Belajar Kimia - Gravimetri dalam ilmu kimia merupakan salah satu metode kimia analitik untuk menentukan kuantitas suatu zat atau komponen yang telah diketahui dengan cara mengukur berat komponen dalam keadaan murni setelah melalui proses pemisahan. Analisis gravimetri melibatkan proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu. Metode gravimetri memakan waktu yang cukup lama, adanya pengotor pada konstituen dapat diuji dan bila perlu faktor-faktor koreksi dapat digunakan. Gravimetri dapat digunakan dalam analisis kadar air. Kadar air bahan bisa ditentukan dengan cara gravimetri evolusi langsung ataupun tidak langsung. Bila yang diukur ialah fase padatan dan kemudian fase gas dihitung berdasarkan padatan tersebut maka disebut gravimetri evolusi tidak langsung. Untuk penentuan kadar air suatu kristal dalam senyawa hidrat, dapat dilakukan dengan memanaskan senyawa dimaksud pada suhu 110–130 °C. Berkurangnya berat sebelum pemanasan menjadi berat sesudah pemanasan merupakan berat air kristalnya.
Analisis Gravimetri merupakan salah satu metode analisis kuantitatif dengan penimbangan meliputi proses isolasi dan pengukuran berat suatu konstituen tertentu.Tahap awal dari analisis gravimetri adalah pemisahan komponen yang ingin diketahui dari komponen-komponen lain yang terdapat dalam suatu sampel kemudian dilakukan pengendapan yaitu transformasi konstituen ke dalam bentuksenyawa stabil dan murni yang dapat diukur. Pengukuran dalam metode gravimetri adalah dengan penimbangan. Banyaknya komponen yang dianalisis ditentukan dari hubungan antara berat sampel yang hendak dianalisis, massa atom relatif, massa molekul relatif dan berat endapan hasil reaksi.
Prinsip Gravimetri
Konstituen kimia atau analit diendapkan dengan pereaksi tertentu berdasarkan reaksi pengendapan
A + B à C
A = analit
B = reagen pengendap
C = endapan terhidrat
Reagen pengendapan ini harus memenuhi persyaratan tertentu agar analisis berjalan dengan sebaik-baiknya.
Metode Gravimetri
A. Metode Pengendapan
Suatu sampel yang akan ditentukan secara gravimetri mula-mula ditimbang secara kuantitatif, dilarutkan dalam pelarut tertentu kemudian diendapkan kembali dengan reagen tertentu. Senyawa yang dihasilkan harus memenuhi syarat yaitu memiliki kelarutan sangat kecil sehingga bisa mengendap kembali dan dapat dianalisis dengan cara menimbang. Endapan yang terbentuk harus berukuran lebih besar daripada pori-pori alat penyaring (kertas saring),kemudian endapan tersebut dicuci dengan larutan elektrolit yangmengandung ion sejenis dengan ionendapan. Hal ini dilakukan untuk melarutkankan pengotor yang terdapat di permukaan endapan dan memaksimalkan endapan. Endapan yang terbentuk dikeringkan pada suhu100-130oC atau dipijarkan sampai suhu 800oC tergantung suhu dekomposisi dari analit. Pengendapan kation misalnya,pengendapan sebagai garam sulfida,pengendapan nikel dengan DMG,pengendapan perak dengan klorida atau logam hidroksida dengan mengatur pH larutan. Penambahan reagen dilakukan secara berlebihan untuk memperkecil kelarutan produkyang diinginkan.
aA + rR → AaRr(s)
Penambahan reagen R secara berlebihakan memaksimalkan produk AaRr(s) yang terbentuk.
B. Metode Penguapan
Metode penguapan dalam analisis gravimetric digunakan untuk menetapkan komponen-komponen dari suatu senyawa yang relative mudah menguap. Cara yang dilakukan dalam metode ini dapat dilakukan dengan cara pemanasan dalam gas tertentu atau penambahan suatu pereksi tertentu sehingga komponen yang tidak diinginkan mudah menguap atau penambahan suatu pereksi tertentu sehingga komponen yang diinginkan tidak mudah menguap. Langkah kerjanya adalah analit ditimbang , diuapkan , ditimbang , bagian yang hilang ditentukan .
Metode penguapan ini dapat digunakan untuk menentukan kadar air (hidrat)dalam suatu senyawa atau kadar air dalam suatu sampel basah. Berat sampel sebelum dipanaskan merupakan berat senyawa dan beratair kristal yang menguap. Pemanasan untuk menguapkan air kristal adalah110-130oC. Garam-garam anorganik banyak yang bersifat higroskopis sehingga dapat ditentukan kadar hidrat/air yang terikat sebagai airkristal.
AB.xH2O pemanasan AB + x H2O
C. Metode Elektrogravimetri
Metode elektrolisis dilakukan dengan cara mereduksi ion-ion logam terlarut menjadi endapan logam. Ion-ion logam berada dalam bentuk kation apabila dialiri dengan arus listrik dengan besar tertentu dalam waktu tertentu maka akan terjadi reaksi reduksi menjadi logam dengan bilangan oksidasi 0. Endapan yang terbentuk selanjutnya dapat ditentukan berdasarkan beratnya. Langkahnya adalah sample ditimbang , dielektrolisa,dan endapan ditimbang. Misalnya mengendapkan tembaga terlarut dalam suatu sampel cairdengan cara mereduksi
Cu+2+ 2e Cu(s) .
Cara elektrolisis ini dapat diberlakukan pada sampel yangdiduga mengandung kadar logam terlarut cukup besarseperti air limbah.
Syarat- Syarat Analisis Gravimetri
Penelahaan sedikit mendalam dari prosedur di atas menunjukkan beberapa persoalan yang pelru diperhatikan, agar hasil analisa dapat dianggap baik dan benar harus memenuhi beberapa syarat endapan diantaranya :
a. Kesempurnaan Pengendapan
Yang dimaksud kesempurnaan endapan ialah apabila semua NaCl ( sample ) yang terlarut telah diubah menjadi endapan. Bila belum, maka berat AgCl kurang dari semestinya dan banyaknya NaCl menurut hitungan hasil analisa juga menjadi kurang dari sebenarnya kesempurnaan pengendapan ini, dengan perkataan lain kelarutan endapan dibuat sekecil mungkin. Hal ini kita capai dengan mengatur factor-faktor kelarutan zat (dalam hal ini elektrolit ) diantaranya :
1. Sifat endapan itu sendiri : yang dapat dilihat dari Ksp nya. Dalam hal endapan klorida, PbCl2 lebih mudah larut daripada AgCl ( coba hitunglah dari Ksp masing-masing ), maka NaCl lebih baik diendapkan sebagai garam klorida lain yang mempunyai kelarutan lebih kecil lagi daripada AgCl.
2. Pemberian Ion pengendap yang berlebih : dalam contoh NaCl di atas diberikan Ag+ melebihi yang diperlukan untuk mengendapkan semua Cl-. Berdasarkan teori pengerasan kesetimbangan mudah kita pahami, bahwa Cl- yang tidak terendapkan makin berkurang, jadi pengendapan NaCl semakin sempurna : Ag+ + cl – menjadi AgCl
3. Pada umumnya, pada suhu tinggi kelarutan endapan lebih besar daripada suhu rendh. Bila perbedaan kelarutan pada kedua suhu itu besar, maka sewaktu mengendapkan suhu larutan dibuat rendah. Contohnya ialah Mg2+ yang secara gravimetri diendapkan menjadi MgNH4PO4 dalam air es. Tetapi banyak endapan yang pada suhu tinggi hanya sedikit berbeda kelarutannya daripada pada temperature rendah, misalnya Fe (OH)3, atau BaSO4, jadi tidak perlu diendapkan dengan air es, malah sebaliknya diendapkan dalam larutan mendidih. Sebabnya reaksi berlangsung lebih cepat dan kemurian endapan lebih baik. Hal ini akan dibicarakan lebih mendalam pada bagian yang bersangkutan.
4. Adanya kalanya kepolaran larutan diubah ( dikurangi ) dengan menambahkan misalnyaalkohol, maka endapan elektrolit sebagai suatu senyawa polar juga berkurang kelarutannya ( lebih mudah mengendap )
b. Kemurian Endapan
Endapan murni ialah endapan yang bersih, artinya tidak mengandung molekul-molekul lain ( zat-zat lain, yang biasanya disebut pengotor atau kontaminan ). Pengotoran=kontaminasi oleh zat-zat lain mudah terjadi, karena endapan timbul dari larutan yang berisi macam-macam zat.
Dalam Pengendapan AgCl di atas, setidak-tidaknya larutan berisi campuran dari ion-ion Na+,Cl-,Ag+,NO3- ditambah bahan-bahan yang berasal dari ikan asin yang dianalisa itu. Setelah AgCl mengendap, larutan masih berisi komponen-komponen tadi kecuali Cl-. Dan zat-zat yang mudah terbawa oleh AgCl, misalnya seara diadsorpsi ( diserap pada permukaa butir-butir endapan ) atau teroklusi ( terkurung diantara butir-butir endapan yang menggumpal menjadi satu ).
Endapan yang kotor tentu saja lebih berat daripada semestinya, maka banyaknya analat yang dihitung berdasarkan berat endapan yang kotor, juga lebih dari yang sebenarnya (kesalahan positif ). Jadi harus diusahakan memperoleh endapan semurni mungkin ( 100% murni tidak dapat). Usaha –usaha itu dilakukan baik sewaktu membentuk endapan ( dalam proses pengendapan ) maupun sesudahnya. Hal imi akan diuraikan lebih lanjut kelak, sementara ini dapat disebut sebagai usaha sesudah proses pengendapan, aging dan pencucian endapan setelah endapa disaring.
c. Susunan Endapan
Sudah disebut pada dua paragraph di atas, bahwa berat AgCl tidak boleh kurang maupun lebih dari berat yang semestinya diperoleh dari NaCl yang ada dalam analat. Sebab-sebab kealahan sudah disebutkan pula pada paragraf pertama dan kedua itu, tetapi masih ada kemungkinan kesalahan karena sebab lain, yaitu susunan endapan yang tidak tetap. AgCl kurang baik untuk menjelaskan persoalan ini, lebih mudah bila ditinjau analisa senyaawa besi. Dari senyawa ini dibuat misalnya endapan Fe(OH)3. Hidroksida ini sendiri mempunyai susunan tetap dan tertentu, akan tetapi sebagai endapan selalu berbentuk hidroksida berair, Fe(OH)3.Nh2O dengan jumlah H2O, yaitu n tidak tertentu. Tidak tertentu disini maksundya ialah, bahwa setiap kali dibuat endapan, tidak diperoleh n dengan nilai yang sama. Maka kalau n tidak dibuat endapan, tidak diperoleh n dengan nilai yang sama. Maka kalau n tidak tertentu, berdasarkan berat endapan tidak dapat dihitung berapa banyaknya Fe dalam analat. Jadi akan sia-sia pembentukan endapan dan analisa tidak mungkin. Jadi harus dicari endapan yang kemudian dapat diubah menjadi zat yang komposisinya tertentu.
d. Endapan tunggal
Adalah endapan yang memilih reaksi yang tunggal dan kadang-kadang dengan mengatur lingkungan reaksi
e. Endapan Kasar
Yaitu endapan yang butir-butirnya tidak kecil, halus, melainkan besar. Hal ini penting untuk kelancaran penyaringan dan pencucian endapan. Endapan yang disaring akan menutupi pori-pori kertas saring, bila endapan halus maka butir-butir endapan itu dapat masuk ke dalam pori-pori lalu lolos,hilang, maka endapan tidak kuantitatif lagi karena kurang. Bila menyumbat pori-pori maka cairan sukar melewatinya sehingga cairan tidak lekas habis, dengan perkataan lain, penyaringan menjadi lama atau tidak mungkin lagi. Bila endapa kasar, ,aa penyumbatan lolos aau tidak mungkin, penyaringan lancer dan cepat selesai. Di samping itu, pencucian endapan lebih mudah dan lebih cepat pula. Untuk memperoleh endapan kasar dilakukan usaha-usaha baik sewaktu endapan dibentuk maupun sesudahny, seperti halnya mengusahakan kemurnian endapan. Pada pokoknya yang dilakukan ialah : mengatur agar endapan tidak terjadi terlalu cepat atau terlalu mudah, digestion dan aging
f. Endapan Sensitif
Yang dimaksud ialah perekais yang digunakan hanya dapat mengendapkan komponen yang dianalisa. Dengan demikian, maka setelah analat dilarutkan , pembentukkan endapan tidak perlu didahului pemisahan kmponen-komponen yang mungkin akan ikut mengendap bila dipakai perekasi lain yant tidak spesifik. Dengan begitu, analisa lebih singkat karena berkurang satu tahap, bahkan tahap yang sering sangat sulit seperti telah dikemukakan pada pembicaraan tahap tahap analisa kimia. Selain itu, kemungkinan terjadi kesalahan juga berkurang seab setiap tahap pekerjaan merupakan sumber kesalahan tersendiri.
g. Endapan Spesifik
Endapan yang sifatnya bersangkutan.
Cara elektrolisis ini dapat diberlakukan pada sampel yangdiduga mengandung kadar logam terlarut cukup besarseperti air limbah.
Syarat- Syarat Analisis Gravimetri
Penelahaan sedikit mendalam dari prosedur di atas menunjukkan beberapa persoalan yang pelru diperhatikan, agar hasil analisa dapat dianggap baik dan benar harus memenuhi beberapa syarat endapan diantaranya :
a. Kesempurnaan Pengendapan
Yang dimaksud kesempurnaan endapan ialah apabila semua NaCl ( sample ) yang terlarut telah diubah menjadi endapan. Bila belum, maka berat AgCl kurang dari semestinya dan banyaknya NaCl menurut hitungan hasil analisa juga menjadi kurang dari sebenarnya kesempurnaan pengendapan ini, dengan perkataan lain kelarutan endapan dibuat sekecil mungkin. Hal ini kita capai dengan mengatur factor-faktor kelarutan zat (dalam hal ini elektrolit ) diantaranya :
1. Sifat endapan itu sendiri : yang dapat dilihat dari Ksp nya. Dalam hal endapan klorida, PbCl2 lebih mudah larut daripada AgCl ( coba hitunglah dari Ksp masing-masing ), maka NaCl lebih baik diendapkan sebagai garam klorida lain yang mempunyai kelarutan lebih kecil lagi daripada AgCl.
2. Pemberian Ion pengendap yang berlebih : dalam contoh NaCl di atas diberikan Ag+ melebihi yang diperlukan untuk mengendapkan semua Cl-. Berdasarkan teori pengerasan kesetimbangan mudah kita pahami, bahwa Cl- yang tidak terendapkan makin berkurang, jadi pengendapan NaCl semakin sempurna : Ag+ + cl – menjadi AgCl
3. Pada umumnya, pada suhu tinggi kelarutan endapan lebih besar daripada suhu rendh. Bila perbedaan kelarutan pada kedua suhu itu besar, maka sewaktu mengendapkan suhu larutan dibuat rendah. Contohnya ialah Mg2+ yang secara gravimetri diendapkan menjadi MgNH4PO4 dalam air es. Tetapi banyak endapan yang pada suhu tinggi hanya sedikit berbeda kelarutannya daripada pada temperature rendah, misalnya Fe (OH)3, atau BaSO4, jadi tidak perlu diendapkan dengan air es, malah sebaliknya diendapkan dalam larutan mendidih. Sebabnya reaksi berlangsung lebih cepat dan kemurian endapan lebih baik. Hal ini akan dibicarakan lebih mendalam pada bagian yang bersangkutan.
4. Adanya kalanya kepolaran larutan diubah ( dikurangi ) dengan menambahkan misalnyaalkohol, maka endapan elektrolit sebagai suatu senyawa polar juga berkurang kelarutannya ( lebih mudah mengendap )
b. Kemurian Endapan
Endapan murni ialah endapan yang bersih, artinya tidak mengandung molekul-molekul lain ( zat-zat lain, yang biasanya disebut pengotor atau kontaminan ). Pengotoran=kontaminasi oleh zat-zat lain mudah terjadi, karena endapan timbul dari larutan yang berisi macam-macam zat.
Dalam Pengendapan AgCl di atas, setidak-tidaknya larutan berisi campuran dari ion-ion Na+,Cl-,Ag+,NO3- ditambah bahan-bahan yang berasal dari ikan asin yang dianalisa itu. Setelah AgCl mengendap, larutan masih berisi komponen-komponen tadi kecuali Cl-. Dan zat-zat yang mudah terbawa oleh AgCl, misalnya seara diadsorpsi ( diserap pada permukaa butir-butir endapan ) atau teroklusi ( terkurung diantara butir-butir endapan yang menggumpal menjadi satu ).
Endapan yang kotor tentu saja lebih berat daripada semestinya, maka banyaknya analat yang dihitung berdasarkan berat endapan yang kotor, juga lebih dari yang sebenarnya (kesalahan positif ). Jadi harus diusahakan memperoleh endapan semurni mungkin ( 100% murni tidak dapat). Usaha –usaha itu dilakukan baik sewaktu membentuk endapan ( dalam proses pengendapan ) maupun sesudahnya. Hal imi akan diuraikan lebih lanjut kelak, sementara ini dapat disebut sebagai usaha sesudah proses pengendapan, aging dan pencucian endapan setelah endapa disaring.
c. Susunan Endapan
Sudah disebut pada dua paragraph di atas, bahwa berat AgCl tidak boleh kurang maupun lebih dari berat yang semestinya diperoleh dari NaCl yang ada dalam analat. Sebab-sebab kealahan sudah disebutkan pula pada paragraf pertama dan kedua itu, tetapi masih ada kemungkinan kesalahan karena sebab lain, yaitu susunan endapan yang tidak tetap. AgCl kurang baik untuk menjelaskan persoalan ini, lebih mudah bila ditinjau analisa senyaawa besi. Dari senyawa ini dibuat misalnya endapan Fe(OH)3. Hidroksida ini sendiri mempunyai susunan tetap dan tertentu, akan tetapi sebagai endapan selalu berbentuk hidroksida berair, Fe(OH)3.Nh2O dengan jumlah H2O, yaitu n tidak tertentu. Tidak tertentu disini maksundya ialah, bahwa setiap kali dibuat endapan, tidak diperoleh n dengan nilai yang sama. Maka kalau n tidak dibuat endapan, tidak diperoleh n dengan nilai yang sama. Maka kalau n tidak tertentu, berdasarkan berat endapan tidak dapat dihitung berapa banyaknya Fe dalam analat. Jadi akan sia-sia pembentukan endapan dan analisa tidak mungkin. Jadi harus dicari endapan yang kemudian dapat diubah menjadi zat yang komposisinya tertentu.
d. Endapan tunggal
Adalah endapan yang memilih reaksi yang tunggal dan kadang-kadang dengan mengatur lingkungan reaksi
e. Endapan Kasar
Yaitu endapan yang butir-butirnya tidak kecil, halus, melainkan besar. Hal ini penting untuk kelancaran penyaringan dan pencucian endapan. Endapan yang disaring akan menutupi pori-pori kertas saring, bila endapan halus maka butir-butir endapan itu dapat masuk ke dalam pori-pori lalu lolos,hilang, maka endapan tidak kuantitatif lagi karena kurang. Bila menyumbat pori-pori maka cairan sukar melewatinya sehingga cairan tidak lekas habis, dengan perkataan lain, penyaringan menjadi lama atau tidak mungkin lagi. Bila endapa kasar, ,aa penyumbatan lolos aau tidak mungkin, penyaringan lancer dan cepat selesai. Di samping itu, pencucian endapan lebih mudah dan lebih cepat pula. Untuk memperoleh endapan kasar dilakukan usaha-usaha baik sewaktu endapan dibentuk maupun sesudahny, seperti halnya mengusahakan kemurnian endapan. Pada pokoknya yang dilakukan ialah : mengatur agar endapan tidak terjadi terlalu cepat atau terlalu mudah, digestion dan aging
f. Endapan Sensitif
Yang dimaksud ialah perekais yang digunakan hanya dapat mengendapkan komponen yang dianalisa. Dengan demikian, maka setelah analat dilarutkan , pembentukkan endapan tidak perlu didahului pemisahan kmponen-komponen yang mungkin akan ikut mengendap bila dipakai perekasi lain yant tidak spesifik. Dengan begitu, analisa lebih singkat karena berkurang satu tahap, bahkan tahap yang sering sangat sulit seperti telah dikemukakan pada pembicaraan tahap tahap analisa kimia. Selain itu, kemungkinan terjadi kesalahan juga berkurang seab setiap tahap pekerjaan merupakan sumber kesalahan tersendiri.
g. Endapan Spesifik
Endapan yang sifatnya bersangkutan.
