JURNAL PRAKTIKUM TITRASI PERMANGANOMETRI KELOMPOK I I GEDE GEGIRANANG WIRYADI (0904105001) PUTU LISSA AMBARAWANGI (0904105003) JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2009
PENENTUAN KADAR FE DENGAN CARA PERMANGANOMETRI 5 September 2009 Dedy Anwar ABSTRAK Permanganometri merupakan titrasi yang dilakukan berdasarkan reaksi oleh kalium permanganat (KMnO4). Reaksi ini difokuskan pada reaksi oksidasi dan reduksi yang terjadi antara KMnO4 dengan bahan baku tertentu. Tujuan dari percobaan Penentuan Fe dengan Cara Permanganometri adalah untuk menentukan kadar besi (Fe) yang terdapat dalam sampel. Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sampel yang mengandung Fe, kalium permanganat (KMnO4) 0,1 N, asam oksalat (H2C2O4) 0,1 N, asam sulfat (H2SO4) 6 N dan asam fosfat (H3PO4) 85%. Sedangkan alat yang digunakan yaitu satu set alat standardisasi, pemanas, gelas ukur, erlenmeyer dan pipet volum. Prosedur percobaan ini adalah penyiapan larutan kalium permanganat 0,1 N kemudian standarisasi kalium permaganat dengan cara mentitrasi larutan tersebut menggunakan asam sulfat 6 N dan menentukan kadar besi dengan cara mentitrasi sampel menggunakan larutan kalium permanganat. Dari percobaan ini menunjukan bahwa kadar besi (Fe) yang terdapat dalam sampel adalah 0,002 N, dan % ralat Fe sebesar 99 %. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Permanganometri adalah titrasi yang didasarkan pada reaksi redoks. Dalam reaksi ini, ion MnO4- bertindak sebagai oksidator. Ion MnO4- akan berubah menjadi ion Mn2+ dalam suasana asam. Teknik titrasi ini biasa digunakan untuk menentukan kadar oksalat atau besi dalam suatu sample. Kalium permanganat adalah oksidator yang paling baik untuk menentukan kadar besi yang terdapat dalam sampel dalam suasana asam menggunakan larutan asam sulfat (H2SO4). Permanganometri juga bisa digunakan untuk menentukan kadar belerang, nitrit, fosfit, dan sebagainya. Cara titrasi permanganometri ini banyak digunakan dalam menganalisa zat-zat organik. Percobaan ini juga merupakan aplikasi dari prinsip-prinsip umum mengenai permanganometri, serta praktek yang sebenarnya sangat membantu pemahaman praktikan (Anonim, 2009.c).. 1.2. Perumusan Masalah Masalah pada percobaan ini adalah bagaimana cara menentukan kadar atau konsentrasi dar larutan kalium permanganat KMnO4 dengan prinsip titrasi Permanganometri. 1.3. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan Permanganometri adalah untuk menentukan kadar dari kalium permanganat KMnO4 secara praktek dengan titrasi KMnO4 tersebut terhadap larutan asam oksalat dihidrat H2C2O4.2H2O. 1.5. Manfaat Percobaan Manfaat dari percobaan Permanganometri ini adalah untuk mengetahui kadar dari zatzat yang bilangan oksidasinya masih dapat dioksidasi. Dalam bidang industri, metode ini dapat dimanfaatkan dalam pengolahan air, dimana secara Permanganometri dapat diketahui kadar suatu zat sesuai dengan sifat oksidasi-reduksi yang dimlikinya sehingga dapat dipisahkan apabila tidak diperlukan atau berbahaya. 1.4. Ruang Lingkup Percobaan Percobaan analisa kuantitatif Permanganometri dilaksanakan di laboratorium Kimia Analisa, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, dengan keadaan ruangan 1. Temperatur udara : 30oC 2. Tekanan udara : 760 mmhg. Bahan yang digunakan yaitu larutan asam oksalat dihidrat (H2C2O4.2H2O) 250 ml 2 N sebagai larutan yang akan dititrasi, larutan Kalium Permanganat (KMnO4) sebagai larutan pentiter (larutan standar), dan larutan asam sulfat (H2SO4) 1 M yang berfungsi untuk membuat suasana asam. Alat-alat yang digunakan antara lain : buret, statif besi, pipet tetes, gelas ukur, beaker gelas, erlenmeyer, kasa asbes, bunsen, dan termometer. Pengertian Permanganometri Penetapan kadar zat dalam praktek ini berdasarkan reaksi redoks dengan KMnO4 atau dengan cara permanganometri. Hal ini dilakukan untuk menentukan kadar reduktor dalam suasana asam dengan penambahan asam sulfat encer, karena asam sulfat tidak bereaksi terhadap permanganat dalam larutan encer.pembakuan KMnO4 dibuat dengan melarutkan KMnO4 dalam sejumlah air, dan mendidihkannya selama beberapa jam dan kemudian endapan MnO2 disaring. Endapan tersebut dibakukan dengan menggunakan zat baku utama, yaitu natrium oksalat. Larutan KMnO4 yang diperoleh dibakukan dengan cara mentitrasinya dengan natrium oksalat yang dibuat dengan pengenceran kristalnya pada suasana asam. Pada pembakuan larutan KMnO4 0,1 N, natrium oksalat dilarutkan kemudian ditambahkan dengan asam sulfat pekat, kemudian dititrasi dengan KMnO4 sampai larutan berwarna merah jambu pucat. Setelah didapat volume titrasi, maka dapat dicari normalitas KMnO4 (anonim, 2009.d). Pada permanganometri titran yang digunakan adalah kalium permanganat. Kalium permanganat mudah diperoleh dan tidak memerlukan indikator kecuali digunakan larutan yang sangat encer serta telah digunakan secara luas sebagai pereaksi oksidasi selama seratus tahun lebih. Setetes permanganat memberikan suatu warna merah muda yang jelas kepada volume larutan dalam suatu titrasi. Kalium permanganat sukar diperoleh secara sempurna murni dan bebas sama sekali dari mangan oksida. Lagipula, air suling yang biasa mungkin mengandung zat-zat pereduksi yang akan bereaksi dengan kalium permanganat dengan membentuk mangan dioksida. Kalium permanganat dapat bertindak sebagai indikator, dan umumnya titrasi dilakukan dalam suasan asam karena karena akan lebih mudah mengamati titik akhir titrasinya.
Namun ada beberapa senyawa yang lebih mudah dioksidasi dalam suasana netral atau alkalis contohnya hidrasin, sulfit, sulfida, sulfida dan tiosulfat.reaksi dalam suasana netral yaitu : MnO4 + 4H+ + 3e MnO4 +2H2O Kenaikan konsentrasi ion hidrogen akan menggeser reaksi kekanan Reaksi dalam suasana alkalis : MnO4- + 3e MnO42- MnO42- + 2H2O + 2e MnO2 + 4OH- MnO4- + 2H2O + 3e MnO2 +4OH- Reaksi ini lambat dalam larutan asam, tetapi sangat cepat dalam larutan netral. Karena alasan ini larutan kalium permanganat jarang dibuat dengan melarutkan jumah-jumlah yang ditimbang dari zat padatnya yang sangat dimurnikan misalnya proanalisis dalam air, lebih lazim adalah untuk memanaskan suatu larutan yang baru saja dibuat sampai mendidih dan mendiamkannya diatas penangas uap selama satu /dua jam lalu menyaring larutan itu dalam suatu penyaring yang tak mereduksi seperti wol kaca yang telah dimurnikan atau melalui krus saring dari kaca maser. Permanganat bereaksi secara cepat dengan banyak agen pereduksi berdasarkan pereaksi ini, namun beberapa pereaksi membutuhkan pemanasan atau penggunaan sebuah katalis untuk mempercepat reaksi. Kalau bukan karena fakta bahwa banyak reaksi permanganat berjalan lambat, akan lebih banyak kesulitan lagi yang akan ditemukan dalam penggunaan reagen ini sebagai contoh, permanganat adalah agen unsur pengoksida, yang cukup kuat untuk mengoksida Mn(II) menjadi MnO2 sesuai dengan persamaan 3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O 5MnO2 + 4H+ Kelebihan sedikit dari permanganat yang hadir pada titik akhir dari titrasi cukup untuk mengakibatkan terjadinya pengendapan sejumlah MnO2. Tindakan pencegahan khusus harus dilakukan dalam pembuatan larutan permanganat. Mangan dioksidasi mengkatalisis dekomposisi larutan permanganate. Jejak-jejak dari MNO2 yang semula ada dalam permanganat. Atau terbentuk akibat reaksi antara permanganat dengan jejak-jejak dari agen-agen produksi didalam air, mengarah pada dekomposisi. Tindakan ini biasanya berupa larutan kristal-kristalnya, pemanasan untuk menghancurkan substansi yang dapat direduksi dan penyaringan melalui asbestos atau gelas yang disinter untuk menghilangkan MNO2. Larutan tersebut kemudian distandarisasi dan jika disimpan dalam gelap dan tidak diasamkan konsentrasinya tidak akan banyak berubah selama beberapa bulan. Penentuan besi dalam biji-biji besi adalah salah satu aplikasi terpenting dalam titrasititrasi permanganat. Asam terbaik untuk melarutkan biji besi adalah asam klorida dan timah (II) klorida sering ditambahkan untuk membantu proses kelarutan. Sebelum dititrasi dengan permanganat setiap besi (III) harus di reduksi menjadi besi (II). Reduksi ini dapat dilakukan dengan reduktor jones atau dengan timah (II) klorida. Reduktor jones lebih disarankan jika asam yang tersedia adalah sulfat mengingat tidak ada ion klorida yang masuk.
Jika larutannya mengandung asam klorida seperti yang sering terjadi reduksi dengan timah (II) klorida akan lebih memudahkan. Klorida ditambahkan kedalam larutan panas dari sampelnya dan perkembangan reduksi diikuti dengan memperhatikan hilangnya warna kuning dari ion besi (anonim,2009.c). Kalium permanganat merupakan oksidator kuat dalam larutan yang bersifat asam lemah, netral atau basa lemah. Dalam larutan yang bersifat basa kuat, ion permanganat dapat tereduksi menjadi ion manganat yang berwarna hijau. Titrasi harus dilakukan dalam larutan yang bersifat asam kuat karena reaksi tersebut tidak terjadi bolak balik, sedangakan potensial elektroda sangat tergantung pada ph. Beberapa ion logam yang tidak dioksidasi dapat dititrasi secara tidak langsung dengan permanganometri seperti : (1) ion-ion Ca, Ba, Sr, Pb, Zn, dan Hg (I) yang dapat diendapkan sebagai oksalat. Setelah endapan disaring dan dicuci, dilarutkan dalam H2SO4 berlebih sehingga terbentuk asam oksalat secara kuantitatif. Asam oksalat inilah yang akhirnya dititrasi dan hasil titrasi dapat dihitung banyaknya ion logam yang bersangkutan. (2) ion-ion Ba dan Pb dapat pula diendapkan sebagai garam khromat. Setelah disaring, dicuci, dan dilarutkan dengan asam, ditambahkan pula larutan baku FeSO4 berlebih. Sebagian Fe2+ dioksidasi oleh khromat tersebut dan sisanya dapat ditentukan banyaknya dengan menitrasinya dengan KMnO4. (anonim,2009.a) Prinsip Titrasi Permanganometri Prinsip titrasi permanganometri adalah berdasarkan reaksi oksidasi dan reduksi. Pada percobaan permanganometri ini, secara garis besarnya terbagi atas 2 komponen utama yang secara skema dapat digambarkan sebagai berikut: Permanganometri Zat pentiter Zat yang dititer (di dalam buret) (di dalam erlenmeyer) KMnO4 H2C2O4 Akhir titrasi : Grek zat pentiter = Grek zat yang dititer V1. N1 = V2. N2 2.3. Reaksi-reaksi Kimia dalam Permanganometri Kalium permanganat yang digunakan pada permanganometri adalah oksidator kuat yang dapat bereaksi dengan cara yang berbeda-beda, tergantung dari ph larutannya. Kekuatannya sebagai oksidator juga berbeda-beda sesuai dengan reaksi yang terjadi pada ph yang berbeda itu. Reaksi yang beraneka ragam ini disebabkan oleh keragaman valensi mangan. Reduksi MnO4- berlangsung sebagai berikut: a.dalam larutan asam, [H+] 0,1 N atau lebih MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O b.dalam larutan netral, ph 4 10 MnO4- + 4H+ + 3e- MnO2 + 2H2O
c.dalam larutan basa, [OH-] 0,1 N atau lebih MnO4- + e- MnO42- Aplikasi Permanganometri Sistem Pengolahan Air Asin Alat pengolah air asin ada banyak macamnya. Selama ini untuk mengolah air asin dikenal dengan cara destilasi, pertukaran ion, elektrodialisis, dan osmosis balik. Masing-masing teknologi mempunyai keunggulan dan kelemahan. Pemanfaatan teknologi pengolahan air asin harus disesuaikan dengan konsidi air baku, biaya yang tersedia, kapasitas dan kualitas yang diinginkan oleh pemakai air. Di antara berbagai macam teknologi tersebut yang banyak dipakai adalah teknologi destilasi dan osmosis balik. Teknologi destilasi umumnya banyak dipakai ditempat yang mempunyai energi terbuang (pembakaran gas minyak pada kilang minyak), sehingga dapat menghemat biaya operasi dan skala produksinya besar (>500 m3/hari). Sedangkan teknologi osmosis balik banyak dipakai dalam skala yang lebih kecil. Keunggulan teknologi membran osmosis balik adalah kecepatannya dalam memproduksi air, karena menggunakan tenaga pompa. Kelemahannya adalah penyumbatan pada selaput membran oleh bakteri dan kerak kapur atau posfat yang umum terdapat dalam air asin atau laut. Untuk mengatasi kelemahannya pada unit pengolah air osmosa balik selalu dilengkapi dengan unit anti pengerakkan dan anti penyumbatan oleh bakteri. Sistem membran reverse yang dipakai dapat berupa membran hollow fibre, lempeng/plate atau berupa spiral wound. Membran ini mampu menurunkan kadar garam hingga 95-98%. Air hasil olahan sudah bebas dari bakteri dan dapat langsung diminum Teknologi pengolahan air asin sistem osmosis balik banyak dipakai di banyak Negara seperti Amerika, Jepang, Jerman dan Arab. Teknologi ini banyak dipakai untuk memasok kebutuhan air tawar bagi kota-kota tepi pantai yang langka sumber air tawarnya. Pemakai lain adalah kapal laut, industri farmasi, industri elektronika, dan rumah sakit. Pada proses dengan membran, pemisahan air dari pengotornya didasarkan pada proses penyaringan dengan skala molekul. Di dalam proses desalinasi air laut dengan sistem osmosis balik, tidak memungkinkan untuk memisahkan seluruh garam dari air lautnya, karena akan membutuhkan tekanan yang sangat tinggi sekali. Pada prakteknya untuk menghasilkan air tawar, air asin atau air laut dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam suatu modul membran osmosis balik yang mempunyai dua buah pipa keluaran, yakni pipa keluaran untuk air tawar yang dihasilkan dan pipa keluaran untuk air garam yang telah dipekatkan. Di dalam membran osmosis balik tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih besar dari pada molekul air, misalnya molekul garam dan lainnya, akan terpisah dan akan ikut ke dalam air buangan. Oleh karena itu air yang akan masuk ke dalam membran osmosis balik harus mempunyai persyaratan tertentu, misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus < 0,1 mg/l, ph harus dikontrol agar tidak terjadi pengerakan kalsium karbonat dan lainnya. Pengolahan air minum dengan sistem osmosis balik terdiri dari dua bagian, yakni unit pengolahan awal dan unit osmosis balik. Salah satu contoh diagram proses pengolahan air dengan sistem osmosis balik dapat dilihat seperti pada Gambar 2.1. Air laut, terutama yang dekat dengan pantai masih mengandung partikel padatan tersuspensi,
mineral, plankton dan lainnya, maka air baku tersebut perlu dilakukan pengolahan awal sebelum diproses di dalam unit osmosis balik. Unit pengolahan pendahuluan tersebut terdiri dari beberapa peralatan utama yakni pompa air baku, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit, dan filter untuk penghilangan warna (color removal), dan filter cartridge ukuran 0,5 m. Sedangkan unit osmosis balik terdiri dari pompa tekanan tinggi dan membran osmosis balik, serta pompa dosing klorin dan sterilisator ultra violet (UV) (anonim,2009.e). HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Percobaan Massa KMnO4 =3,16 gr BM KMnO4 = 158,034 gr/mol V Pelarut H2O = 200 ml Konsentrasi KMnO4 = 0,1 N Standarisasi Larutan KMnO4 0,1 N Tabel Hasil Standarisasi Larutan KMnO4 No H2C2O4 H2SO4 KMnO4 % ralat NT NP 1 2 3 Rata-rata 20 ml 20 ml 20 ml 20 ml 10 ml 10 ml 10 ml 10 ml 10,2 ml 9,2 ml 10,7 ml 10,03 ml 50 % 0,1 N 0,05 N Penentuan Kadar Besi (Fe) Tabel Hasil Penentuan Kadar Fe No Sampel H2SO4 1 15 ml 10 ml 2 15 ml 10 ml 3 15 ml 10 ml Rata-rata 15 ml 10 ml H3PO4 2 ml 2 ml 2 ml 2 ml KMnO4 0,2 ml 0,5 ml 0,2 ml 0,3 ml % Ralat Nt Np 99 % 0, 2 N 0,00 2 N Pembahasan Pada percobaan titrasi permanganometri, didapatkan konsentrasi KMnO4 adalah 0,1 N dimana persen ralat KMnO4 adalah 50 % setelah pentitrasian. Pada penentuan kadar Fe
didapat konsentrasi Fe sebesar 0,002 N, dan persen ralat Fe adalah 99 % dari larutan sampel. Penambahan KMnO4 yang terlalu cepat pada larutan seperti H2C2O4 yang telah ditambahkan H2SO4 dan telah dipanaskan cenderung menyebabkan reaksi antara MnO4- dengan Mn2+ ( Day & Underwood, 1993 ). MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O 5MnO2 + 4H Untuk menentukan kadar besi dengan terlebih dahulu diubah menjadi ferrosulfat baru dioksidasi menjadi ferrisulfat (anonim,2009.f) 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 2Fe2+ + MnO- + 8H+ Dari reaksi ini digunakan: 1.H2SO4 agar reaksi cepat dan kuantatif. 2.H3PO4 agar warna Fe(III) luntur dengan pembentukan kompleks tak berwarna. Besarnya persen ralat yang didapat, dapat disebabkan oleh banyak hal. Adapun faktorfaktor yang menyebabkan terjadinya keadaan seperti ini adalah : 1.Dalam melakukan percobaan alat seperti buret sudah tidak bagus lagi (tidak efesien). 2.Pembacaan buret tidak teliti. 3.Zat pentiter yang digunakan dalam percobaan, normalitasnya sudah tidak tepat lagi akibat telah terkontaminasi. Didalam permanganometri diperlukan larutan-larutan seperti H2SO4 dan H3PO4 sebab dalam titrasi dengan KMnO4 harus dalam suasana asam. Dalam titrasi permanganometri titrasi harus dilakukan dalam suasana asam. Oleh karena itu, digunakan asam kuat yang dapat mengionisasi sempurna dan dapat berfungsi untuk menciptakan suasuana asam yang stabil bukan sebagai indikator karena KMnO4 bersifat autoindikator. Dalam hal ini dipilih asam sulfat (H2SO4) sebagai pencipta suasana asam yang paling baik dan juga berfungsi mengikat air yang akan dipanaskan supaya menguap KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Setelah melakukan percobaan, maka praktikan dapat mengambil kesimpulan penting yaitu: 1.Permanganometri adalah metode titrasi menggunakan larutan KMnO4 sebagai titran. 2.Larutan KMnO4 distandarisasi dengan asam oksalat dan asam sulfat pada suhu 70-80oC, sehingga diperoleh konsentrasi KMnO4 adalah sebesar 0,1 N dan persen ralat sebesar 50 %. 3.Kadar Fe yang terkandung dalam sampel adalah sebesar 0,002 N dan persen ralat 99 %. 4.Dalam percobaan ini terdapat % ralat sebesar 99 %.
5.Larutan KMnO4 merupakan larutan yang sifatnya autoindikator sehingga dalam percobaan Permanganometri ini tidak diperlukan indikator yang lain. 6.Titrasi Permanganometri berlangsung dalam keadaan asam. Saran Dalam hal ini diharapkan kepada praktikan selanjutnya supaya : 1. Lebih teliti dan hati-hati dalam melakukan titrasi. 2.Untuk menghindari terontaminasinya larutan KMnO4 diusahakan agar percobaan lebih cepat dilaksanakan 3.Menjaga suhu larutan konstan pada saat melakukan standarisasi. 4.Teliti melihat dan mengukur volume KMnO4 yang digunakan pada buret. DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2009a. Permanganonetri http//-www.wikipedia.org. 9 September 2009 Anonim. 2009b. Permanganometri http//-www.medicafarma.com 9 September 2009 Anonim. 2009c. Permanganonetri praktikum http//-www.rumahkimia.wordpress.com 11 September 2009 Anonim. 2009d. Permanganonetri http//-www.bolgkita.info.fv 11 September 2009 Anonim. 2009e. Analisa permanganonetri http//-www.che-mistry.wordpress.org 11 September 2009 Anonim. 2009f. Laporan Permanganometri http//-sulae.blogspot.com 14 September 2009 Day,R.A. dan A.L. Underwood. 1993. Analisa Kimia Kuantitatif. Edisi ke-4. Jakarta : Erlangga. Harjadi,W. 1990. Ilmu Kimia Analitik Dasar. Jakarta : Gramedia. Mulyono,HAM. 2005. Kamus Kimia. Cetakan ke-3 Jakarta : Bumi aksara