laporan Kromatografi Penukar Ion Dan Kromatografi Planar

LaporanPraktikum KI2221 PEMISAHAN DAN ELEKTROMETRI PERCOBAAN 1

KROMATOGRAFI PENUKAR ION DAN KROMATOGRAFI PLANAR

 Nama

: Mayang Berliana Septiani

 NIM

: 10512013

Kelompok

: 02

Tanggal Percobaan

: 21 April 2014

Tanggal Pengumpulan

: 28 April 2014

Asisten

: Yulisa dan Syafitri

LABORATORIUM KIMIA ANALITIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PERCOBAAN 1

KROMATOGRAFI PENUKAR ION DAN KROMATOGRAFI PLANAR I.

TUJUAN Menentukan jumlah ion Kalium yang dipertukarkan melalui titrasi  penetralah Memisahkan dan mengidentifikasi campuran ion logam yang terdapat dalam sampel dengan menggunakan kromatrografi kertas.

II.

Teori Dasar 

Kromatografi penukar ion

Resin penukar ion merupakan suatu jaringan polimer yang mempunyai gugus fungsi ionik. Jika gugus fungsi ini merupakan sulfonat, maka resin tersebut bertindak sebagai resin penukar kation. Sedangkan jika gugus fungsinya berupa amonium kuartener, maka ia merupakan penukar anion. Polimer yang digunakan pada resin ini adalah polistirena yang diikat-silangkan dengan divinilbenzen. Gugus fungsi ionik diikatkan secara kovalen pada polimer dan terasosiasi dengan kontra ion. Kontra ion ini menetralkan muatan gugus fungsi resin, namun dapat dipertukarkan dengan ion lain yang terdapat dalam resin. Pada percobaan ini digunakan resin penukar Kation. Mekanisme yang terjadi di dalam kolom dapat diilustrasikan sebagai berikut :

K + Cl-

ClK +

ClK +

K + K +

H+

Cl-

H+ Cl-

H+

H+

H+

H+ H+

Larutan elektrolit KCl, jika dimasukkan ke dalam kolom akan mengalami  pertukaran seperti pada gambar. Pada bagian awal, hanya terdapat K + sedangkan pada  bagian lain hanya akan ada H+. Kesetimbangan dalam sistem tersebut dapat dituliskan dengan: P-SO3H + K +  P-SO3K + H+



Kromatografi planar

Kromatografi planar adalah salah satu metoda kromatografi yang penggunaannya cukup luas. Contoh dari kromatografi planar di antaranya adalah kromatografi kertas dan kromatografi lapis tipis (KLT). Pada kromatografi planar, sejumlah tertentu larutan sampel ditotolkan pada salah satu ujung pelat kromatografi dan kemudian dielusi pada bejana pengembang yang telah dijenuhkan dengan uap eluen. Karena adanya gaya kapilaritas, pelarut akan bergerak ke atas sepanjang pelat dengan membawa serta komponen-komponen terlarut dari sampel yang telah ditotolkan sebelumnya. Jika terdapat perbedaan interaksi dari masing-masing komponen yang akan dipisahkan dipisahkan dengan dengan

pelarut serta pelat kromatografi, kromatografi, maka

komponen-komponen komponen-komponen tersebut akan bergerak ber gerak dengan kecepatan yang berbeda-beda. Perbedaan jarak inilah yang nantinya akan dipergunakan untuk mengukur faktor retensi (Rf) dari sampel. Nilai Rf yang diperoleh ini, kemudian dipergunakan untuk menganalisis kandungan yang terdapat di dalam sampel. Jika nilainya sama atau mendekati nilai Rf suatu zat, maka kemungkinan besar zat tersebut terdapat di dalam sampel yang dianalisis. III.

Alat dan Bahan 

Kromatografi Penukar Ion Alat

Bahan

Kolom kromatografi

Resin penukar kation

Gelas kimia 100 mL

KCl 0,1 M

Pipet volume 25mL

HCl 6 M

Pipet tetes

NaOH 0,1 M Indikator



Kromatografi planar Alat Bejana kromatografi

Bahan Larutan standar ion perak, timbal, dan raksa

Alat penotol

Larutan sampel yang mengandung

ion perak, timbale, dan raksa Alat pengering

5% KI

Penyemprot penampak noda

5% Kalium Kromat

 Planar chromatografi scanner

1% Difenil karbazida Asam asetat Kertas kromatografi Pelat tetes

IV.

Cara kerja 

Kromatografi penukar ion Mula-mula kolom dicuci dengan 25 mL aqua DM secara perlahan.

Kemudian di pipet 25mL larutan KI 0,1 M menggunakan pipet volume dan dituangkan secara perlahan kedalam kolom. Hasil elusi (eluat) yang diperoleh ditampung pada labu Erlenmeyer dan kemudian dititrasi dengan larutan NaOH 0,1 M. Kolom kemudian dibilas dengan larutan HCl 6 M dan kemudian dibilas dan diisikan aqua DM kembali 

Kromatografi Planar Mula-mula dibuat eluen dengan komposisi 1:1 asam asetat. Larutan ini

kemudian dimasukkan ke bejana kromatografi. Ditunggu selama setengah jam sebelum

eluen

digunakan.

Digarisi

kertas

kromatografi

yang

akan

digunakan.Ditotolkan larutan standard an sampel pada kertas kromatografi. Dimsukkan kertas kromatografi ke dalam bejana. Dibiarkan elusi berlangsung sampai garis batas. Dilakukan uji noda terhadap larutan standar menggunakan kalium iodide, kalium dikromat, dan difenilkarbazida. Dikelurkan kertas kromatografi dari bejana. Digunting menjadi 3 bagian dan disemprot dengan  penampak noda.

V.

Data Pengamatan 

Kromatografi penukar ion Volume NaOH (1) = 16,4 mL Volume NaOH (2) = 32 mL

[NaOH] = 0,1031 M



Kromatografi planar Larutan

Jarak migrasi komponen

Jarak migrasi eluen

(cm)

(cm)

Standar Ag+ 

9,6

Sampel 1

9,7

Standar Pb2+ 

10,3

Sampel 2

11,2

Standar Hg2 + 

11,6

Sampel 3

11,2

Ket: Sampel 1= sampel yang ditotolkan di dekat Ag Sampel 2 = sampel yang ditotolkan di dekat Pb Sampel 3= sampel yang ditotolkan di dekat Hg



Uji warna

-

CrO2- untuk scan  untuk scan Ag  Ag+, menghasilkan warna kuning-oranye.

-

KI untuk scan untuk  scan Pb2+, menghasilkan warna kuning.

-

Difenilkarbazid untuk scan untuk scan Hg  Hg22+, menghasilkan warna biru

13

VI.

Pengolahan Data 

Kromatografi penukar ion Reaksi yang terjadi : H+ + NaOH  Na+ + H2O Mol K + yang dipertukarkan = mol H + yang keluar dari kolom. Karena merupakan reaksi penetralan maka, ∑   mol H+ = ∑  mol OHmol K + (1) = n H+ = n OH = V NaOH x M NaOH = 16,4 mL x 0,1031 M = 1,69084 mmol = 1,69084 x 10 -3 mol Jumlah ion K + (1) = mol K + x L = 1,69084 x 10 -3 mol x 6,02x10 23 ion/mol = 1,018x10 21 ion

∑   mol H+ mol K + (2)

= ∑  mol OH= n H+ = n OH = V NaOH x M NaOH = 32 mL x 0,1031 M = 3,2992 mmol = 3,2992 x 10 -3 mol

Jumlah ion K + (2) = mol K + x L = 3,2992 x 10 -3 mol x 6,02x10 23 ion/mol = 1,986x10 21 ion

Mol K + awal

= MxV = 0,1 M x 25mL = 2,5 mmol = 2,5 x10 -3 mol

Jumlah ion K + awal

= mol K + x L = 2,5 x 10 -3 mol x 6,02x10 23 ion/mol = 1,505x10 21 ion

% galat (1)

=|

   ()        

| x 100%

=

     

| x 100%

= 32,36 % % galat (2)

=| =

   ()               

| x 100%

| x 100%

= 31,96 % 

Kromatografi planar

  -

       

Rf Ag+

 

 

   

Dengan cara perhitungan yang sama diperoleh data sebagai berikut: Larutan Standar Ag+ Sampel 1 Standar Pb

0.7385 0.7462

+

0.7923

Sampel 2 Standar Hg22+ Sampel 3

-

Rf

0.8615

0.8923 0.8615

Persen Galat dari Nilai Rf

   

                  

% galat Ag+

   

            

       

  

Dengan perhitungan yang sama, diperoleh: Larutan

VII.

Galat

Sampel I

1,032 %

Sampel II

8,734 %

Sampel III

3,452 %

Pembahasan 

Kromatografi penukar ion Teknik kromatografi ada beberapa macam. Salah satunya adalah

kromatografi penukar ion. Sesuai dengan namanya, kromatografi ini digunakan untuk menukarkan ion yang ada dalam suatu larutan. Pada kromatograf ini terdapat kolom berbentuk seperti buret yang berisi resin. Tepat sebelum keran terdapat kapas untuk menjaga resin agar tidak ikut keluar  pada saat dilakukan elusi. Resin tersebut tersusun atas suatu polimer yang mempunyai gugus ionik yang berfungsi mempertukarkan ion. Jika gugus ionik pada resin berupa sulfonat, maka resin tersebut  bertindak sebagai resin penukar kation, sedangkan jika gugus fungsinya amonium kuartener, maka bertindak sebagai resin penukar anion. Pada umumnya polimer yang banyak digunakan adalah polistirena yang diikatsilangkan dengan divinilbenzen. Pada percobaan kali ini digunakan resin penukan kation. Sebelum dilakukan percobaan, kolom dibilas dengan 25mL aqua DM untuk menghilangkan ion K + yang kemungkinan masih tersisa dalam resin penukar ion. Pengambilan larutan KCl 0,1M yang akan dimasukkan kedalam kolom haruslah tepat 25mL, sehingga larutan diambil dengan pipet volume 25mL. Saat dimasukkan larutan KCl 0,1M kedalam kolom, akan terjadi pertukaran ion. Pertukaran ion dalam resin terjadi antara ion H+ yang menempel pada gugus P-SO3- dengan ion K + dari larutan KCl. Hasilnya dalam resin tebentuk P-SO3K. Ion H+ akan berikatan dengan Cl- membentuk HCl , turun melewati kolom.

Ion

Cl-

tidak

ikut

tertahan

karena

resin

ini

hanya

akan

mempertukarkan kation, gugus fungsi pada polimer berupa gugus sulfonat.

Eluat yang dihasilkan akan mengandung mengandung larutan HCl. Jumlah mol mol HCl yang dihasilkan akan sebanding dengan jumlah mol H +  dan akan sebanding  pula dengan jumlah mol K +. Eluat yang dihasilkan dititrasi dengan larutan  NaOH untuk menentukan jumlah ion K + yang dipertukarkan. Untuk titran dipilih larutan NaOH agar mudah mengidentifikasinya karena akan terjadi reaksi penetralan sehingga ini merupakan titrasi penetralan. Indikator yang digunakan adalah fenoptalein yang memang optimum untuk pH basa pada reaksi penetralan. Saat mencapai titik ekivalen, warna larutan yang bening akan berubah menjdi merah muda atau pink muda. Saat titrasi akan terjadi reaksi sebagai berikut : HCl + NaOH

NaCl + H2O

Berdasarkan reaksi diatas, terlihat bahwa mol HCl akan sebanding dengan mol NaOH. Pada percobaan pertama, diperoleh volume NaOH yang dibutuhkan untuk mentitrasi Eluat adalah sebesar 16,4mL. Berdasarkan perhitungan, diperoleh ion Kalium yang dipertukarkan adalah sebanyak 1,018 x 10 21 ion. Pada percobaan kedua, diperoleh volume NaOH yang dibutuhkan untuk mentitrasi Eluat adalah sebesar 32mL. Berdasarkan perhitungan, diperoleh ion Kalium yang dipertukarkan adalah sebanyak 1,986 x 10 21 ion. Volume HCl yang seharusnya terdapat dalam Eluat adalah sebesar 25mL. sehingga volume NaOH yang dibutuhkan untuk mentitrasi eluat ini adalah sebesar 25mL juga dan jumlah ion kalium yang dipertukarkan adalah sebanyak 1,505 x 10 21  ion kalium. Namun, pada percobaan pertama ion kalium yang diperoleh lebih kecil dari 1,505 x 10 21. Hal ini disebabkan karena  proses pertukaran ion tidak berlangsung secara optimal. Pada percobaan kedua, ion kalium yang diperoleh lebih besar dari 1,505 x 10 21. Hal ini disebabkan karena masih terdapatnya ion kalium didalam resin meskipun telah dibilas dengan aqua DM di awal percobaan. Saat semua ion kalium telah dipertukarkan dan keluar sebagai eluet (HCl) pada kolom ditambahkan larutan HCl 6M, penambahan ini bertujuan

untuk degenerasi dan membuat resin kembali ke keadaaan semula. Proses degenerasi ini tidak dianjurkan menggunakan asam yang encer karena ion kalium memiliki ukuran yang cukup besar sehingga dibutuhkan asam yang lebih kuat agar dapat mendorong ion kalium keluar dari resin.



Kromatografi planar Kromatografi planar (“planar” (“planar” or “flat -bad chromatography”) chromatography” )

merupakan salah satu metode kromatografi yang sederhana dan penggunannya cukup luas. Contoh dari kromatografi planar di antaranya adalah kromatografi kertas dan kromatografi lapis tipis (KLT). Prinsip kromatografi planar yaitu pemisahan karena migrasi dari komponen-komponen berdasarkan tingkat kepolaran yang berbeda. Untu melakukan pemisahan, digunakan kertas kromatografi dan suatu bejana tertutup yang berisi pelarut. Caranya dengan menotolkan sampel atau zat yang akan dianalisis di salah satu sisi pada kertas. Kertas ini nantinya akan menjadi media pemisahan. Kemudian kertas yang sudah ditotolkan suatu zat disimpan di dalam suatu bejana tertutup (bejana pengembang) yang telah dijenuhkan dengan uap pelarut yang digunakan sebagai eluen. Pelarut ini akan bergerak ke atas sepanjang kertas dengan membawa komponen-komponen terlarut dari zat yang ditotolkan karena adanya gaya kapiler. Kita dapat menganalisis komponen karena kecepatan migrasi komponen berbeda-beda sesuai dengan kepolarannya. Ketika suatu komponen sifat kepolarannya mirip dengan fasa diamnya, maka kecepatan migrasinya akan lebih lama. Nilai Rf menjadi lebih kecil. Hal ini karena interaksi komponen dengan fasa diam semakin banyak. Misalkan jika fasa diamnya bersifat polar, maka komponen yang bersifat polar akan tertahan lebih lama lajunya dibanding dengan komponen yang bersifat kurang polar atau non polar. Sebaliknya jika fasa diam nonpolar, maka komponen yang bersifat non polar yang akan tertahan lebih lama. Pada KLT yang menjadi fasa diam biasanya adalah silika alumina, sedangkan pada kromatografi planar pada percobaan ini, fasa diamnya berupa kertas selulosa dengan eluen asam asetat. Asam asetat ini merupakan eluen  paling cocok untuk kromatografi ion serta Hg22+.

ion ion logam seperti larutan Ag+, Pb2+,

 – 

Kertas selulosa adalah suatu kertas khusus yang didesain untuk kromatografi. Ia tersusun atas selulosa yang bersifat higroskopis. Jadi, sekalipun terlihat kering, namun kertas selulosa ini akan selalu mengikat molekul-molekul air pada permukaannya sehingga bersifat polar. Pada percobaan ini kertas selulosa dibagi menjadi tiga bagian. Kemudian, dilakukan penandaan dengan membuat garis sejauh 1 cm serta 13 cm dari bawah. Setelah selesai, kemudian dilakukan penotolan larutan sampel serta larutan standar pada ketiga kolom.

Setiap kolom ditotolkan larutan

sampel dan larutan standar yang berbeda-beda, larutan Ag +, Pb2+, dan Hg 22+. Setelah itu, kertas dimasukkan ke dalam bejana di ruang asam yang telah dijenuhkan dengan uap asam asetat. Kemudian didiamkan selama  beberapa waktu agar terjadi proses elusi. Setelah eluen mencapai garis batas, elusi dihentikan. Namun, sampel dan standar berwarna bening sehingga sulit menentukan jarak migrasi komponennya. Untuk mengetahuinya, disemprotkan dengan bantuan larutan  pemayar. Fungsinya adalah untuk membentuk kompleks dengan ion-ion logam yang ada dalam sampel. Senyawa kompleks ini akan memiliki warna yang spesifik untuk setiap logam sehingga memudahkan identifikasi.

Larutan pemayar yang digunakan ada tiga jenis, yakni: -

CrO2- untuk scan  untuk scan Ag  Ag+, menghasilkan warna kuning-oranye.

-

KI untuk scan untuk  scan Pb2+, menghasilkan warna kuning.

-

Difenilkarbazid untuk scan untuk scan Hg  Hg22+, menghasilkan warna biru. Dari hasil  scanning , kemudian diperoleh jarak migrasi komponen. Jarak ini menentukan kepolaran dari ion sampel atau pun standar. Karena fasa diamnya merupakan kertas selulosa yang bersifat polar, maka komponen yang  jarak migrasinya pendek merupakan senyawa s enyawa yang polar dan sebaliknya, sebal iknya, yang  jaraknya jauh, maka ia nonpolar. Dari nilai jarak migrasi tersebut kemudian dapat ditentukan Rf untuk masing-masing komponen beserta larutan standar. Jika nilai Rf sampel mendekati atau bahkan sama dengan Rf standar, maka diperkirakan dalam sampel terdapat ion tersebut. Namun jika nilai Rf-nya jauh, maka ion tersebut tidak terdapat dalam sampel. Dari hasil perhitungan, terlihat bahwa ketiga

komponen terdapat didalam sampel karena jarak Rf nya dekat dengan Rf standar. Salah satu aplikasi dari kromatografi planar ini adalah untuk memisahkan campuran senyawa-senyawa yang mempunyai perbedaan kepolaran. Biasanya cukup sering digunakan di kimia organik, yakni untuk memisahkan berbagai senyawa berbeda yang terdapat dalam larutan hasil ekstraksi tumbuhan atau hasil sintesis organik.

VIII.

Kesimpulan 

Kromatografi penukar ion Dari percobaan dan perhitungan, didapatkan jumlah ion kalium yang di  pertukarkan adalah sebanyak 1,018x10 1,018x10 21 ion dan 1,986x1021 ion.



Kromatografi planar  Dari percobaan dan perhitungan diperoleh nilai Rf untuk masing-masing senyawa sbb:

Larutan Standar Ag+ Sampel 1 Standar Pb Sampel 2 Standar Hg22+ Sampel 3

IX.

Rf 0.7385 0.7462

+

0.7923 0.8615

0.8923 0.8615

Daftar Pustaka

Skoog, D.A. et al. 1996. 1996. “ Fundamental Analytical Chemistry” Chemistry” 7th Ed. New York: Saunders College Publishing. Journal of Chemical Education (1999), 76/11, 1538-1540 Harvey, D. 2000. “ Modern Analytical Chemistry” Chemistry” 1st ed.New York:McGraw-Hill Underwood,Al.1986.” Analitical Chemistry”. Canada :University of Washington http://www.uam.es/docencia/quimcursos/Scimedia/chem-ed/sep/lc/ion-chro.htm