Laporan Kimia Analitik KI-2221
PERCOBAAN 5 EKTRAKSI PELARUT
Nama
: Kartika Trianita
NIM
: 10510007
Kelompok : 3 Tanggal Percobaan : 27 Februari 2012 2012 Tanggal Laporan
: 5 Maret 2012
Asisten : Asep
Laboratorium Kimia Analitik Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2012
EKSTRAKSI PELARUT
I.
II.
Tujuan 2+ 1. Menentukan konsentrasi konsentrasi (C) Co dalam lapisan kloroform. 2. Menentukan angka banding distribusi (D) dari masing-masing ekstraksi. 3. Menentukan nilai n dan K eks dari sistem ekstraksi. Teori Dasar
Metoda ekstraksi ini umumnya tidak ditujukan sebagai suatu teknik analisis namun seringkali merupakan salah satu tahapan yang penting dalam suatu perosedur analisis. Prinsip metode ini didasarkan pada distribusi zat pelarut dengan perbandingan tertentu antara dua pelarut yang tidak saling bercampur , seperti benzena, karbon tetraklorida atau kloroform. Batasannya adalah zat terlarut dapat ditransfer pada jumlah yang berbeda dalam kedua fase pelarut. Dalam ekstraksi, pelarut umum dipakai adalah air dan pelarut organik lain seperti CHCl3, eter atau pentana. Garam anorganik, asam-asam dan basa-basa yang dapat larut dalam air bisa dipisahkan dengan baik melalui ekstraksi ke dalam air dari pelarut yang kurang polar. Ekstraksi lebih efisien bila dilakukan berulang kali dengan jumlah pelarut yang lebih kecil daripada jumlah pelarutnya pelarutnya banyak tetapi ekstraksinya ekstraksinya hanya sekali. Pelarut yang baik untuk ekstraksi adalah pelarut yang mempunyai daya melarutkan yang tinggi terhadap zat yang diekstraksi. Daya melarutkan yang tinggi ini berhubungan dengan kepolaran pelarut dan kepolaran senyawa yang diekstraksi. Terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa polar larut dalam pelarut polar dan sebaliknya senyawa non polar larut dalam pelarut non polar atau yang lebih dikenal dengan like dissolves like. Berdasarkan hukum Nerst, jika suatu larutan (dalam air) mengandung zat organik A dibiarkan bersentuhan dengan pelarut organik yang tidak bercampur dengan air, maka zat A akan terdistribusi baik ke dalam lapisan air (fasa air) dan lapisan organik (fasa organik). Dimana pada saat kesetimbangan terjadi, perbandingan konsentrasi zat terlarut A di dalam kedua fasa itu dinyatakan sebagai nilai Kd atau koefisien distribusi (partisi) dengan perbadingan konsentrasi zat terlarut A di dalam kedua fasa organik-air tersebut adalah pada temperatur tetap. Hukum distribusi Nernst dapat dinyatakan dalam rumus KD = [A]1 /[A]2 dimana KD : koefisien distribusi [A]1: konsentrasi spesi A pada fasa 1 [A]2: konsentrasi spesi A pada fasa 2 Ion logam dengan pereaksi difeniltiokarbazida atau dithizon akan membentuk senyawa kompleks yang netral sehingga dapat terekstraksi dari fasa air ke fasa organik. Reaksinya adalah
n+
+
M + nHDz M(Dz)n + nH Besaran KD tidak dapat digunakan karena terdapat perbedaan molekuler antara spesi awal dan spesi yang terekstraksi. Karenanya lebih tepat digunakan besaran angka banding distribusi (D). D = CM fasa organik/C M fasa air dengan CM: konsentrasi total M Dengan mempertimbangkan semua kesetimbangan yang dapat terjadi, dapat ditunjukkan adanya hubungan kuantitatif antara D dengan berbagai parameter yang terlibat di dalamnya. Dalam bentuk logaritmanya dapat dinyatakan menurut persamaan log D = log K eks + nlog[HDz] org + npH Dalam perlakuan ini, terbentuk dua lapisan dalam campuran tersebut, dimana pelarut air berada di lapisan atas sedangkan kloroform berada di lapisan bawah. Hal ini disebabkan oleh perbedaan sifat polaritas dari kedua larutan, dimana air sebagai pelarut polar sedangkan kloroform (CHCl 3) bersifat sebagai pelarut non polar. Selain itu, disebabkan oleh massa jenis air lebih kecil dibanding dengan kloroform sehingga menyebabkan menyebabkan lapisan air berada pada lapisan atas. III.
Data Pengamatan Tabel 1. Data nilai %T
pH 6 7 7,5 8 9 IV.
%T 78,2 54,0 66,0 62,8 134,6
Pengolahan Data
1. Menentukan nilai absorban (A) Tabel 2. Data nilai A pH A = -log %T 6 0,107 7 0,268 7,5 0,180 8 0,201 9 -0,129
2. Menentukan C dalam lapisan kloroform Untuk larutan nilai %T paling rendah, nilai %E paling mendekati 99% karena jumlah produk paling besar pada %T paling rendah. %T paling rendah diperoleh pada larutan yang mengandung buffer pH 7. %E =
=
=
= 0,495 ppm Berdasarkan hukum Lamber Beer A=a.b.c Dengan memasukkan memasukkan nilai b yang merupakan tebal kuvet yaitu 1 cm, nilai n ilai a dapat diperoleh dari rumus berikut. a= =
= 0,534 Untuk pH lain, C org dapat ditentukan dari rumus berikut, Corg =
Dengan memasukkan memasukkan nilai A yang diperoleh dari Tabel 2 dan nilai a = 0,534 ke dalam rumus tersebut, dapat diperoleh C org dari setiap larutan dengan pH tertentu seperti dalam tabel berikut. Tabel 3. Data nilai C org pH Corg (ppm) 6 0,198 7 0,495 7,5 0,333 8 0,372 9 -0,238
3. Menentukan nilai D Angka banding disribusi (D) untuk setiap pH dapat ditentukan setelah mengetahui Corg dengan rumus berikut. D=
=
Dengan memasukkan nilai C org yang diperoleh dari Tabel 3 dan nilai C awal = 0,5 ppm ke dalam rumus tersebut akan diperoleh data nilai D untuk setiap pH seperti dalam tabel berikut. Tabel 4. Data nilai D pH D log D 6 0,656 -0,183 7 99 1,996 7,5 1,994 0,299 8 0,2904 0,463 9 -0,322 Di bawah ini adalah grafik log D terhadap pH
2.5 2
y=0,2165x-0,8989
1.5 e l t i T s i x A
Grafik log D terhadap pH
1
Linear (Grafik log D terhadap pH)
0.5 0 0 -0.5
2
4
6
8
10
Axis Title
Dari grafik tersebut diperoleh persamaan sebagai berikut. y=0,2165x-0,8989 log D = log K eks + nlog[HDz] org + npH Nilai n merupakan gradien dari persamaan grafik. Jadi, nilai n = 0,2165. [HDz]org dapat diperoleh dari persamaan 2+ [HDz]org = n [Co ]org = 0,2165 . 0,495 = 0,1072 ppm Jadi, dapat diperoleh K eks = 4,903 2+ Dapat dikatakan bahwa 1 mol Co bereaksi dengan 0,2165 mol dithizone menghasilkan tetapan kesetimbangan, K eks sebesar 4,903. V.
Pembahasan Pada percobaan ini metode ekstraksi pelarut digunakan untuk 2+ mendistribusikan logam kobalt (Co ). Ekstraksi dilakukan pada pH 6, 7, 7,5, 8, dan 9. Pelarut yang digunakan adalah pelarut air (polar) dan pelarut organik yaitu kloroform (non polar). Pada percobaan ini digunakan dithizon yang berperan sebagai pengekstrak dan bersifat sebagai ligan yang akan membentuk kompleks dengan kobalt. Senyawa kompleks yang dibentuk adalah Co(Dz) 2. Tidak semua jenis ligan dapat digunakan dalam proses ini. Dithizon Dit hizon dipilih karena dapat membentuk senyawa kompleks yang netral. Dithizon merupakan senyawa netral yang akan bereaksi dengan air + membentuk H dan ion dithizon. Pada saat ekstraksi terjadi reaksi sebagai berikut untuk dithizon.
H2O + [HDz]air
[HDz]org
+
H3O + Dz
-
Berdasarkan hukum Nerst, jika suatu larutan (dalam air) mengandung zat organik A dibiarkan bersentuhan dengan pelarut organik yang tidak bercampur dengan air, maka zat A akan terdistribusi baik ke dalam lapisan air (fasa air) dan lapisan organik (fasa organik). Dimana pada saat kesetimbangan terjadi, perbandingan konsentrasi zat terlarut A di dalam kedua fasa itu dinyatakan sebagai nilai Kd atau koefisien distribusi (partisi) dengan perbadingan konsentrasi zat terlarut A di dalam kedua fasa organik-air tersebut. Dalam hal ini senyawa yang dimaksud adalah 2+ dithizon. Co bereaksi dengan ion dithizon menurut reaksi Co
2+
+ 2Dz
-
Co(Dz)2
Pengaruh pH terhadap hasil ekstraksi dapat dilihat dari hubungan konsentrasi + -6 + H dengan kesetimbangan reaksi. Pada pH 6, [H ] adalah 10 . Pada pH 9, [H ] adalah -9 + 10 . Hal ini menunjukkan bahwa dengan berkurangnya [H ], larutan akan semakin + basa sehingga pH semakin besar. Jika [H ] semakin kecil atau pH semakin besar, 2+ maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan produk. Artinya, Co yang terekstraksi akan semakin besar seiring bertambahnya pH. Jika kita menginginkan jumlah yang terekstraksi semakin besar, maka ekstraksi harus dilakukan pada pH semakin basa. Pengaruh pH dapat dihubungkan pula dengan nilai absorban atau %T. Nilai absorban berbanding lurus dengan konsentrasi kobalt yang terekstrak. Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa semakin besar pH, semakin banyak kobalt yang terekstrak. Artinya, semakin besar pH, semakin besar pula nilai A karena konsentrasi zat terekstrak sebanding dengan absorban berdasarkan hukum Lambert Beer. Dalam Tabel 2, nilai A tidak menunjukkan kenaikan seiring membesarnya pH sehingga cukup berpengaruh pada analisis jumlah zat yang terekstraksi. Hal ini bisa terjadi disebabkan adanya beberapa faktor yang mempengaruhi jumlah zat yang terekstraksi, diantaranya pengocokan dan pendiaman terlebih dahulu sebelum diukur absorbansinya. Pengocokan yang kurang keras akan membuat tidak semua zat terekstraksi. Namun, jika pengocokan terlalu keras, zat yang terekstraksi terlalu banyak bahkan mungkin akan teranalisis lebih banyak daripada konsentrasi awal. Pendiaman terlebih dahulu sebelum pengukuran absorban pun berpengaruh karena praktikan sempat mencoba dan hasilnya larutan yang tidak lama didiamkan menghasilkan %T yang lebih kecil daripada yang didiamkan cukup lama terlebih dahulu. Atau dengan kata lain nilai A akan lebih besar untuk larutan yang tidak didiamkan terlebih dahulu. Hal ini bisa terjadi t erjadi karena pada saat proses pendiaman, zat yang terekstraksi dapat terpisah lagi sedikit demi sedikit dari lapisan kloroform. Praktikan melihat dithizon tidak sepenuhnya terpisah pada larutan yang didiamkan lebih lama. Oleh karena itu, untuk memperoleh jumlah zat terekstraksi lebih banyak, larutan jangan didiamkan lebih lama. 2+ Seharusnya, 1 mol Co bereaksi dengan 2 mol dithizon membentuk 1 mol senyawa kompleks dan menghasilkan struktur kompleks menurut reaksi berikut. +
Namun pada perhitungan menunjukkan jumlah mol dithizone yang sangat kecil. Hal ini dimungkinkan karena data untuk pH 9, tidak dimasukkan ke dalam grafik log D terhadap pH karena pada pH 9 log D tidak bernilai (D bernilai negatif), sehingga menghasilkan persamaan persamaan garis yang kurang akurat. Pada perhitungan ditentukan nilai D bukan K D karena KD merupakan perbandingan konsentrasi fasa organik dengan fasa air dimana tidak terdapat perbedaan molekuler antara zat awal dan zat yang diekstraksi pada kedua fasa tersebut. Sedangkan untuk D, merupakan perbandingan konsentrasi fasa organik dengan fasa air dimana terdapat perbedaan molekuler antara zat awal dan zat yang diekstraksi pada kedua fasa tersebut. VI. Kesimpulan 1. CCo2+ dalam lapisan kloroform adalah pH 6 = 0,198 ppm pH 7 = 0,495 ppm pH 7,5 = 0,333 ppm pH 8 = 0,372 ppm pH 9 = -0,238 ppm 2. Nilai D dari masing-masing ekstraksi adalah pH 6 = 0,656 pH 7 = 99 pH 7,5 = 1,994 pH 8 = 0,2904 pH 9 = -0,322 3. Nilai n = 0,2165 dan K eks = 4,903 VII.
Daftar Pustaka
http: //www.anachem.umu.se (27 Februari 2012) http: //www.scimedia.c / /www.scimedia.com/chem-ed/sep om/chem-ed/sep/extract/extract.htm /extract/extract.htm (27 Februari 2012) Harvey, David. 2000. Modern Analytical Chemistry. The McGraw-Hill Companies. USA. Halaman 380-411.
