LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK KI-3231 STRUKTUR DAN KEREAKTIFAN ANORGANIK
SINTESIS KALIUM TRIOKSALATOFERR TRIOKSALATOFERRAT(III)TRIH AT(III)TRIHIDRAT, IDRAT, K 3[Fe(C2O4)3].3H2O
Nama
: Gina Maulia
NIM
: 10510064
Kelompok
: D3
Tanggal Percobaan
: 27 Maret 2013
Tanggal Laporan
: 1 Mei 2013
Asisten Praktikum
: Lutfi Firmansyah
LABORATORIUM ANORGANIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2013
SINTESIS KALIUM TRIOKSALATOFERR TRIOKSALATOFERRAT(III)TRIH AT(III)TRIHIDRAT, IDRAT, K 3[Fe(C2O4)3].3H2O
Penulis : Gina Maulia [10510064 ; D3]
[email protected]
Abstrak K 3[Fe(C2O4)3].3H2O berhasil disintesis dengan menggunakan garam Mohr dan oksidasi dilakukan dengan H2O2. Kristal yang terbentuk dengan bantuan etanol yang dapat menurunkan kelarutan zat-zat terlarut. Kadar oksalat ditentukan denagn titrasi menggunakan permanganat dan didapatkan hasil sebesar . Kadar air yang didapat dari kristal yang terbentuk sebesar Kata kunci : K 3[Fe(C 2O4 )3 ].3H 2O, garam Mohr, kristal.
I.
PENDAHULUAN
Kristalisasi
dan
merupakan
peristiwa
yang menunjukkan beberapa fenomena yang
berbeda
berkaitan
dengan
pembentukan struktur kristal. k ristal. Ketika kristal terbentuk, molekul-molekul suatu senyawa saling mengatur diri membentuk pola yang teratur dalam suatu matriks tertentu. Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam keadaan
atau
kondisi
(supersaturated). terjadinya
lewat
Kondisi
karena
pelarut
jenuh tersebut
sudah
tidak
mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal
dapat
terbentuk
dengan
cara
mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat dicapai. Proses pengurangan dengan
empat
pelarut cara
dapat yaitu,
dilakukan penguapan,
pendinginan, penambahan senyawa lain
reaksi
pembentukan
kimia. kristal
Pemisahan
denga
melalui
proses
penguapan merupakan cara yang sederhana dan mudah kita jumpai, seperti pada proses pembuatan
garam.
Berdasarkan
jenis
partikel penyusunnya atau interaksi yang menggabungkan partikel tersebut, kristal dapat digolongkan menjadi kristal logam, kristal ionik, kristal kovalen dan kristal molekular. Kristal logam adalah kristal yang terbentuk karena adanya gaya tarik menarik antara ion positif dan ion negatif. Umumnya kristal ini memiliki titik leleh timggi dan hantaran listrik yang rendah. Contoh kristal ini adalah NaCl. Kristal kovalen merupakan kristal dengan atomatom yang terikat melalui ikatan kovalen dengan struktur mirip denagn polimer. Contoh kristal ini adalah silikon dioksida (SiO2)
atau
kuarsa.
Kristal
molekular
terbentuk tanpa bantuan ikatan, tetapi
melalui interaksi lemah antara molekulnya. Salah satu contoh dari kristal molekular adalah kristal iodin. Tipe-tipe struktur utama
dan
contohnya
secara
ringkas
dituliskan pada tabel berikut :
Kristal yang disintesis pada percobaan ini adalah K 3[Fe(C2O4)3].3H2O yang memiliki struktur geometri oktahedral, dengan dua atom oksigen dari masing-masing ligan oksalat membentuk ikatan koordinasi dengan ion atom pusat Fe(III). II. A.
PERCOBAAN Alat dan Bahan Alat yang digunakan
pada percobaan ini antara lain cawan krus, buret, termometer, erlenmeyer dan peralatan gelas standar laboratorium. Sedangkan bahan yang digunakan adalah padatan garam Mohr (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O, larutan asam oksalat (0,1 M), larutan asam sulfat (3 dan 4 M), Hidrogen Peroksida 5%, Etanol 95%, Aseton, Kalium Permanganat (0,02M), Larutan Heksasianoferrat(III). A. Prosedur Bagian I : Penyiapan larutan Siapkan Larutan H 2SO4 3 M, 4 M, H2C2O4 0,1 M, Larutan K2C2O4 jenuh, H2O2 5%, KMnO 4 0,02 M, K 3[Fe(CN)6] 0,1 M. Bagian II : Sintesis Timbang 3,5 g padatan garam Mohr dan larutkan dengan 10 mL air hangat dalam
gelas kimia 50 mL. Jika perlu tambahkan 3 tetes H2SO4 3 M dan aduk campuran hingga padatan larut seluruhnya. Kemudian tambahkan 16 mL larutan H2C2O4 dan panaskan hingga mendidih sambil diaduk sampai terbentuk endapan berwarna kuning. Biarkan beberapa saat sampai endapan mengendap seluruhnya. Lakukan dekantasi dan cuci endapan dengan 25 mL air hangat, kemudian biarkan hingga endapan mengendap kembali. Lakukan tahap ini sebanyak 2 kali. Endapan yang sudah dicuci dilarutkan dalam larutan K 2C2O4. Kemudian tambahkan sedikit demi sedikit H2O2 4% sebnayak 12 mL sambil diaduk. Panaskan larutan sampai mendidih kemudian tambahkan H 2C2O4 sebanyak 5 mL sedikit demi sedikit sampai diperoleh larutan hijau jernih. Saring laruan dan dinginkan di suhu ruang. Kemudian tambahkan 10 mL etanol dan tutup gelas kimia dengan kaca arloji dan alumunium foil. Diamkan sampai terbentuk endapan. Saring dan cuci endapan kristal dengan air dan etanol. Simpan kristal di wadah gelap. Keringkan dan timbang kristal yang didapat. Bagian III : Analisa Kadar Oksalat Untuk standarisasi larutan kalium permanganat dengan agram Mohr. Timbang 10 gram garam Mohr dan masukkan dalam wadah kimia. Larutkan dengan 25 mL H 2SO4 2 M. Pindahkan ke labu takan 250 mL dan tanda bataskan dengan air bebas O 2. Siapkan buret dan isis denagn larutan KMnO 4. Kemudian pipet 25 mL larutan l arutan tersebut terse but masukkan ke dalam erlenmeyer. Panaskan sebentar dan segera titrasi dengan larutan KMnO4 sampai terjadi perubahan warna menjadi pink. Lakukan duplo. Untuk penentuan kadar oksalat dengan metode permanganometri. Timbang 0,25 gram
sampel senyawa kompleks hasil sintesis dan larutkan dengan 100 mL H 2SO4 4 M. Aduk sampai larut seluruhnya. Kemudian pipet 25 mL larutan tersebut dan masukkan ke dalam erlenmeyer 100 mL dan panaskan sampai 55°C. Titrasi dengan larutan standar kalium permanganat sampai larutan berwarna pink. Lakukan duplo. duplo. Bagian IV : Analisa Kadar Air Panaskan oven pada suhu 100110°C. Gerus sejumlah tertentu kompleks hasil sintesis. Timbang berat krus kosong dan krus berisi sampel yang sudah digerus. Kemudian panaskan sampel dalam oven selama 60 menit. Dinginkan di suhu ruang dan timbang berat krus. Hitung jumlah hidrat denagn menghitung selisih berat sampel sebelum dan setelah pemanasan. Bagian V : Cetak Biru Sediakan kertas kalkir 4x3 cm, sediakan keras putih berukuran sama dan celupkan ke dalam larutan K 3[Fe(C2O4)3].3H2O 0,1 M. Klip kedua kertas dan beri suatu benda. Jemur di bawah lampu UV beberapa saat. Celupkan ke dalam larutan K 3[Fe(CN)6] 0,1 M dan keringkan. Amati perubahan yang terjadi.
Analisa kadar oksalat Standarisasi
Penentuan kadar oksalat
KMnO4 V1 (ml)
24,8
V1 (ml)
7,6
V2 (ml)
24,85
V2 (ml)
7,6
Analisa Kadar Air Perlakuan Sampel
Massa Kristal (g)
Sebelum pemanasan
0,1889
Setelah pemanasan
0,1672
Foto hasil percobaan
Gambar 1. Pengendapan kristal K 3[Fe(C2O4)3].3H2O
B. Data Pengamatan Sintesis K 3[Fe(C2O4)3].3H2O Zat
Kondisi reaksi
warna +
Kuning
K3[Fe(C2O4)3].3H2O
Hijau orange Coklat Hijau jernih hijau
Garam H2C2O4
Mohr
+ Aqua DM + K2C2O4 + H2O25% + H2C2O4
Suhu 0 ( C)
Massa (gram)
40
Gambar 2. Kristal K 3[Fe(C2O4)3].3H2O
40
1,3
Gambar 3. Hasil Cetak Biru
C. Pengolahan Data 1. Rendemen K 3{Fe(C2O4)3}.3H2O n (NH4)Fe(SO4 )2.6H2O = m/Mr = 3,5g/392.01g mol -1 = 8,9283x10 -3 mol n K 3[Fe(C2O4)3].3H2O
= n (NH4)Fe(SO4 )2.6H2O = 8,9283x10 -3 mol
mteoritis K 3[Fe(C2O4)3].3H2O = n x Mr = 8,9283x10 -3 mol x 491,15 gr mol -1 = 4,3851gr
=
x 100%
= 29,64% 2. Penentuan Kadar Oksalat padaa sampel
Pembakuan KMnO4 4e +8H++ Fe2+ +MnO4- Fe3+ + Mn2+ + 4H2O ngarammohr (Fe2+ ) = n KMnO
= M KMnO4V KMnO4
= 1,027564 x 10 -3M
M KMnO4
Penentuan Kadar Oksalat 2MnO4- + 5C2O42-+ 8H+ ↔ 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O nC2O42-= 5/2 n KMnO4 nC2O42- = nC2O42- = nC2O42- = massa C2O42- = n C2O42 x Mr C 2O42
% C2O42-
3. Analisa Kadar Air Kadar air = massa sampel sebelum pemanasan – massa massa sampel setelah pemanasan = 0,1889 g – 0,1672 0,1672 g = 0,0217 g % kadar air
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan ini dilakukan sintesis kalium trioksalatoferrat (III) trihidrat K 3[Fe(C2O4)3].3H2O. Senyawa kompleks ini mudah terdekomposisi oleh cahaya dimana cahaya menyebabkan berlangsungnya transfer elektron internal dalam senyawa kompleks tersebut. Hal ini menyebabkan kompleks K 3[Fe(C2O4)3].3H2O akan tereduksi menjadi senyawa kompleks (II) oksalat dan ligan oksalat teroksidasi menjadi CO2. Garam Mohr digunakan pada
sintesis ini. Penggunaan garam Mohr, (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O karena Fe(II) pada garam ini bersifat stabil sehingga tidak akan mengganggu pembentukan kompleks dari kristal yang diinginkan. Selain itu digunakan pula reagen-reagen lain seperti H2C2O4 yang berfungsi sebagai penyedia ligan oksalat. Reaksi yang terjadi antara garam Mohr dan H2C2O4 adalah sebagai berikut : (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O + H2C2O4 FeC2O4(s) + H2SO4 + (NH4)2SO4 + 6H2O. Setelah reaksi kedua reagen ini terbentuk padatan berwarna kuning yaitu FeC2O4.
Selain itu digunakan juga larutan kalium oksalat jenuh yang berfungsi untuk menjenuhkan Fe(III) denga ligan oksalat. Pada reaksi ini terbentuk warna orange. Warna orange tersebut berasal dari kompleks intermediet yang terbentuk dalam reaksi ini. Persamaan reaksi yang terjadi adalah : FeC2O4.2H2O + K 2CO42K 2[Fe(C2O4)2].2H2O (orange). Reagen yang lain adalah H2O2 yang berfungsi sebagai oksidator yang menoksidasi Fe(II) menjadi Fe(III). Reaksi yang terjadi pada saat penambahan H2O2 adalah : 2+ K 2[Fe(C2O4)2].2H2O + ½ H 2O2 2Fe + 2C2O42- + Fe3+ + OH- + 2 H2O. Pada saat penambahan hidrogen peroksida ini larutan berubah warna menjadi coklat. Warna coklat ini berasal dari Fe(OH)3 yang akan terbentuk dalam reaksi. Ketika dilakukan penambahan H 2C2O4 warna larutan berubah menjadi hijau jernih. Hal ini dikarenakan Fe(OH)3 dalam larutan berubah menjadi 3Fe(C2O4)3 . Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Fe(OH)3 + 3H+ Fe3+ + 3H2O Fe3+ + 3C2O42- Fe(C2O4)33- (hijau). Etanol digunakan pada percobaan ini yang berfungsi sebagai zat yang dapat mengurangi kelarutan produk sehingga kristal dapat terbentuk. Reaksi pembentukan kristal yang terjadi adalah sebagai berikut : 3K + + Fe(C2O4)33- + 3H2O K 3[Fe(C2O4)3].3H2O(s) Dalam percobaan ini juga dilakukan analisis kadar oksalat untuk mengetahui kandungan oksalat dalam kristal. Hal ini dilakukan dengan cara titrasi dengan larutan permanganat (KMnO4). Sebelumnya larutan permanganat distandarkan terlebih dahulu untuk mengetahui konsentrasinya. Penambahan larutan
H2SO4 adalah sebagai pemberi suasana asam Standarisasi ini dilakukan dengan garam Mohr. Reaksi titrasi larutan oksalat oleh karutan permanganat adalah sebagai berikut : 5C 2O42- + 2MnO4- + 16H+ 10CO2 + 2Mn+ + 8H2O. Prinsip dari sintesis suatu krisatal adalah pembentukan kondisi lewat jenuh. Kondisi lewat jenuh ini tercapai ketika suatu pelarut tidak dapat lagi melarutkan zat-zat terlarut karena jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Pada percobaan ini kondisi lewat jenuh dibentuk dengan menabahkan etanol yang dapat menurunkan kelarutan suatu pelarut sehingga zat-zat terlarut dipaksa untuk mengendap dan terbentuklah bibit kristal. Selama pembentukan kristal, larutan disimpan dan diisolasi dari cahaya matahari agar reduksi Fe(III) menjadi Fe(II) oleh sinar UV dari matahari dapat dihindari. Selain metode kristalisasi, pada percobaan ini juga digunakan metode titrimetri atau titrasi. Jenis titrasi yang digunakan adalah titrasi asam basa. Prinsip dari titrasi asam basa adalah perubahan pH larutan titrasi akibat penambahan larutan titran sampai pada suatu titik akhir titrasi yang ditandai dengan berubahanya wana larutan yang dititrasi. Pada percobaan ini larutan yang dititrasi merupakan asam karena terdiri dari sampel yang mengandung ion oksalat dan larutan H2SO4 sedangkan larutan titran adalah basa. Suatu titrasi biasanya menggunakan indikator untuk mengamati perubahan warna yang mengindikasikan perubahan pH. Namun, pada percobaan ini tidak digunakan indikator karena perubahan warna dapat terjadi sendirinya akibat penambahan KMnO4. Perubahan warna dari hijau menjadi merah muda
menindikasikan bahwa mol KMnO 4 yang ditambahkan sama dengan mol C 2O42dalam larutan. Kelemahan dari metode titrasi adalah bahwa titik akhir titrasi tidak sama dengan titik ekivalen. Selain itu pengamatan terhadap perubahan warna sangat bersifat subjektif sehingga sangat memungkinkan terjadinya kesalahan. Kadar oksalat dalam kristal yang diperoleh pada percobaan ini dengan metode titrasi sebesar Kristal yang terbentuk merupakan senyawa hidrat sehingga kadar air pada kristal dapat ditentukan. Pada percobaan ini kadar air dalam kristal ditentukan dengan penimbangan kristal sebelum dan sesudah pemanasan. Selisish dari kedua massa kristal diasumsikan sebanding dengan kadar air dalam kristal. Kadar air yang terukur dalam percobaan ini adalah
Pada percobaan ini juga dilakukan percobaan cetak biru. Cetak biru ini bertujuan untuk membuktikan proses reduksi Fe(III) oleh cahaya menjadi Fe(II). Dilakukan dengan menyinari kertas yang telah dicelupkan K 3[Fe(CN)6] dengan sinar UV. Pada gambar 3 terlihat adanya dua bagian kertas yaitu kuning dan biru. Warna biru merupakan kompleks Fe4[Fe(CN)6]3 yang berasal dari Fe(II) yang terbentuk dan bereaksi dengan [Fe(CN)6]3- . sedangkan warna kuning terbentuk karena Fe4[Fe(CN)6]3 terdekomposisi menjadi Fe(III) dan [Fe(CN)6]4- akibat terhalanginya bagian kuning ini dari sinar UV sehningga tidak bereaksi dengan larutan K 3[Fe(CN)6]. Rendemen yang kecil dari percobaan ini bisa disebabkan oleh proses dekantasi yang dilakukan berulang sehingga memungkinkan adanya bibit
kristal yang terbuang dan juga karena prosespengkristalan yang tidak optimal seperti masih adanya cahaya matahari yang mengenai larutan setelah penambahan etanol. IV.
KESIMPULAN Kristal K 3[Fe(C2O4)3].3H2O berhasil disintesis dengan rendemen 29,64
%. Kadar oksalat dan kadar air sebesar 6,87x10-3 dan 1,699%.
V.
DAFTAR PUSTAKA Housecroft,C.E.Sharpe,A.G.2008. Inorg Inorg rd anic Chemistry, Chemistry, 3 Ed.Pearson Education.
P.149-171. http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimia_dasar/padatan1/b erbagai-kristal/ http://www.chem-istry.org/materi_kimia/kimia-anorganikuniversitas/ikatan-dan-struktur/kristal-ionik/
