eng. Muhammad Ali Zulfikar)
i
ABSTRAK
ANALISIS DAYA OKSIDATOR K2Cr2O7, KMnO4, DAN KBrO3 TERHADAP ION Fe2+ DALAM GARAM MOHR DAN ION Sn2+ DALAM GARAM SnCl2.2H2O DENGAN METODE TITRIMETRI REDOKS (KONSEP LABORATORY BASED-LEARNING)
Oleh
Rahmawati NIM : 20506037 Konsep redoks merupakan salah satu materi kimia yang cukup sulit untuk dipahami siswa, karena materinya yang bersifat abstrak sehingga perlu alternatif model pembelajaran yang dapat meminimalkan beban hafalan dan lebih berpusat pada siswa yaitu dengan pemanfaatan laboratorium (Laboratory Based-Learning). Untuk meramalkan urutan daya mengoksidasi oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 (dengan konsentrasi yang sama ~ 0,1 N) terhadap ion Fe2+ dalam garam Mohr 0,1 M serta terhadap ion Sn2+ dalam garam SnCl2.2H2O 0,05 M digunakan metode titrimetri redoks. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh suatu modul praktikum yang dapat membantu dalam pemahaman konsep redoks dalam banyak hal seperti urutan daya pengoksidasi beberapa oksidator terhadap ion Fe2+ dan ion Sn2+ , meramalkan persamaan reaksi redoks yang terjadi, dan kekuatan potensial ion MnO4-, Cr2O72-, BrO3-, Fe2+, dan Sn2+. Pada penelitian ini ditentukan konsentrasi ion Fe2+ dalam garam Mohr, (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O 0,1 M, dan ion Sn2+ dalam garam timah(II) klorida hidrat, SnCl2.2H2O 0,05 M, berdasarkan pada jumlah volume titran (oksidator) yang digunakan dalam titrimetri. Dari hasil titrasi tersebut diperoleh kurva titrasi redoks masing-masing oksidator dengan mengalurkan jumlah volume titran (oksidator) terhadap Esel larutan, sehingga dapat diramalkan urutan daya oksidator dari ketiga oksidator tersebut berdasarkan harga titik ekivalen yang diperoleh pada masingmasing kurva titrasi redoks. Berdasarkan hasil penelitian titrasi redoks garam Mohr dengan oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 diperoleh harga titik ekivalen berturut-turut 1073,5 mV, 1249,6 mV dan 1235,4 mV sedangkan pada titrasi redoks garam SnCl2.2H2O dengan oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 diperoleh harga titik ekivalen berturut-turut 874,2 mV, 1131,7 mV dan 1015,8 mV. Dengan demikian KMnO4 merupakan oksidator terkuat dibandingkan KBrO3 dan K2Cr2O7. Sedangkan ion Sn2+ merupakan reduktor terkuat jika dibandingkan ion Fe2+, sehingga jika
ii
diurutkan dari oksidator terkuat hingga yang terlemah adalah sebagai berikut : MnO4> BrO3- > Cr2O72- >Fe2+ > Sn2+. Hasil penelitian ini dituangkan dalam bentuk modul praktikum untuk membantu guru dalam mengembangkan metode mengajar dimana modul praktikum tersebut juga dapat digunakan untuk mempelajari materi lain (lintas materi), sehingga ke depannya diharapkan dapat menambah motivasi siswa dalam memahami konsep redoks dan elektrokimia; serta mempermudah siswa dalam mengingat konsep dasar reaksi redoks berdasarkan hasil praktikum yang dilakukannya sendiri di laboratorium (Laboratory Based-Learning).
Kata Kunci : Redoks, Oksidator, Titrimetri, Laboratory
iii
ABSTRACT
ANALYSIS OF OXIDATOR CAPACITIES OF K2Cr2O7, KMnO4, AND KBrO3 TO Fe2+ ION IN MOHR SALT AND Sn2+ ION IN SnCI2.2H2O SALT USED REDOX TITRIMETRY METHOD (LABORATORY BASED – LEARNING CONCEPT) By
Rahmawati NIM : 20506037 The concept of redox is one of difficult chemical materials must be understood by students, because this matery abstract. There should be an alternative learning model to minimize the student difficulties in remembering it. The model used a laboratory (Laboratory Based-Learning). To predict the order of oxidizing capacities of K2Cr2O7, KMnO4 and KBrO3 (with the same concentration ~ 0.1 N) to Fe2+ ion in Mohr salt 0,1 M and to Sn2+ ion in SnCI2.2H2O salt 0,05 M, had been used to the redox titrimetry. This research was done to develop an experiment module that can help students to understand the redox concept in many cases, such as : the order of oxidizing capacities of some oxidators to Fe2+ ion and Sn2+ ion, predict redox reaction and potential force of MnO4-, Cr2O72-, BrO3-, Fe2+ and Sn2+ ions. In this research, the determination of Fe2+ in Mohr salt, (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O, and Sn2+ in tin(II)chloride salt, SnCI2.2H2O, were based on the volume of titrant (oxidator) used in the titrimetry. From result of the titration is obtained by redox titration curve each oxidator with grooving number of titrant volumes ( oxidator) to Esel, so we could predict oxidation capacity from all three oxidators based on the value of equivalent point obtained at each redox titration curve. Based on the result of research of redox titration of salt Mohr with oxidator K2Cr2O7, KMnO4 and KBrO3 is obtained the value of equivalent point successively 1073,5 mV, 1249,6 mV and 1235,4 mV while at redox titration of salt SnCl2.2H2O with oxidator K2Cr2O7, KMnO4 and KBrO3 is obtained the value of equivalent successively 874,2 mV, 1131,7 mV and 1015,8 mV. Based on the research, KMnO4 was a stronger oxidator than KBrO3 and K2Cr2O7, Sn2+ ion was a stronger reductor than Fe2+ ion. Thus the order from the strongest oxidator to the weakest was MnO4- > BrO3- > Cr2O72- > Fe2+ > Sn2+. The result of this research will be written in the experiment module to help teacher develop learning method. This experiment module was useable to learn the other
iv
material (cross matery), to help raise students motivation in mastering the concept of redox and electrochemical, and to help students remember the basic concept of redox reaction based on their laboratory work (Laboratory Based-Learning).
Keyword : Redox, Oxidator, Titrimetry, Laboratory
v
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS
Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
vi
HALAMAN PERUNTUKAN Hai orang-orang beriman, berdzikirlah (dengan menyebut nama) Allah, dzikir yang sebanyak-banyaknya. Dan bertasbihlah kepada-Nya diwaktu pagi dan petang. Dia-lah yang memberi rahmat kepadamu dan Malaikat-Nya (memohonkan ampunan untukmu), Supaya Dia mengeluarkan kamu dari kegelapan Kepada cahaya (yang terang). Dan adalah Dia Maha Penyayang kepada orang-orang yang beriman. ( QS. Al-Ahzab : 41-43)
Tesis ini kupersembahkan untuk :
Ayahanda (Alm.) dan ibunda tercinta yang selalu mendoakan, mendidik, memberi semangat dan memberikan yang terbaik. Suamiku Muhammad Adnan dan anakku Alya Zahrah Anandra Putri yang selalu memberikan cinta dan kehangatan.
vii
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini dengan sebaik-baiknya. Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada : 1.
Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi Bandung, atas kesempatan, fasilitas, sarana dan prasarana yang diberikan selama program magister penulis.
2.
Dr. Eng. Muhammad Ali Zulfikar sebagai Dosen Pembimbing penulis, atas segala bimbingan, masukan, saran, bantuan, dan nasehatnya selama penelitian dan selama penulisan tesis ini.
3.
Ibunda tercinta, suami dan puteriku tercinta, saudara-saudaraku tersayang (spesial untuk mba Meda dan mba Maria), keponakan-keponakan tersayang dan seluruh keluarga besar yang telah banyak berkorban dan senantiasa memberikan cinta, doa, dorongan, inspirasi dan motivasi kepada penulis selama ini sehingga dapat menyelesaikan pendidikan.
4.
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Agama Republik Indonesia, yang telah memberikan bantuan finansial sehingga penulis dapat mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program magister.
5.
Seluruh staf akademik dan karyawan Program Studi Kimia, FMIPA-ITB beserta seluruh staf FMIPA-ITB, yang telah mendukung dan membantu dalam berbagai hal kepada penulis selama ini.
6.
Sahabatku tersayang, Efni dan Novi yang selalu mendampingi penulis dalam suka maupun duka dan senantiasa memberi semangat hingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan program magister.
7.
Seluruh rekan S2 Program Magister Kimia ITB KeAngkatan 2006, atas kebersamaan, kerjasama, dan saling tukar pikiran selama menjalani studi di Kimia ITB.
viii
8.
Drs. Abd. Hamid, M.Pd yang telah membantu dan memberi motivasi kepada penulis sehingga dapat mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program magister di Kimia ITB.
9.
Drs. Bachtiar Hasany, M.M., selaku kepala Madrasah Aliyah Negeri 1 Samarinda yang telah memberi kesempatan kepada penulis sehingga dapat mengikuti pendidikan program magister di Kimia ITB.
10. Rekan kerjaku di Madrasah Aliyah Negeri 1 Samarinda (terutama B’Saraniah, B’Roby, B’Witri dan Mami Lily) yang selalu memberi semangat, dorongan dan doa yang tulus kepada penulis. 11. Semua pihak yang tak dapat disebutkan satu persatu, yang telah memberikan dukungan dan bantuan, secara moral maupun material kepada penulis selama menjalani studi program magister ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tesis ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun, sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan tesis ini. Semoga tesis ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak.
Bandung, Mei 2008 Penulis,
ix
DAFTAR ISI ABSTRAK
...........................................................................................................i
ABSTRACT
.........................................................................................................iii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ........................................................................ v HALAMAN PERUNTUKAN...................................................................................vi UCAPAN TERIMA KASIH ....................................................................................vii DAFTAR ISI
.........................................................................................................ix
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................xi DAFTAR GAMBAR................................................................................................xii DAFTAR TABEL ...................................................................................................xiv Bab I
Bab II
Pendahuluan.................................................................................................. 1 I. 1
Latar Belakang....................................................................................... 1
I. 2
Perumusan Masalah............................................................................... 3
I. 3
Tujuan Penelitian................................................................................... 3
I. 4
Kontribusi Penelitian ............................................................................. 3
I. 5
Sistematika Tesis ................................................................................... 4
Tinjauan Pustaka.......................................................................................... 5 II. 1 Oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 ............................................... 5 II. 2 Titrimetri Redoks................................................................................. 10 II. 3 Konsep Laboratory Based-Learning.................................................... 14
Bab III
Metodologi Penelitian .............................................................................. 16 III. 1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................. 16 III. 2 Alat dan Bahan .................................................................................... 16 III.2. 1 Alat ................................................................................................. 16 III.2. 2 Bahan .............................................................................................. 17 III. 3 Penyiapan Larutan Kalium Dikromat 0,1 N (~ 0,0167 M) ................. 17 III. 4 Penyiapan Larutan Kalium Permanganat 0,1 M (~ 0,02 M) ............... 17 III. 5 Standarisasi Larutan Kalium Permanganat dengan Natrium Oksalat . 18
x
III. 6 Penyiapan Larutan Kalium Bromat, KBrO3 0,1 N (0,0167 M)........... 18 III. 7 Pembuatan Larutan Garam Mohr, (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O 0,1 M .... 18 III. 8 Pembuatan Larutan Garam SnCl2.2H2O 0,05 M ................................. 19 III. 9 Pelaksanaan Titrimetri terhadap Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl22H2O 0,05 M .............................................................................. 19 III.9. 1 Titrimetri Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl2.2H2O 0,05 M dengan Oksidator K2Cr2O7 0,1 N ................................................... 19 III.9. 2 Titrimetri Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl2.2H2O 0,05 M dengan Oksidator KMnO4 0,1 N .................................................... 19 III.9. 3 Titrimetri Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl2.2H2O 0,05 M dengan Oksidator KBrO3 0,1 N ...................................................... 20 III. 10 Bab IV
Pengolahan Data ............................................................................. 20
Hasil Penelitian dan Pembahasan ............................................................ 22 IV. 1 Hasil Penelitian.................................................................................... 22 IV.1. 1 Hasil Pengukuran Potensial Sel Larutan......................................... 22 IV. 2 Pembahasan ......................................................................................... 26 IV.2. 1 Perbandingan Daya Reduktor Ion Fe2+ dan Ion Sn2+ ...................... 26 IV.2. 2 Perbandingan Daya Oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 ........ 31 IV.2. 3 Reaksi Redoks dengan Konsep Laboratory Based-Learning......... 37
Bab V
Kesimpulan dan Saran............................................................................... 41 V. 1 Kesimpulan.......................................................................................... 41 V. 2 Saran .................................................................................................... 41
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 42
xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A
Bagan Rancangan Penelitian .......................................................... 44
Lampiran B
Data Hasil Pengukuran Potensial Sel Larutan selama Proses Titrasi Redoks Garam Mohr dan Garam SnCl2.2H2O terhadap Oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 ......................................................... 50
Lampiran C
Hasil Perhitungan Kadar Ion Fe2+ dan Ion Sn2+ terhadapOksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 ......................................................... 56
Lampiran D
Hasil Perhitungan Turunan Pertama Kurva Titrasi Redoks Garam Mohr dan Garam SnCl2.2H2O terhadap Oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 ...................................................................................... 65
Lampiran E
Kurva Turunan Pertama Titrasi Redoks Garam Mohr dan Garam SnCl2.2H2O terhadap Oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 ..... 71
Lampiran F
Modul Praktikum Reaksi Redoks ................................................... 74
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II. 1
Ilustrasi alat-alat yang diperlukan dalam titrimetri......................... 12
Gambar IV. 1
Kurva titrasi redoks garam Mohr dengan oksidator K2Cr2O7......... 22
Gambar IV. 2
Kurva titrasi redoks titrasi garam SnCl2.2H2O dengan oksidator K2Cr2O7 ........................................................................................... 23
Gambar IV. 3
Kurva titrasi redoks titrasi garam Mohr dengan oksidator KMnO4 23
Gambar IV. 4
Kurva titrasi redoks titrasi garam SnCl2.2H2O dengan oksidator KMnO4 ............................................................................................ 24
Gambar IV. 5
Kurva titrasi redoks titrasi garam Mohr dengan oksidator KBrO3 . 24
Gambar IV. 6
Kurva titrasi redoks titrasi garam SnCl2.2H2O dengan oksidator KBrO3 ............................................................................................. 25
Gambar IV. 7
Perubahan warna pada titrasi redoks dengan K2Cr2O7 ................... 27
Gambar IV. 8
Perubahan warna pada titrasi redoks dengan KMnO4 .................... 29
Gambar IV. 9
Perubahan warna pada titrasi redoks dengan KBrO3 ...................... 30
Gambar IV. 10
Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr dan garam SnCl2.2H2O terhadap oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 ....... 36
Gambar A.1
Bagan rancangan pembuatan larutan K2Cr2O7 0,1 N ..................... 44
Gambar A. 2
Bagan rancangan pembuatan larutan garam SnCl2.2H2O 0,05 M .. 44
Gambar A. 3
Bagan rancangan pembuatan larutan KMnO4 0,1 N....................... 45
Gambar A. 4
Bagan rancangan pembuatan larutan KBrO3 0,1 N ........................ 46
Gambar A. 5
Bagan rancangan pembuatan larutan garam Mohr, ........................ 46
Gambar A. 6
Bagan rancangan pelaksanaan titrimetri garam Mohr 0,1 M dan garam SnCl2.2H2O 0,05 M dengan oksidator K2Cr2O7 0,1 N ........ 47
Gambar A. 7
Bagan rancangan pelaksanaan titrimetri garam Mohr 0,1 M dan garam SnCl2.2H2O 0,05 M dengan oksidator KMnO4 0,1 N ......... 48
Gambar A. 8
Bagan rancangan pelaksanaan titrimetri garam Mohr 0,1 M dan garam SnCl2.2H2O 0,05 M dengan oksidator KBrO3 0,1 N ........... 49
xiii
Gambar E. 1
Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator K2Cr2O7 0,1 N (~ 0,02 M) .............................................. 71
Gambar E. 2
Kurva titrasi redoks turunan pertama garam SnCl2.2H2O 0,05 M terhadap oksidator K2Cr2O7 0,1 N (~ 0,02 M)................................ 71
Gambar E. 3
Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KMnO4 0,1 N (~ 0,02 M)................................................ 72
Gambar E. 4
Kurva titrasi redoks turunan pertama garam SnCl2.2H2O 0,05 M terhadap oksidator KMnO4 0,1 N (~ 0,02 M)................................. 72
Gambar E. 5
Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KBrO3 0,1 N (~ 0,02 M) ................................................. 73
Gambar E. 6
Kurva titrasi redoks turunan pertama garam SnCl2.2H2O 0,05 M terhadap oksidator KBrO3 0,1 N (~0,02 M) ................................... 73
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel II. 1
Hubungan oksidator, reduktor dan perubahan bilangan oksidasi.......... 5
Tabel IV. 1
Harga potensial sel (Esel) pada titik ekivalen ..................................... 33
Tabel IV. 2
Harga potensial sel (Esel) pada titik ekivalen ..................................... 34
Tabel IV. 3
Kadar ion Fe2+ dalam garam Mohr dan ion Sn2+ dalam garam SnCl2.2H2O setelah dititrasi dengan oksidator K2Cr2O7, KMnO4 dan KBrO3 .................................................................................................. 35
Tabel B. 1
Potensial sel selama titrasi garam Mohr dengan oksidator K2Cr2O7 ... 50
Tabel B. 2
Potensial sel selama titrasi garam SnCl2.2H2O dengan oksidator K2Cr2O7 ............................................................................................... 51
Tabel B. 3
Potensial sel selama titrasi garam Mohr dengan oksidator KMnO4 .... 52
Tabel B. 4
Potensial sel selama titrasi garam SnCl2.2H2O dengan oksidator KMnO4 ................................................................................................ 53
Tabel B. 5
Potensial sel selama titrasi garam Mohr dengan oksidator KBrO3 ..... 54
Tabel B. 6
Potensial sel selama titrasi garam SnCl2.2H2O dengan oksidator KBrO3 .................................................................................................. 55
Tabel C. 1
Hasil analisis kadar ion Fe2+ dengan K2Cr2O7 0,1 N (~ 0,02 M) ........ 57
Tabel C. 2
Hasil analisis kadar ion Sn2+ dengan K2Cr2O7 0,1 N (~ 0,02 M) ........ 58
Tabel C. 3
Hasil analisis kadar ion Fe2+ dengan KMnO4 0,1 N (~0,02 M) .......... 60
Tabel C. 4
Hasil analisis kadar ion Sn2+ dengan KMnO4 0,1 N (~0,02 M) .......... 61
Tabel C. 5
Hasil analisis kadar ion Fe2+ dengan KBrO3 0,1 N (~0,02 M)............ 63
Tabel C. 6
Hasil analisis kadar ion Sn2+ dengan KBrO3 0,1 N (~ 0,02 M)........... 64
Tabel D. 1
Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator K2Cr2O7 0,1 N (~ 0,02 M).......................... 65
Tabel D.2
Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam SnCl2.2H2O 0,05 M terhadap oksidator K2Cr2O7 0,1 N (~ 0,02 M) ... 66
Tabel D. 3
Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KMnO4 0,1 N (~ 0,02 M) ........................... 67
xv
Tabel D.4
Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam SnCl2.2H2O 0,05 M terhadap oksidator KMnO4 0,1 N (~ 0,02 M) .... 68
Tabel D. 5
Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KBrO3 0,1 N (~ 0,02 M) ............................ 69
Tabel D.6
Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam SnCl2.2H2O 0,05 M terhadap oksidator KBrO3 0,1 N (~ 0,02 M) ...... 70
