Makalah Kimia Analitik Dasar: Titrasi Kompleksometri

BAB I PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari ion pusat dan ligan. Kompleksometri adalah reaksi pembentukan senyawa kompleks antara ion logam dengan ligan sepit. Dengan reaksi umum:

M + nL –> MLn

Salah satu tipe reaksi kimia yang berlaku sebagai dasar penentuan titrimetrik melibatkan pembentukan (formasi) kompleks atu ion kompleks yang larut namun sedikit terdisosiasi. Sebuah contohnya adalah reaksi dari ion sianida ke bentuk ion kompleks Ag(CN)₂^– yang amat stabil:

Ag⁺ + 2 CN^– Ag(CN)₂^–

Ion logam dalam kompleks disebut atom pusat, dan gugus yang yang bergabung ke atom pusat disebut ligan. Jumlah ikatan yang terbentuk oleh atom logam pusat disebut angka koordinasi dari logam tersebut. Pada kompleks diatas, perak adalah atom logam pusat dengan koordinasi dua, dan sianida adalah ligannya.

Reaksi pembentukan sebuah kompleks disebut sebagai reaksi asam-basa lewis. Asam lewis adalah adalah penerima elektron, dan basa lewis adalah penyumbang elektron. Dalam pembentukan kompleks Ag(CN)₂^– , ligan CN^– betindak sebagai basa yang menyumbangkan sepasang elektron ke Ag⁺, yaitu asamnya. Ikatan yang terbentuk diantara ion logam pusat dengan ligan biasanya kovalen, namun dalam beberapa kasus interaksinya mungkin hanya sebuah daya tarik coulomb. (Day & Underwwod.1989)

Ligan dapat diklasifikasikan atas dasar banyaknya titik-lekat kepada ion logam. Ligan-ligan sederhana, seperti ion-ion halida atau molekul-molekul H₂O dan NH₃ adalah monodentat, dimana ligan itu terikat pada ion logam hanya pada satu titik oleh penyumbangan satu pasangan elektron menyendiri kepada logam. Namun, bila molekul atau ion ligan itu mempunyai dua atom, yang masing-masing mempunyai satu pasangan elektron menyendiri, maka molelekul itu mempunyai dua atom penyumbang untuk membentuk dua ikatan koordinasi dengan ion logam yang sama, ligan ini disebut bidentat. Sebagai contoh ligan bidentat adalah (etilenadiamina), Kobalt (III), [Co(en)₃]^3+. Sedangkan pada ligan multidentat mengandung lebih dari dua atom-koordinasi per molekul, misalnya 1,2-diaminoetanatetraasetat (asam etilenadiaminatetraasetat, EDTA) yang mempunyai dua atom nitrogen-penyumbang dan empat atom oksigen-penyumbang dalam molekul, dapat berupa heksadentat. (Basset et all.1994)

Pergeseran vertikal dalam kurva titrasi logam dengan ligan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu diantara lain, konsentrasi ion logam, besarnya konstanta pembentukan, dan pH. Selain itu, masih ada faktor lain misalnya partisipasi ion logam dalam reaksi sampingan. Contohnya adalah pembentukan kompleks ion logam dengan komponen penyangga (buffer) atau pembentukan kompleks hidroksida pada pH tinggi. Logam alkali tanah seperti Ca²⁺ atau Mg²⁺ tidak akan berpartisipasi dalam reaksi dalam reaksi sampingan dengan komponen penyangga dalam campuran penyangga amonia-amonium klorida, tetapi akan membentuk endapan hidroksida apabila konstanta hasil kali kelarutan Ca(OH) dan Mg(OH) terlampaui. Logam transisi seperti Cu2+, Ni2+, atau Zn2+ akan membentuk kompleks amin dan kompleks hidroksida dan dapat juga mengendap pada pH tinggi. Jika suatu logam M²⁺ dititrasi dengan EDTA pada pH optimum, yaitu pada pH setinggi mungkin tanpa menimbulkan pengendapan ion logam. (Hargis,1988)

 

RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana cara membedakan metode titrasi kompleksometri?
2. Bagaimana menghitung massa analit dalam titrasi kompleksometri?
3. Bagaimana memilih indikator dalam titrasi kompleksometri ?

 

TUJUAN

1. Dapat mengetahui perbedaan metode kompleksometri
2. Dapat mengetahui cara menghitung massa analit dalam titrasi kompleksometri
3. Dapat mengetahui pemilihan indikator dalm titrasi kompleksometri

 

BAB II PEMBAHASAN

PENGERTIAN

Senyawa kompleks merupakan senyawa yang tersusun dari ion pusat dan ligan. Kompleksometri adalah reaksi pembentukan senyawa kompleks antara ion logam dengan ligan sepit. Dengan reaksi umum:

M + nL –> MLn

L adalah ligan sepit.

Pada titrasi kompleksometri larutan penstandar biasanya digunakan adalah larutan garam EDTA (Na₂H₂Y) yang kelarutannya dalam air sangat baik. Reaksi yang terjadi dengan logam yaitu:

Dalam reaksi harus menggunakan buffer. Besarnya tetapan kestabilan kompleks bisa dituliskan menurut persamaan sebagai berikut:

Buffer yang digunakan yaitu pH 10. Kesetimbangan yang terjadi pada pH 10:

Pengecilan pH menyebabkan pengurangan (Y^4-), ion logam yang terkompleks sedikit. pH yang terlalu tinggi akan membentuk endapan logam hidroksida karena reaksi EDTA sangatlah lama. Peningkatan pH dapat digunakan untuk menentukan kadar kalsium yang berada bersama magnesium dengan meningkatkan pH ke 12 sehingga Mg akan mengendap sebagai Mg(OH)₂ dan tidak bereaksi saat titrasi

 

JENIS-JENIS LIGAN SEPIT

1. Nitro Tri Asetat (Titriplex I)

Merupakan serbuk putih, sedikit larut dalam air tapi larut baik dalam larutan basa alkali.

 

2. Etilen Diamina Tetra Asetat (EDTA=Titriplex II)

Sifatnya sama dengan Titriplex I dan biasanya disingkat “H4Y”

 

3. Garam Dinatrium EDTA(Titriplex III)

Serbuk putih granular, larut baik dalam air dan larutannya dalam air memberikan reaksi asam.

 

4. Asam Sikloheksanadiamina (1,2) Tetra Asetat (Titriplex IV)

Sedikit larut dalam air, larut dalam larutan basa alkali dan merupakan pengkompleks yang kuat dibandingkan EDTA.

 

BAHAN PENGKELAT ATAU LIGAN

Bahan pengkelat yaitu gugus yang terikat pada ion pusat. Kesulitan yang timbul dari kompleks yang lebih rendah dapat dihindari dengan penggunaan bahan pengkelat sebagai titran. Sebagai contoh, komponen trietilenatetramina, sebuah ligan kuadridentat, yang seringkali disingkat “trien”. Disini, empat atom nitrogen terhubung oleh jembatan -jembatan etilena dalm sebuah molekul tunggal yang dapat memenuhi angka koordinasi 4 dari tembaga normal dalam satu langkah:

Dapat dianggap bahwa pembentukan dari ikatan nitrogen-tembaga pertama akan membawa molekul nitrogen lain dari molekul trien sampai suatu kedekatan yang sedemikian rupa sehingga pembentukan dari ikatan tambahan yang melibatkan nitrogen nitrogen itu jauh lebih mungkin terjadi dari pada terbentuknya ikatan antara tembaga dengan molekul trien lainnya. Sejalan dengan itu tidak mungkin terjadi molekul trien berkoordinasi dengan lebih dari satu tembaga. Sehingga, dibawah kondisi normal, stokiometri dari pebentukan kompleks ini adalah 1 Cu2+ 1 trien. Cincin yang bersusun 5 yang dihasilkan, yang tergambar dalam rumus struktur, secara relatif bebas dari rengangan. Kompleks amat stabil, seperti yang ditunjukan oleh tetapan pembentuknya:

Sehingga trien adalah titran yang bagus untuk tembaga ligan dan ion kompleks, kedua dapat larut dalam air, hanya sebuah sebuah kompleks 1: 1 yang terbentuk, tetapan kesetimbangan untuk reaksi titrasi tersebut besar dan reaksi itu berjalan secara tepat. Hanya sedikit ion logam seperti tembaga, cobalt, nikel, kadmium, dan air raksa (II) yang membentuk kompleks – kompleks yang stabil dengan ligan nirogen, seperti amonia dan trien. Beberpa ion logam tertentu lainnya (seperti alumunium, timah, dan bismuth) lebih bagus menjadi kompleks dengan ligan yang mengnadung atom oksigen sebagai donor elektron. Bahan pemgkelat tertentu yang mengandung baik oksigen maupun nitrogen secara umum efektif dalam membentuk kompleks – kompleks yang stabil dengan berbagai macam logam. Deri sekian banyak, yang paling dikenal adalah asam etilenaadiaminatetraasetat, terkadang ditulis asam tertraasetat disingkat sebagai EDTA:

Istilah kelon dari “chelon” diajukan bertahun-tahun yang lalu untuk keseluruhan spesies reagen, termasuk poliamina – poliamina seperti trien, asam poliaminokarboksailat sepeti EDTA, dan berbagai senyawa relavan yang membentuk kompleks 1:1 dengan ion logam den oleh sebab itu dapat dipergunakan sebagai titran untuk logam-logam. Bagaimanapun juga, nama ini tidak dipergunakan sebagai titran untuk logam logam. Dan kita akan mengacu senyawa -senyawa ini sebagai bahan kompleks. Titrasi yang melibatkannya disebut sebagai titrasi kompleksometri.

 

JENIS-JENIS INDIKATOR

Indikator-indikator untuk tirtasi EDTA dipergunakan sebagai visual pada teknik intstrumenal sehingga titrasi visual lebih cocok. Dapat dilihat terjadinya perubahan warna pada saat indikator asam-basa bereaksi atas perubahan pH dengan melakukan perubahan warna. Sebagai mana indikator pH bereaksi hanya pada ion hidrogen, untuk titrasi kompleksometrik kita membutuhkan serangakaian bahan yang responsif terhadap pMg, pCa, pCu, dst., meskipun seringkali indikator mungkin akan berguna lebih dari ion metal. Jenis-jenis indikator yaitu sebagai berikut:

1. Indikator Mureksida

Indikator Mureksida merupakan indikator pertama yang digunakan pada titrasi dengan EDTA. Rentang warna pada indikator mureksida yaitu pada pH sampai 9 yaitu violet-kemerahan, pada pH 9-11 berwarna violet dan pada pH lebih dari 11 berwarna violet biru atau biru.

Mureksida membentuk senyawa kompleks dengan berbagai ion logam. Mureksida dapat digunakan untuk titrasi langsung untuk analit kalisum pada pH 11 yang mana perubahan TAT ari merah ke violet-biru. Untuk analit nikel dengan titrasi langsung perubahan TAT pada pH 10-11 adalah dari kuning menjadi violet-biru. Kekurangan dari indikator ini yaitu kurang stabil sehingga harus disiapkan setiap hari.

 

2. Indikator Eriochrome Black T

Struktur dari Eriochrome Black Tadalah sebagai berikut:

Indikator EBT merupakan indikator ini berisi tiga proton yang dapat diionkan dan disimbolkan sebagai H₃In. Indikator ini biasa digunakan untuk menentukan kadar Mg²⁺ dengan EDTA. Sejumlah kecil indikator dimasukan kedalam larutan akan mengubah larutan menjadi kompleks merah dengan Mg²⁺. Indikator jika tidak membentuk kompleks berwarna biru. Indikator dan Mg²⁺ bebas saat titrasi dengan EDTA, EDTA akan menggantikan indikator sehingga warna larutan biru.

Indikator ini biasa digunakan untuk menentukan kesadahan yaitu Ca²⁺ dan Mg²⁺.

Rentang warna untuk indikator EBT yaitu H₂In^– berwarna merah pada pH 6, HIn^2- berwarna biru saat pH 6-12 dan In^3- berwarna kuning orange saat pH >12.

 

3. Indikator Kalmagit

Sturktur dari Calmagite

Indikator Kalmagit merupan indikator yang memberikan TAT lebih baik dari pada indikator EBT, indikator ini juga memiliki daya simpan yang lebih lama dari EBT. Xylenon orange akan membentuk kompleks dengan EDTA yang sangat kuat pada pH 1,5 – 3. Contoh titrasinya yaitu penentuan Th ⁴⁺ dan Bi ³⁺ dengan titrasi langsung dan penentuan Zr ⁴⁺ dan Fe ³⁺ dengan titasi balik.

 

JENIS-JENIS TITRASI KOMPLEKSOMETRI DENGAN EDTA

1. Titrasi langsung

Larutan ion logam dititrasi langsung dengan larutan standar EDTA yang sebelumnya telah dibuffer terlebih dahulu. Titasi ini dapat dijalankan pada 25 kation dengan menggunakan indikator metallochromic3. Sebuah penyangga NH3-NH4Cl pada pH 9 sampai 10 seringkali dipergunakan untuk logam yang membentuk kompleks dengan amonia.

Jumlah kekerasan air, kalsium dan magnesium dapat ditentukan melalui titrasi langsung dengan menggunakan indikator Eriochrome Black T atau calmagite.

2. Titrasi kembali

Larutan ion logam ditambah larutan standar EDTA terlebih dahulu dan kemudian dibuffer. Kelebihan larutan EDTA dititrasi kembali dengan larutan standar dan ion logam lain. Titrasi ini dipergunakan ketika reaksi antara kation dan EDTA berjalan lambat atau ketika sebuah indikator yang cocok tidak tersedia. Metode ini dapat pula dipergunakan untuk menentukan logam-logam dalam pengendapan, seperti timbal dalam timbal sulfat dan kalsium dalam kalsium oksalat.

3. Titrasi pengganti

Dipergunakan untuk ion logam yang tidak bereaksi (atau bereaksi dengan tak memuaskan) dengan indikator logam, atau untuk ion logam yang membentuk kompleks EDTA yang lebih stabil daripada kompleks EDTA dari logam-logam lainnya seperti magnesium dan kalsium.

Mⁿ⁺ + MgY^2- –> MY^(n-4)2+- + Mg²⁺

Mg²⁺ ekivalen dengan Mⁿ⁺ kemudian dititrasi dengan larutan baku EDTA, misal Ca²⁺ dan Mg²⁺.

4. Titrasi tidak langsung

Cara titrasi tidak langsung dapat digunakan untuk menentukan kadar ion ion yang tidak bereaksi dengan pengkelat. Sebagai contoh barbiturat tidak bereaksi dengan EDTA, akan tetapi secara kuantutatif dapat diendapkan dengan ion merkuri dalam keadaan basa sebagai ion kompleks 1:1 setelah pengendapan setelah kelebihan Hg(II), kompleks dipindahkan dengan cara penyaringan dan dilarutkan kembali dalam larutan EDTA berlebihan.

Contoh: penetapan PO₄^3- diendapakan dahulu sebagai MgNH₄PO₄, endapan tersebut direaksikan dengan EDTA berlebih, kelebihan EDTA dititrasi oleh larutan MgSO₄ standar.

 

CONTOH SOAL KOMPLEKSOMETRI

Contoh soal 1

21 mL larutan standar EDTA distandarisasi dengan 25 mL CaCO₃ 0,011 M, kumudian 75 mL sampel air sadah memerlukan 29,5 mL larutan EDTA tersebut untuk menentukan kesadahan total sebagai mg CaCO₃ per liter. Hitunglah ppm CaCO₃ dan ppm Ca dalam sampel air tersebut?

Jawab:

VEDTA. M EDTA = V CaCO_{3 .} M CaCO₃

M EDTA = (25 mL . 0,01M) / 21 mL

= 0,0131 M

mmol ekivalen CaCO₃= mlmol ekivalen EDTA

= (V . M) EDTA

= 29,5 mL . 0,0131 M

=0,3865 mmolekiv

Massa CaCO₃ = mmol . (1/valensi) . Mr

= 0,3865 . (1/1) . 100,1

= 38,6886 mg

Ppm CaCO₃ = mg/L

= 38,6886/0,075

= 515,85 ppm

Massa Ca = mmol . (1/valensi) . Mr

= 0,3865 . (1/1) . 40

= 15,46 mg

Ppm Ca = mg/L

= 15,46/0,075

= 206,13 ppm

 

Contoh soal 2

Mengambil 100 ml air sumur desa A. Kemudian 10 mL air sumur diduga mengandung Ca²⁺. Sampel kemudian dititrasi dengan 9,32 mL EDTA 0,0142M dalam suatu buffer amoniak pH 10. Berapa %b/v Ca²⁺ dan ppm Ca²⁺?

mmol ekivalen sampel= mlmol ekivalen EDTA

= (V . M) EDTA

= 9,32 mL . 0,0142 M

=0,1323 mmolekiv

Massa Ca = mmol . (1/valensi) . Mr. Fp

= 0,1323 . (1/1) . 40 . 100/10

= 52,94 mg

=0,05294 g

%b/v Ca = (0,05294/100) 100%

=0,0529%

Ppm = mg/L

= 52,94 mg / 0,01

=5,294 ppm

 

Contoh 3

Kulit telur sebayak 5,613 gram dimasukkan dalam gelas kimia 250 ml kemudian ditambahkan 25 mL larutan HCl 6M. Kemudian larutan disaring, larutan diencerkan sampai volume 250 mL. 10 ml larutan dimasukkan dalam erlenmeyer kemudian dititrasi dengan larutan EDTA 0,04988 M memerlukan 44,11 mL untuk mencapai titik ekivalen. Tentukan kadar kalium dalam cangkang telur yang dinyatakan dalam %b/b CaCO₃ .

Jawab:

mmol ekivalen sampel= mmol ekivalen EDTA

= (V . M) EDTA

= 44,11mL . 0,04988 M

=2,2002 mmolekiv dalam 10 mL

Massa CaCO3 = mmolekiv . (1/1000) . (1/valensi). Mr . FP

= 2,2002 . (1/1000) . (1/1). 100,1 . (250/10)

= 5,506 gram

% w/w = (m CaCO3 / m Sampel) 100%

= (5,506 gram / 5,613 gram) 100%

= 98,094 %

 

Contoh 4

Sebelum adanya titrasi kompleksometri dengan EDTA digunakan titran Ag⁺ atau CN^–. Analisis Cd²⁺ dilakukan tidak langsung dengan penambahan KCN berlebih agar membentuk Cd(CN)4²⁺ . Dan kelebihan CN ^– dititrasi balik menggunakan Ag⁺ dengan menghasilkan Ag(CN)₂^–.

Pada analisa 0,3 gram sampel batuan dilarutkan dan filtratnya ditambahkan 20 ml KCN 0,5M. Kelebihan KCN memerlukan 13,98 mL larutan AgNO₃ 0,1518 M untuk mencapai titik akhir titrasi. Tentukan kadan %Cd dalam batuan.

Jawab

Jumlah total mmol CN^– = 20 mL . 0,5 M

= 10 mmol

Jumlah mmol kelebihan CN- = 13,98 mL . 0,1518 M

= 2,1222 mmol

Jumlah mmol CN- yang bereaksi = 10 mmol – 2,1222 mmol

= 7,8778 mmol

Jumlah mmol Cd²⁺ = 0,25 . 7,8778 mmol

= 1,9695 mmol

= 0,00197 mol

Massa Cd²⁺ = mol . Mr

= 0,00197 . 112,41

= 0,2214 gram

Kadar Cd dalam batuan = (0,2214/0,3)100%

= 73,8%

 

BAB III PENUTUP

KESIMPULAN

Kompleksometri adalah reaksi pembentukan senyawa kompleks antara ion logam dengan ligan sepit. Pada titrasi kompleksometri larutan penstandar biasanya digunakan adalah larutan garam EDTA, karena membentuk kompleks – kompleks yang stabil dengan berbagai macam logam. Indikator yang dapat digunakan pada titrasi ini yaitu Indikator Mureksida, Indikator EBT, Indikator Kalmagit dsb. Titrasi kompleksometri dengan EDTA dapat dilakukan menggunakan dengan berbabgai cara, diantara lain, titrasi langsung, titrasi kembali, titrasi pengganti, dan titrasi tidak langsung.

 

SARAN

Titrasi kompleksometri dapat menggunakan larutan standar yaitu larutan EDTA yang terdapat beberapa metode dan dapat menggunakan beberapa indikator. Oleh karena itu, pembaca dapat membuka berbagai referensi agar lebih jelas dalam memahami materi titrasi komplesometri ini.

 

DAFTAR PUSTAKA

Bassett, J., Jeffery, G.H., Mendham, Jl., Denney R.C. 1994. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC,

Christian, Gray D. 2003. Analytical Chemistry. Seatle: John Wiley & Sons,Inc

Day, R.A & Underwood, A.L., Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga

L Hargis, L.G., 1988. Analytical Chemistry. New Jersey: Prentice Hall

Tim Kimia Analitik.2004. Common Text Book: Kimia Analitik I, JICA, UNM