Laporan Praktikum Pembuatan Senyawa Kompleks Tembaga Sulfat Pentahidrat

Laporan Praktikum Pembuatan Senyawa Kompleks Tembaga Sulfat Pentahidrat (CuSO4.5H2O) dari Limbah Tembaga

I.

TUJUAN PERCOBAAN 1. Membuat Kristal tembaga (II) sulfat pentahidrat dari limbah tembaga 2. Mengenal sifat-sifat kristal tembaga (II) sulfat pentahidrat 3. Menganalisis produk dengan menghitung rendemen dan jumlah air Kristal (hidrat) secara stoikiometri.

II.

LANDASAN TEORI Dalam suatu Sistem Periodik Unsur (SPU), tembaga (Cu) termasuk ke dalam golongan 11. Tembaga, perak dan emas disebut logam koin karena dipakai sejak lama sebagai uang dalam bentuk lempengan (koin). Hal ini disebabkan oleh logam ini tidak reaktif, sehingga tidak berubah dalam waktu yang lama. Tembaga adalah logam berdaya hantar listrik tinggi, maka dipakai sebagai kabel listrik. Tembaga tidak larut dalam asam yang bukan pengoksidasi tetapi tembaga teroksidasi oleh HNO 3  sehingga tembaga larut dalam HNO3 [1]. Bentuk pentahidrat yang lazim terhidratnya, yaitu kehilangan empat em pat molekul airnya pada 110 °C dan kelima-lima molekul air pada 150 °C. Pada 650 °C, tembaga (II) sulfat mengurai menjaditembaga menjaditembaga (II) oksida (CuO), sulfur (CuO), sulfur dioksida (SO2) dan oksigen dan oksigen (O2). Tembaga (Cu) mer upakan salah satu logam yang paling ringan dan paling aktif. Cu+ mengalami disproporsionasi secara spontan pada keadaan standar (baku). Hal ini bukan berarti larutan senyawa Cu(I) tidak mungkin terbentuk. Untuk menilai pada keadaan bagaimana mereka ditemukan, yaitu jika kita mencoba membuat (Cu +) cukup banyak pada larutan air, Cu2+ akan berada pada jumlah banyak (sebab konsentrasinya harus sekitar dua  juta dikalikan pangkat dua dari Cu +. Disproporsionasi akan menajdi sempurna. Di lain pihak  jika Cu+ dijaga sangat rendah r endah (seperti pada zat yang sedikit se dikit larut atau ion kompleks mantap), Cu2+ sangat kecil dan tembaga (I) menjadi mantap. Tembaga (II) sulfat mempunyai banyak kegunaan di bidang industri diantaranya untuk mebuat campuran Bordeaux (sejenis fungisida) dan senyawa tembaga lainnya. Senyawa ini juga digunakan dalam penyepuhan dan pewarnaan tekstil serta sebagai bahan pengawet kayu. Bentuk anhidratnya digunakan untuk mendeteksi air dalam jumlah kelumit. Tembaga sulfat juga dikenal sebagai vitriol biru. Tembaga (II) sulfat merupakan padatan kristal biru, CuSO4.5H2O triklini. Pentahidratnya kehilangan 4 molekul air pada 1100 C dan yang ke lima pada 1500C membentuk senyawa anhidrat berwarna putih. Pentahidrat ini dibuat dengan mereaksikan tembaga (II) oksida atau tembaga (II) karbonat dengan H2SO4 encer, larutannya dipanaskan hingga jenuh dan pentahidrat yang biru mengkristal jika didinginkan. Pada skala industri, senyawa ini dibuat dengan memompa udara melaluicampuran tembaga panas dengan H2SO4 encer. Dalam bentuk pentahidrat, setiap ion tembaga (II) dikelilingi oleh empat molekul air pada setiap sudut segi empat, kedudukan kelima dan keenam dari oktahedral

ditempati oleh atom oksigen dari anion sulfat, sedangkan molekul air kelima terikat oleh ikatan hidrogen . Salah satu sifat dari logam tembaga yaitu tembaga tidak larut dalam asam yang bukan pengoksidasi tetapi tembaga teroksidasi oleh HNO3  sehingga tembaga larut dalam HNO3. 3Cu(s) + 8H+(aq) + 2NO3 –(aq)  3Cu2+(aq) + 2NO(g) + 4H2O Logam tembaga dibuat dari tembaga sulfida (Cu 2S) yang dioksidasi dengan oksigen. Cu2S + 2O2  2CuO + SO2 2CuO + Cu2S  SO2 + 4Cu Garam tembaga dalam larutan berwarna biru pucat, karena membentuk ion Cu(H2O)42+. Jika larutan ini ditambah amonia akan menghasilkan ion Cu(NH 3)42+yang berwarna biru pekat. Senyawa CuCl2, Cu2Br2, Cu 2I2 sukar larut dalam air dengan Ksp masingmasing 1,9.10-7, 5.10-9, dan 1.10-12. Senyawa Cu2O dan Cu2S dapat dibuat langsung dari unsurnya pada suhu tinggi. Kedua senyawa ini cenderung nonstoikiometrik karena dapat pula sebagian membentuk CuO dan CuS. Senyawa-senyawa Cu (I) berwarna putih kecuali oksidasinya merah.Sedangkan senyawa Cu (II) hidratnaya biru dan anhidratnya abu-abu. Senyawa-senyawa Cu (II) lebih stabil dalam larutan. Mereka beracun dan mengion yang berwarna gelap (biru gelap) yang terbentuk dengan larutan amonia berlebihan. Cu digunakan buat kabel/kawat/peralatan listrik; dalam logam-logam paduan; monel, perunggu kuningan, perak jerman, perak nikel untuk ketel dan lain-lain . Secara umum garam tembaga (I) tidak larut dalam air dan tidak berwarna, perilakunya

mirip

perilaku

senyawa

perak

(I).

Mereka

mudah

dioksidasi

menjadisenyawa tembaga (II), yang dapat diturunkan dari tembaga(II) oksida, CuO, hitam. Garam-garam tembaga (II) umumnya berwarna biru, baik dalam bentuk hidrat, padat, maupun dalam larutan air; warna ini benar-benar khas hanya untuk ion tetraakuokuprat (II) [Cu(H2O)4]2+  saja. Batas terlihatnya warna ion kompleks tetraakuokuprat(II) (yaitu, warna ion tembaga (II) dalam larutan air), adalah 500 μg dalam batas konsentrasi 1 dalam 10 4. Garam-garam tembaga (II) anhidrat, seperti tembaga (II) sulfat anhidrat CuSO4, berwarna putih (atau sedikit kuning). Larutan amonia bila ditambahkan dalam jumlah yang sangat sedikit terbentuk endapan biru suatu garam basa (tembaga sulfat basa). Bila dalam keadaan basah dibiarkan terkena udara, tembaga (II) sulfida cenderung teroksidasi menjadi tembaga (II) sulfat, dan karenanya menjadi dapat larut dalam air. Banyak sekali panas yang dilepaskan pada proses ini.

III.

ALAT DAN BAHAN 3.1 ALAT

IV.

3.2 BAHAN

1. Gelas kimia 250 ml

1. Limbah tembaga dari kabel bekas

2. Gelas ukur 50 ml

2. Larutan H2SO4

3. Corong

3. Larutan HNO3 30% dan 40%

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

4. Aquades

Kaca Arloji Batang pengaduk Pemanas (Hot plate) Pipet tetes Cawan penguapan Timbangan Kertas saring

LANGKAH KERJA Menimbang 5 gram padatan tembaga dari limbah kabel sebanyak 5 gram

Memasukan 50 ml air ke dalam gelas kimia, ditambahkan 10 mL H2SO4 pekat, 5 gram tembaga dan 15 ml HNO3 30%

Memanaskan campuran larutan diatas di dalam lemari asam sampai gas berwana coklat (NO2) tidak ada lagi.

Menyaring larutan dalam keadaan panas.

Menyimpan larutan yang telah disaring sampai terbentuk Kristal

Menyaring Kristal yang sudah terbentuk dari larutannya

Menimbang berat kaca arloji dan kertas timbang yang akan digunakan untuk menempatkan kristal

Menyimpan Kristal yang terbentuk di kaca arloji dan timbang kembali beratnya

Mengeringkan Kristal di dalam oven untuk menghilangkan air yang terkandung di dalam kristal

Menimbang berat Kristal yang sudah kering, hitung kadar airnya dan rendemennya

Secara keseluruhan Aquades 50 mL 10 mL H2SO4 pekat 5 gram Cu 15 mL HNO3 30%

Pencampuran

Larutan berwarna biru keruh, Cu belum terlarut

Pemanasan

Gas NO2

Larutan berwarna biru bening, Cu merlarut Penyaringan dalam keadaan panas Larutan berwarna biru bening, tanpa Cu yang tak larut Pengdinginan (pengkristalan)

Kristal berwarna biru

Penimbangan kristal keadaan basah

Pengeringan dalam oven)

Penimbangan kristal keadaan kering

Perhitungan rendemen dan kadar air

Kristal tanpa kadar air

V.

TABEL PENGAMATAN NO. 1. 2.

Ditambahkan 10 mL H2SO4 pekat

3.

Ditambahkan 5 gram tembaga

4.

Ditambahkan 15 mL HNO3 30%

5.

Dilakukan pengadukan terus menerus selama ± 30 menit

6.

Dipanaskan

7.

Disaring larutan Didiamkan dan ditimbang Kristal yang terbentuk

8.

VI.

PROSEDUR PERCOBAAN Dimasukan air ke dalam gelas kimia

HASIL PENGAMATAN V = 50 mL Larutan bening kekuningan sedikit dan hangat (eksotermis) Larutan tetap bening dan tembaga tidak larut Larutan mulai mendidih, tembaga mulai larut, larutan berwarna biru keruh, terbentuk uap berwarna coklat Tembaga larut. Larutan berubah menjadi berwarna biru bening Menghasilkan filtrate berwarna biru Terbentuk Kristal biru sebanyak 13.22 gram

PENGOLAHAN DATA 1. Menghitung rendemen CuSO4.5H2O

Massa Cu awal Massa kristal BM CuSO4.5H2O BA Cu

= 5 gram = 13,22 gram = 249,55 g/mol = 63,55 g/mol

Reaksi : Cu2+ + SO42- + 5H2O

CuSO4.5H2O

 CuSO4.5H2O

Massa CuSO4.5H2O =

=

  249,55 / 6,55 /

 x 5 gram

 x 5 gram

= 19,6341 gram Rendemen

= =

 CuSO4.5H2O hasil praktikum  CuSO4.5H2O secara teoritis 1,22  19,641 

= 67,33 %

x 100 %

 x 100 %

2. Menghitung kadar air dalam Kristal CuSO4.xH2O 

Beratkacaarloji + kertastimbang = 36.48 gram



Beratkacaarloji + kertastimbang + CuSO4.5H2O sebelumdikeringkan = 49.70 gram



Berat CuSO4.xH2O sebelumdikeringkan = 49.70 -36.48 = 13.22 gram



Beratkacaarloji + CuSO4.xH2O setelahdikeringkan = 43.72 gram



Berat CuSO4 = 43.72  – 36.48 = 7.24 gram



Massa xH2O = 13.22  – 7.24 = 5.98 gram



Mol CuSO4 =



Mol xH2O =



7.24 

16 / 5.98 

= 0.05mol

 = 0.3322 mol

18 /    

 =

  4  1

 =

 4

.22 .5

X = 6,64 Jadi CuSO4. 6H2O

3. Reaksi yang terjadi 1. Cu + 2H2SO4  CuSO4 + SO2 + 2H2O 2. 3Cu(s) + 8H+(aq) + 2NO3 –(aq)  3Cu2+(aq) + 2NO(g) + 4H2O 3. Secara keseluruhan : Cu + 3H2O + H2SO4 + 2HNO3  CuSO4.5H2O + 2NO2 VII.

PEMBAHASAN Oleh Lira Aprilia Pujianti (151411014) Pada percobaan kali ini dilakukan pembuatan tembaga (II) sulfat pentahidrat dari limbah tembaga pada kabel bekas. Bahan-bahan yang digunakan yaitu aquades 50 mL yang ditambahkan 10 mL larutan H 2SO4  pekat, 5 gram tembaga, dan 15 mL larutan HNO3  30% (pada kelompok 4) 40% (pada kelompok 3). Dalam penambahan bahan-bahan ini memiliki tujuan yaitu pertama dalam penambahan H 2SO4 yaitu agar terbentuk CuSO4 dengan reaksi sebagai berikut : Cu + 2H2SO4  CuSO4 + SO2 + 2H2O Selanjutnya penambahan larutan HNO 3  bertujuan agar tembaga terlarut dan dapat bereaksi dengan H2SO4. Karena tembaga tidak larut dalam asam yang bukan perngoksidanya, namun tembaga dapat teroksidasi oleh HNO 3  sehingga tembaga dapat terlarut. Pelarutan ini membuat larutan berwarna biru dan menghasilkan gas NO 2. Karena terbentuknya gas ini dan memang pada dasarnya bahan-bahan yang digunakan merupakan bahan yang bersifat korosif dan oksidator, maka proses ini dilakukan di lemari asam. Dalam pelarutan ini larutan dipanaskan dan diaduk dengan magnetic stirer dengan tujuan untuk mempercepat proses reaksi. Selain itu, tujuan pemanasan ini adalah untuk memperbesar

hasil kali kelarutannya (Ksp), sehingga hal ini dapat membentuk Kristal yang dinamakan tembaga (II) sulfat). Proses ini dilakukan sampai tidak terbentuk lagi uap berwarna coklat. Karena dengan tidak terbentuknya lagi gas NO2, tembaga dianggap telah larut semua. Persamaan reaksi pada proses ini adalah : 3Cu(s) + 8H+(aq) + 2NO3 –(aq)  3Cu2+(aq) + 2NO(g) + 4H2O Persamaan reaksi keseluruhan pada proses ini adalah : Cu + 3H2O + H2SO4 + 2HNO3  CuSO4.5H2O + 2NO2 Dari hasil perhitungan pengolahan data didapat nilai rendemen sebesar 67.33%. Hasil yang didapat ini jauh dari angka 100%. Hal ini dapat disebabkan karena mungkin pada limbah kabel yang digunakan terdapat logam pengotor lain selain tembaga. Dan dari perhitungan kadar air, didapat koefisien air yaitu sekitar 6.64 bukan 5 yang menjadikan rumus senyawa kompleks ini adalah CuSO 4.6H2O. Hal ini disebabkan pada saat hendak menyaring, kami membilas gelas kimia dengan aquades sehingga Kristal yang ada dalam kertas saring terkena aquades lagi dari pembilasan tersebut, sehingga Kristal mengandung aquades lebih banyak dan saat pengeringan Kristal tidak diletakkan tersebar pada kaca arloji tapi mengumpul ditengah (menggunung), jadi kemungkinan terjadi pengeringan yang belum sempurna dan masih terkandung air pada Kristal saat ditimbang. Variabel yang berpengaruh dalam proses ini adalah pengadukan, suhu, konsentrasi larutan-larutan yang dipakai, kadar Cu, dan waktu. Pada percobaan kali ini variable yang dibedakan yaitu konsentrasi HNO 3. Pada kelompok 4 menggunakan HNO 3  dengan konsentrasi 30%, sedangkan pada kelompok 3 menggunkan HNO 3 dengan konsentrasi 40%. Hasil yang didapat pun mengalami perbedaan, yaitu bentuk Kristal yang terbentuk pada kelompok 4 (HNO3 30%) berbentuk kecil-kecil sedangkan pada kelompok 3 (HNO3  40%) Kristal yang terbentuk lebih besar-besar. Namun hasil gram kristal yang didapat lebih banyak oleh kelompok 4 dengan konsentrasi HNO3 30%, hal ini dapat disebabkan karena pada saat pemanasan, suhu yang dicapai pada kelompok 4 lebih tinggi yaitu 100℃  dibandingkan dengan kelompok 3 yang tidak mencapai suhu 100 ℃ hanya sampai sekitar 70℃, jadi larutan pada kelompok 4 lebih jenuh dibandingkan kelompok 3.

VIII.

KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA 1. Hati-hati menangani asam sulfat dan asam nitrat pekat dan perhatikan prosedur cara pembuatan larutan dan lakukan dalam lemari asam, gunakan sarung tangan dan masker, karena asam sulfat dan asam nitrat bersifat oksidator, korosif, dan reaksi bersifat eksotermis/eksplosif. 2. Limbah dikumpulkan dalam suatu tempat. 3. Kristal tembaga (II) sulfat pentahidrat dikumpulkan dalam suatu tempat yang bersih.

IX.

KESIMPULAN

X.

DAFTAR PUSTAKA 1. Manfaati, Rintis,dkk. 2012.Bahan Ajar 1 Praktikum Satuan Proses 1. Politeknik Negeri Bandung:Bandung 2. https://annisanfushie.wordpress.com/2008/12/16/pembuatan-cuso45h2o/

LAMPIRAN

Gambar 1. Proses pemanasan dengan terbentuknya gas NO 2

Gambar 2. Kristal yang terbentuk dengan konsentrasi HNO 3 30%

Gambar 3. Kristal yang terbentuk dengan konsentrasi HNO 3 40%