TESIS. Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung. Oleh

Transkripsi

1 1 ANALISIS DAYA OKSIDATOR K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4, DAN KBrO 3 TERHADAP ION Fe 2+ DALAM GARAM MOHR DAN ION Sn 2+ DALAM GARAM SnCl 2.2H 2 O DENGAN METODE TITRIMETRI REDOKS (KONSEP LABORATORY BASED-LEARNING) TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh RAHMAWATI NIM : Program Studi Kimia INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 2 HALAMAN PENGESAHAN ANALISIS DAYA OKSIDATOR K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4, DAN KBrO 3 TERHADAP ION Fe 2+ DALAM GARAM MOHR DAN ION Sn 2+ DALAM GARAM SnCl 2.2H 2 O DENGAN METODE TITRIMETRI REDOKS (KONSEP LABORATORY BASED-LEARNING) Oleh Rahmawati NIM : Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung Menyetujui Tanggal.. Pembimbing (DR. Eng. Muhammad Ali Zulfikar)

3 i ABSTRAK ANALISIS DAYA OKSIDATOR K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4, DAN KBrO 3 TERHADAP ION Fe 2+ DALAM GARAM MOHR DAN ION Sn 2+ DALAM GARAM SnCl 2.2H 2 O DENGAN METODE TITRIMETRI REDOKS (KONSEP LABORATORY BASED-LEARNING) Oleh Rahmawati NIM : Konsep redoks merupakan salah satu materi kimia yang cukup sulit untuk dipahami siswa, karena materinya yang bersifat abstrak sehingga perlu alternatif model pembelajaran yang dapat meminimalkan beban hafalan dan lebih berpusat pada siswa yaitu dengan pemanfaatan laboratorium (Laboratory Based-Learning). Untuk meramalkan urutan daya mengoksidasi oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO 3 (dengan konsentrasi yang sama ~ 0,1 N) terhadap ion Fe 2+ dalam garam Mohr 0,1 M serta terhadap ion Sn 2+ dalam garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M digunakan metode titrimetri redoks. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh suatu modul praktikum yang dapat membantu dalam pemahaman konsep redoks dalam banyak hal seperti urutan daya pengoksidasi beberapa oksidator terhadap ion Fe 2+ dan ion Sn 2+, meramalkan persamaan reaksi redoks yang terjadi, dan kekuatan potensial ion MnO 4 -, Cr 2 O 7 2-, BrO 3 -, Fe 2+, dan Sn 2+. Pada penelitian ini ditentukan konsentrasi ion Fe 2+ dalam garam Mohr, (NH 4 ) 2 SO 4.FeSO 4.6H 2 O 0,1 M, dan ion Sn 2+ dalam garam timah(ii) klorida hidrat, SnCl 2.2H 2 O 0,05 M, berdasarkan pada jumlah volume titran (oksidator) yang digunakan dalam titrimetri. Dari hasil titrasi tersebut diperoleh kurva titrasi redoks masing-masing oksidator dengan mengalurkan jumlah volume titran (oksidator) terhadap Esel larutan, sehingga dapat diramalkan urutan daya oksidator dari ketiga oksidator tersebut berdasarkan harga titik ekivalen yang diperoleh pada masingmasing kurva titrasi redoks. Berdasarkan hasil penelitian titrasi redoks garam Mohr dengan oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO 3 diperoleh harga titik ekivalen berturut-turut 1073,5 mv, 1249,6 mv dan 1235,4 mv sedangkan pada titrasi redoks garam SnCl 2.2H 2 O dengan oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO 3 diperoleh harga titik ekivalen berturut-turut 874,2 mv, 1131,7 mv dan 1015,8 mv. Dengan demikian KMnO 4 merupakan oksidator terkuat dibandingkan KBrO 3 dan K 2 Cr 2 O 7. Sedangkan ion Sn 2+ merupakan reduktor terkuat jika dibandingkan ion Fe 2+, sehingga jika

4 ii diurutkan dari oksidator terkuat hingga yang terlemah adalah sebagai berikut : MnO 4 - > BrO 3 - > Cr 2 O 7 2- >Fe 2+ > Sn 2+. Hasil penelitian ini dituangkan dalam bentuk modul praktikum untuk membantu guru dalam mengembangkan metode mengajar dimana modul praktikum tersebut juga dapat digunakan untuk mempelajari materi lain (lintas materi), sehingga ke depannya diharapkan dapat menambah motivasi siswa dalam memahami konsep redoks dan elektrokimia; serta mempermudah siswa dalam mengingat konsep dasar reaksi redoks berdasarkan hasil praktikum yang dilakukannya sendiri di laboratorium (Laboratory Based-Learning). Kata Kunci : Redoks, Oksidator, Titrimetri, Laboratory

5 iii ABSTRACT ANALYSIS OF OXIDATOR CAPACITIES OF K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4, AND KBrO 3 TO Fe 2+ ION IN MOHR SALT AND Sn 2+ ION IN SnCI 2.2H 2 O SALT USED REDOX TITRIMETRY METHOD (LABORATORY BASED LEARNING CONCEPT) By Rahmawati NIM : The concept of redox is one of difficult chemical materials must be understood by students, because this matery abstract. There should be an alternative learning model to minimize the student difficulties in remembering it. The model used a laboratory (Laboratory Based-Learning). To predict the order of oxidizing capacities of K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 and KBrO 3 (with the same concentration ~ 0.1 N) to Fe 2+ ion in Mohr salt 0,1 M and to Sn 2+ ion in SnCI 2.2H 2 O salt 0,05 M, had been used to the redox titrimetry. This research was done to develop an experiment module that can help students to understand the redox concept in many cases, such as : the order of oxidizing capacities of some oxidators to Fe 2+ ion and Sn 2+ ion, predict redox reaction and potential force of MnO 4 -, Cr 2 O 7 2-, BrO 3 -, Fe 2+ and Sn 2+ ions. In this research, the determination of Fe 2+ in Mohr salt, (NH 4 ) 2 SO 4.FeSO 4.6H 2 O, and Sn 2+ in tin(ii)chloride salt, SnCI 2.2H 2 O, were based on the volume of titrant (oxidator) used in the titrimetry. From result of the titration is obtained by redox titration curve each oxidator with grooving number of titrant volumes ( oxidator) to Esel, so we could predict oxidation capacity from all three oxidators based on the value of equivalent point obtained at each redox titration curve. Based on the result of research of redox titration of salt Mohr with oxidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 and KBrO 3 is obtained the value of equivalent point successively 1073,5 mv, 1249,6 mv and 1235,4 mv while at redox titration of salt SnCl 2.2H 2 O with oxidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 and KBrO 3 is obtained the value of equivalent successively 874,2 mv, 1131,7 mv and 1015,8 mv. Based on the research, KMnO 4 was a stronger oxidator than KBrO 3 and K 2 Cr 2 O 7, Sn 2+ ion was a stronger reductor than Fe 2+ ion. Thus the order from the strongest oxidator to the weakest was MnO 4 - > BrO 3 - > Cr 2 O 7 2- > Fe 2+ > Sn 2+. The result of this research will be written in the experiment module to help teacher develop learning method. This experiment module was useable to learn the other

6 iv material (cross matery), to help raise students motivation in mastering the concept of redox and electrochemical, and to help students remember the basic concept of redox reaction based on their laboratory work (Laboratory Based-Learning). Keyword : Redox, Oxidator, Titrimetry, Laboratory

7 v PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.

8 vi HALAMAN PERUNTUKAN Hai orang-orang beriman, berdzikirlah (dengan menyebut nama) Allah, dzikir yang sebanyak-banyaknya. Dan bertasbihlah kepada-nya diwaktu pagi dan petang. Dia-lah yang memberi rahmat kepadamu dan Malaikat-Nya (memohonkan ampunan untukmu), Supaya Dia mengeluarkan kamu dari kegelapan Kepada cahaya (yang terang). Dan adalah Dia Maha Penyayang kepada orang-orang yang beriman. ( QS. Al-Ahzab : 41-43) Tesis ini kupersembahkan untuk : Ayahanda (Alm.) dan ibunda tercinta yang selalu mendoakan, mendidik, memberi semangat dan memberikan yang terbaik. Suamiku Muhammad Adnan dan anakku Alya Zahrah Anandra Putri yang selalu memberikan cinta dan kehangatan.

9 vii UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini dengan sebaik-baiknya. Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus kepada : 1. Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi Bandung, atas kesempatan, fasilitas, sarana dan prasarana yang diberikan selama program magister penulis. 2. Dr. Eng. Muhammad Ali Zulfikar sebagai Dosen Pembimbing penulis, atas segala bimbingan, masukan, saran, bantuan, dan nasehatnya selama penelitian dan selama penulisan tesis ini. 3. Ibunda tercinta, suami dan puteriku tercinta, saudara-saudaraku tersayang (spesial untuk mba Meda dan mba Maria), keponakan-keponakan tersayang dan seluruh keluarga besar yang telah banyak berkorban dan senantiasa memberikan cinta, doa, dorongan, inspirasi dan motivasi kepada penulis selama ini sehingga dapat menyelesaikan pendidikan. 4. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Agama Republik Indonesia, yang telah memberikan bantuan finansial sehingga penulis dapat mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program magister. 5. Seluruh staf akademik dan karyawan Program Studi Kimia, FMIPA-ITB beserta seluruh staf FMIPA-ITB, yang telah mendukung dan membantu dalam berbagai hal kepada penulis selama ini. 6. Sahabatku tersayang, Efni dan Novi yang selalu mendampingi penulis dalam suka maupun duka dan senantiasa memberi semangat hingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan program magister. 7. Seluruh rekan S2 Program Magister Kimia ITB KeAngkatan 2006, atas kebersamaan, kerjasama, dan saling tukar pikiran selama menjalani studi di Kimia ITB.

10 viii 8. Drs. Abd. Hamid, M.Pd yang telah membantu dan memberi motivasi kepada penulis sehingga dapat mengikuti dan menyelesaikan pendidikan program magister di Kimia ITB. 9. Drs. Bachtiar Hasany, M.M., selaku kepala Madrasah Aliyah Negeri 1 Samarinda yang telah memberi kesempatan kepada penulis sehingga dapat mengikuti pendidikan program magister di Kimia ITB. 10. Rekan kerjaku di Madrasah Aliyah Negeri 1 Samarinda (terutama B Saraniah, B Roby, B Witri dan Mami Lily) yang selalu memberi semangat, dorongan dan doa yang tulus kepada penulis. 11. Semua pihak yang tak dapat disebutkan satu persatu, yang telah memberikan dukungan dan bantuan, secara moral maupun material kepada penulis selama menjalani studi program magister ini. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tesis ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun, sangat penulis harapkan untuk menyempurnakan tesis ini. Semoga tesis ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak. Bandung, Mei 2008 Penulis,

11 ix DAFTAR ISI ABSTRAK...i ABSTRACT...iii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS...v HALAMAN PERUNTUKAN...vi UCAPAN TERIMA KASIH...vii DAFTAR ISI...ix DAFTAR LAMPIRAN...xi DAFTAR GAMBAR...xii DAFTAR TABEL...xiv Bab I Pendahuluan...1 I. 1 Latar Belakang...1 I. 2 Perumusan Masalah...3 I. 3 Tujuan Penelitian...3 I. 4 Kontribusi Penelitian...3 I. 5 Sistematika Tesis...4 Bab II Tinjauan Pustaka...5 II. 1 Oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO II. 2 Titrimetri Redoks...10 II. 3 Konsep Laboratory Based-Learning...14 Bab III Metodologi Penelitian...16 III. 1 Waktu dan Tempat Penelitian...16 III. 2 Alat dan Bahan...16 III.2. 1 Alat...16 III.2. 2 Bahan...17 III. 3 Penyiapan Larutan Kalium Dikromat 0,1 N (~ 0,0167 M)...17 III. 4 Penyiapan Larutan Kalium Permanganat 0,1 M (~ 0,02 M)...17 III. 5 Standarisasi Larutan Kalium Permanganat dengan Natrium Oksalat.18

12 x III. 6 Penyiapan Larutan Kalium Bromat, KBrO 3 0,1 N (0,0167 M)...18 III. 7 Pembuatan Larutan Garam Mohr, (NH 4 ) 2 SO 4.FeSO 4.6H 2 O 0,1 M...18 III. 8 Pembuatan Larutan Garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M...19 III. 9 Pelaksanaan Titrimetri terhadap Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl 2 2H 2 O 0,05 M...19 III.9. 1 Titrimetri Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M dengan Oksidator K 2 Cr 2 O 7 0,1 N...19 III.9. 2 Titrimetri Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M dengan Oksidator KMnO 4 0,1 N...19 III.9. 3 Titrimetri Garam Mohr 0,1 M dan Garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M dengan Oksidator KBrO 3 0,1 N...20 III. 10 Pengolahan Data...20 Bab IV Hasil Penelitian dan Pembahasan...22 IV. 1 Hasil Penelitian...22 IV.1. 1 Hasil Pengukuran Potensial Sel Larutan...22 IV. 2 Pembahasan...26 IV.2. 1 Perbandingan Daya Reduktor Ion Fe 2+ dan Ion Sn IV.2. 2 Perbandingan Daya Oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO IV.2. 3 Reaksi Redoks dengan Konsep Laboratory Based-Learning...37 Bab V Kesimpulan dan Saran...41 V. 1 Kesimpulan...41 V. 2 Saran...41 DAFTAR PUSTAKA...42

13 xi DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Bagan Rancangan Penelitian...44 Lampiran B Data Hasil Pengukuran Potensial Sel Larutan selama Proses Titrasi Redoks Garam Mohr dan Garam SnCl 2.2H 2 O terhadap Oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO Lampiran C Hasil Perhitungan Kadar Ion Fe 2+ dan Ion Sn 2+ terhadapoksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO Lampiran D Hasil Perhitungan Turunan Pertama Kurva Titrasi Redoks Garam Mohr dan Garam SnCl 2.2H 2 O terhadap Oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO Lampiran E Kurva Turunan Pertama Titrasi Redoks Garam Mohr dan Garam SnCl 2.2H 2 O terhadap Oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO Lampiran F Modul Praktikum Reaksi Redoks...74

14 xii DAFTAR GAMBAR Gambar II. 1 Ilustrasi alat-alat yang diperlukan dalam titrimetri...12 Gambar IV. 1 Kurva titrasi redoks garam Mohr dengan oksidator K 2 Cr 2 O Gambar IV. 2 Kurva titrasi redoks titrasi garam SnCl 2.2H 2 O dengan oksidator K 2 Cr 2 O Gambar IV. 3 Kurva titrasi redoks titrasi garam Mohr dengan oksidator KMnO 4 23 Gambar IV. 4 Kurva titrasi redoks titrasi garam SnCl 2.2H 2 O dengan oksidator KMnO Gambar IV. 5 Kurva titrasi redoks titrasi garam Mohr dengan oksidator KBrO 3.24 Gambar IV. 6 Kurva titrasi redoks titrasi garam SnCl 2.2H 2 O dengan oksidator KBrO Gambar IV. 7 Perubahan warna pada titrasi redoks dengan K 2 Cr 2 O Gambar IV. 8 Perubahan warna pada titrasi redoks dengan KMnO Gambar IV. 9 Perubahan warna pada titrasi redoks dengan KBrO Gambar IV. 10 Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr dan garam SnCl 2.2H 2 O terhadap oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO Gambar A.1 Bagan rancangan pembuatan larutan K 2 Cr 2 O 7 0,1 N...44 Gambar A. 2 Bagan rancangan pembuatan larutan garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M..44 Gambar A. 3 Bagan rancangan pembuatan larutan KMnO 4 0,1 N...45 Gambar A. 4 Bagan rancangan pembuatan larutan KBrO 3 0,1 N...46 Gambar A. 5 Bagan rancangan pembuatan larutan garam Mohr,...46 Gambar A. 6 Bagan rancangan pelaksanaan titrimetri garam Mohr 0,1 M dan garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M dengan oksidator K 2 Cr 2 O 7 0,1 N...47 Gambar A. 7 Bagan rancangan pelaksanaan titrimetri garam Mohr 0,1 M dan garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M dengan oksidator KMnO 4 0,1 N...48 Gambar A. 8 Bagan rancangan pelaksanaan titrimetri garam Mohr 0,1 M dan garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M dengan oksidator KBrO 3 0,1 N...49

15 xiii Gambar E. 1 Gambar E. 2 Gambar E. 3 Gambar E. 4 Gambar E. 5 Gambar E. 6 Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator K 2 Cr 2 O 7 0,1 N (~ 0,02 M)...71 Kurva titrasi redoks turunan pertama garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M terhadap oksidator K 2 Cr 2 O 7 0,1 N (~ 0,02 M)...71 Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KMnO 4 0,1 N (~ 0,02 M)...72 Kurva titrasi redoks turunan pertama garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M terhadap oksidator KMnO 4 0,1 N (~ 0,02 M)...72 Kurva titrasi redoks turunan pertama garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KBrO 3 0,1 N (~ 0,02 M)...73 Kurva titrasi redoks turunan pertama garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M terhadap oksidator KBrO 3 0,1 N (~0,02 M)...73

16 xiv DAFTAR TABEL Tabel II. 1 Hubungan oksidator, reduktor dan perubahan bilangan oksidasi...5 Tabel IV. 1 Harga potensial sel (Esel) pada titik ekivalen...33 Tabel IV. 2 Harga potensial sel (Esel) pada titik ekivalen...34 Tabel IV. 3 Kadar ion Fe 2+ dalam garam Mohr dan ion Sn 2+ dalam garam SnCl 2.2H 2 O setelah dititrasi dengan oksidator K 2 Cr 2 O 7, KMnO 4 dan KBrO Tabel B. 1 Potensial sel selama titrasi garam Mohr dengan oksidator K 2 Cr 2 O Tabel B. 2 Potensial sel selama titrasi garam SnCl 2.2H 2 O dengan oksidator K 2 Cr 2 O Tabel B. 3 Potensial sel selama titrasi garam Mohr dengan oksidator KMnO Tabel B. 4 Potensial sel selama titrasi garam SnCl 2.2H 2 O dengan oksidator KMnO Tabel B. 5 Potensial sel selama titrasi garam Mohr dengan oksidator KBrO Tabel B. 6 Potensial sel selama titrasi garam SnCl 2.2H 2 O dengan oksidator KBrO Tabel C. 1 Hasil analisis kadar ion Fe 2+ dengan K 2 Cr 2 O 7 0,1 N (~ 0,02 M)...57 Tabel C. 2 Hasil analisis kadar ion Sn 2+ dengan K 2 Cr 2 O 7 0,1 N (~ 0,02 M)...58 Tabel C. 3 Hasil analisis kadar ion Fe 2+ dengan KMnO 4 0,1 N (~0,02 M)...60 Tabel C. 4 Hasil analisis kadar ion Sn 2+ dengan KMnO 4 0,1 N (~0,02 M)...61 Tabel C. 5 Hasil analisis kadar ion Fe 2+ dengan KBrO 3 0,1 N (~0,02 M)...63 Tabel C. 6 Hasil analisis kadar ion Sn 2+ dengan KBrO 3 0,1 N (~ 0,02 M)...64 Tabel D. 1 Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator K 2 Cr 2 O 7 0,1 N (~ 0,02 M)...65 Tabel D.2 Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M terhadap oksidator K 2 Cr 2 O 7 0,1 N (~ 0,02 M)...66 Tabel D. 3 Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KMnO 4 0,1 N (~ 0,02 M)...67

17 xv Tabel D.4 Tabel D. 5 Tabel D.6 Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M terhadap oksidator KMnO 4 0,1 N (~ 0,02 M)...68 Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam Mohr 0,1 M terhadap oksidator KBrO 3 0,1 N (~ 0,02 M)...69 Hasil perhitungan turunan pertama kurva titrasi redoks garam SnCl 2.2H 2 O 0,05 M terhadap oksidator KBrO 3 0,1 N (~ 0,02 M)...70