GRAVIMETRI

Analisis Gravimetri adalah analisa kuantitatif dimana kadar komponen zat uji

ditetapkan berdasarkan penimbangan-penimbangan sebelum dan sesudah zat uji mengalami proses

pemisahan.Prinsip-prinsip umum dalam analisa gravimetrik

yaitu - perhitungan stoikiometri, - pembentukan

- sifat-sifat endapan.

Theodore W. Richards (1868 - 1928) and his graduate students at Harvard developed or refined many

of the techniques of gravimetric analysis of silver and chlorin

These techniques were used to determine the atomic weights of 25 of the elements by preparing pure samples of the chlorides of the elements, decomposing known weights of the compounds,and determining the chloride content by gravimetric methods.From this work Richards becamethe first American to receive the Nobel Prize in Chemistry

PRINSIP UMUM ANALISA GRAVIMETRI

Metoda Analisa Gravimetri, reaksinya :

Aa + Rr AaRrDimana :

a molekul analit A bereaksi dengan r molekul reagen R.

Produksinya AaRr, biasanya suatu subtansi yang sedikit larut, biasanya ditimbang setelah pengeringan atau dibakar menjadi senyawa lain yang komposisinya

diketahui untuk kemudian ditimbang.

Sebagai contoh :

Kalsium dapat ditetapkan secara gravimetri melalui pengendapan kalsium oksalat dan pembakaran

oksalat menjadi kalsium oksida.Reaksinya :

Ca2+ + C2O42- CaC2O4 (s)

CaC2O4(s) CaO (s) + CO2 (g) + CO (g)

Biasanya reagen R berlebih untuk menekan kelarutan endapan.

Persyaratan Metoda Gravimetri agar berhasil :- Proses pemindahan hendaknya cukup sempurna sehingga kuantitas

analit yang tak terendapkan secara analitis tak dapat dideteksi.- Zat yang ditimbang hendaknya mempunyai susunan yang pasti dan

hendaknya murni atau sangat hampir murni.

Sifat endapan endapan diharapkan:- kelarutannya rendah

- mudah disaring- tidak reaktif

Ukuran partikel dan ketersaringan:- Ion-ion dalam larutan

a. ukuran 10-8 mm b. larutan sejati

c. tidak dapat disaring

-Susupensi koloidal a. ukuran : 10-6 – 10-4 mm

b. cenderung tidak mengendap c. sukar atau tdk memungkinkan untuk disaring

- Suspensi kristalin a. Ukuran : > 10-4

b. Mengendap secara spontan c. Mudah disaring

d. Kemurnian lebih tinggi dari koloid

Berdasarkan proses pemisahan ada empat macam metoda penetapan gravimetrik :1. Metoda Pengendapan

2. Metoda Evolusi3. Metoda Penyarian/Ekstraksi

4. Metoda Elektrogravimetri

METODA PENGENDAPANZat uji (ditimbang)

dilarutkanKomponen Larutan

Endapan (yang akan ditetapkan)+ pereaksi

disaring

Larutan Endapan

1. dimungkinkan 2. pengeringan/ 3. ditimbang Dengan pencucian pemanasan (% kadar)

Contoh :

NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3

Endapan AgCl disaring, dicuci, dikeringkan hingga berat tetap. Dari berat AgCl diperoleh maka berat

zat uji (campuran NaCl dan AgNO3) kadar (%) NaCl dalam campuran dapat dihitung.

METODA EVOLUSI

Didasarkan pada penguapan komponen zat uji dengan cara pemanasan. Berat komponen yang menguap adalah perbedaan

dari berat penimbangan zat uji sebelum dan sesudah penguapan.

Misalkan :1. NaCl ditetapkan dengan mengeringkan sejumlah zat uji dalam oven pada 1050 C sehingga diperoleh bobot tetap.

2. Penyerapan/ pelarut komponen yang menguap (H2O2CO2) menggunakan penyerap yang cocok. Berat dari komponen yang

menguap adalah pertambahan dari penyerap.

METODA PENYARIAN/EKSTRAKSIZat uji disaring dengan pelarut yang spesifik. Hasil saringan yang diperoleh kemudian diuapkan hingga bobot tetap. Cara ini cocok

apabila teknik isolasi sederhana dimana konsentrasi zat aktif yang diperoleh harus murni.

Contoh : penetapan alkohol atau zat aktif dari sediaan farmasi yaitu penetapan kadar Luminal Natrium atau penentuan kafein dari teh.

METODA ELEKTROMAGNETIKMetoda ini didasarkan atas pelapisan zat pada sebuah elektroda

melalui proses elektrolisa. Berat lapisan yang merupakan komponen zat uji ditetapkan adalah selisih dari penimbangan elektroda (kering)

sebelum dan setelah elektrolisa

STOIKIOMETRI REAKSIGRAVIMETRI

Dalam prosedur gravimetri yang lazim, sesuatu endapan ditimbang dan darinya nilai analit

dalam sampel dihitung. Maka presentase analit A adalah :

%A= Berat A x 100

Berat sampel

SOAL :Penetapan besi dalam sampel bijih besi. Sampel bijih besi

seberat 0,4852 gram dilarutkan dalam asam dan besi dioksidasi ke dalam oksidasi +3, dan selanjutnya diendapkan

sebagai oksidasi hidrous Fe2O3. X H2O. Endapan tersebut disaring, dicuci dan dibakar menjadi Fe2O3 yang diketahui

beratnya 0,2481 gram.Hitung persentase besi (Fe) dalam sampel tersebut ?

Ambil gram sebagai jumlah gram dalam endapan tersebut. Reaksinya adalah :

2Fe3+ Fe2O3. X H2O Fe2O3 (s)Karena 2 mol 2Fe3+ menghasilkan 1 mol Fe2O3

Maka : Mol Fe = 2 x mol Fe2O3

Berat Fe = berat Fe2O3

BM Fe BM Fe2O3

Berat Fe = 0,2481 x 255,85 159,69

Berat Fe = 0,2481 x 2 x 55,85 159,69

= 0, 1735 gram faktor gravimetrik

% Fe = Berat Fe x 100 Berat sampel

= 0,1735 x 100 0,4582 = 35,76 %

Penetapan berat endapan (w) :W x berat sampel = Berat zat BM sampel BM zat

SOAL : Beberapa jumlah sampel yang mengandung 12% klorin harus

diambil untuk analisis jika kimiawan tersebut ingin memperoleh suatu endapan AgCl yang beratnya 0,5 gram ?

Reaksi :Ag+ + Cl- AgCl (s)

Mol Cl- = mol AgCl Jika w = gram sampel, maka :

W x 0,120 = 0,5 35,45 143,32

w = 1,03 gram

Penentuan faktor gravimetrik1. Berat molekuler (BM) analit merupakan pembilang, berat zat yang

ditimbang merupakan penyebut atau pembagi.2. Jumlah molekul atau atom dalam pembilang penyebut harus secara

kimia ekivalen.

Daftar Beberapa Faktor Gravimetrik Zat yang dihitung Zat yang dicari Faktor

AgCl Cl Cl/AgClBaSO4 S S/BaSO

BaSO4 SO3 SO3 /BaSO4

Fe2O3 Fe 2Fe/ Fe2O3

Fe2O3 FeO 2FeO/Fe2O3

Fe2O3 Fe3O4 Fe3O4/Fe3O4

Mg2P2O7 MgO 2MgO/ Mg2P2O7 Mg2P2O7

P2O5 P2O5/ Mg2P2O7

ContohContohFosfor dalam sebuah sampel batu fosfat seberat Fosfor dalam sebuah sampel batu fosfat seberat 0,5428 g diendapkan sebagai MgNH0,5428 g diendapkan sebagai MgNH44POPO77.6H.6H220 dan 0 dan dibakar beratnya 0,2234 g. dibakar beratnya 0,2234 g. Hitung a. persentasi PHitung a. persentasi P22OO5 5

dalam sampeldalam sampel b. berat endapan MgNH b. berat endapan MgNH44POPO77.6H.6H22OO

a. Persentasi Pa. Persentasi P22OO5 5 berjumlahberjumlah % P % P22OO5 5 = berat endapan x (P= berat endapan x (P22OO55/Mg/Mg22POPO77) x 100) x 100

berat sampelberat sampel = 0,2234 x (141,95/222,55) x100 = 26,25 = 0,2234 x (141,95/222,55) x100 = 26,25

0,54280,5428

b. Karena 2 mol MgNH b. Karena 2 mol MgNH44POPO77.6H.6H220 menghasilkan 1 mol 0 menghasilkan 1 mol MgMg22POPO7, 7, maka : maka :

g MgNHg MgNH44POPO77.6H.6H220 = 0,2234 x 2 (245,40) / 0 = 0,2234 x 2 (245,40) / 222,55222,55

= 0,4927 = 0,4927

Latihan

1. Hitung faktor gravimetrik untuk yang berikut. Zat yang ditimbang ditulis dimuka, yang kemudian adalah zat yang ditentukan a. AgCl, KClO4 b. BaSO4,

FeS2

2. Sebuah sampel garam klorida seberat 0,6025 g telah dilarutkan dalam air dan kloridanya diendapkan dengan perak nitrat berlebih. Endapan

perak klorida disaring, dicuci, dikeringkan, dan diketahui beratnya 0,7134. Hitung presentasi klorida (Cl) di dalam sampel.

3. Sebuah sampel seberat 0,7168 g yang mengandung klorida dilarutkan dan kloridanya mengendap sebagai AgCl. Endapan dicuci, dikeringkan, dan

ternyata beratnya 0,3964 g. Hitung presentasi klorida di dalam sampel.

PEMBENTUKAN DAN SIFAT ENDAPAN

Analisis gravimetrik adalah pembentukan endapan yang murni dan dapat disaring.

Pengendapan terjadi karena :1. Partikel-partikel berubah menjadi gumpalan-gumpalan yang cukup besar untuk memisahkan dari larutan atau memisahkan satu zat dari

zat lainnya.2. Proses pemisahan komponen zat uji, untuk diproses lebih lanjut

misalnya dengan penyaringan.

Bentuk endapan yang ideal adalah endapan yang sangat sukar larut dalam medium yang digunakan murni dan merupakan kristal yang kasar. Endapan juga harus sudah dikeringkan, dipijar atau diubah menjadi bentuk timbang (senyawa yang diperoleh setelah diubah

menjadi senyawa lain yang tidak dipengaruhi oleh uap air, CO2 dan O2

dari udara).

Mengontrol Ukuran Partikel ( Weimam)Kelewat jenuh relatif :

RSS = Q - S Q

Q = Konsentrasi larutan total (konsentrasi lewat jenuh)S = Kelarutan

RSS besar cenderung membentuk koloidRSS kecil cenderung membentuk endapan kristalin

Untuk mendapatkan harga RSS kecil :Menurunkan Q

- Menggunakan larutan dan reagen encer- Penambahan reagen pengendap sedikit demi sedikit,

- Pengadukan larutanMenaikan S

- Pemanasan larutan- Pengaturan pH

Contoh :

- Garam-garam dari asam lemah seperti CaC2O4

dan ZnS lebih baik diendapkan dalam larutan asam lemah daripada larutan alkali.

- BaSO4 lebih baik diendapkan dalam 0,01-0,05 M larutan asam hidroksida karena kelarutan akan naik melalui pembentukan ion bisulfit.

KOLOID- Kisaran koloid partikel-partikel dengan diameter 10-7 – 10-4 (1-

1000 nm) disebut koloid.- Umumnya partikel koloid terlalu kecil untuk dapat dipisahkan

dengan saringan biasa (kertas saring) Misalnya:

1. Susu segar, yang terdiri dari butir-butir halus dari lemak mentega yang terdisfersi dalam fase air yang juga mengandung

kafein dan beberapa zat lain.2. Pengendapan AgCl (perak klorida) yang dimulai dengan ion-ion

Ag+ dan Cl- dalam larutan ion-ion tersebut memiliki ukuran partikel beberapa angstrom (10-8). Ketika hasil kali kelarutan

terlampaui ion-ion Ag+ dan Cl- mulai mengikat kuat bersama-sama membentuk partikel-partikel yang disebut nuklea kemudian

berkembang cukup besar untuk tenggelam kedasar wadah oleh gaya gravitasi.

MUATAN PERMUKAAN KOLOID

Partikel-partikel koloid bermuatan listrik karena adsorpsi atau penyerapan ion-ion kepermukaan mereka.

Ketika partikel-partikel AgCl berukuran koloid, muncul ion-ion Ag+ dan Cl-

diatas permukaan. Disini larutan tersebut mengandung ion-ion Na+, Cl- dan NO3

- (H+ dan OH-), Ion-ion Ag+ permukaan menarik NO3- dan Cl- dan

ion-ion Cl- menarik ion-ion Na+. Ion klorida (Cl-) ialah ion yang teradsorpsi paling kuat dalam larutan.

Dengan demikian permukaan partikel membutuhkan suatu lapisan ion klorida dan partikel bermuatan negatif. Ion-ion Cl- membentuk suatu

lapisan primer dan ion-ion Na+ membutuhkan lapisan sekunder.

Karena ion perak terikat lebih kuat kelapisan primer ion klorida daripada lapisan sekunder ion-ion Na+ mereka menggantikan lapisan sekunder kemudian menetralisir muatan negatif (Cl-)

yang disumbangkan lapisan primer. Melalui pentisiran muatan mereka, partikel-partikel tersebut segera merapat dan

membentuk kumpulan-kumpulan material yang cukup besar untuk mengendap.

PROSES PENGENDAPAN DAN UKURAN PARTIKEL NUKLEASI DAN PERTUMBUHAN PARTIKEL

Ketika terjadi pengendapan, ukuran partikel endapan ditentukan oleh 2 proses yaitu :

1. Pembentukan inti (nuclei) yang disebut nukleasi.2. Pertumbuhan inti-inti untuk membentuk partikel-partikel yang

cukup besar untuk mengendap.

Pengendapan KoloidContoh :

AgNO3 (aq) +NaCl (aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)

- Pada konsentrasi perak dan ion penetral (counter ion) besar cenderung terbentuk koloid yang stabil.

- Masalah ini juga dapat terjadi bila ion klorida berlebih.Proses pengendapan koloid : koagulasi & peptisasi

Koagulasi koloid dpt dilakukan dengan :a. Pemanasan dan pengadukan: menurunkan jumlah ion yg teradsorpsi & mengurangi lapisan sekunder (counter ion),

memudahkan tarik menarik antar partikel.b. Penambahan elektrolit : menetralkan muatan partikel &

elektolit yg ditambahkan tdk mengotori hasil pengendapan, digunakan juga sbg pencuci (garam yg relatif lebih mudah

menguap)

ISTILAH-ISTILAHAbsorpsi

Adsorpsi

Faktor Gravimetri

Hidrofilik

Hidrofobik

Kelewat Jenuh Relatif

Penyerapan suatu zat kedalam suatu zat lain.Penyerapan suatu zat pada permukaan suatu zat lain.

Banyaknya garam analit dalam 1 gram endapan.

Menyukai air, suatu koloid yang mempunyai afilitas besar terhadap air.

Membenci air, suatu koloid yang mempunyai afilitas kecil terhadap air.

Angka banding (rasio) kosentrasi berlebih suatu zat terhadap kelarutan kesetimbangan.

Koagulasi

Koloid

Kopresipitasi

Lapisan Primer

Tarik menarik partikel-patikel ukuran koloid, untuk membentuk partikel yang lebih besar yang kemudian mengendap.

Partikel dengan garis tengah sekitar 10-4 ke 10-7 cm, yang bermuatan listrik sehingga tolak menolak dan menolak untuk berkoagolasi.

Ikut mengendapnya dua atau lebih zat pada waktu yang sama.

Lapisan ion yang mengikat pada permukaan suatu partikel koloid secara adsorpsi.

Lapisan Sekunder

Neraca Termo

Pengepungan (oklusi)

Peptisasi

Okulasi

Lapisan ion-ion yang mengikat secara longgar oleh partikel koloid bermuatan listrik.

Suatu neraca yang memungkinkan penimbanga suatu sampel, sementara sampel itu masih berada pada tungku.

Ikut mengendapnya kotoran terperangkap dibagian dalam dari partikel endapan.

Proses menyebarkan suatu zat yang dapat larut kedalam suatu cairan, dalam bentuk koloid.

Ikut mengendapnya kotoran yang terperangkap di bagian dalam dari partikel endapan

KopresipitasiIkut mengendapnya senyawa lain bersama analit

Sumber Kopresipitasi:1. Adsorpsi permukaan

Permukaan endapan mengabsorpsi ion (pada lapisan primer dan lapisan sekunder)

2. Pembentukan Kristal campuran Adanya ion sejenis dapat menggatikan kisi-kisi

kristal selama proses pembentukan pengendapan3. Oklusi

Penyisipan pengotor diantara kisi-kisi kristal Terjadi karena pertumbuhan kristal terlalu cepat sehingga

ion teradsorpsi tidak sempat lepas dari permukaan4. Terjerembab secara fisik

Terkurungnya larutan karena proses pertumbuhan endapan terlalu cepat

Pengotor Endapansecara analisa gravimetri diakibatkan :

1. Kopresipitasi(larutan padat, adsorpsi, okulasi) Contoh: penambahan AgNO3 kedalam larutan yang mengandung NaCl dan NaBr akan hasilnya

AgCl dan AgBr

2. Pos presipitasi yaitu endapan yang semula dikotori oleh endapan zat lain yang terbentuk kemudian. Pengotoran ini

terjadi kontaminan merupakan larutan lewat jenuh. Contoh : pengendapan kalsium sebagai oksalat dari

larutan yang mengandung magnesium. Bila kalsium oklsalat tidak segera disaring setelah pengendapan, maka magnesium

oksalat akan terserap dan tidak akan larut kembali.

Pengeringan

Setelah penyaringan, endapan harus dikeringkan sampai beratnya konstan

Tujuan:1. Menghilangkan pelarut

2. Menghilangkan spesi yang mudah menguap.

Beberapa endapan kehilangan air dpt digunakan di dalam tungku pada suhu 100-1300 C

contoh pada AgClZat-zat yang dapat menyerap air adalah

- Endapan gelatinous yaitu oksida hidrous- Silika hidrous dan alumina

Pemurnian EndapanSetiap endapan harus dicuci sebelum diubah menjadi bentuk

timbang. Larutan pencucian paling tidak harus menghilangkan cairan induk yang membasahi endapan.

Endapan diperoleh dengan beberapa cara: penyaringan, sentrifugasi, dekantasi, atau dicuci dengan bersih.

Sebagai contoh:Klorida dapat ditentukan secara gravimetri setelah diendapkan

sebagai AgCl. Ag+ + Cl- AgCl

Artinya :1 mol ion klorida bereaksi dengan 1 mol ion perak (Ag+)

menghasilkan I mol perak klorida AgCl