STOIKIOMETRI REAKSI LOGAM DENGAN GARAM

  

A.    Tujuan

Mempelajari stoikiometri reaksi antara logam tembaga dan larutan besi (III) dan memprediksi ion tembaga yang dihasilkan.

 

B.     Dasar Teori

Reaksi kimia merupakan proses yang melibatkan perubahan struktur, komposisi, dan energi setiap spesies yang berperan serta dalam skala molekuler maupun atomik. Stoikiometri merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari berbagai aspek yang menyangkut kesetaraan massa antar zat yang etrlibat dalam reaksi kimia, baik dalam skala molekular maupun skala eksperimental. Pengetahuan tentang kesetaraan massa zat antara zat yang bereaksi merupakan dasar penyelesaian hitungan yang melibatkan reaksi kimia. Konsep mol diperlukan untuk mengkonversi kesetaraan massa antar zat dari skala molekular ke dalam skala eksperimental dalam laboratorium (Arifin, 2010)

Larutan yang terlibat:

1.      Asam Oksalat (H₂C₂O₄.H₂O)

Berbentuk zat padat kristalin, tak berwarna dan mudah larut dalam air. Asam oksalat merupakan turunan asam dikarboksilat yang kuat dan banyak terdapat di tanaman dan sayuran. Asam oksalat dihasilkan dalam tubuh dengan metabolisme asam glioksilat atau asam askorbat. Asam oksalat tidak dimetabolisme tetapi diekskresikan dalam urin . asam ini dapat digunakan sebagai reagen analitis dan sebagai reduktor. (F. Asip. 2015)

2.      Permanganat, MnO₄⁻

Semua permanganat larut dalam air membentuk larutan ungu. Untuk mempelajari reaksi pada permanganat digunakan larutan kalium permanganate (KMnO₄). Jika direaksikan dengan asam oksalat (H₂C₂O₄.H₂O) dan dengan asam sulfat (H₂SO₄) yang berfungsi sebagai katalis, akan menghasilkan gas karbon dioksida

3.      Tembaga (Cu)

Tembaga adalah logam merah muda yang lunak, dapat ditempa dan liat. Karena potensial elektroda standarnya positif maka ia tak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen ia bisa larut sedikit, selain itu asam sulfat pekat panas juga dapat melarutkan tembaga

4.      Besi (Fe)

Besi yang murni adalah logam berwarna putih perak yang kukuh dan liat. Ia melebur pada 1535 ᵒC. Asam sulfat encer melarutkan besi dan dalam  larutan, besi dapat berbentuk ion divalen atau trivalen. Biasanya, Fe akan lebih  mudah membentuk senyawa dalam bentuk Fe³⁺ dibandingkan Fe²⁺ serta dapat  membentuk kompleks yang stabil dengan senyawa tertentu. (Wang, S. 2015)

5.      Besi (II) atau fero

Diturunkan dari besi (II) oksida, FeO. Dalam larutan, garam-garam ini mengandung kation Fe²⁺ dan berwarna sedikit hijau. Ion besi (II) merupakan zat pereduksi yang kuat dan mudah dioksidasikan menjadi besi (III)

6.      Besi (III) atau feri

Diturunkan dari oksida besi (III) Fe₂O₃. Dalam larutannya, terdapat kation-kation Fe³⁺ yang berwarna kuning muda. Zat-zat pereduksi mengubah ion besi (III) menjadi besi (II). (Vogel I, 1985)

Dalam percobaan ini akan dipelajari stoikiometri reaksi antara logam tembaga dengan larutan garam besi (III) dalam suasana asam dengan menganalisa hasil reaksi secara volumetrik. Secara teoritis, ion tembaga monovalen Cu⁺ dan ion tembaga bivalen Cu²⁺ merupakan dua spesies yang dapat dihasilkan dari logam tembaga dalam reaksi ini. Dengan memanfaatkan harga potensial elektroda standar untuk setiap spesies dapat diperkirakan spesies mana yang secara termodinamika memiliki kemungkinan lebih besar untuk terbentuk.

Reaksi antara logam Cu dengan larutan Fe³⁺ dapat diperkirakan berlangsung menurut persamaan reaksi berikut :

Cu + Fe³⁺→ Fe²⁺ + Cu⁺      (1)

Cu + 2Fe³⁺→ 2Fe²⁺+ Cu²⁺  (2)

Reaksi yang terjadi dapat diketahui dari harga perbandingan jumlah mol ion Fe³⁺ yang bereaksi dengan logam yang terpakai. Jika harga perbandingan jumlah mol itu digunakan simbol r maka diperoleh rumus :

Harga r berkisar antara 1-2. Jika reaksi yang terjadi hanya reaksi (1) maka r = 1 dan r = 2 apabila reaksi yang terjadi hanya reaksi (2).

Reaksi asam basa dapat dikenali sebagai proses transfer proton. Kelompok reaksi yang disebut reaksi oksidasi reduksi (atau redoks) dikenal juga sebagai reaksi transfer elektron. Reaksi oksidasi reduksi berperan dalam banyak hal didalam kehidupan kita sehari hari. Reaksi ini terlibat mulai dari pembakaran bahan bakar minyak bumi sampai dengan kerja cairan pemutih yang digunakan dalam rumah tangga. Selain itu sebagian besar unsur logam dan nonlogam diperoleh dari bijinya melalui proses oksidasi reduksi. (R. Chang, 2004)

 

C.     Alat dan Bahan

1.      Alat:

a.       Gelas piala 250 mL

b.      Gelas arloji

c.       Labu takar 100 mL

d.      Pipet gondok 25 mL

e.       Buret 50 mL

f.       Labu erlenmeyer 100 mL

g.      1 set pemanas spirtus

2.      Bahan:

a.       Etanol 95 %

b.      Serbuk Cu

c.       Larutan H₂SO₄

d.      Larutan KMnO₄

e.       Larutan Fe(NH₄)(SO₄)₂

 

D.    Cara Kerja

1.      Standarisasi larutan KMnO4 0,02 M

a.       Timbang 0,63 g asam oksalat H₂C₂O₄.2H₂O dan larutan dalam labu takar 100 mL, kemudian encerkan dengan aquades sampai tanda.

b.      Ambil 5 mL larutan asam oksalat dan tempatkan dalam labu erlenmeyer 100 mL, tambahkan 20 mL H₂SO₄ 2,5 M dan dititrasi dengan larutan standar KMnO₄ yang akan distandarisasi dalam buret.

c.       Ulangi titrasi sebanyak 3 kali dan hitung molaritas rata-rata larutan standar KMnO₄.

2.      Stoikiometri reaksi logam Cu dengan larutan Fe(III)

a.       Timbang 0,2 gram serbuk tembaga dalam gelas kimia/gelas arloji kecil yang telah diketahui beratnya.

b.      Ke dalam gelas kimia 250 mL masukkan 30 mL larutan besi(III) 0,2 M dan 15 mL larutan asam sulfat 2,5 M.

c.       Masukkan dengan hati-hati gelas arloji kecil yang telah berisi serbuk Cu ke dalam gelas kimia yang berisi larutan besi(III). Usahakan semua serbuk masuk ke dalam larutan.

d.      Tutuplah gelas kimia dengan gelas arloji besar, kemudian didihkan sampai semua tembaga larut sempurna. Bila perlu sekali-kali diaduk agar tidak ada tembaga yang menempel di dinding gelas.

e.       Setelah reaksi berhenti, ambil gelas kimia kecil dengan penjepit kayu dan didihkan kira-kira 10 menit lagi untuk meyakinkan bahwa tembaga telah bereaksi sempuran.

f.       Dinginkan larutan dalam aquades dingin, kemudian pindahkan secara kuantitatif dalam labu takar 100 mL dan encerkan sampai tanda.

g.      Ambil sebanyak 25 mL larutan dengan pipet gondok, masukkan ke dalam labu erlenmeyer 100 mL, kemudian ion besi(III) yang ada dalam larutan dititrasi dengan larutan standar KMnO₄ 0,02 M.

h.      Hitung konsentrasi Fe²⁺ yang dihasilkan dan hitung pula perbandingan jumlah mol r, dengan rumus :

i.        Dari hasil percobaan, tentukan reaksi mana yang lebih mungkin terjadi: reaksi (1) atau (2). Bandingkan hasil yang Anda dapatkan dengan perkiraan yang diperoleh menggunakan harga potensial elektroda standar.

j.        Hitung pula perbandingan [Cu⁺]/[Cu²⁺] dengan rumus:

 

E.     Data Pengamatan

1.      Standarisasi larutan KMnO₄ 0,02 M

1.	V1	8,1 ml
2.	V2	8,4 ml
3.	V3	8,3 ml

 

2.      Stoikiometri logam Cu dan garam Fe

1.	V1	32 ml
2.	V2	31 ml
3.	V3	33 ml

 

F.      Pembahasan

Standarisasi larutan KMnO₄ dengan asam oksalat bertujuan untuk menentukan konsentrasi yang sebenarnya dari KMnO₄ sehingga dapat digunakan sebagai larutan baku dalam penentuan stoikiometri reaksi antara logam dengan garam besi (III) dengan metode titrasi tersebut. Standarisasi ialah suatu usaha untuk menentukan konsentrasi yang tepat dari calon larutan baku. Dalam titrasi terdapat larutan yang dijadikan sebagai larutan standar primer dan larutan standar sekunder. Larutan standar primer merupakan larutan yang mengandung zat padat murni yang konsentrasinya telah diketahui secara tepat melalui metode gravimetri (perhitungan massa), dapat digunakan untuk menetapkan konsentrasi larutan lain yang belum  diketahui. 

Dalam percobaan stoikiometri ini dilakukan titrasi berupa titrasi permanganometri. Dimana titrasi permanganometri di definisikan sebagai titrasi yang   dilakukan berdasarkan reaksi oleh kalium permanganat. Titrasi yang dilakukan pada percobaan ini disebut sebagai titrasi redoks. Dimana KMnO₄ berfungsi sebagai larutan auto indikator. Larutan auto indikator merupakan larutan yang bisa berfungsi sebagai titran dan juga berfungsi sebagai indikator. Sehingga permanganat yang bereaksi dengan larutan campuran yang bersifat asam akan mengalami reduksi   menjadi Mn²⁺ dimana biloksnya turun dari +7 menjadi +2. reaksinya adalah:

MnO4⁻ + 8H⁺ + 5e⁻  → Mn²⁺ + 4H₂O

Dalam langkah awal ini dilakukan proses pelarutan sebanyak 0,63 gram asam oksalat (H₂C₂O₄.2H₂O) yang berbentuk padatan menjadi suatu larutan. Setelah melarut dengan sempurna, larutan ini diencerkan dalam labu ukur 100 ml. Lalu larutan tersebut ditambahkan H₂SO₄ 2,5 M dan dititrasi menggunakan larutan standar KMnO₄ 0,02M yang telah di standardisasi dalam buret sehingga dalam reaksinya menghasilkan Mn²⁺ yang akan mempercepat reaksi yang terjadi disebabkan oleh Mn²⁺ yang bersifat autokatalitik. Titrasi diulangi tiga kali dan dihentikan setelah warna larutan yang sebelumnya berwarna bening berubah menjadi ungu.

Dari   hasil   percobaan   yang   dilakukan   diperoleh   konsentrasi  KMnO₄ yang digunakan  untuk  menitrasi  asam  oksalat  yang  telah  lebih  dahulu  diketahui konsentrasinya dan volumenya sehingga diperoleh konsentrasi KMnO₄ adalah sebesar 0,012 M.

Langkah kedua yaitu, mereaksikan logam Cu dengan larutan Fe(III). Sebelumnya, ditimbang terlebih dahulu 0,2 gram serbuk tembaga dalam gelas beker yang telah diketahui beratnya dan dimasukkan kedalam gelas tersebut, larutan antara larutan besi(III) 0,2 M dengan larutan asam sulfat 2,5 M. lalu dididihkan larutan tersebut, dalam proses pemanasannya terjadi perubahan warna, hal ini disebabkan oleh ion Fe3+ yang terdapat didalamnya. Pemanasan dihentikan apabila serbuk tembaga mulai habis, lalu didinginkan lalu filtratnya diencerkan dan dititrasi dengan larutan standar KMnO₄ 0,02M. Langkah-langkahnya sama dengan langkah awal diatas hanya saja tidak ada pemanasan. Dari hasil perhitungan didapatkan nilai dari r adalah mendekati 1 yaitu 0,51 sehingga dapat di ramalkan reaksi yang terjadi adalah reaksi (1) Cu + Fe³⁺↔ Fe²⁺ + Cu⁺

 

G.    Simpulan

            Titrasi yang digunakan berupa titrasi permanganometri karena kalium permanganat digunakan sebagai titran, titran adalah larutan yang digunakan untuk mentitrasi dan biasanya sudah diketahui secara pasti konsentrasinya. Pada percobaan ini tidak digunakan indikator karena kaliumpermanganat bertindak sebagai larutan autoindikator yang berfungsi sebagai titran dan indikator.

 

             

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Arifin. (2010). Penuntun kimia Anorganik II. Kendari: Laboratorium Pengembangan Unit             Kimia Universitas Haluoleo.

Asip, F & dkk. (2019). Pengaruh Konsentrasi NaOH dan Waktu Peleburan pada Pembuatan
            Asam Oksalat dari Ampas Tebu. Jurnal Teknik Kimia, 21(3), 9-15. Retrieved from             http://ejournal.ft.unsri.ac.id/index.php/jtk/article/view/115

Chang, R.(2004). Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid I. Jakarta : Erlangga.

Svehla, G.(1985). Vogel Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semi Mikro Edisi Kelima           Jilid 2 . Jakarta:PT Kalman Media Pustaka.

Wang, S & dkk. (2015). Studi Gangguan Cu2+ pada Analisa Besi (III) dengan Pengompleks        1, 10-Fenantrolin pada pH 3,5 secara Spektrofotometri UV-Vis. Jurnal Seni dan Sains           ITS. 4(2). DOI: 10.12962/j23373520.v4i2.13547