Tugas Kelompok Kimia Analitik I
PERMANGANOMETRI
DISUSUN OLEH : Kel IV Dahlia
081304028
Yuliyta Samara
081304038
Andi Ayyub Ansar
081304014
Arianto
081304074
Muh. Rizal Hardiansyah
081304058
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR 2009
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya kepada tim penulis sehingga dapat menyelesaikan makalah Kimia Analitik I yang berjudul “Permanganometri” Penulis menyadari bahwa di dalam pembuatan makalah ini, tidak lepas dari bantuan berbagai pihak untuk itu dalam kesempatan ini penulis menghaturkan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang membantu dalam pembuatan makalah ini. Tim penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan makalah ini masih dari jauh dari kesempurnaan baik materi maupun cara penulisannya. Namun demikian, tim penulis telah berupaya dengan segala kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki sehingga dapat menyelesaikan dengan baik dan oleh karenanya, tim penulis dengan rendah hati dan dengan tangan terbuka menerima masukan, saran dan usul guna penyempurnaan makalah ini. Akhirnya tim penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi seluruh pembaca. Makassar, 04 Desember 2009
Kel IV
2
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ……………………………………………………………… 1 Daftar Isi ……………………………………………………………………... 2 Bab I Pendahuluan ………………………………………………………… ..3 Bab II Pembahasan ……………………………………………………………… A. Reagen-reagen yang Dipergunakan untuk Reaksi-reaksi Redoks …………………………………………………...4 B. Analisa Permanganometri ……………………………………………….5 C. Penentuan-Penentuan dengan Permanganat ……………………………10 Bab III Penutup Kesimpulan ……………………………………………………………...13 Daftar Pustaka …………………………………………………………………14
3
BAB I PENDAHULUAN Reaksi oksidasi reduksi atau reaksi redoks adalah reaksi yang melibatkan penangkapan dan pelepasan elektron. Dalam setiap reaksi redoks, jumlah elektron yang dilepaskan oleh reduktor harus sama dengan jumlah elektron yang ditangkap oleh oksidator. Ada dua cara untuk menyetarakan persamaan reaksi redoks yaitu metode bilangan oksidasi dan metode setengah reaksi (metode ion elektron). Reaksi redoks dapat digunakan dalam analisis volumetri bila memenuhi syarat. Titrasi redoks adalah titrasi suatu larutan standar oksidator dengan suatu reduktor atau sebaliknya, dasarnya adalah reaksi oksidasi-reduksi antara analit dengan titran. Reaksi-reaksi kimia yang melibatkan oksidasi-reduksi dipergunakan secara luas dalam analisa titrimetrik. Ion-ion dari berbagai unsur dapat hadir dalam kondisi oksidasi yang berbeda-beda, menghasilkan kemungkinan terjadi banyak reaksi redoks. Banyak dari reaksi-reaksi ini memenuhi syarat untuk digunakan dalam analisa titrimetrik, dan penerapan-penerapannya cukup banyak. Dikenal
bermacam-macam
titrasi
redoks,
yaitu
Permanganometri,
Dikromatometri, Serimetri, Iodo-iodimetri, dan Bromatometri. Dalam makalah ini, akan dibahas mengenai titrasi redoks Permanganometri, yaitu standarisasi dan penerapannya dalam penentuan besi di dalam bijih-bijih besi.
4
BAB II PEMABAHASAN A. Reagen-reagen yang Dipergunakan untuk Reaksi-reaksi Redoks Dalam banyak prosedur analitis, analitnya memiliki lebih dari satu kondisi oksidasi sehingga harus dikonversi menjadi satu kondisi oksidasi tunggal sebelum titrasi. Sebuah contoh sering kita jumpai adalah penentuan besi dalam bijih besi. Begitu bijih besi tersebut dilarutkan, besi akan hadir baik dalam keadaan oksidasi +2 maupun keadaan oksidasi +3. Besi tersebut harus direduksi seluruhnya ke kondisi +2 sebelum penititrasian dengan sebuah larutan standar dari sebuah agen pengoksidasi. Reagen redoks yang dipergunakan dalam langkah pendahuluan ini harus dapat mengkonversi analit dengan cepat dan sempurna ke dalam kondisi oksidasi yang diinginkan. Kelebihan dari reagen ini biasanya ditambahkan, dan kita harus dapat membuang kelebihan tersebut sehingga kelebihan tersebut tidak beraksi dengan titrannya dalam titrasi selanjutnya (Underwood, 2002). Berikut ini adalah beberapa jenis reagen yang biasa dipergunakan dalam langkah-langkah pendahuluan 1. Agen-Agen Pengoksidasi : a. Natrium dan Hidrogen Peroksida b. Kalium dan Amonium Peroksodisulfat c. Natrium Bismutat 2. Agen-Agen Pereduksi : a. Sulfur Dioksida dan Hidrogen Sulfida b. Timah(II) Klorida c. Metal dan Alloy (Underwood, 2002).
5
B. Analisa Permanganometri Permanganometri merupakan titrasi yang dilakukan berdasarkan reaksi oleh kalium permanganat (KMnO4). Reaksi ini difokuskan pada reaksi oksidasi dan reduksi yang terjadi antara KMnO4 dengan bahan baku tertentu. Titrasi dengan KMnO4 sudah dikenal lebih dari seratus tahun. Kebanyakan titrasi dilakukan dengan cara langsung atas alat yang dapat dioksidasi seperti Fe+, asam atau garam oksalat yang dapat larut dan sebagainya (Anonim, 2009). 1. Sifat-sifat Kalium Permanganat Kalium permanganat telah banyak dipergunakan sebagai agen pengoksidasi. Reagen ini dapat diperoleh dengan mudah, tidak mahal, dan tidak membutuhkan indikator terkecuali untuk larutan yang amat encer. Satu tetes 0,1 N permanganat memberikan warna merah muda yang jelas pada volume dari larutan yang biasa dipergunakan dalam sebuah titrasi. Warna ini dipergunakan untuk mengindikasi kelebihan reagen tersebut. Permanganat menjalani beragam reaksi kimia, karena mangan hadir dalam kondisi-kondisi oksidasi +2, +3, +4, +6, +7. Reaksi yang paling umum ditemukan dalam laboratorium adalah reaksi yang terjadi dalam larutan-larutan yang bersifat amat asam, 0,1 N atau lebih besar. Permanganat bereaksi secara cepat dengan banyak agen pereduksi
berdasarkan
reaksi
ini,
namun
beberapa
substansi
membutuhkan pemanasan dan penggunaan sebuah katalis untuk mempercepat reaksi (Underwood, 2002). Kalium permanganat, selain sebagai oksidator dalam suasana asam, juga dapat berlangsung dalam suasana basa maupun netral. Dalam suasana asam atau [H+] ≥ 0,1 N, ion permanganat mengalami reduksi menjadi ion mangan (II) sesuai reaksi :
6
MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O Eo = 1,51 Volt Dalam suasana basa, ion permanganat mengalami reduksi menjadi ion manganat yang berwarna hijau seperti reaksi berikut : MnO4- + e- MnO42- Eo = 0,56 Volt Dalam suasana netral, MnO4 direduksi menjadi MnO2 yang mengendap. Reaksinya MnO4- + 4H+ + 3e → 3MnO2 + H2O Eo = 1,70 V (Annisanfushie, 2008). Reaksi dalam suasana alkalis : MnO4- + 3e → MnO42MnO42- + 2H2O + 2e → MnO2 + 4OHMnO4- + 2H2O + 3e → MnO2 + 4OH(Dinda, 2008). Kalium permanganat merupakan oksidator kuat dalam larutan yang bersifat asam lemah, netral atau basa lemah. Titrasi harus dilakukan dalam larutan yang bersifat asam kuat karena reaksi tersebut tidak terjadi bolak balik, sedangakan potensial elektroda sangat tergantung pada pH Asam sulfat adalah asam yang paling sesuai, karena tidak bereaksi terhadap permanganat dalam larutan encer. Dengan asam klorida, ada kemungkinan terjadi reaksi : 2MnO4- + 10Cl- + 16H+ 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O dan sedikit permanganat dapat terpakai dalam pembentukan klor. Reaksi ini terutama berkemungkinan akan terjadi dengan garam-garam besi, kecuali jika tindakan-tindakan pencegahan yang khusus diambil. Dengan asam bebas yang sedikit berlebih, larutan yang sangat encer, temperatur yang rendah, dan titrasi yang lambat sambil mengocok terus-menerus, bahaya dari penyebab ini telah dikurangi sampai minimal (Annisanfushie, 2008).
7
2. Standarisasi Kalium Permanganat Pereaksi kalium permanganat bukan merupakan larutan baku primer dan karenanya perlu dibakukan terlebih dahulu. Larutan baku KMnO4 dibuat dengan melarutkan sejumlah kalium permanganat dalam air, mendidihkannya selama delapan jam atau lebih, kemudian endapan MnO2 yang terbentuk disaring, lalu dibakukan dengan zat baku utama (larutan standar primer) (Rivai, 1994). Tindakan pencegahan khusus harus dilakukan dalam pembuatan larutan permanganat. Mangan dioksidasi mengkatalisis dekomposisi larutan permanganate. Jejak-jejak dari MnO2 yang semula ada dalam permanganat. Atau terbentuk akibat reaksi antara permanganat dengan jejak-jejak dari agen-agen produksi didalam air, mengarah pada dekomposisi. Tindakan ini biasanya berupa larutan kristal-kristalnya, pemanasan untuk menghancurkan substansi yang dapat direduksi dan penyaringan
melalui
asbestos
atau
gelas
yang
disinter
untuk
menghilangkan MNO2. Larutan tersebut kemudian distandarisasi dan jika disimpan dalam gelap dan tidak diasamkan konsentrasinya tidak akan banyak berubah selama beberapa bulan (Dinda, 2008). Ada beberapa standar primer untuk standarisasi permanganat, yaitu : Arsen (III) Oksida Senyawa As2O3 adalah standar primer yang sangat baik untuk larutan-larutan permanganat. Senyawa ini stabil, nonhigroskopis, dan tersedia dengan tingkat kemurnian yang tinggi. Oksida ini dilarutkan dalam larutan Natrium hidroksida, dan larutan kemudian diasamkan dengan asam klorida dengna titrasi permanganat : 5HAsO2 + 2MnO4- + 6H+ 2H2O 2Mn2+ + 5H3AsO4
8
Reaksi ini berjalan lambat pada suhu ruangan terkecuali sebuah katalis ditambahkan. Kalium iodida, KI, kalium iodidat, KIO3, dan iodin monoklorida, ICl, telah dipergunakan sebagai katalis. Natrium Oksalat Senyawa ini, Na2C2O4, juga merupakan standar primer yang baik untuk permanganat dalam larutan asam. Senyawa ini dapat diperoleh dengan tingkat kemurnian yang tinggi, stabil pada saat pengeringan, dan nonhigroskopis. Reaksinya dengan permanganat agak sedikit rumit, dan meskipun banyak penyelidikan telah dilakukan, mekanisme tapatnya tidak pernah jelas. Reaksinya berjalan lambat dalam suhu ruangan, sehingga larutan biasanya dipanaskan sampai 60oC. Bahkan pada suhu tinggi reaksinya mulai dengan lambat, namun kecepatannya meningkat ketika ion mangan (II) terbentuk. Mangan (II) bertindak sebagai katalis, dan reaksinya disebut autokatalitik, karena katalisnya diproduksi di dalam reaksi itu sendiri. Ion tersebut dapat memberikan efek katalitiknya dengan cara bereaksi dengan cepat dengan permanganat untuk membentuk mangan berkondisi oksidasi menengah (+3 atau +4), dimana ada gilirannya secara cepat mengoksidasi ion oksalat, kembali ke kondisi divalen persamaan reaksi yamg terjadi : 5C2O4- + 2MnO4- + 16H+ →10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O Untuk pengasaman sebaiknya dipakai asam sulfat, karena asam ini tidak menghasilkan reaksi samping. Sebaliknya jika dipakai asam klorida dapat terjadi kemungkinan teroksidasinya ion klorida menjadi gas klor dan reaksi ini mengakibatkan dipakainya larutan permanganat dalam jumlah berlebih. Meskipun untuk beberapa reaksi dengan arsen (II)
9
oksida, antimoni (II) dan hidrogen peroksida, karena pemakaian asam sulfat justru akan menghasilkan beberapa tambahan kesulitan. Kalium pemanganat adalah oksidator kuat, oleh karena itu jika berada dalam HCl akan mengoksidasi ion Cl- yang menyebabkan terbentuknya gas klor dan kestabilan ion ini juga terbatas. Biasanya digunakan pada medium asam 0,1 N. Namun, beberapa zat memerlukan pemanasan atau katalis untuk mempercepat reaksi. Seandainya banyak reaksi itu tidak lambat, akan dijumpai lebih banyak kesulitan dalam menggunakan reagensia ini (Annisanfushie, 2008). Besi Kawat besi dengan tingkat kemurnian yang tinggi dapat dijadikan sebagai sebuah standar primer. Unsur ini larut dalam asam klorida encer, dan semua besi (III) yang diproduksi selama proses pelarutan direduksi menjadi besi (II). Jika larutannya kemudian dititrasi dengan permanganat, cukup banyak ion klorida yang dioksidasi selain besi (II). Oksida dari ion klorida oleh permanganat berjalan lambat pada suhu ruangan. Namun demikian, dengan kehadiran besi, oksidasi akan berjalan lebih cepat. Meskipun besi (II) adalah agen pereduksi yang lebih kuat daripada ion klorida, ion yang belakangan ini disebut ini teroksidasi secara bersamaan dengan besi. Kesulitan semacam ini tidak ditemukan di dalam oksidasi dari As2O3 atau pun Na2C2O4 dalam larutan asam klorida. Sebuah larutan dari mangan(II) sulfat, asam sulfat, dan asam fosfat, disebut larutan “pencegah”, atau larutan Zimmerman-Reinhardt, dapat ditambahkan ke dalam larutan asam klorida dari besi sebelum dititrasi dengan permanganat. Asam fosfat menurunkan konsentrasi dari ion besi(III) dengan membentuk sebuah kompleks, membantu memaksa reaksi berjalan sampai selesai, dan juga menghilangkan warna kuning yang ditunjukkan oleh besi(III) dalam media klorida. Kompleks fosfat ini
10
tidak berwarna, dan titik akhirnya lebih jelas (Underwood, 2002). C. Penentuan-Penentuan dengan Permanganat Larutan baku permanganat dapat dipakai untuk penentuan beberapa zat yang bersifat sebagai reduktor. Beberapa di antara reduktor tersebut bereaksi dengan permanganat menurut persaman reaksi berikut: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 5H2O2 + 2MnO4- + 6H+ 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O 5NO2- + 2MnO4- + 6H+ 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O 5HSO3- + 2MnO4- + H+ 5SO4- + 2Mn2+ 3H2O 5H3AsO3 + 2MnO4- + H+ 5H2AsO4- + 2Mn2+ + 3H2O Tanda panah ke arah bawah mendahului ion permanganat dalam persamaan reaksi di atas menunjukan bahwa ion permanganat sebagai pentiter. Selain itu, ion-ion logam yang berada dalam keadaan oksidasi yang rendah dapat pula dititrasi dengan permanganat. Misalnya, Ti3+ menjadi Ti4+, Fe2+ menjadi Fe3+, VO2+ menjadi VO2+ dan sebagainya (Rivai, 1994). Penentuan Besi di dalam Bijih-bijih Besi Penentuan besi dalam bijih-bijih besi adalah salah satu aplikasi terpenting dari titrasi-titrasi permanganat. Asam terbaik untuk melarutkan bijih-bijih besi adalah asam klorida, dan timah(II) klorida sering ditambahkan untuk membantu proses pelarutan. Sebelum titrasi dengan permanganat setiap besi(III) harus direduksi menjadi besi(II). Reduksi ini dapat dilakukan dengan reduktor Jones atau dengan timah(II) klorida. Reduktor Jones lebih disarankan jika asam yang tersedia adalah sulfat, mengingat tidak ada ion klorida yang masuk. Jika larutannya mengandung asam klorida, seperti yang sering terjadi, reduksi dengan timah(II) klorida akan lebih memudahkan. Klorida ditambahkan ke dalam sebuah larutan panas dari sampelnya, dan 11
perkembangan reduksi diikuti dengan memperhatikan hilangnya warna kuning dari ion besi(III): Sn2+ + 2Fe3+ Sn4+ + 2Fe2+ Sedikit kelebihan timah(II) klorida ditambahkan untuk memastikan selesainya reduksi. Kelebihan ini dihilangkan dengan permanganat melalui titrasi. Untuk tujuan ini, larutan tersebut didinginkan, dan rakssa(II) klorida ditambahkan secara cepat untuk mengoksidasi kelebihan ion timah(II) : 2HgCl2 + Sn2+ Hg2Cl2(s) + Sn4+ + 2ClBesi(II) tidak dioksidasi oleh rakasa(II) klorida. Endapan dari raksa(I) klorida, jika kecil, tidak akan mengganggu titrasi lanjutannnya. Namun demuikian, jika timah(II) klorida yang ditambahkan terlalu banyak raksa(I) klorida dapat direduksi lebuih lanjut manjadi raksa yang bebas : Hg2Cl2 (s) + Sn2+ 2Hg(l) + 2Cl- + Sn4+ Raksa, yang dihasilkan dalam keadaan yang dengan terbagi baik pada kondisi-kondisi ini, menyebabkan endapannya tampak berwarna abu-abu hingga hitam. Jika endapannya gelap, sampel tersebut harus dibuang, karena raksa, dalam keadaan yang terbagi dengan baik, akan teroksidasi selama titrasi. Kecenderungan untuk mengalami reduksi lebih lanjut dari Hg2Cl2 akan sangat berkurang jika larutan tersebut dingin dan HgCl2 ditambahkan secara cepat. Tentu saja jika SnCl2 yang ditambahkan tidak mencukupi, tidak ada endapan Hg2Cl2 yang akan didapat. Dalam kasus ini sampel harus dibuang. Timah(II) klorida biasanya dipergunakan untuk mereduksi besi dalam sampel-sampel yang telah dilarutkan dalam asam klorida. Larutan pencegah Zimmermann-Reindhardt lalu ditambahkan jika titrasi akan dilakukan dengan permanganat (Underwood, 2002).
12
Beberapa ion logam yang tidak dioksidasi dapat dititrasi secara tidak langsung dengan permanganometri seperti: (1) ion-ion Ca, Ba, Sr, Pb, Zn, dan Hg(I) yang dapat diendapkan sebagai oksalat. Setelah endapan disaring dan dicuci, dilarutkan dalam H2SO4 berlebih sehingga terbentuk asam oksalat secara kuantitatif. Asam oksalat inilah yang akhirnya dititrasi dan hasil titrasi dapat dihitung banyaknya ion logam yang bersangkutan. (2) ion-ion Ba dan Pb dapat pula diendapkan sebagai garam khromat. Setelah disaring, dicuci, dan dilarutkan dengan asam, ditambahkan pula larutan baku FeSO4 berlebih. Sebagian Fe2+ dioksidasi oleh khromat tersebut dan sisanya dapat ditentukan banyaknya dengan menitrasinya dengan KMnO4 (Anonim, 2009). Sumber-sumber kesalahan pada titrasi permanganometri, antara lain terletak pada: Larutan pentiter KMnO4 pada buret Apabila percobaan dilakukan dalam waktu yang lama, larutan KMnO4 pada buret yang terkena sinar akan terurai menjadi MnO2 sehingga pada titik akhir titrasi akan diperoleh pembentukan presipitat coklat yang seharusnya adalah larutan berwarna merah rosa. Penambahan KMnO4 yang terlalu cepat pada larutan seperti H2C2O4 Pemberian KMnO4 yang terlalu cepat pada larutan H2C2O4 yang telah ditambahkan H2SO4 dan telah dipanaskan cenderung menyebabkan reaksi antara MnO4- dengan Mn2+ : MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O ↔ 5MnO2 + 4H+ Penambahan KMnO4 yang terlalu lambat pada larutan seperti H2C2O4 Pemberian KMnO4 yang terlalu lambat pada larutan H2C2O4 yang telah ditambahkan H2SO4 dan telah dipanaskan mungkin akan terjadi kehilangan oksalat karena membentuk peroksida yang kemudian terurai menjadi air : H2C2O4 + O2 ↔ H2O2 + 2CO2↑ (Anonim , 2009).
13
BAB III KESIMPULAN Dikenal bermacam-macam titrasi redoks, yaitu Permanganometri, Dikromatometri, Serimetri, Iodo-iodimetri, dan Bromatometri. Dalam makalah ini, akan dibahas mengenai titrasi redoks Permanganometri. Permanganometri merupakan titrasi yang dilakukan berdasarkan reaksi oleh kalium permanganat (KMnO4). Reaksi ini difokuskan pada reaksi oksidasi dan reduksi yang terjadi antara KMnO4 dengan bahan baku tertentu. Kalium permanganat telah banyak dipergunakan sebagai agen pengoksidasi. Reagen ini dapat diperoleh dengan mudah, tidak mahal, dan tidak membutuhkan indikator terkecuali untuk larutan yang amat encer. Satu tetes 0,1 N permanganat memberikan warna merah muda yang jelas pada volume dari larutan yang biasa dipergunakan dalam sebuah titrasi. Pereaksi kalium permanganat bukan merupakan larutan baku primer dan karenanya perlu dibakukan terlebih dahulu Natrium Oksalat, Na2C2O4, merupakan standar primer yang baik untuk permanganat dalam larutan asam persamaan reaksi yamg terjadi : 5C2O4- + 2MnO4- + 16H+ →10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O Penentuan besi dalam bijih-bijih besi adalah salah satu aplikasi terpenting dari titrasi-titrasi permanganat. Asam terbaik untuk
melarutkan bijih-bijih besi
adalah asam klorida, dan timah(II) klorida sering ditambahkan untuk membantu proses pelarutan.
14
DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2009. Permanganometri. http://id.wikipedia.org/wiki/Permanganometri Diakses pada tanggal 05 November 2009. Annisanfushie. 2008. Permanganometri. http://id.wordpress.com/tag/kimia-analitik-ii/ Diakses pada tanggal 05 November 2009. Dinda. 2008. Permanganometri. http://medicafarma.blogspot.com/2008/04/permanganometri.html
Diakses pada tanggal 05 November 2009. Rivai, Harrizul. 1994. Asas Pemeriksaan Kimia. Universitas Indonesia : Jakarta. Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif., Edisi keenam. Erlangga : Jakarta.
15
