Kuliah Asidi-Alkalimetri Des.2012

Materi : Asidi-alkalimetri Titrasi bebas air

Pustaka; 1. Farmakope Indonesia edisi IV 2. J.Bassett, R.C. Denney, J.Mendham,.1991, Vogel’s Textbook of Quantitative inorganic Analysis Including Elementary Instrumental Analisis, 4 ed, Longman Group UK Limited, London.

Analisis Kuantitatif : Volumetri : Gravimetri

pengukuran volume pengukuran berat

Analisis titrimetri adalah analisis kimia kuantitatif dengan menetapkan volume suatu larutan yang konsentrasinya diketahui dengan tepat (larutan standart), yang diperlukan untuk bereaksi secara kuantitatif dengan larutan dari zat yang akan ditetapkan. Larutan standart biasanya ditambahkan dari buret dan proses penambahan larutan standar sampai reaksi tepat lengkap disebut titrasi.

Titik atau saat reaksi itu tepat sempurna disebut titik ekivalen atau titik akhir teoritis (titik akhir stokiometri). Analisis titrimetri dulu disebut analisis volumetri, tetapi karena volumetri meliputi pengukuran volume seperti gas-gas, maka istilah analisis titrimetri yang paling tepat karena lebih menyatakan proses titrasi. Pereaksi yang diketahui konsentrasinya disebut titran, dan zat yang sedang dititrasi disebut titrand.

• Volumetri : Analisis kuantitatif dengan mengukur volume, analit direaksikan dengan larutan baku (standar) yaitu larutan yang sudah diketahui kadarnya. •  titrasi  analisis titrimetri

Reaksi-reaksi pada analisis titrimetri harus memenuhi kondisi berikut: 1.Reaksinya sederhana, dapat dinyatakan dengan persamaan kimia yang stoikiometrik (reaksi sempurna). 2. Reaksinya berlangsung cepat, pada kasus tertentu digunakan katalis untuk mempercepat reaksi. 3. Harus ada perubahan yang menyolok pada titik ekuivalen. 4. Harus ada indikatoruntuk menetapakan titik akhir reaksi. Bila tidak ada indikator untuk mengamati titik ekivalen dapat dilakukan dengan cara berikut : -Titrasi potensiometri -Titrasi konduktometri, perubahan konduktivitas listrik lar. itu -Titrasi amperometri - Perubahan absorbans larutan.

Kelebihan titrimeri dari pada gravimetri : - Ketelitiannya tinggi 1 bagian dalam 1000 bagian - Cepat dikerjakan, alat sederhana, tidak ada pemisahan yang rumit.

Alat yang diperlukan : - Alat-alat pengukur yang dikalibrasi: buret, pipet (volume, ukur), labu takar, neraca analitik. - Zat baku (standar) atau baku primer untuk pembakuan (standardisasi). - Indikator atau alat lain untuk menentukan titik akhir titrasi.

Penggolongan Reaksi dalam Analisis Titrimetri 1.Reaksi penetralan (atau asidimetri dan alkalimetri), asidimetri : titrasi dengan suatu asam standart. alkalimetri : titrasi dengan suatu basa standart. 2. Reaksi pembentukan komplek (kompleksometri). 2 CN- + Ag+  [ Ag (CN)2]3. Reaksi pengendapan (Argentometri) Ag+ + Cl-  AgCl 2 Ag+ + CrO4--  Ag2CrO4 4. Reaksi oksidasi-reduksi (Oksidimetri) Fe2+ + Ce4+  Fe3+ + Ce3+

Cara menyatakan kadar larutan: Persen bobot : banyaknya zat terlarut dalam gram per 100 gram larutan. • Dalam farmakope Indonesia dikenal : % b/b, % b/v, % v/v, %v/b • Molaritas (M) : Banyaknya mol zat terlarut per liter larutan = mol/dm3 = mol/L larutan • Normalitas (N) : Banyaknya ekuivalen zat terlarut per liter larutan = mol ekv/L larutan • Formalitas (F) : Banyaknya bobot rumus zat terlarut per liter larutan, sinonim dengan konsentrasi analitik = mol/L larutan (bentuk molekul keseluruhan • ppm = bagian per sejuta

Stoikiometri (Stokiometri) adalah cabang ilmu kimia yang membahas hubungan bobot antara unsur-unsur dan senyawa dalam reaksi kimia. Bobot ekivalen (BE) suatu zat yang terlibat dalam suatu reaksi, yang digunakan sebagai dasar untuk suatu titrasi, didefinisikan sbb: 1. Asam-basa. Bobot gram-ekuivalen adalah bobot dalam gram suatu zat yang diperlukan untuk memberikan / bereaksi dengan 1 mol ( 1,008 g) H+ 2. Redoks. Bobot gram-ekivalen adalah bobot dalam gram suatu zat yang diperlukan untuk memberikan atau bereaksi dengan 1 mol elektron. 3. Pengendapan atau pembentukan kompleks. Bobot gram ekivalen adalah bobot dalam gram zat yang diperlukan untuk memberikan atau bereaksi dengan 1 mol kation univalen, ½ mol kation divalen, 1/3 mol kation trivalen, dst.

BE = BM n

dengan n adalah jumlah mol ion hidrogen,elektron atau kation univalen yang diberikan atau diikat oleh zat yang bereaksi itu. H+

Contoh: Asidi alkalimetri HCl

+

Cl-

n=1

H2SO4

n=2

2 H+ + SO4--

Banyak senyawa yang mengalami lebih dari satu reaksi tunggal dan karenanya dapat mempunyai lebih dari satu bobot ekuivalen, misalnya , ion permanganat dapat mengalami reaksi berikut: MnO4- + e  MnO42…………... (1) MnO4- + 4 H+ + 3 e  MnO2 + 2H2O …………… (2) MnO4- + 8 H+ + 4 e  Mn3+ + 4H2O …………… (3) MnO4- + 8 H+ + 5 e  Mn2+ + 4H2O …………… (4) Bobot ekuivalen garam permanganat, seperti KMnO4, adalah bobot molekul dibagi 1, 3 , 4 atau 5 , tergantung pada reaksi tersebut di atas terjadi.

N = mol ekuivalen/L Mis : larutan HCl 2 N artinya larutan mengandung HCL 2 mol ekuivalen/L, atau HCL 2 mili mol ekivalen/mL Larutan NaOH 0,1 N artinya larutan mengandung NaOH 0,1 mol ekuivalen /L = Na OH 0,1 grek/L = 0,1 (gram) mol ekuivalen /L = 0,1/Val=n (gram) mol/ L = 0,1 x BM gram/ L = 0,1 x 40 gram/ L = 4 gram NaOH dlm 1 L larutan.

Keuntungan penggunaan sistem ekuivalen: - Perhitungan analisis titrimetri menjadi sederhana - Pada titik akhir titrasi jumlah ekivalen zat yang dititrasi = jumlah ekivalen larutan standar yang dipakai. Jumlah ekivalen zat yang dititrasi = Jumlah ekivalen larutan V1 x N1 = V2 x N2 baku

Contoh : Berapa mL HCl 0,2 N diperlukan untuk menetralkan 25,0 mL NaOH 0,1 N ? HCl + NaOH NaCl + H2O VHCl x NHCL = VNaOH x NNaOH VHCL x 0,2 = 25,0 x 0,1 VHCL = 2,5/0,2 = 12,5 mL

Penyiapan larutan baku - Baku primer  baku sekunder -Penimbangan menggunakan neraca analitik (terkalibrasi) : : kesalahan yang diizinkan maksimum 0,1% : Farmakope Indonesia Ed IV  timbang saksama lebih kurang -Cara penimbangan : - Langsung - Kembali Pelarut: akuadest Pengukuran volume pelarut : - Labu takar (labu tentukur) - Pipet volum, pipet ukur - buret - mikrosyrange (Kromatografi)

Syarat-syarat Baku primer : 1. Mudah diperoleh, mudah dimurnikan, mudah dikeringkan, mudah dipertahankan kemurnian . 2. Harus tak mudah berubah dalam udara (higroskopis, oksidasi, CO2 ), tidak mudah berubah komposisi selama penyimpanan. 3. Dapat diuji pengotornya dengan uji yg kepekaaannya diketahui (0,01-0,02 %) 4. Harus mempunyai ekuivalen yang tinggi, sehingga error penimbangan dapat diabaikan. 5. Harus mudah larut pada kondisi digunakan. 6. Reaksi dengan larutan standar harus stoikiometrik.

Contoh baku primer untuk: Reaksi asidi alkalimetri : - natrium karbonat Na2CO3 - natrium tetra borat Na2B4O7 - kalium hidrogen ftalat KHC8H4O4 - kalium hidrogen iodat KH (IO3)2 - asam benzoat C7H6O2

Reaksi pembentukan kompleks – perak - perak nitrat - natrium klorida Reaksi oksidasi-reduksi – kalium dikromat, K2Cr2O7 - kalium bromat KBrO3 - natrium oksalat

Standar sekunder adalah suatu zat, yang dapat digunakan untuk standarisasi, dan yang kandungan zat aktifnya telah ditemukan dengan pembandingan terhadap suatu standar primer.

Netralisasi (Asidi-alkalimetri) Ada 3 batasan mengenai apa yg dimaksud : asam dan basa 1. Arrhenius : Asam adalah senyawa yang jika dilarutkan dalam air terurai menjadi ion hidrogen (H+) dan anion. Basa adalah senyawa jika dilarutkan dalam air terurai menjadi ion hidroksida (OH-) dan kation. Hanya berlaku pada senyawa anorganik dalam pelarut air 2. Bronsted : Asam adalah senyawa yang dapat memberikan proton. Basa adalah senyawa yang dapat menerima proton. 3. Lewis : Asam adalah senyawa aseptor pasangan elektron. = K Basa adalah senyawa pendonor pasangan elektron.

Teori

Asam

Basa

Arrhenius

donor proton (H+)

donor hidroksida (OH-)

Bronsted

donor proton

aseptor proton

Lewis

aseptor pasangan

donor pasangan

elektron

elektron

Keseimbangan asam – basa H+ + OHMenurut hk kegiatan massa (Law of Mass Action) : [ H+] [ OH- ] = K [ H2O ]

H2O

[ H+] [ OH- ] = [ H+] [ OH- ] =

K [ H2O ] KW

Pada air murni, pada suhu kamar, [H+] = [OH-] , dan KW = 10-14 Maka : [H+] atau [OH-] = √ KW = √ 10-14 = 10-7

[ H+] [ OH-] [H+]

[OH-]

>

[ OH-] p = - log

>

[H+]

= 10-14

 asam  basa

[H+] = [OH-] = 10-7  netral

p [H+] + p [OH-] = p Kw p [H+] + p [OH-] = 14

Menurut Sorensen : pH adalah logaritma dari kebalikan [H+] 1 pH = log [H+] pH = log 1 - log [H+] pH = - log [H+]

Perhitungan lain mencari [H+] dari suatu asam lemah atau basa lemah CH3COO- + a

CH3COOH 1-a Ka

=

Ka =

H+ a

[H+ ] [CH3COO- ] [CH3COOH] [a] [a]

=

[1-a]

[H+]2

[asam]

Diabaikan a 10 Mata dpt membedakan bila : [InB] / [InA] > 10

Pembuatan larutan asam klorida baku lebih kurang (+) 0,1 N Bila akan dibuat 1000,0 ml lart baku HCl 0,1 N, berapa ml HCL kadar 37% b/b Bobot jenis 1,19 harus diambil?

Larutan asam klorida ini perlu dibakukan/standarkan dengan : - senyawa baku primer ( Na2CO3 atau Na2B4O7 ) - larutan basa yang telah dibakukan  baku sekunder.

Misalkan : bila ditimbang baku Na2CO3 seberat 0,2500 g dan dititrasi memerlukan larutan baku HCl + 0,1 N sebanyak 45,00 ml. Berapakah Normalitas larutan baku HCl sebenarnya?

37%  37%b/b artinya ada 37 gram HCl di dlm 100 gram larutan 37 gram HCl di dlm 100: 1,19 ml larutan 37 gram HCl di dlm 84,0336 ml lart Kalau di dlm 1000 ml = (1000/ 84,0336) x 37 gram = 440,3000 gram HCl Di ubah ke mol (gram mol) = (440,300 / 36,5) gram mol/ L = 12,0630 gram mol / L Diubah ke grek (gram ekv) = 12.0630 x Val (I) = 12,0630 gram ekv/ L N (normalitas) = 12,0630

Diambil brp ml HCl 12, 0639 N untuk membuat 1000,0 ml HCl 0,1 N N1 x ml1 = N2 x ml2 12,0639 X ml1 = 0,1 x

1000

ml1 = (0,1 x 1000)/ 12,0639 = 8,2898 ml

Berapakah Normalitas larutan baku HCl sebenarnya? Baku primer Na2CO3 = 250,0 mg

Brp miligram ekv (miligrek)

Na2CO3 + 2 HCL  Na2CO3 val = 2.

2 NaCl + H20 + CO2

Na2CO3 = 250/ 106 (BM) = 2,3585 miligrol

diubah ke miligrol ekv = 2,3585 x 2 = 4,7170 miligram ekv N1 x ml1

=

N2 x ml2

4,7170

=

N2 x 45

N2 = 4,7170 / 45 = 0,1048

Kurva Penetralan

Titrasi Soda (Na2CO3) dan Na bikarbonat (NaHCO3) Porsi 1: dititrasi dengan HCL 0,1 N menggunakan indik fenolpfalein (pp)

Na2CO3 + HCl

pp

NaHCO3 + HCl

pp

NaHCO3 + HCl X

Porsi 2 : dititrasi dengan HCL 0,1 N menggunakan indik jingga metil (mo)

Na2CO3 + HCl NaHCO3 + HCl

NaHCO3 + NaCl NaCl + H20 + CO2 Mo ( metilorange)

NaHCO3 + HCl

NaCl + H20

+ CO2

Beberapa contoh Asidi-alkalimetri yang masih digunakan Farmakope Indonesia IV. 1. Acidum acetylosalicylicum 2. Acidum aceticum 16. Magnesii hydroxydum 3. Acidum aceticum glaciale 17. Magnesii oxydum 4. Acidum benzoicum 18. Natrii subcarbonas 5. Acidum citricum Dll. 6. Acidum hydrochloridum 7. Acidum fusidicum 8. Acidum nitricum 9. Acidum phosphoricum 10. Acidum salicylicum 11. Acidum sulfuricum 12. Acidum sorbicum 13. Acidum tartaricum 14. Acidum undecylenicum 15. Ammonia

Acidum acetylosalicylicum

COOH CH3

COONa

+ 2 NaOH O

2 NaOH

+ CH COONa + H O 3 2

O

+

OH

H2SO4

Na2SO4

1 mol aspirin ~ 2 mol NaOH ~ 2 grion OHVal aspirin = 2/1 = 2 BE = BM/val = 180/2 = 90

Kesetaraan 0,5 N = 0,5 x BE = 0,5 x 90 = 45 mg aspirin

+

H2O

Hidrolisis : antar aksi ion-ion dengan ion air menghasilkan asam lemah dan atau basa lemah Garam yg berasal dari asam lemah dan basa kuat ( Na asetat) CH3

COO-

+

H2O  CH3COOH +

H2O  H+ +

OH-

CH3COOH  CH3 Kw

=

COO-

[CH3COO- ] =

+

H+

---- Kh =

---- Ka

Kh

[H+]

[OH-] [CH3COOH] [CH3COO- ]

= Kh

Kw Ka

[CH3COOH] [OH-] [CH3COO-]

Kw= [H+] [OH-]

[H+] [OH-] [CH3COOH]

Ka

OH-

[CH3COO-] [H+]

=

[CH3COOH]

=

[garam]

[OH-] =

=

[garam]

Ka

Kw Ka

[H+] =

= Kh

Kw

[OH-]2

Kw [OH-]

pKh = pKw - pKa [H+] =

Kw [garam]

Kw Ka

[H+]2

=

Kw

2

[garam]

Kw Ka

Kw Ka [H+]

Garam yg berasal dari asam lemah dan basa kuat

= [garam]

pH = 1/2 pKw +1/2 pKa + 1/2 log [garam] pH = 1/2 pKw +1/2 pKa - 1/2 p [garam]

Garam yg berasal dari asam kuat dan basa lemah pH = 1/2 pKw - 1/2 pKb + 1/2 p[garam]

Garam yg berasal dari asam lemah dan basa lemah

pH = 1/2 pKw + 1/2 pKa - 1/2 pKb

Larutan Bufer Larutan bufer ialah larutan yang pada penambahan sedikit ion H3O+ atau ion OH- tidak memberikan perubahan pH yang berarti. Jadi larutan bufer dapat menahan perubahan pH, karena itu larutan bufer juga disebut larutan penahan atau larutan penyangga. Campuran zat yang dapat menahan perubahan pH dinamakan sistem bufer atau disingkat bufer. Bufer merupakan campuran asam lemah dengan basa konjugatnya atau basa lemah dengan asam konjugatnya. Jadi misalkan campuran asam asetat dan natrium asetat, dapat dihitung pH nya seperti berikut:

Camp asam lemah dan garam Na/K nya : CH3COOH + CH3COONa Camp basa lemah dan garamnya : NH4OH + NH4Cl

CH3COONa CH3COOH

Ka =

a