Soal analisis

1. Garam kalsium oksalat (CaC2O4) dan magnesium oksalat (MgC2O4) adalah garam yang

sukar larut dalam air. bila diketahui Ksp CaC2O4 = 2,3 x 10-9 dan Ksp MgC2O4 = 8,6 x 10-

5 maka :

a. Tentukan berapa kelarutan (dalam g/L) masing-masing garam CaC2O4 dan MgC2O4

Di dalam suatu larutan terdapat campuran ion Ca2+ dan Mg2+ yang masing-masing

konsentrasinya 0,02 M. untuk memisahkan kedua ion tersebut biasanya digunakan larutan

amonium oksalat. Kedua garam oksalat dari ion-ion tersebut dapat mengendap secara

bergantian dengan reagen ion oksalat.

b. Berapa konsentrasi ion oksalat di dalam larutan supaya dapat diendapkan ion Ca2+

maksimum tanpa terjadi pembentukan endapan MgC2O4.

c. Berapa konsentrasi Ca2+ ketika Mg2+ mulai mengendap membentuk MgC2O4?

d. Berapa persen Ca2+ yang telah mengendap sebagai Ca?

Ke dalam 100 mL larutan yang mengandung campuran ion Ca2+ dan Mg2+ masing-masing

dengan konsentrasi 0,02 M, ditambahkan sebanyak 100 mL asam oksalat, H2C2O4 0,02

M. (Ka1 = 5,36 x 10-2; Ka2 = 5,30 x 10-5).

e. i. Berapa pH larutan H2C2O4 0,02 M ?

ii. apakah terjadi pengendapan CaC2O4 dan MgC2O4 bila kedua larutan tersebut

dicampurkan?

f. Bagaimana kelarutan garam CaC2O4 di dalam air dan bila dibandingkan di dalam

larutan H2C2O4 0,02 M ?

Penyelesaian :

a. Kelarutan CaC2O4

Ksp CaC2O4 = [Ca2+][C2O42-] = s2

2,3 x 10-9 = s2 s = 4,80 x 10-5

Kelarutan MgC2O4

Ksp MgC2O4 = [Mg2+][C2O42-] = s2

8,6 x 10-5 = s2 s = 9,27 x 10-3

b. Kita harus mengetahui konsentrasi [C2O42-] yang dibutuhkan untuk memulai

mengendapkan Ca2+ menjadi CaC2O4, yaitu :

Ksp CaC2O4 = [Ca2+][C2O42-] 2,3 x 10-9 = (0,02) [C2O4

2-]

[C2O42-] = 1,15 x 10-7 M (lebih besar dari nilai ini, akan terjadi pengendapan)

Sekarang kita juga menghitung [C2O42-] yang dibutuhkan untuk memulai

pengendapan Mg2+ menjadi MgC2O4 :

Ksp MgC2O4 = [Mg2+][C2O42-] 8,6 x 10-5 = (0,02) [C2O4

2-]

[C2O42-] = 4,3 x 10-3 M (lebih besar dari nilai ini, akan terjadi pengendapan MgC2O4)

Untuk dapat mengendapkan Ca2+ menjadi CaC2O4 tanpa adanya pengendapan

MgC2O4 adalah antara wilayah konsentrasi ion oksalat sebagai berikut, yaitu lebih

besar dari 1,15 x 10-7 M tetapi lebih kecil dari 4,3 x 10-3 M.

1,15 x 10-7 M < [C2O42-] < 4,3 x 10-3 M

c. Garam MgC2O4 tepat akan mulai mengendap pada konsentrasi [C2O42-] = 4,3 x 10-3

M. Pada besaran konsentrasi [C2O42-] tersebut, mungkin masih terdapat sedikit Ca2+

yang berada dalam bentuk ion dalam larutan, nilainya bisa dicari dengan

memasukkan nilai [C2O42-] yang dibutuhkan untuk memulai pengendapan MgC2O4, ke

dalam persamaan Ksp CaC2O4, yaitu :

Ksp CaC2O4 = [Ca2+][C2O42-] 2,3 x 10-9 = [Ca2+] (4,3 x 10-3)

[Ca2+] = 5,35 x 10-7 M

Dengan demikian [Ca2+] yang masih tersisa dalam larutan ketika MgC2O4 mulai

mengendap adalah sebesar 5,35 x 10-7 M.

d. Persen Ca2+ yang telah mengendap adalah :

% [Ca2+] mengendap = ¿¿¿ x 100%

% [Ca2+] mengendap = (0,02)−(5,35 x10¿¿−7)

(0,02)¿ x 100% 99,99%

e. Jawaban e adalah

i. Asam oksalat merupakan asam diprotik yaitu memiliki hidrogen yang

bersifat asam (possible dilepaskan sebagai H+).

Reaksi ionisasi asam :

H2C2O4 (aq) H+ (aq) + HC2O4- (aq) Ka1

HC2O4- (aq) H+ (aq) + C2O4

2- (aq) Ka2

Oleh karena Ka1 >>> Ka2 maka H+ penentu sifat asam dianggap semuanya berasal

dari ionisasi pertama asam oksalat :

H2C2O4 (aq) H+ (aq) + HC2O4- (aq)

Awal 0,02 - -

Reaksi - x x x

Setimbang 0,02-x x x

Berdasarkan rumus Ka1 = [H+] [HC2O4-] / [H2C2O4]

5,36 x 10-2 = x2

0,02−x

Untuk mempermudah perhitungan, menghindari penyelesaian dengan persamaan

kuadrat, kita mencoba mengasumsikan bahwa nilai x jauh lebih kecil daripada 0,02,

sehingga 0,02-x akan dianggap sama dengan 0,02, dan kita peroleh :

5,36 x 10-2 = x2

0,02−x = x

2

0,02 x2 = 5,36 x 10-3 x = 0,073

Oleh karena nilai x = 0,073 tidak dapat dianggap jauh lebih kecil dari 0,02 maka

asumsi di atas tidak valid. Sehingga kita harus menggunakan persamaan kuadrat

untuk mendapatkan nilai x :

5,36 x 10-2 = x2

0,02−x x2 + 5,36 x 10-2x – 1,07 x 10-3 = 0

Dengan diselesaikan rumus berikut sesuai bentuk ax2 + bx+c = 0

x1, x2 = -b ± √ b2−4ac2a

maka nilai x yang memungkinkan adalah 6,24 x 10-3 M.

dengan demikian [H+] = x = 6,24 x 10-3 M

pH = - log [H+] = - log 6,24 x 10-3 = 2,21

ii. Sebelum menentukan apakah terjadi pengendapan CaC2O4 dan MgC2O4, kita

harus menghitung terlebih dahulu konsentrasi [C2O42-] yang ada dalam

larutan 0,02 M H2C2O4.

Pada kesetimbangan ionisasi H2C2O4 tahap pertama, didapatkan konsentrasi

kesetimbangan spesi-spesi sebagai berikut :

[H+] = 6,24 x 10-3 M

[HC2O4-] = 6,24 x 10-3 M

[H2C2O4] = 0,02 – 6,24 x 10-3 M = 0,01376 M

Sekarang reaksi kesetimbangan itu berlanjut untuk tahap ionisasi yang kedua :

Di awal pada tahap ini, spesi yang dominan adalah HC2O4- yang akan mengalami

ionisasi menjadi C2O42-. Kita buat symbol y untuk jumlah HC2O4

- yang terurai.

HC2O4- (aq) H+ (aq) + C2O4

2- (aq)

Awal 0,00624 0,00624 0

Reaksi -y 0,00624+y y

Setimbang 0,00624-y 0,00624+y y

Kesetimbangan reaksi 2 memiliki rumus Ka2 = [H+] [C2O42-] / [HC2O4

-]

5,30 x 10-5 = (0,00624+ y )( y)(0,00624− y )

Pada tahap ini kita membuat asumsi bahwa nilai y sangat kecil sehingga 0,00624 + y

= 0,00624 dan 0,00624 – y = 0,00624.

Sehingga bila dimasukkan ke rumus perhitungan di atas menjadi :

5,30 x 10-5 = (0,00624 )( y)(0,00624)

. Dengan demikian nilai y = Ka2 = 5,30 x 10-5

Kemudian kita perlu mengecek asumsi yang telah kita buat, yaitu, apakah benar nilai

y (atau 5,30 x 10-5) memang <<<< 0,00624 atau tidak. Caranya dengan :

(5,30 x 10-5 / 0,00624) x 100% = 0,85%

Oleh karena itu asumsi kita di atas adalah valid.

Sehingga pada kesetimbangan terdapat spesi-spesi dengan konsentrasi :

[H2C2O4] = 0,01376 M;

[HC2O4-] = 6,24 x 10-3 – 5,3 x10-5 = 6,24 x 10-3 M

[C2O42-] = 5,30 x 10-5 M

[H+] = 6,24 x 10-3 + 5,3 x10-5 = 6,24 x 10-3 M

Untuk mengetahui apakah terjadi pengendapan CaC2O4 maka kita memasukkan

konsentrasi Ca2+ dan C2O42- yang telah ditemukan di atas.

Setelah kedua larutan dicampurkan maka [Ca2+] = 0,02/2 = 0,01 M, sedangkan

[C2O42-] = 5,30 x 10-5 / 2 = 2,65 x 10-5 M

Mencari Q CaC2O4 = [Ca2+][C2O42-] = (0,01) (2,65 x 10-5) = 2,65 x 10-7

Oleh karena Q > Ksp CaC2O4 maka larutan tergolong super jenuh dan terbentuk

endapan CaC2O4.

Untuk mengetahui apakah terjadi pengendapan CaC2O4 maka kita memasukkan

konsentrasi Mg2+ dan C2O42- yang telah ditemukan di atas.

Setelah kedua larutan dicampurkan maka [Mg2+] = 0,02/2 = 0,01 M, sedangkan

[C2O42-] = 5,30 x 10-5 / 2 = 2,65 x 10-5 M

Mencari Q MgC2O4 = [Mg2+][C2O42-] = (0,01) (2,65 x 10-5) = 2,65 x 10-7

Oleh karena Q < Ksp MgC2O4 maka larutan tergolong belum jenuh sehingga tidak

terbentuk endapan MgC2O4.

f. Garam CaC2O4 (s) membentuk kesetimbangan dengan ion-ion penyusunnya, yaitu

Ca2+ (aq) dan C2O42- (aq). Pada larutan H2C2O4 0,02 M terdapat tambahan ion C2O4

2-

dari hasil ionisasi kedua asam oksalat. Hal tersebut mengakibatkan kesetimbangan

bergeser kearah kiri, membentuk CaC2O4 lebih banyak, sehingga kelarutan semakin

kecil.

2. Sebuah asam yang tidak diketahui (asam A) dapat disintesis di laboratorium melalui

nitrasi fenol dalam kondisi yang cocok. A berbentuk Kristal padat yang memiliki %

massa karbon kurang dari 40%. Titrasi sebanyak 229 mg sampel asam A membutuhkan

19,52 mL KOH 0,05124 M.

B. Tentukan rumus molekul A dan gambarkan strukturnya

C. Apakah nama IUPAC dari A? dan apa nama umum (trivial) dari A?

D. Senyawa A larut sebagian dalam air dan membentuk kesetimbangan dengan

bentuk ion-ionnya (sebagai asam lemah). Manakah yang lebih bersifat asam,

senyawa A atau fenol? Jelaskan jawaban Anda.

Penyelesaian :

a. Nitrasi fenol akan menghasilkan produk mono- di- atau tri-nitrofenol, yang akan

berada pada posisi orto dan/atau para dari gugus –OH karena –OH merupakan

pendorong elektron (pengaktif) cincin benzene. Formula umum dari senyawa ini

adalah OHC6H5-x(NO2)x, dimana nilai x = 1, 2 atau 3.

mol KOH yang dibutuhkan = 19,52 x 0,05124 = 1 mmol

oleh karena berdasarkan struktur umumnya, A hanya memiliki 1 hidrogen yang

bersifat asam (proton), termasuk asam monoprotik. Sehingga mol asam A juga sama

dengan 1 mmol. Maka Mr asam A adalah :

Mr asam A = massa A / mol A = 0,229 g / 0,001 mol = 229 g/mol. Dengan hasil

tersebut, dapat dipastikan bahwa nilai x = 3 dan formula molekul dari A adalah

OHC6H2(NO2)3

b. Asam A adalah 2,4,6-trinitrofenol atau disebut dengan asam pikrat

c. Asam pikrat merupakan asam yang lebih kuat dibandingkan dengan fenol karena

gugus –NO2 sebagai penarik elektron akan mengakibatkan pengurangan densitas

elektron pada cincin benzene dan mempolarisasi ikatan O-H, hal ini akan

memfasilitasi lebih mudahnya disosisi heterolitik ikatan O-H (ionisasi).

3.