Minggu, 14 Oktober 2012

IDENTIFIKASI KATION GOLONGAN 4 DAN 5



Identifikasi kation banyak digunakan terhadap terutama sampel yang berupa bahan garam yang mengandung banyak logam-logam, misalnya pasir besi dan sebagainya. Dengan uji kation ini, bahan-bahan galian tersebut dapat segera ditentukan tanpa memerlukan waktu yang lama.

Dengan adanya suatu unsur berguna untuk memisahkan bahan galian yang tercampur. Selain itu, dapat juga digunakan untuk kasus-kasus keracunan logam berat, seperti Hg dan Pb. Identifikasi kation banyak digunakan atau dilakukan, mengingat karena bahan-bahan tersebut merupakan bagian bahan obat, bahan baku, dan sedian obat. Namun, dapat juga sebagai pencemar yang perlu diketahui keberadaannya agar dapat diantisipasi bila membahayakan.

Untuk tinjauan analisis kualitatif sistematik, kation-kation diklasifikasikan dalam ilmu golongan berdasarkan sifat-sifat kation itu tehadap beberapa reagensia. Reagen golongan yang dipakai untuk klasifikasi kation yang paling umum adalah Asam klorida, Hidrogen sulfida, Amonium sulfida, dan Amonium karbonat. Klasifikasi ini didasarkan atas apakah suatu kation bereaksi dengan reagen-reagen ini dengan membentuk endapan atau tidak.

Secara prinsip, zat yang akan diidentifikasi dilarutkan kemudian ditambahkan pereaksi tertentu yang sesuai, yang akan mengendapkan segolongan kation sebagai garam yang sukar larut atau hidroksidanya. Pereaksi haruslah sedemikian rupa sehingga pengendapan kation golongan kation selanjutnya tidak terganggu atau sebelumnya dapat dengan mudah dihilangkan dari larutan yang hendak dianalisis.

Untuk identifikasi senyawa organik, pada umumnya didasarkan atas kelarutannya dalam air. Jika senyawa tidak larut dalam air, maka harus dilakukan destruksi. Cara destruksi tergantung dari senyawa yang hendak dianalisis dan ditentukan dengan bantuan percobaan pendahuluan. Prinsip destruksi ini terdiri dari pelelehan campuran senyawa yang sukar larut dalam pereaksi yang sesuai dalam jumlah yang berlebih. Akibatnya reaksi akan digeser sempurna ke arah reaksi.

Klasifikasi kation yang paling umum didasarkan pada perbedaan kelarutan dari klorida, sulfida, dan karbonat kation tersebut. Kation diklasifikasikan dalam 5 golongan berdasarkan sifat-sifat kation tersebut terhadap beberapa reagensia. (Vogel, 1990).
Golongan-golongan kation memiliki ciri-ciri khas, yaitu:


Kation golongan I membentuk klorida, yang tidak larut. Namun, Timbal klorida sedikit larut dalam air, dan karena itu timbal tidak pernah mengendap dengan sempurna bila ditambahkan dengan HCl encer kepada suatu cuplikan ion timbal yang tersisa itu, diendapkan secara kuantitatif dengan H2S dalam suasana asam bersama-sama golongan II.

Endapan Perak klorida dalam bentuk dadih susu atau gumpalan sebagai hasil koagulasi bahan koloidal. Endapan dapat dengan mudah disaring atau dicuci dengan air yang mengandung sedikit asam nitrat. Asamnya mencegah peptisasi endapan dan teruapkan apabila endapan dikeringkan.

Reaksi identifkasi yang lebih sederhana dikenal sebagai reaksi spesifik untuk golongan tertentu. Reaksi kation untuk golongan II adalah Hidrogen sulfida yang hasilnya adalah endapan-endapan berbagai warna. Kation-kation golongan II dibagi atas dua subgolongan, yaitu subgolongan Tembaga dan Arsenik. Subgolongan Tembaga terdiri dari Hydrargium (II), Plumbum (II), Bismut (III), Cuprum (III), dan Capmium (II). Subgolongan Arsenik terdiri dari Arsen (III), Arsen (V), Stibium (III), Stannum (II), dan Stannum (IV).

Kation golongan III terdiri dari Besi (III), Aluminium, Kromium (III) dan (IV), Nikel, Kobalt, Mangan (II) dan (VII), dan Zink.

Logam-logam ini diendapkan oleh reagen golongan untuk golongan I dan II, tetapi semuanya diendapkan. Dengan adanya Amonium klorida oleh Hidrogen sulfida dari larutan yang telah dijadikan basa dengan larutan Amonia. Logam-logam ini diendapkan sebagai sulfida, kecuali Amonium dan Kromin, yang diendapkan sebagai hidroksida oleh larutan Amonia dengan adanya Amonium klorida. Sedang logam-logam lain ini tetap berada dalam larutan dan dapat diendapkan sebagai sulfida oleh Hidrogen sulfida.

Kation golongan IV terdiri dari Barium, Stronsium, dan Kalsium. Kation golongan ini tidak bereaksi dengan Asam klorida, Hidrogen sulfida, ataupun Amonium sulfida; tetapi Amonium karbonat membentuk endapan-endapan putih. membentuk endapan dengan ammonium karbonat dengan adanya ammonium klorida dalam suasana netral atau sedikit asam.

Kation golongan V terdiri dari Magnesium, Natrium, Kalium, dan Amonium. Kation-kation golongan V tidak bereaksi dengan Asam klorida, Hidrogen sulfida, Amonium sulfida, dan Amonium karbonat. Reaksi-reaksi khusus atau uji-uji nyala dapat dipakai untuk mengidentifikasi ion-ion ini. disebut juga golongan sisa karena tidak bereaksi dengan reagensia-reagensia golongan sebelumnya. Ion kation yang termasuk dalam golongan ini antara lain magnesium, natrium, kalium, dan ammonium

2.      Pereaksi golongan, pemisahan dan penetapan kation. Kation digolongkan dalam 5 golongan :
a.    Golongan I terdiri dari : Ag, Pb, Hg.
b.     Golongan II terdiri dari : Hg, Pb, Bi, Cu, Cd, As, Sb.
c.    Golongan III terdiri dari : Al, Cr, Fe, Co, Mn, Zn, Ni
d.    Golongan IV terdiri dari : Ba, Ca, Sr
e.    Golongan V terdiri dari : Na, K, Mg, NH4

Identifikasi kation golongan 4

      Barium (Ba)
Barium adalah logam putih perak, dapat ditempa dan liat, yang stabil dalam udara kering.
1.    Barium bereaksi dengan air dalam udara yang lembab, membentuk oksida atau hidroksida. Barium melebur pada 710oC. Logam ini bereaksi dengan air pada suhu ruang, membentuk Barium hidroksida dan hidrogen.
Ba + 2H2O à Ba2+ + H2 ­ + 2OH-
Asam encer melarutkan Barium dengan mudah dengan mengeluarkan hidrogen.
Ba + 2H+ à Ba2+ + H2 ­
Barium adalah bivalen dalam garam-garam, membentuk kation barium(II), Ba2+. Klorida dan nitratnya larut, tetapi dengan menambahkan asam klorida pekat atau asam nitrat pekat kepada larutan natrium, barium klorida atau nitrat mungkin mengendap sebagai akibat hukum kegiatan masa.
2.    Larutan amonia : tak terjadi endapan barium hidroksida karena kelarutannya relatif tinggi. Jika larutan yang basa itu terkena udara luar, sedikit karbondioksida akan terserap dan terjadi kekeruhan yang ditimbulkan oleh barium karbonat. Sedikit kekeruhan mungkin terjadi ketika menambahkan reagensia; ini disebabkan oleh sejumlah kecil amonium karbonat, yang sering terdapat dalam reagensia yang telah lama.
3.    Larutan amonium karbonat : endapan putih barium karbonat, yang larut dalam asam asetat dan dalam asam mineral encer.
Ba2+  + CO32- à BaCO3 ¯
Endapan larut sedikit dalam larutan garam-garam amonia dari asam-asam kuat; ini disebabkan karena ion amonium, sebagai suatu asam kuat, bereaksi dengan basa, yaitu ion karbonat, CO32-, dengan mengakibatkan terbentuknya ion hidrogen karbonat, HCO3-, maka konsentrasi ion karbonat dari larutan menjadi berkurang.
NH4+ + CO32- à NH3 ­ + HCO3-
atau
NH4+ + BaCO3 ¯ à NH3 ­ + HCO3- + Ba2+
Jika jumlah endapan barium karbonat sangat kecil, ia bisa larut dengan baik dalam garam amonium yang berkonsentrasi tinggi.
4.    Larutan amonium oksalat : endapan putih barium oksalat Ba(COO)2, yang hanya sedikit larut dalam air (0,09 g/liter; Ks = 1,7 x 10-7), tapi dilarutkan dengan mudah oleh asam asetat encer (perbedaan dari kalsium) dan oleh asam mineral.
Ba2+ + (COO)22- « Ba(COO)2 ¯
5.    Asam sulfat encer : endapan putih barium sulfat BaSO4 hampir tak larut dalam asam encer dan dalam larutan amonium sulfat, dan larut cukup baik dalam asam sulfat pekat mendidih. Dengan mengendapkan dalam larutan yang mendidih, atau lebih baik lagi dengan menambahkan pula amonium asetat, diperoleh bentuk yang lebih mudah disaring:
Ba2++ SO42- à BaSO4  ¯
BaSO4 ¯ + H2SO4 (pekat) à Ba2+ + 2HSO4-
Jika barium sulfat dididihkan dengan larutan natrium karbonat pekat, terjadi transformasi parsial menjadi barium karbonat yang kurang larut, menurut persamaan :
BaSO4 ¯ + CO32- « BaCO3 ¯ + SO42-
Karena reaksi ini reversibel, transformasi ini tak sempurna. Jika campuran disaring dan dicuci ( jadi menghilangjkan natrium sulfat) dan residu dididihkan dengan sejumlah larutan natrium karbonat yang baru saja dibuat, lebih banyak lagi barium sulfat akan berubah menjadi karbonat yang bersangkutan.
6.    Larutan kalsium sulfat jenuh : endapan segera dari barium sulfat putih. Fenomena yang serupa terjadi jika dipakai reagensia strontium sulfat jenuh.
Penjelasan atas reaksi-reaksi ini adalah sebagai berikut : dari ketiga alkali tanah sulfat, barium sulfatlah yang paling sedikit larut. Dalam larutan kalsium atau strontium sulfat jenuh, konsentrasi ion sulfat cukup tinggi untuk menimbulkan pengendapan dengan barium yang berjumlah agak banyak, karena hasil kali konsentrasi-konsentrasi ion melampaui nilai hasil kali kelarutannya:
SO42- + Ba2+ « BaSO4 ¯
7.    Larutan kalium kromat : endapan kuning barium kromat, yang praktis tak larut dalam air (3,2 mg/ liter, Ks = 1,6 x 10-10).
Ba2+ + CrO42- à BaCrO4 ¯
Endapan tak larut dalam asam asetat encer (perbedaan dari strontium dan kalsium) tetapi dapat larut dengan mudah dalam asam mineral.
Penambahan asam pada larutan kalium kromat menyebabkan warna kuning dari larutan berubah menjadi jingga-kemerahan, disebabkan terbentuknya dikromat:
2CrO42- + 2H+ « Cr2O72- + H2O
Dengan penambahan basa (misalnya ion-ion OH-) kepada larutan dikromat, reaksi atom berlangsung dari kanan ke kiri karena ion hidrogen hilang diikat oleh ion OH‑, maka kromat akan terbentuk.
8.    Reagensia rhodizonat

9.    Etanol bebas air dan eter : campuran 1+1 dari pelarut-pelarut ini melarutkan barium nitrat anhidrat atau barium klorida (perbedaan dari strontium dan kalsium). Garam-garam ini harus dipanaskan 180oC sebelum pengujian, untuk menghilangkan semua air kristal. Uji ini bisa dipakai untuk memisahkan barium dari strontium dan atau kalsium.
      Strontium (Sr)
Strontium adalah logam putih-perak, yang dapat ditempa dan liat. Strontium lebur pada 771oC. Sifat-sifatnya serupa dengan sifat-sifat barium.
1.    Larutan amonia : tak ada endapan.
2.    Larutan amonium karbonat: endapan putih strontium karbonat :
Sr2+ + CO32- à SrCO3 ¯
Strontium karbonat agak kurang larut dibanding barium karbonat; lain daripada ini; ciri-ciri khasnya (kelarutan yang sedikit dalam garam-garam amonium terurai oleh asam), adalah serupa dengan ciri-ciri khas barium karbonat.
3.    Asam sulfat encer : endapan putih strontium sulfat :
Sr2+ + SO42- à SrSO4 ¯
Kelarutan endapan tak dapat diabaikan (0,097 gr/L, Ks = 2,8 x 10-7). Endapan tak larut dalam larutan amonium sulfat bahkan dengan mendidihkan sekalipun (perbedaan dari kalsium), dan larut sedikit dalam asam klorida mendididh. Ia hampir sempurna diubah menjadi karbonat yang bersangkutan, dengan mendidihkan larutan karbonat pekat:
SrSO4 + CO32- « SrCO3 ¯ + SO42-
Strontium karbonat kurang larut dibanding strontium sulfat (kelarutan 5,9 mg SrCO3 L-1; Ks = 1,6 x 10-9 pada suhu ruang)
Setelah menyaring larutan, endapan dapat dilarutkan dalam asam klorida, jadi ion-ion strontium dapat dipindahkan ke dalam larutan itu.
4.    Larutan kalsium sulfat jenuh : endapan putih strontium sulfat, terbentuk dengan lambat-lambat dalam keadaan dingin, tetapi lebih cepat dengan mendidihkan (perbedaan dengan barium)
5.    Larutan amonium oksalat : endapan putih strontium oksalat
Sr2+ + (COOH)22- à Sr(COO)2¯
Endapan hanya sedikit sekali larut dalam air (0,039 gr/L, Ks = 5 x 10-8). Asam asetat tak menyerangnya; namun asam-asam mineral melarutkan endapan.
6.       Larutan kalium kromat: endapan kuning strontium kromat
Sr2+ + CrO42- à SrCrO4¯
Endapan larut agak banyak dalam air (1,2 gr/L, Ks = 3,5 x 10-5), maka tak terjadi endapan dalam larutan strontium yang encer. Endapan larut dalam asam asetat (perbedaan dari barium) dan dalam asam-asam mineral, oleh sebab-sebab yang sama, seperti yang diuraikan pada barium.
7.       Reagensia natrium rhodizonat
8.       Etanol bebas air dan ete : campuran 1+1 dari pelarut-pelarut ini, tidak melarutkan strontium nitrat anhidrat, tetapi melarutkan strontium klorida anhidrat. Uji dapat dipakai untuk pemisahan kalsium, strontium, dan barium.
Uji ini dapat dilakukan sebagai berikut: endapkan strontium sebagai karbonat. Saring endapan, larutkan satu bagian darinya dalam asam klorida, dan satu bagian lain dalam asam nitrat. Uapkan kedua larutan di atas kaca arloji sendiri-sendiri sampai kering, panaskan residu sampai 180oC selama 30 menit, dan coba larutkan residu dalam ml pelarut.
        Kalsium (Ca)
Kalsium adalah logam putih perak, yang agak lunak. Yang melebur pada 845oC ia terserang oleh oksigen atmosfer dan udara lembab, pada reaksi ini terbentuk kalsium oksida dan kalsium hidroksida. Kalsium menguraikan air dengan membentuk kalsium hidroksida dan hidrogen.
Kalsium membentuk kation kalsium (II), Ca2+, dalam larutan-larutan air. Garam-garamnya biasanya berupa bubuk putih dan membentuk larutan yang tak bewarna, kecuali bila anionnya berwarna. Kalsium klorida padat bersifat higroskopis dan sering digunakan sebagai zat pengiring. Kalsium klorida dan kalsium nitrat larut dengan mudah dalam etanol atau dalam campuran 1+1 dari etanol bebas-air dan dietil eter.
Reaksi-reaksi :
1.       Larutan amonia: tak ada endapan, karena kalsium hidroksida larut cukup banyak. Dengan zat pengendap yang telah lama dibuat, mungkin timbul kekeruhan karena terbentuknya kalsium karbonat.
2.       Larutan amonium karbonat : endapan amorf putih kalsium karbonat :
Ca2+ + CO32- à CaCO3
Dengan mendidihkan, endapan menjadi berbentuk kristal. Endapan larut dalam air yang mengandung asam karbonat berlebihan (misalnya, air soda yang baru dibuat), karena pembentukan kalsium hidrogen karbonat yang larut :
CaCO3 + H2O + CO2 Ca2+ + 2HCO-3
Dengan mendidihkan, endapan muncul lagi karena karbondioksida keluar selama proses itu sehingga reaksi berlangsung kearah kiri. Ion-ion barium dan sromtium bereaksi serupa. Endapan larut dalam asam, bahkan dalam asam asetat :
CaCO3 + 2H+ Ca2+ + H2O + CO2
CaCO3 + 2CH3COOH à Ca2++ H2O + CO2+ 2CH3COO-
Kalsium karbonat larut sedikit dalam larutan garam-gaaram amonium dari asam kuat.
3.       Asam sulfat encer : endapan putih kalsium sulfat :
Ca2+ + SO42- CaSO4
CaSO4 larut cukup berarti dalam air (0,61 gram Ca2+, 2,06 gram CaSO4 atau 2,61 gram CaSO4.2H2O l-1, Ks = 2,3 x 10-6) yaitu larut lebih banyak dari pada barium

Identifikasi Kation-Kation Golongan Sisa (V)
Kation-kation Golongan V (Mg2+, Na+, K+, dan NH4+) dapat diidentifikasi satu persatu tanpa pemisahan pendahuluan. Proses identifikasinya adalah sebagai berikut :
b.      Identifikasi Kation Magnesium (Mg2+)
Residu dilarutkan dalam beberapa tetes HCl encer dan tambahkan 2-3 ml air. Kemudian bagi menjadi dua bagian yang tidak sama.
*      Bagian yang lebih banyak.
Olah 1 ml larutan oksina 2 % dalam asetat 2M dengan 5 ml larutan ammonia 2M. Jika perlu panaskan untuk melarutkan setiap oksina yang diendapkan. Tambahkan NH4Cl kepada larutan uji, diikuti dengan reagensia oksina amoniakal yang telah dibuat. Kemudian panaskan sampai mendidih selama 1-2 menit (bau NH3 harus terbedakan). Adanya endapan kuning muda menandakan adanya Mg oksinat.
*      Bagian yang lebih sedikit.
Sekitar 3-4 tetes sampel tambahkan 2 tetes reagensia ‘magneson’ diikuti dengan beberapa tetes NaOH sampai basa. Adanya endapan biru memastikan adanya Mg. Uji ini bergantung pada adsorpsi reagensia, yang merupakan suatu zat pewarna, diatas Mg(OH)2 dalam larutan basa maka akan dihasilkan bahan pewarna biru.
Semua logam, kecuali logam-logam alkali tidak boleh ada. Garam ammonium mengurangi kepekaan uji ini dengan mencegah pengendapan Mg(OH)2, dan karenanya harus dihilangkan terlebih dahulu.
c.       Identifikasi Kation Natrium (Na+)
Filtrat bagian pertama digunakan untuk mengidentifikasi kation Na. filtrate ditambahkan sedikit uranil magnesium asetat, kocok, dan diamkan selama beberapa menit. Adanya endapan kristalin kuning menandakan Na ada.
Na+ + Mg2+ + 3U2 2+ + 9CH3COO - NaMg(UO2)3(CH3COO)9
Pengendapan yang paling baik untuk ion-ion natrium adalah pengendapan dengan uranil magnesium atau zink asetat.
d.      Identifikasi Kation Kalium (K+)
Filtrat ditambahkan dengan sedikit larutan natrium heksanitritokobaltat (III) atau kira-kira 4 mg zat padatnya dan beberapa tetes asam asetat encer. Aduk-aduk, dan jika perlu diasamkan selama 1-2 menit. Adanya endapan kuning K3[Co(NO2)6] menandakan adanya K.
3K+ + [Co(NO2)6]3- K3[Co(NO2)6]
Endapan tak larut dalam asam asetat encer. Jika ada natrium dalam jumlah yang lebih banyak (atau jika reagensia ditambahkan berlebihan) terbentuk suatu garam campuran, K2Na[Co(NO2)6]. Endapan terbentuk dengan segera dalam larutan-larutan pekat, dan lambat dalam larutan encer, pengendapan dapat dipercepat dengan pemanasan.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar