PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

Transkripsi

1 PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN I. TUJUAN Mempelajari cara mesintesis senyawa nikel dimetilglioksim yang halus dan homogen. II. TEORI Suatu ion atau molekul kompleks terdiri dari satu atom (ion) pusat dan sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom (ion) pusat tersebut. Atom pusat ditandai oleh bilangan koordinasi, yaitu suatu angka bulat yang menunjukkan jumlah ligan yang dapat membentuk kompleks stabil dengan satu atom pusat. Ion-ion dan molekul anorganik sederhana seperti : NH 3, CN -, Cl - dan H 2 O membentuk ligan monodentat, yaitu satu ion atau molekul menempati salah satu ruang yang tersedia disekitar ion atom pusat dalam bulatan koordinasinya. Pereaksi-pereaksi organik yang dipakai dalam pemeriksaan kimia umumnya mengandung gugus fungsi yang bertindak sebagai ligan. Karena itu, pereaksi-pereaksi ini dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion-ion logam, terutama senyawa kompleks dengan kelat. Pereaksi-pereaksi organik tersebut dapat digunakan untuk menghasilkan endapan atau mencegah timbulnya warna atau untuk mengubah sifat oksidasi atau reduksi suatu senyawa. [1] Ion kompleks dideskripsikan sebagai ion logam dan beberapa jenis ligan yang terikat olehnya. Struktur dari ion kompleks tergantung dari 3 karakteristik, yaitu bilangan koordinasi, geometri dan banyaknya atom penyumbang setiap ligan: a) Bilangan Koordinasi Bilangan koordinasi adalah jumlah dari ligan-ligan yang terikat langsung oleh atom pusat. Bilangan koordinasi dari Co 3+ dalam senyawa [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ adalah 6, karena enam atom ligan (N dari NH 3 ) terikat oleh atom pusat yaitu Co 3+. Umumnya, bilangan koordinasi yang paling sering muncul adalah 6, tetapi OBJEK VIII PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

2 terkadang bilangan koordinasi 2 dan 4 juga dapat muncul dan tidak menutup kemungkinan bilangan yang lebih besar pun bisa muncul. b) Geometri Bentuk (geometri) dari ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasi dan ion logam itu sendiri. Geometri ion kompleks tergantung pada bilangan koordinasinya 2, 4, dan 6, dengan beberapa contoh misalnya sebuah ion kompleks yang mana ion logamnya memiliki bilangan koordinasi 2, seperti [Ag(NH 3 ) 2 ] +, memiliki bentuk yang linier. c) Atom Pusat Tidak semua logam membentuk senyawa kompleks, hanya logam-logam yang memiliki orbital kosong untuk menampung donor dari ligan. Atom Pusat adalah atom yang menyediakan tempat bagi elektron yang didonorkan. Biasanya berupa ion logam, terutama logam golongan transisi (Fe 2+, Fe 3+, Cu 2+, Co 3+, dll) yang memiliki orbital (d) yang kosong. Sedangkan Ligan adalah molekul/ion yang mengelilingi logam dalam ion kompleks yang harus memiliki PEB. Interaksi antar atom logam dan ligan dapat dibayangkan bagaikan reaksi asam basa-lewis. [2] Nikel adalah logam putih perak yang keras, bersifat liat, dapat ditempa dan sangat kukuh. Logam ini melebur pada suhu 1445 o C dan bersifat sedikit magnetis. Nikel terdapat dialam sebagai bentuk senyawaan yang dapat ditemukan dalam bentuk : 1. A.Millerite,NIS 2. Garnierite (silikat dengan Mg) 3. Laterite,silikat (Ni,Mg) 6 Si 4 O 10 (OH) 6 4. Pentlandite,5 % nikel yang bergabung dengan Cu dan Co. [3] Nikel (II) membentuk sejumlah besar kompleks dengan bilangan koordinasi 6, 5 dan 4 yang memiliki semua jenis struktur yang utama yaitu : oktahedral, trigonal bipiramidal, piramidal bujur sangkar, tetrahedral dan bujur sangkar. Senyawa-senyawanya memberikan kesetimbangan rumit yang umumnya tergantung pada suhu dan terkadang bergantung pada konsentrasi. Spesies terkoordinasi 6 yang paling umum ditemui adalah ion aquo hijau OBJEK VIII PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

3 [Ni(H 2 O) 6 ] 2+ yang dibentuk pada pelarutan Ni, NiCO3 dan sebagainya hingga menghasilkan kompleks seperti trans-[ni(h 2 O) 2 (NH 3 ) 4 ] 2+ atau [Ni(en) 3 ] 2+. Kompleks amin ini biasanya berwarna biru atau ungu dikarenakan pergeseran pita serapan bila H 2 O digantikan oleh medan ligan yang lebih kuat. [4] Untuk spesies terkoordinasi 4, kebanyakan kompleks ini adalah bujur sangkar, hal ini dikarenakan konfigurasi d 8 ligan planar menyebabkan salah satu orbital d menjadi tinggi secara khas dalam energi dan kedelapan elektron dapat menempati keempat orbital lainnya namun meninggalkan orbital-orbital antiikatan yang lebih kuat. Dengan koordinasi tetrahedral, penempatan orbital anti-ikatan tidak dapat dihindari dengan sistem d 8 Pd 2+ dan Pt 2+. Faktor ini menjadi demikian penting sehingga tidak ada kompleks tetrahedral yang terbentuk. Kompleks planar Ni 2+ hanya akan berada dalam sifat diamagnetik. [2] Sifat-sifat kompleks planar Ni 2+ : 1. Berwarna merah, kuning atau coklat 2. Menyebabkan adanya pita serapan dengan intensitas sedang dalam range nm Nikel (II) akan membentuk sebuah endapan apabila direaksikan dengan sebuah senyawa organik dimetilglioksim C 4 H 6 (NOH) 2. Pembentukan endapan berwarna akan terjadi secara kuantitatif dalam sebuah larutan yang mempunyai ph sekitar 5-6, reaksi pembentukan kompleks yang terjadi dapat digambarkan sebagai berikut : Adapun sifat sifat dari dimetilglioksim adalah : 1. Berupa bubuk kristal 2. Berwarna merah darah OBJEK VIII PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

4 3. Mempunyai titik leleh C 4. Merupakan Kristal trinidit dari alkali dan air 5. Tidak larut dalam air, asam asetat, ammonia, dan asam mineral 6. Mendekati sol dalam alkohol 7. Berat molekul 288,94 g/mol Nikel dimetilglioksim merupakan sebuah endapan yang cukup padat dan rapat. Untuk mendapatkan bubuk yang cukup halus dan homogen, biasanya dapat diperoleh dengan merubah ph larutan menjadi kecil, yaitu sekitar 3-4 dengan menambahkan urea kedalam larutannya. Larutan tersebut dipanaskan untuk mengubah urea menjadi ammonia dengan reaksi sebagai berikut : NH 2 CONH 2 + H 2 O 2NH 3 + CO 2 Nikel dapat dibentuk secara alami dalam sebuah kombinasi antara arsenik, antimon dan sulfur, misalnya millerite NiS, NiAs dan lain-lain. Komponen nikel yang bernilai komersil adalah granierets yaitu silikat magnesium nikel dan mengandung 3 5% Ni. [4] Kegunaan dari dimetilglioksim adalah : 1. Mendeteksi dan menentukan logam Ni dan pemisahnya dari Co dan logam lain 2. Membentuk endapan merah dengan nikel 3. Pemisahan Pd dari Sn, Au, Rh, dan Ir 4. Mendeteksi Bi 5. Sebagai pigmen dalam zat 6. Dalam bidang kosmetik [1] Untuk mendapatkan logam nikel yang murni dapat dilakukan dengan proses ekstraksi dari bijih nikel (II) oksida. Dimana nikel (II) oksida ini direduksi dengan karbon menjadi logam Ni yang masih belum murni, untuk memurnikannya dapat dilakukan dengan metoda elektroda posisi. Namun beberapa nikel yang tinggi kemurniannya tetap dibuat dengan cara mereaksikan karbonil monoksida dengan nikel tidak murni pada suhu 50 o C dan tekanan biasa atau dengan anyaman nikel tembaga dalam keadaan yang lebih kuat OBJEK VIII PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

5 menghasilkan NiCO 4 yang mudah menguap. Logam yang kemurniannya 99,90 % sampai 99,99% diperoleh dengan komposisi termal pada suhu 200 o C. [2] Nikel terletak pada golongan VIII B dan pada periode keempat dalam sistem periodik. Nikel termasuk logam transisi sehingga mempunyai beberapa bilangan oksidasi. Hal ini dikarenakan pengisian orbital d oleh elektron valensinya. Dengan beberapa bilangan oksidasi, maka nikel dapat membentuk beberapa kompleks seperti : 1. K 2 NiF 6, KNiF 3 dengan struktur oktahedral 2. [NiCl 4 ] 2- dengan struktur tetrahedral 3. [Ni(CN) 4 ] 2- dengan struktur segiempat planar Nikel seringkali disepuh sebagai lapisan pelindung dikarenakan nikel sangat tahan terhadap penyerangan oleh udara atau air pada suhu biasa pada keadaan padat. Garam-garam (II) yang stabil diturunkan dari nikel (II) oksida (NiO) yang merupakan zat berwarna hijau disebabkan oleh warna dari kompleks heksa aquonikelat (II) [Ni(H 2 O) 6 ] 2+. [4] OBJEK VIII PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

6 III. PROSEDUR PERCOBAAN 3.1 Alat dan bahan Alat No Alat Fungsi 1. Termometer Mengukur suhu larutan 2. Erlenmeyer Wadah larutan 3. Kertas saring Untuk menyaring 4. Gelas piala Wadah larutan 5. Corong Untuk penyaringan 6. Magnetik bar Untuk menghomogenkan larutan 7. Hot plate stirrer Untuk memanaskan Bahan No. Bahan Fungsi 1. Dimetilglioksim Sebagai sumber ligan 2. Asam klorida Untuk menjaga ph (mengasamkan larutan) 3. NiSO 4 atau NiNO 3 Sebagai ion pusat 4. Urea Sebagai pembentuk endapan 5. Aquades Sebagai pelarut OBJEK VIII PEMBUATAN PARTIKEL NIKEL DIMETILGLIOKSIM YANG HALUS DAN HOMOGEN

7 3.2 Cara kerja 1. Sebanyak 2,5 gram nikel sulfat atau nikel nitrat dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 ml dan diaduk sampai semua larut. 2. ph larutan diatur sekitar 5 dengan menambahkan HCl kemudian ditambahkan 15 ml larutan dimetilglioksim 1 % dan dilanjutkan dengan penambahan 4 5 gram urea, campuran dipanaskan sampai suhu sekitar C selama sekitar 1 jam dan endapan yang terbentuk diamati. Jika setelah 15 menit tidak ada endapan yang terbentuk maka ureanya ditambahkan sedikit lagi. 3. Campuran itu didinginkan dan ph larutannya diperiksa dengan kertas ph, kalau ph kecil 7 ammonium hidroksida ditambahkan sampai ph menjadi 7. Endapan yang terbentuk disaring. 4. Larutan yang telah dipisahkan dicek dengan menambahkan sekitar 2-3 ml larutan dimetilglioksim. Jika masih terbentuk endapan, maka larutan dipanaskan. 5. Endapan yang terbentuk disaring dan dikumpulkan. 6. Endapan dicuci dengan air dingin sekitar dua kali, dan dikeringkan dengan memanaskan sampai C. 7. Rendemen yang didapatkan ditentukan.

8 3.3 Skema Kerja 2,5 gram NiSO4 - dimasukkan kedalam Erlenmeyer 100 ml - ditambahkan 50 ml aquades, diaduk sampai larut - diatur ph sekitar 5 dengan penambahan HCl - ditambah 15 ml dimetilglioksim 1 % - ditambahkan 4 5 gram urea Campuran - dipanaskan o C selama 1 jam, endapan akan terbentuk - diamati (jika tidak ada ditambahkan lagi urea) - didinginkan, ph diperiksa lagi - endapan disaring Filtrat Endapan - ditambahkan 2-3 ml larutan - dicuci dengan aquades 2 kali dimetilglioksim - dikeringkan pada suhu 110 o C Endapan - endapan dikumpulkan Rendemen ditentukan

9 3.4 Skema Alat Keterangan : 1. Termometer 2. Erlenmeyer 3. Hot plate stirrer 4. Corong 5. Erlenmeyer 6. Endapan

10 IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Data Massa NiSO 4.6H 2 O : 2,5 gram Mr NiSO 4.6H 2 O : 262,78 g/mol Volume DMG : 18 ml Massa kertas saring : 0,62 gram Massa Ni(DMG) 2 + kertas saring : 2,05 gram Massa Ni(DMG) 2 : 1,43 gram Mr Ni(DMG) 2 : 288,94 g/mol Perhitungan NiSO 4.6H 2 O + H 2 O Ni 2+ + SO H 2 O Ni DMG - Ni(DMG) 2 1 mol NiSO 4.6H 2 O ~ 1 mol Ni(DMG) 2 Mol NiSO 4.6H 2 O = = 0,0095 ~ 0,01 mol Mol Ni(DMG) 2 = 0,0095 mol Massa teori Ni(DMG) 2 g Ni(DMG) 2 = 0,0095 mol x 288,94 g/mol = 2,74 gram Massa percobaan = 1,43 gram % rendemen = x 100 % = x 100 % = 51,19 %

11 5.2 PEMBAHASAN Dalam percobaan ini dilakukan sintesis senyawa kompleks nikel dimetil glioksim dimana senyawa NiSO 4.6H 2 O berfungsi sebagai sumber atom pusat Ni 2+ dan larutan dimetilglioksim 1% sebagai sumber ligannya. Prinsip dari percobaan ini adalah pengomplekan dan pengendapan senyawa kompleks yang diinginkan. Percobaan ini dilakukan dalam suasana asam dengan penambahan HCl sebagai reagen untuk menurunkan ph larutan. Dengan adanya suasana asam, maka terjadi proses pertukaran ion yang lebih cepat, penambahan HCl ini dilakukan perlahan-lahan dengan tujuan agar ph larutan tidak menurun drastis. ph pembentukan kompleks yang dibutuhkan adalah 5. Pada saat penambahan dimetilglioksim pada larutan NiSO 4.6H 2 O ini, warna langsung berubah dari hijau toska menjadi merah, hal ini menunjukkan bahwa terjadi reaksi pengomplekan yang menyebabkan terjadinya perubahan struktur dari Ni 2+ menjadi kompleks Ni(DMG) 2. Pembentukan senyawa kompleks ini menggunakan bantuan urea sebagai penghasil ammonia. Urea ini akan terionisasi menghasilkan ammonia yang berfungsi untuk mempercepat proses terbentuknya endapan namun dilakukan secara bertahap. Tujuan dari dilakukannya pemanasan adalah agar kompleks yang terbentuk lebih halus dan homogen, pemanasan ini dilakukan dengan suhu dibawah 90 o C untuk menghindari pemutusan ikatan Ni 2+ dengan DMG tersebut. Setelah pemanasan dilakukan pengukuran dimana seharusnya ph larutan adalah netral namun masih bersifat asam, untuk itulah dilakukan penambahan ammonia hingga ph menjadi 7. ph ini dijadikan netral agar kompleks Ni(DMG) 2 yang terbentuk bersifat stabil. Saat penyaringan endapan, filtrat yang didapatkan masih berwarna kehijauan. Hal ini menunjukkan bahwa pada larutan masih terdapat ion Ni 2+ yang masih bisa diikat oleh DMG yang dibuktikan dengan terbentuknya endapan merah saat dilakukan penambahan beberapa tetes dimetilglioksim.

12 Dari percobaan yang telah dilakukan, didapatkan endapan dari senyawa kompleks Ni(DMG) 2 ini sebanyak 1,43 gram dengan rendemen sebesar 51,19 %, rendemen ini masih terbilang kecil. Hal ini dapat disebabkan oleh kurang sempurnanya proses homogenisasi yang dilakukan dan faktor-faktor lain yang menyebabkan rendemen yang dihasilkan belum maksimal. Struktur geometri dari senyawa kompleks Ni(DMG)2 ini adalah square planar :

13 VI. KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Sintesis senyawa kompleks Ni(DMG) 2 dapat dilakukan dari bahan dasar NiSO 4.6H 2 O sebagai sumber atom pusat Ni 2+ dan dimetilglioksim sebagai sumber ligan 2. Prinsip dari percobaan ini adalah pengomplekan dan pengendapan 3. Kristal Ni(DMG) 2 berbentuk serbuk berwarna merah 4. Struktur geometri senyawa kompleks Ni(DMG) 2 adalah square planar 5. Rendemen yang dihasilkan adalah 51,19 % 6.2 SARAN Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, maka disarankan : 1. Pahami prinsip percobaan dengan baik 2. Berhati-hati dalam menambahkan HCl kedalam larutan, jangan sampai ph menjadi terlalu asam 3. Jaga suhu larutan agar tidak melewati 90 o C 4. Teliti dalam homogenisasi, penambahan urea dan sebagainya

14 VII. JAWABAN RESPONSI 1. Skema kerja percobaan 2,5 gram NiSO4 - dimasukkan kedalam Erlenmeyer 100 ml - ditambahkan 50 ml aquades, diaduk sampai larut - diatur ph sekitar 5 dengan penambahan HCl - ditambah 15 ml dimetilglioksim 1 % - ditambahkan 4 5 gram urea Campuran - dipanaskan o C selama 1 jam, endapan akan terbentuk - diamati (jika tidak ada ditambahkan lagi urea) - didinginkan, ph diperiksa lagi - endapan disaring Filtrat Endapan - ditambahkan 2-3 ml larutan - dicuci dengan aquades 2 kali dimetilglioksim - dikeringkan pada suhu 110 o C Endapan - endapan dikumpulkan Rendemen ditentukan 2. Reaksi lengkap percobaan NiSO 4.6H 2 O + H 2 O Ni 2+ + SO H 2 O Ni DMG - Ni(DMG) 2 NiSO 4.6H 2 O + H 2 O + 2DMG - Ni(DMG) 2 + SO H 2 O

15 3. Hibridisasi senyawa kompleks 28Ni : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8 Ni 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 8 Keadaan dasar 3d 4s 4p Eksitasi 3d 4s 4p 3d 4s 4p Ada 2 DMG yang akan berikatan, dimana DMG merupakan ligan bidentat yang menyumbangkan 2 elektron sehingga 4 PEB DMG masuk DMG 3d 4s 4p Struktur geometri = dsp 2 (square planar)

16 VIII. JURNAL 8.1 ANALISIS a. Skema kerja Sintesis ZSM-5 Zeolite 2,4984 g NaCl and 0,5931 g AlSO 4 hidrat - Dilarutkan dalam 10,1200 g air distilasi - Ditambahkan 1,8945 g TPABr 98%, 7,12 g air dan 1,0883 g H 2 SO 4 - Diaduk Campuran - ditambahkan15 g SiO 2 - diaduk 60 menit - dimasukkan dalam autoclave pada 110 o 230 o C selama 7 jam (terbentuk endapan) Endapan - dicuci dengan air beberapa kali - dikeringkan pada 110 o 14 jam dan dileburkan pada 540 o C selama 3 jam ZMS-5 Zeolite Persiapan katalis 50 ml Ni(NO 3 ) 2.6H 2 O - ditambahkan 1 g Ni-ZSM-5 - diaduk 12 jam - disaring Endapan - dicuci dengan air yang terdeionisasi sampai ion Ni 2+ hilang - dikeringkan pada 120 o C selama 12 jam dan dileburkan pada 500 o C selama 6 jam Endapan hijau

17 Endapan hijau - ditambahkan 25 ml DMG - diaduk 24 jam dan disaring - dicuci dengan air berlebih dan dikeringkan pada suhu ruang Endapan Ni(DMG) 2 - dikarakterisasi dengan FTIR, XRD, SEM, TG dan DTG Hasil b. Analisis metoda yang dipakai Pada jurnal ini ZSM-5 Zeolite disintesis dan dikarakterisani menggunakan metoda Fourier Transform Infra Red (FTIR), X-Ray Difraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), TG dan DTG. c. Analisis hasil yang didapatkan Dari penelitian, parameter optimal yang didapatkan adalah pada ph = 9, suhu 60 o C, katalis sebanyak 0,6 g/l dan konsentrasi dye sebesar 40 ppm dimana proses degradasi tidak menunjukkan degradasi signifikan dari pembentukan dengan zeolite dimana proses degradasi mematuhi aturan pertama kinetiknya. d. Kelebihan jurnal dibanding praktikum Kelebihan dari jurnal ini adalah adanya karakterisasi yang dilakukan pada senyawa kompleks Ni(DMG) 2 sehingga dapat diketahui karakteristik hasil dan pengaruh senyawa ini pada fotodegradasi Nikel-dimetilglioksim/ZSM-5 Zeolite ini. Sedangkan, pada percobaan yang dilakukan tidak dilakukan karakterisasi melainkan hanya sampai sintesis dari kompleks Ni(DMG) 2 saja.

18 DAFTAR PUSTAKA 1. Cotton, Wilkinson Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI-Press 2. Ejhleh, Alireza Nezamzadeh dan Zahra Shams-Ghahfarokhi Photodegradation of Methyl Green by Nickel-Dimethylglyoxime/ZSM-5 Zeolite as a Heterogeneous Catalyst. Journal of Chemistry : Hindawi Publishing Corporation 3. Miesler, Gary L Inorganic Chemistry. New Jersey Pretence Hall : International Inc 4. Vogel Kimia Analisis Anorganik. Jakarta : EGC