< Previous212 Berdasarkan pembentukan suatu gas, gravimetri dibedakan menjadi 2 cara (Harjadi 1986): (a) Gravimetri Penguapan Tidak langsung Gravimetri dapat digunakan dalam analisis kadar air. Kadar air bahan bisa ditentukan dengan cara gravimetri evolusi langsung ataupun tidak langsung. Bila yang diukur ialah fase padatan dan kemudian fase gas dihitung berdasarkan padatan tersebut, maka disebut gravimetri evolusi tidak langsung. Metode penguapan tidak langsung dapat digunakan untuk menentukan kadar air (hidrat) dalam suatu senyawa atau kadar air dalam suatu sampel basah. Berat sampel sebelum dipanaskan merupakan berat senyawa dan berat air kristal yang menguap. Pemanasan untuk menguapkan air kristal adalah 105-130oC, garam-garam anorganik banyak yang bersifat higroskopis sehingga dapat ditentukan kadar hidrat/air yang terikat sebagai air kristal. Contoh lain adalah penentuan karbonat. Karena pemanasan, karbonat terurai dan mengeluarkan gas CO2. Berat gas juga ditentukan dengan menimbang bahan sebelum dan sesudah pemanasan. (b) Gravimetri Penguapan Langsung Gas yang terjadi ditimbang setelah diserap oleh suatu bahan yang khusus untuk gas yang besangkutan. Sebenarnya yang ditimbang ialah bahan penyerap itu, yaitu sebelum dan sesudah penyerapan sedangkan berat gas diperoleh sebagai selisih kedua penimbangan. Pada penentuan kadar air, maka uap air yang terjadi dilewatkan tabung berisi bahan higroskopis yang tidak menyerap gas-gas lain. Berat tabung dengan isi sebelum dan sesudah uap diserap menunjukkan jumlah air. Untuk penentuan karbonat yang tidak dapat terurai karena dipanaskan, maka karbonat yang bersangkutan direaksikan, misalnya dengan menambah HCl. CO2 213 yang terjadi dilewatkan pada tabung berisi bahan yang hanya menyerap CO2. Berat tabung dengan isi sebelum dan sesudah menyerap gas memberikan berat CO2. Penguapan cara langsung lebih sulit, karena harus diusahakan jangan sampai ada gas yang tidak melewati tabung, misalnya karena kebocoran dalam alat. Misalnya pada penentuan kadar air, mungkin bukan hanya air yang menguap, tetapi juga zat-zat yang titik didihnya rendah ikut menguap. Contoh analisis gravimetri dalam penentuan Kadar Air Bahan yang dianalisa biasanya mengandung air yang jumlahnya tidak menentu. Contoh : tanah, bahan-bahan yang berasal dari hewan dan tumbuh-tumbuhan, bahan higriskopis, dan sebagainya. Jumlah air yang terkandung sering tergantung dari perlakuan yang telah dialami bahan, kelembaban udara tempat disimpannya dan lain sebagainya. Suatu kemungkinan kesalahan penentuan kadar air yaitu adanya bahan lain yang mudah menguap dan ikut menguap bersama-sama dengan air sewaktu dipanaskan. Selain itu bahan akan terurai, seperti bahan yang mengandung karbonat atau macam-macam bahan organik, sehingga akan menyebabkan selisih berat yang dicari menjadi terlalu besar, yaitu lebih besar daripada berat air yang hilang. Untuk mengatasi hal tersebut, maka selain dapat digunakan penguapan cara langsung, dapat juga dengan mengadakan pembakuan cara penentuan kadar air (standarisasi). Pembakuan tersebut misalnya menentukan berapa suhunya, berapa lama pemanasannya, berapa gram bahan yang dipanaskan, dan bahan harus dihaluskan. Penentuan kadar air tergantung dari sifat bahan. Pada umumnya mengeringkan pada suhu 105 – 110 oC selama 3 jam atau sampai didapat berat konstan dalam oven. Selisih berat sebelum dan 214 sesudah pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan. Untuk bahan tidak tahan panas seperti yang berkadar gula tinggi, minyak, daging, kecap, dilakukan pada kondisi vakum dengan suhu lebih rendah. Kadang-kadang pengeringan dilakukan tanpa pemanasan, bahan dimasukan ke dalam eksikator dengan H2SO4 pekat sebagai pengering hingga didapat berat konstan. Bahan dengan kadar air tinggi dan mengandung senyawa yang mudah menguap (seperti susu, sayuran) penentuan kadar airnya dengan cara destilasi yaitu dengan pelarut tertentu, misalnya toluen, xilol dan heptana yang berat jenisnya rendah. Contoh/sampel dimasukan ke dalam labu destilasi dan ditambahkan pelarut toluen/xilol kemudian dipanaskan. Air dan pelarut menguap, diembunkan dan jatuh pada tabung Aufhauser yang berskala. Air yang mempunyai berat jenis tinggi berada di bawah, sehingga dapat dibaca pada skala tabung Aufhauser. Bahan dengan kadar gula tinggi, kadar airnya dapat diukur dengan menggunakan refraktometer, disamping dapat menentukan padatan terlarutnya. Dalam hal ini air dan gula dianggap sebagai komponen-komponen yang mempengaruhi indeks refraksi. Penentuan kadar air cara pengeringan, prinsipnya menguapkan air yang ada dalam bahan dengan cara pemanasan. Bahan ditimbang hingga berat konstan yang dapat diartikan semua air sudah teruapkan. Cara ini relatif mudah dan murah. Penguapan dapat dipercepat dan reaksi yang menyebabkan terbentuknya air atau reaksi lain dapat dicegah dengan melakukan pemanasan pada suhu rendah dan tekanan vakum. Bahan-bahan yang mempunyai kadar gula tinggi akan mengalami pengerakan (gosong) yang terjadi pada permukaan bahan bila dipanaskan pada suhu ± 100C. Beberapa hal penting dari metode penguapan cara langsung adalah lamanya pemasanan. Jika bahan harus dipanaskan pada suhu 105C selama 3 jam, maka harus diperhatikan agar oven benar-benar 215 sudah mencapai suhu 105C sebelum bahan dimasukkan ke dalamnya, disamping itu oven jangan dibuka tutup sebelum berlangsung 3 jam, atau dapat juga harus mengeringkan bahan masing-masing di dalam oven, dan setiap memasukkan bahan sendiri-sendiri apabila sudah siap. Hal-hal yang dapat menyebabkan kesalahan besar dalam penentuan kadar kadar air, yaitu setiap kali oven dibuka suhu didalamnya turun, makin lama terbuka makin banyak turunnya suhu. Berarti bahwa bahan yang dimasukkan sebelumnya, tidak benar-benar dipanaskan pada suhu 105C selama 3 jam. Jadi harus diusahakan agar hanya sekali membuka oven, sekali memasukkan bahan yang harus dikeringkan, itupun harus secepat mungin, supaya suhunya yang semula sudah mencapai 105 C tidak turun terlalu banyak. Hal ini dapat diatur misalnya dengan mengeluarkan rak-rak oven sebelumnya, lalu mengatur semua botol timbang diatasnya, baru oven dibuka lagi dan seluruhnya sekaligus bahan dalam botol timbang dimasukkan ke dalam oven. Suatu bahan yang telah mengalami pengeringan akan bersifat lebih higroskopis daripada bahan asalnya. Selama pendinginan sebelum penimbangan, bahan harus selalu ditempatkan dalam ruang tertutup dan kering, misalnya dalam eksikator atau desikator yang telah diberi zat penyerap air. Penyerap air/uap air yang dapat digunakan antara lain kapur aktif, silika gel, asam sulfat, aluminium oksida, kalium klorida, kalium hidroksida, kalium sulfat atau barium sulfat. Silika gel lebih sering digunakan karena memberikan perubahan warna saat jenuh dengan air/uap air. 216 Dalam penentuan kadar air ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, yaitu: 1. Padatan yang dikeringkan harus dihaluskan 2. Padatan disebar merata dalam botol timbang sehingga tingginya sama 3. Bila botol timbang ditutup, selama pemanasan botol terbuka, tetapi setelah pemanasan selalu tertutup sampai selesai ditimbang 2). Metode Pengendapan Suatu sampel yang akan ditentukan secara gravimetri mula-mula ditimbang secara kuantitatif, dilarutkan dalam pelarut tertentu kemudian diendapkan kembali dengan reagen tertentu. Senyawa yang dihasilkan harus memenuhi sarat yaitu memiliki kelarutan sangat kecil sehingga bisa mengendap kembali dan dapat dianalisis dengan cara menimbang. Endapan yang terbentuk harus berukuran lebih besar dari pada pori-pori alat penyaring (kertas saring), kemudian endapan tersebut dicuci dengan larutan elektrolit yang mengandung ion sejenis dengan ion endapan. Hal ini dilakukan untuk melarutkan pengotor yang terdapat dipermukaan endapan dan memaksimalkan endapan. Endapan yang terbentuk dikeringkan pada suhu 100 – 130oC atau dipijarkan sampai suhu 800oC tergantung suhu dekomposisi dari analit. Pengendapan kation misalnya, pengendapan sebagai garam sulfida, pengendapan nikel dengan DMG, pengendapan perak dengan klorida atau logam hidroksida dengan mengatur pH larutan. Penambahan reagen dilakukan secara berlebihan untuk memperkecil kelarutan produk yang diinginkan. 217 Gravimetri cara pengendapan, analat direaksikan sehingga terjadi suatu endapan dan endapan itulah yang ditimbang. Atas dasar membentuk endapan, maka gravimetri dibedakan menjadi dua macam: a. Endapan dibentuk dengan reaksi antara analat dengan suatu pereaksi, endapan biasanya berupa senyawa. Baik kation maupun anion dari analat mungkin diendapkan, bahan pengendapnya mungkin anorganik atau organik. Cara inilah yang biasanya disebut gravimetri. b. Endapan dibentuk secara elektrokimia, dengan perkataan lain analat dielektrolisa, sehingga terjadi logam sebagai endapan. Cara ini biasanya disebut elektrogravimetri. Dengan sendirinya umumnya kation yang dapat diendapkan. 3). Metode Elektrolisis Metode elektrolisis dilakukan dengan cara mereduksi ion-ion logam terlarut menjadi endapan logam. Ion-ion logam berada dalam bentuk kation apabila dialiri dengan arus listrik dengan besar tertentu dalam waktu tertentu maka akan terjadi reaksi reduksi menjadi logam dengan bilangan oksidasi nol. Endapan yang terbentuk selanjutnya dapat ditentukan berdasarkan beratnya, misalnya mengendapkan tembaga terlarut dalam suatu sampel cair dengan cara mereduksi. Cara elektrolisis ini dapat diberlakukan pada sampel yang diduga mengandung kadar logam terlarut cukup besar seperti air limbah. Diskusikan secara kelompok bagaimana cara mengatasi kesalahan-kesalahan dalam analisis gravimetri! 218 d. Langkah-langkah Analisis Gravimetri Suatu analisis gravimetri dilakukan apabila kadar analit yang terdapat dalam sampel relatif besar sehingga dapat diendapkan dan ditimbang. Apabila kadar analit dalam sampel hanya berupa unsur pelarut, maka metode gravimetri tidak mendapat hasil yang teliti. Sampel yang dapat dianalisis dengan metode gravimetri dapat berupa sampel padat maupun sampel cair. Secara umum langkah-langkah analisis gravimetri cara pengendapan adalah sebagai berikut (Sumarna dan Ismail 1991) : 1) Persiapan Contoh/sampel Cuplikan padatan yang diambil dari lapangan atau diterima di laboratorium dapat berbentuk serbuk (misal tepung atau garam dapur), gumpalan (batu kapur) atau lempengan (logam). Jika akan ditimbang contoh/cuplikan/sampel harus dijadikan serbuk dulu sehingga cukup merata dan mempermudah penimbangan. Bila cuplikan yang diterima banyak, agar ditimbang cukup mewakili (representatif), maka jumlahnya harus diperkecil. Salah satu cara yang paling populer ialah dengan mengkuarter (memperempat), caranya: a. Hamparkan cuplikan di atas kertas atau lempeng plastik secara merata sehingga ketebalannya 2-3 cm (gambar 1. a) b. Buat diagonal dari sudut-sudutnya sehingga terdapat 4 buah segitiga (gambar 1. b) c. Ambil dua segitiga yang berhadapan, sedangkan dua segitiga yang lain disimpan. d. Cuplikan yang berasal dari dua segitiga pertama diaduk lagi sampai serba sama kemudian ulangi pekerjaan mulai dari a-d sehingga didapatkan cuplikan yang jumlahnya 50-100 gram. 219 Gambar 49. Cara quarter (memperempat) 2) Penimbangan Cuplikan Cuplikan yang sudah diquarter dapat langsung ditimbang. Penimbangan dapat memakai botol timbang (untuk cuplikan yang mudah menyublim, menarik air) atau kaca arloji bila contohnya cukup stabil. Jangan sekali-kali menimbang pakai kertas tanpa diberi alas kaca arloji untuk menghindari korosif akibat cuplikan yang tercecer atau menempel pada piringan timbangan (pinggan) a. Timbang botol timbang, berapa bobotnya (a gram) b. Bubuhi cuplikan yang akan ditimbang sejumlah yang diperlukan dengan dilebihkan sedikit, timbang dengan teliti (b gram) c. Masukkan cuplikan pada b ke dalam gelas piala, dan jangan dibilas. Kemudian botol timbang ditimbang kembali (c gram) Bobot contoh atau cuplikan = (b - c) gram. Untuk menimbang contoh dipakai neraca analitik dengan ketelitian 4 desimal dalam gram (0,0001 g). 3) Pelarutan Cuplikan Cuplikan dilarutkan dalam gelas piala yang volumenya disesuaikan dengan kebutuhan. Supaya jangan keliru hendaknya piala diberi tanda dengan spidol besar, atau pada bagian yang di asah dapat ditulis dengan pensil. Cuplikan yang telah ditimbang a b 220 dengan hati-hati dimasukkan ke dalam gelas piala dengan bantuan pengaduk. Cuplikan yang tersisa disemprot dengan air suling melalui labu semprot. Bila cuplikan mudah larut dalam air, penambahan air pembilas cukup 100-150 ml atau seperti yang tertulis dalam cara kerja. Tidak semua cuplikan larut dalam air. Misalnya karbonat, fosfat atau logam. Cuplikan harus dibilas dulu dalam gelas piala 100 atau 150 ml, kemudian dibubuhi larutan asam sesuai dengan kebutuhan. Karbonat, fosfat dipakai larutan HCl 1:1 Besi seng dan logam-logam yang kurang mulia dipakai larutan HNO3 1:1 Logam setengah mulia atau mulia dipakai larutan (campuran HNO3 + HCl pekat 1:3) Untuk silikat harus dilebur dulu dengan soda Pada waktu melarutkan dengan asam setengah pekat, gelas piala ditutup dengan kaca arloji, setelah selesei kaca arloji di bilas dengan air. Proses pelarutan dengan asam harus dalam ruang asam, karena uapnya berbahaya. 4) Pengendapan Masalah utama dalam analisis gravimetri adalah pembentukan endapan yang murni dan mudah disaring. Proses pengendapan adalah sebagai berikut : Ion dalam larutan partikel koloidpengendapan Ukuran partikel: (10-8 cm) (10-7 - 10-4 cm) (10-4cm) 221 Tahap-tahap pembentukan endapan : 1. Pengelompokan ion 2. Pembentukan partikel yang sangat kecil (inti endapan) menuju terjadinya nukleasi 3. Pembentukan endapan yang makroskopik. Terbentuknya endapan dimulai dari terbentuknya larutan lewat jenuh (super saturated solution). Nukleasi, sejumlah partikel (ion, atom atau molekul) membentuk inti mikroskopik dari fasa padat, semakin tinggi derajat lewat jenuh, semakin besar laju nukleasi. Pembentukan nukleasi dapat secara langsung atau dengan induksi. Gambar 50. Pembentukan nukleasi Proses pengendapan selanjutnya merupakan kompetisi antara nukleasi dan particle growth. Begitu suatu situs nukleasi terbentuk, ion-ion lain tertarik sehingga membentuk partikel besar yang dapat disaring. Next >