Praktikum Kimia Anorganik II

ANALISA ION-ION ANORGANIK DALAM URIN

PEMBAHASAN

            Urin mengandung zat-zat terlarut buangan dari proses metabolisme tubuh. Umumnya produk buangan ini adalah urea, yaitu suatu senyawa organik. Berikutnya adalah ion-ion Cl^- dan Na⁺. Ion-ion anorganik lain dengan konsentrasi 0,01% atau lebih dalam individu sehat meliputi NH₄⁺, K⁺, Ca²⁺, PO₄^3-, dan SO₄^2-.

            Pada percobaan ini akan dilakukan tes urin untuk mendeteksi adanya ion-ion Na⁺, NH₄⁺, Ca²⁺, Cl^-, dan SO₄^2-. Untuk mengetahui masing-masing ion yang akan dianalisa, sebelumnya dilakukan tes pada larutan standar yang telah diketahui kandungan ionnya.

            Percobaan pertama adalah uji ion natrium (Na⁺). Praktikan mengambil 2 mL urin dari botol sampel ke tabung reaksi dan ditambahkan 10 tetes HCl 6 M. Selanjutnya, praktikan memasukkan kawat nikrom bersih ke dalam urin yang telah diasamkan terrsebut. Kawat nikrom diuji nyala pada daerah oksidasi dan hasilnya adalah urin positif mengandung ion Na⁺ karena karakteristik warna kuning yang dihasilkan dari pembakaran bunsen dari standarnya maupun dari sampel urin sendiri sama. Warna nyala yang dihasilkan pada pengujian ini adalah nyala kuning. Nyala kuning ini memiliki panjang gelombang sebesar 570-590 nm

            Percobaan kedua adalah  uji ion NH4⁺. Praktikan mengambil 2 mL botol sampel ke tabung reaksi dan ditambahkan 10 tetes NaOH 6M. Setelah itu, campuran dalam tabung rekasi tersebut dipanaskan dan diletakkan kertas lakmus merah di atas tabung reaksi. Kertas lakmus merah berubah biru akibat dari adanya penguapan gas amoniak ketika sampel direaksikan dengan basa kuat. Hal ini menunjukkan bahwa urin posirif mengandung ion NH4⁺ dengan persamaan reaksi (Reni Banowati. 2013. Panduan Praktikum Kimia Anorganik II) :

                                    NH₄⁺ + OH^- à NH₃ + H₂O

                                                            Mengubah kertas lakmus merah menjadi biru

            Percobaan ketiga adalah uji ion Ca²⁺. Praktikan mengambil 2 mL botol sampel ke tabung reaksi dan ditambahkan 10 tetes (NH₄)₂C₂O₄ 0,2 M. Pada percobaan ini diperoleh endapan putih secara perlahan seperti yang terjadi pada pengujian larutan standar warna larutan putih suram.Hal ini menunjukkan bahwa urin positif mengandung ion Ca2+ dengan persamaan reaksi (Reni Banowati. 2013. Panduan Praktikum Kimia Anorganik II) :

                                    Ca²⁺ + C₂O₄^- à CaC₂OH₄

                                                            Menyebabkan warna larutan putih suram

            Percobaaan keempat adalah uji ion Cl^-. Praktikan mengambil 2 mL botol sampel ke tabung reaksi dan ditambahkan 10 tetes HNO₃ 6 M. Penambahan HNO₃ 6 M bertujuan mencegah interverensi ion PO₄^3-, agar ion Cl^- dapat bereaksi dengan larutan CuSO₄ membentuk endapan putih CUCl₂. Setelah ditambahkan 10 tetes HNO₃, kemudian ditambahkan 5 tetes CuSO₄ 0,1 M. Percobaan ini menghasilkan warna urin berubah menjadi kuning pudar. Hasil ini berbeda dengan uji pada larutan standar yang menghasilkan warna larutan hijau muda bening. Hal ini menunjukkan bahwa urin tidak mengandung ion Cl^- sesuai dengan persamaan (Vogel. 1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro) ;

                                    Ag⁺ + Cl^- à AgCl

             Percobaan kelima adalah uji ion SO₄^-. Praktikan mengambil 2 mL botol sampel ke tabung reaksi dan ditambah 5 tetes HCl 6 M. Penambahan HCl 6 M bertujuan untuk mencegah interverensi ion PO₄^3- terhadap tes SO₄^2- dapat bereaksi dengan larutan BaCl₂ membentuk endapan putih BaSO₄. Setelah ditambahkan 5 tetes HCl 6 M, kemudian ditambahkan 10 tetes BaCl₂ 0,1 M. Percobaan ini diperoleh endapan akan tetapi warna larutan menjadi kuning keruh. Hal ini menunjukkan bahwa urin positif mengandung ion SO₄^2- dengan persamaan reaksi (Vogel. 1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro) :

                                    Ba²⁺ + SO₄^2- à BaSO₄

                                                            Endapan putih

            Pada sampel urin yang  digunakan berwarna kuning pekat. Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi urin adalah (Wattumena, JR dan Elin Yuilinah S. 1985. Fisiologi Manusia II Sistem Transport dan Metabolisme) :

1.     Jumlah air yang diminum.

2.     Sistem saraf.

3.     Hormon ADH.

4.     Banyaknya garam yang harus dikeluarkan dari daerah agar tekanan osmosis tetap.

5.     Pada penderita diabetes melitus, pengeluaran glukosa diikuti oleh kenaikan volume urin.

Warna urin yang kuning pekat juga bisa menjadi indikator jika si pemilik urin terkena baru ginjal. Sebaliknya, jika urin berwarna bening atau tidak berwarna menunjukkan bahwa si pemilik urin cukup dalam mengkonsumsi air putih atau kandungan ion-ion anorganik dalam urin dapat memberikan banyak informasi. Informasi-informasi penting itu dapat diperoleh dari misalnya analisis narkoba, uji kehamilan dan uji sukrosa.

A.   KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa ;

a.       Mahasiswa telah mampu untuk melakukan analisa ion-ion anorganik dalam urin.

Sampel urin positif mengandung ion Na⁺, NH₄⁺, Ca²⁺, dan SO₄^2-, namun pada sampel tdak mengandung ion Cl^-.

DAFTAR PUSTAKA 

Day jr, underwood. 1999. Anlisa Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta

Svehla, G, 1979. Buku teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro Edisi ke V. kalman Media Pustaka. Jakarta

 R.A.DAY,JR. Dan A.L.Underwood. 1995. “ Analisis kimia kuantitatif". Jakarta: erlangga.

 Svehla,G.1985. Analisis Anorganik kuantitatif. Jakarta: Kaiman media pustaka.

 Cotton dan wilkinson.1989. Kimia Anorganik Dasar. Universitas Indonesia: Jakarta.

Menurut Anonim ( 2010 ) kesetimbangan suatu reaksi dipengaruhi oleh 4 faktor :
Perubahan Konsentrasi
Menurut hukum massa, laju kecepatan reaksi antara A dan B juga bertambah jika konsentrasi A bertambah, perubahan konsentrasi dari zat yang terlibat dari suatu reaksi sistem dalam kesetimbangan, namun tidak mempengaruhi harga tetapan kesetimbangan
Perubahan suhu
Bila suhu dinaikkan kecepatan reaksi akan naik pula. Dan sebaliknya bila suhu diturunkan kecepatan reaksi akan berkurang pula. Suhu berpengaruh pada pergeseran kesetimbangan dengan bergantung pada nilai perubahan entalpi. Hal ini senada dengan hukum vant hoff yang berbunyi “ jika sistem berada dalam kesetimbangan bergeser kearah reaksi endoterm dan penurunan suhu menimbulkan pergeseran kearah reaksi eksoterm.
Pengaruh tekanan dan volume
Bila tekanan kesetimbangan gas diperbesar, kesetimbangan bergeser kearah molekul yang terkecil dan sebaliknya bila tekanan diperkecil arah kesetimbangan bergeser kearah molekul yang besar. Penambahan dan pengurangan bersifat antagonis dengan volum sesuai hukum boyle “ Apabila tekanan gas diperbesar maka volumenya akan mengecil dan sebaliknya bila tekanan diperkecil maka volume akan membesar “ Namun hal ini akan hanya terjadi dengan suhu tetap.
Pengaruh katalis
Katalis bila dipergunakan untuk memperluas sesuatu yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan kmia suatu reaksi. Akan tetapi katalis tidak mempengaruhi jumlah total energy yang diserap untuk dilepaskan dalam suatu sistem, sehingga secara teoritis katalis tidak dapat mengubah posisi kesetimbangan, tetapi mempercepat kedua arah reaksi secara sebanding.
Dalam larutan terdapat dua macam kesetimbangan kemungkinan terjadinya kesetimbangan. Kesetimbangan yang terbentuk adalah dapat berupa kesetimbanga heterogen ataupun homogeny adalah kesetimbangan yang terjadi pada campuran larutan dalam fase yang sama, sedangkan kesetimbangan heterogen merupakan kesetimbangan yang terjadi antara dua fase yang berbeda. Senyawa – senyawanya tertentu biasanya ada yang terurai sempurna ataupun sebagian. Penguraian ini dikenal sebagai disosiasi . Apabila terjadi reaksi sebaliknya bagian senyawa yang terdisosiasi disebut derajat disosiasi ( Tim Dosen kimia, 2010 : 21 ).

Iodiun iodide sedikit larut dalam air mirni namun larut dlam air yang mengandung Ion iodide misalnya dalam larutan kalium iodide, iodium dan iod dalam larutan air akan membentuk ion triodida dan reaksinya merupakan reaksi kesetimbangan ( Tim Dosen Kimia , 2010 ; 21 ).

Istiningrum, Reni Banowati. 2013. Panduan Praktikum Kimia Anorganik II. D III Analis Kimia. Universitas Islam Indonesia.

Vogel. 1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro (Bagian I & II). Jakarta: Kalman Media Pustaka

Wattumena, JR dan Elin Yuilinah S. 1985. Fisiologi Manusia II Sistem Transport dan Metabolisme. ITB : Bandung.

http://id.wikipedia.org/wiki/urin (diakses pada tanggal 24 Mei 2013)

Dalam percobaan penentuan konstanta kesetimbangan reaksi disosiasi, dimana komplek yang terbentuk antara ion perak dengan amoniak

                                  Ag⁺ (aq) + 2NH₃              Ag(NH₃)₂⁺ (aq)

Sedangkan reaksi kebalikan dari reaksi 1 disebut reaksi disosiasi :

Ag(NH₃)₂⁺ (aq)               Ag⁺ (aq) + 2NH3 (aq)

Dan ion perak akan bereaksi dengan ion bromide membentuk endapan putih.

Ag(NH₃)₂⁺  (aq) + Br^- (aq)                AgBr (s)

Bilangan koordinasi pada ion senyawa komplek merupakan bilangan yang

menyatakan banyaknya jumlah pasangan elektron ligan yang digunakan dalam membentuk ikatan dengan atom pusatnya.

Bilangan koordinasi ditentukan oleh ukuran atom logam pusat, jumlah elektron, dan efek seerik ligan ( Underwood :1995 ).

Reaksi yang mendasari penentuan Ag⁺ ialah reaksi disosiasi atau merupakan reaksi  kesetimbangan, reaksi disosiasi itu sendiri merupakan banyaknya senyawa dalam suhu kamar terurai secara spontan dan menjadi bagian – bagian yang lebih sederhana.

Hukum kesetimbangan itu sendiri dapat dinyatakan “ Bila suatu reaksi dalam keadaan kesetimbangan, maka hasil kali konsentrasi zat-zat pereaksi dipangkatkan koefisiennya akan mempunyai harga yang tetap “.

Pada spesies reaksi dari ion Ag⁺ yaitu dengan titrasi menggunakan larutan standar KBr. Ion perak akan bereaksi dengan ion bromide membentuk endapan putih.

Ag⁺ (aq) + Br^- (aq)              AgBr (s)

Konstanta kesetimbangan untuk reaksi ini :

Kc =   = 2,0 x 10¹²

[Ag⁺][Br^-] = 5,0 x 10^-13

[Ag⁺]  =

Konstanta dengan mengetahui konsentrasi ion bromida yang digunakan untuk titrasi

Dalam percobaan ini hal pertama yang harus dilakukan adalah dalam pembuatan komplek perak diamin, dengan menyiapkan empat buah erlenmeyer 250 ml dalam kondisi bersih. Dicampur larutan AgNO­₃ 0,01 M dan larutan NH₃ 2 M serta akuades dengan komposisi sebagai berikut :

Setelah pembuatan komplek perak diamin dilanjutkan dengan kalium bromida /

KBr 0,01 M. Disiapkan alat titrasi dan diisi buret dengan larutan KBr 0,01 M, kemudian dititrasi sampai terbentuk larutan putih keruh permanen.

Dari percobaan ini didapat nilai konstanta kesetimbangan pada masing-masing erlenmeyer :

Erlenmeyer ke 1 kesetimbangan yang diperoleh adalah 2,9959 x10^-8

Erlenmeyer ke 2 kesetimbangan yang diperoleh adalah  6,6224x 10^-8

Erlenmeyer ke 3 kesetimbangan yang diperoleh adalah 9,1002x 10^-8

Erlenmeyer ke 4 kesetimbangan yang diperoleh adalah 120,7191x 10^-9

Sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin besar penambahan larutan NH₃ yang ditambahkan maka semakin besar pula volume KBr yang diperlukan untuk menitrasi larutan AgNO₃

Sebagian aplikasi kesetimbangan digunakan dalam industri adalah

1.      Untuk pembuatan Amonia menurut proses haberbosch

Untuk pembuatan asam sulfat menurut proses kontak

PENENTUAN BESI DENGAN METODE KOLORIMETRI

Kolorimetri merupakan teknik analisis kuantitatif yang digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu zat dengan cara membandingkann intensitas cahaya pada larutan sampel dengan larutan standar.

Factor kunci dari analisis kolorimetri adalah pembentukan senyawa berwarna, senyawa yang memiliki sifat berwarna ini adalah senyawa komplek. Senyawa komplek  adalah senyawa yang terbentuk melalui ikatan koordinasi, yakni ikatan kovalen koordinasi antara ion/atom pusat dengan ligan(gugus pelindung). Pada umumnya atom pusat merupakan suatu logam, terutama logam-logam transisi, sedangkan ligan atau gugus pelindung merupakan ato/ion bagian dari senyawa koordinasi yang berada dibagian luar sebagai pemberi pasangan electron.

Senyawa komplek dapat berwarna karena senyawa tersebut menyerap energy pada daerah sinar tampak. Penyerapan energy tersebut digunakan untuk melakukan promosi atau transisi elektronik pada atom pusat. Pada kompleks yang berkarakter d₁-d₉ merupakan kompleks yang memiliki warna dikarenakan adanya transisi elektronik pada orbital d.

Dari percobaan yang telah dilakukan didapat reaksi oksidasi dari Fe²⁺ menjadi Fe³⁺ dengan kalium permanganate sebagai oksidator.
Fe³⁺ + SCN^-                [FeSCN]²⁺

Salah satu aplikasi dari analisis kolorimetri adalah penenetuan ion besi (III). Factor kunci dari analisis kolorimetri adalah pembentukan senyawa berwarna. Salah satu senyawa yang memiliki sifat berwarna adalah senyawa komplek. Prinsip analis menggunakan metode kolorimetri yaitu berdasarkan tercapainya kesamaan besaran warna antara larutan sampel dengan larutan standar dengan menggunakan sumber cahaya polikromatis dan sumber mata. Keuntungan utama dari metode kolorimetri ini diantaranya memberikan cara sederhana untuk menetapkan kuantitas zat yang sangat kecil.

Dalam percobaan sampel yang digunakan adalah zat besi yang terkandung pada suplemen “sangobion” yang lalu ditumbuk atau dihaluskan agar mudah dalam penimbangan, setelah ditimbang selanjutnya sampel ditambah dengan larutan asam sulfat, lalu dilarutkan menggunakan stirrer. Setelah dilarutkan ditambah dengan larutan kalium permanganate tetes pertetes hingga mengalami perubahan warna menjadi ungu muda. Larutan yang didapat dimasukan dalam labu ukur 250mL lalu diencerkan hingga tanda batas. Setelah didapat pengencerannya, diambil  5mL lalu dilakukan pengenceran kembali. Dari pengenceran yang terakhir ini lalu diambil sebanyak 10mL dan dimasukan dalam labu ukur lain dan ditambahi larutan KSCN 10% beserta aquades. Larutan yang didapat selanjutnya dibandingkan dengan warna seri larutan standar. Hasil yang didapat larutan sampel dari percobaan yang telah kami lakukan tidak ada kesamaan dengan salah satu seri warna larutan standar yang disebabkan karena terjadi kesalahan pada saat pengenceran walau telah dilakukan ulang sebanyak dua kali.

Foto Praktikum : 

         

Dalam pelaksanaan analisa kuantitatif anorganik banyak di gunakan reaksi-reaksi yang melibatkan pembentukam ion kompleks. Suatu ion atau molekul yang terdiri dari satu atom pusat dan sejumlah ligan yang terikat dengan atom pusat tersebut. Atom pusat memeiliki bilangan koordinasi tertentu yang menempati n jumlah ruangan yang tersedia di sekitar atom pusat, serta sering di pakai untuk identifikasi atau pemisahan sebagai salah satu fenomena pemisahan yang sering muncul bila ion komplek terbentuk adalah perubahan warna, serta fenomena lain jika kompleks tersebut adalah kenaikan kelarutan, atau banyak endapan dapat melarut karena pembentukan kompleks.

Adapun fungsi dari reaksi pembentukan kompleks pada analisa kualitatif anorganik adalah:

1. Uji Spesifik

Dimana dalam pengujian ini untuk beberapa reaksi pembentukan komplek yang sangat peka terhadap spesifik dapat diguakan untuk tembaga (II) adalah uji dengan amoniak atau untuk identifikasi ion berikut ini beberapa reaksi pembentukan kompleks yang sering di gunakan dalam anaisa kualitatif.

Cu2+ + 4NH3 [Cu (NH3)4] 2+
Fe3+ + SCN- [ Fe (SCN-)6 ] 3-

2. Penutupan (Masking)

Ketika menguji ion spesifik dengan suhu ion spesifik dengan suatu reagennya mungkin akan muncul gangguan karena kehadiran ion lain dalam larutan yang juga bereaksi dengan reagensinnya tersebut. Gangguan ini dapat di cegah dengan menambahkan reagensinnya yang disebut zat penutup (Masking agent) yang membentuk komplek stabil dengan ion pengganggu, penutup juga dapat dicapai dengan melarutkan secara selektif suatu endapan dari suatu campuran. Bila menguji timbal dengan di sertai adanya perak maka akan di hasilkan campuran endapan timbal dan perak klorida berwarna putih.

Ag+ + Cl- AgCl (s)

Pb2+ + 2Cl- PbCl2

Dalam praktikum kali ini kita menggunakan larutan atau bahan Cu2+ , Cu2 +, Ni2+ , Zn2+ , S2O32- , SCN- , Fe (CN)6 4- , [ Fe (CN)6] 3- , CH3COON2- , dan Asam salisilat semua bahan tersebut akan kita baha satu – satu.

1. Larutan Cu2 +

Pada latutan Cu2 + di tambahkan larutan Nh3 pekat sedikit atau 1 tetes saja, peruban warna pada penambaha tersebut terjadi dari warna biru muda menjadi biru pekat / tua dan di tambahkan lagi 5 tetes amoniak pekat dengan komplek tetraaminokuprat(II) dan terjadi endapan.

Cu2+ + So42- + 2NH3 + 2H2O Cu (OH)2 . CuSo4 + 2NH4+

Cu(OH)2.CuSO4 + 8NH3 2[Cu(NH3)4]2+ + SO42- + 2OH-

2. Larutan Co2+

Larutan Co2+ Berwarna pink dan setelah di tambahkan amoniak pekat 1 tetes warna berubah menjadi hijau dan terbentuk endapan garam basa CO(OH)NO3 berwarna hijau toska. Ion komplek baru terbentuk setelah penambahan kedua dengan ion Heksaaminakbaltat (II).

3. Larutan Ni2+

Larutan awal berwarna hijau muda dan setelah di tambahkan amoniak pekat sebanyak 1tetes membentuk Ni(OH)2 dengan warna biru toska. Setelah ditambahkan kembali 5 tetes amoniak menjadi biru tua warna berubah menjadi biru tua dengan komplek [Ni(NH3)6]2+.

4. Larutan Zn2+ 

Warna larutan Zn2+ sendiri awalnya berwarna bening dan di tambahkan amoniak pekat 1 tetes dan tidak terjadi perubahan, lalu di tambahkan kembali 5 tetes amoniak dan tetap tidak terjadi perubahan samskali dan tidak terjadi adanya endapan.

5. Larutan , S2O32-

Warna awalnya bening setelah dilakukan penambahan 1 tetes FeCl3 0,1 M warna tetap bening atau tidak terjadi perubahan warna dan ditambahkan kembali 5 tetes besi klorida (III) warna berubah menjadi bening kekuningan yang menunjukan adanya ion komplek Fe(S2O3)3 .
S2O32- + 2Fe3+ Fe(S2O3)3

6. Larutan SCN-

Warna larutan awalnya bening kebiruan dan di tambahkan 1 tetes besiklorida (III) warna berubah menjadi merah pekat kehitaman dan terjadi endapan berwarna hitam di tambahkan kembali 5 tetes warna menjadi merah darah dan endapan hilang.
3SCN- + Fe3+ Fe9SCN)3

7. [Fe (CN)6] 4-

Penambahan sedikit FeCl3 larutan berubah warna menjadi sedikit biru, ini menunjukan belum terbentuknya ion komplek secara sempurna. Dalam penambahan reagen kedua, mulai terlihat adanya ion komplek Fe4[Fe(CN)6]3 dengan pembentukan warna larutan yang semakin membiru serta adanya endapan putih.

[Fe (CN)6] 4- + Fe3+ Fe4[Fe(CN)6]3

8. [Fe (CN)6 ] 3-

Dengan perlakuan sampel yang sama dengan percobaan kation sebelumnya, pewarnaan hijau terhadap larutan terjadi pada penambahan pertama reagen. Tapi berdasarkan teori, reaksi yang terjadi akan menghasilkan komplek heksasianoferat (III) yang terwujudkan dengan pewarnaan coklat dan ini terjadi pada penambahan kedua reagen dalam percobaan tersebut.
[Fe (CN)6 ] 3- + Fe3+ Fe[Fe(CN)6]

9. CH3COON2-

Setelah 2 kali penambahan reagen, sampel asetat ini hanya berubah menjadi merah bata. Hal tersebut menunjukan belum sempurnanya ion komplek [Fe3(OH)2(CH3COO)]+ yang terbentuk.
CH3COON2- + 3Fe3+ + 2H2O [Fe3(OH)2(CH3COO)6]+ + 2H+

10. Asam Salisilat

Asam salisilat yang semula tidak berwarna berubah menjadi ungu yang menunjukan adanya komplek Fe(C7H5O3)3 dan warna tersebut semakin pekat pada penambahan kedua.
3(C7H5O3)- + Fe3+ Fe(C7H5O3)3

Dalam masking, sampel Ni yang digunakan akan berubah warna menjadi hijau keruh dan menghasilkan endapan putih. Pada tahap penambahan HCl larutan menjadi hijau bening dan endapan lebih banyak. Selanjutnya langkah akhir penambahan amoniak menyebabkan larutan menjadi biru muda dan endapan bertambah banyak. Dalam masking anion, salisilat yang semula berwarna ungu pekat berubah menjadi bening kemerahan setelah penambahan Pb2+ dan tidak terjadi perubahan setelah tahap penambahan HCl. sementara pada penambahan FeCl3 larutan berubah menjadi ungu pekat tanpa adanya endapan meski secara teoritis akan terbentuk. Ini diakibatkan oleh adanya ion ion lain yang belum terisolasi sehingga dapat mengganggu reaksi dan kesalahan serta galat selama proses percobaan berlangsung.

Foto Praktikum :

Analisa Ion Berdasarkan Reaksi Redoks

Dalam analisa ion anorganik, reaksi redoks sering digunakan sebagai dasar analisa. Reaksi redoks adalah reaksi dimana terjadi perubahan bilangan oksidasi yang disertai dengan pertukaran electron antar pereaksi. Reaksi redoks merupakan pasangan reaksi yaitu reaksi reduksi dan reaksi oksidasi.

Reaksi reduksi adalah reaksi dimana terjadi penurunan bilangan oksidasi atau terjadi pengikatan elektron .reduksi adalah suatu proses yang mengakibatkan diprolehnya satu elektron atau lebih oleh zat ( atom, ion atau molekul ). Bila suatu unsur direduksi, keadaan oksidasi berubah menjadi lebih negatif ( kurang positif ). Jadi suatu zat pereduksi adalah zat yang kehilangan electron, dalam proses itu zat ini dioksidasi. Definisi reduksi ini sangat umum dan berlaku juga untuk proses dalam zat padat, leleh maupun gas.( vogel,1979 )

Reaksi oksidasi adalah suatu proses yang mengakibatkan hilangnya satu elektron atau lebih dari dalam zat ( atom, ion atau molekul ) atau terjadi kenaikan bilangan oksidasi. Bila suatu unsur dioksidasi, keadaan oksidasinya berubah ke harga yang lebih positif.suatu zat pengoksidasi adalah zat yang memproleh elektron, dan dalam proses itu zat itu direduksi.definisi oksidasi ini sangat umum dan juga berlaku untuk proses dalam zat padat,lelehan maupun gas.( vogel,1979 )

Reaksi oksidasi dan reduksi selalu berjalan atau berlangsung serempak, karena elektron yang dilepaskan oleh sebuah zat harus diambil oleh zat yang lain.reaksi oksidasi dan reduksi disebut juga serah terima muatan.( vogel,1979 )

Jika sepotong besi dibenamkan dalam larutan tembaga sulfat,maka besi tersebutakan tersalut logam tembaga berwarna merah dan dapat dibuktikan adanya besi (II) dalam larutan.

Fe + Cu²⁺   →   Fe²⁺ + Cu

Logam besi menyumbangkan elektron kepada ion tembaga (II). dikatakan bahwa logam besi mengalami reaksi oksidasi dan menyebabkan ion tembaga (II) mengalami redulsi,maka logam besi adalah reduktor. Sebaliknya, ion tembaga (II) mengalami reaksi reduksi dan menyebabkan logam besi mengalami oksidasi,  maka ion tembaga (II) adalah oksidator.

Berikut ini adalah bahan-bahan yang biasa digunakan sebagai oksidator maupun reduktor dalam analisa kualitatif ion anorganik:

·         Kalium permanganat, KMnO₄

Merupakan oksidator kuat yang bekerja berlainan menurut pH medium. Dalam larutan asam bilangan oksidasi mangan berubah dari +7 menjadi +2.

MnO₄^-  +  8H⁺  + 5e^-   →  Mn²⁺  +  4H₂O

Dalam larutan netral atau sedikit basa ion permanganat direduksi menjadi mangan dioksida dimana mangan berubah dari +7 menjadi +4.

MnO₄^-  +  4H⁺   +  3e^-  →  MnO₂↓  + 2H₂O

Sedangkan dalam suasana basa permanganat direduksi  menjadi manganat dimana bilangan oksidasi mangan menjadi +6.

MnO₄^-  +  e^-  →  MnO₄^2-

Bilangan oksidasi mangan dalam manganat adalah+6. Menunjukkan suatu warna hijau yang khas. Bila permanganat dipanasi dengan basa terjadi reduksi semacam itu dan terbentuk oksigen:

4MnO₄^2-  +  4OH^-  →  4MnO₄^2-  +  2H₂O  +  O₂↑

·         Kalium dikromat, K₂Cr₂O₇

Merupakan zat padat jingga merah yang menghasilkan larutan jingga dalam air. Dalam suasana asam kuat ion dikromat direduksi menjadi kromium (III) yang berwarna hijau muda. Bilangan oksidasi Cr berubah dari +6 menjadi +3.

Cr₂O₇^2-  +  14H⁺  +  6e^-  →  2Cr³⁺  +  7H₂O

·         Halogen, Cl_2, Br₂, I₂

Molekul halogen berubah menjadi ion halogen dengan menerima electron. Daya oksidasi halogen berubah dengan bertambahnya masa atom relatif. Maka iod merupakan oksidator lemah, sedangkan ion iodide sering bertindak  sebagai zat pereduksi .

Cl_2  +    2e^-  →  2Cl^-

Br₂  +  2e^-    →  2Br^-

I₂     +   2e^-   →  2I^-

·         Aqua rejia ( air raja )

Merupakan campuran antara HCl pekat dan HNO₃ pekat ( 3:1 v/v ). Air raja merupakan oksidator kuat yang mampu mengoksidasi dan melarutkan logam mulia seperti emas dan platinum. Kerjanya berdasarkan pembentukan klor:

HNO₃  +  3HCl  →  NOCl↑  +  Cl₂↑  +  2H₂O

Persamaan ini disederhanakan sebenarnya terbentuk lebih banyak produk dalam prose situ. Nitrosil klorida, NOCl, adalah salah satu produk yang mudah diidentifikasi. Kerja oksidatif klor didasarkan pada proses yang diberikan dalam bagian terdahulu. Pelarutan emas dapat dinyatakan dengan persamaan:

3HNO₃  +  9HCl  +  2Au  →  3NOCl  +  6Cl^-  +  2Au³⁺  +  6H₂O

·         Logam seperti zink, besi dan aluminium

Seringkali logam digunakan sebagai bahan pereduksi. Kerja mereka disebabkan oleh pembentukan ion, biasanya ion tersebut ada dalam keadaan oksidasi terendah.

Zn  →  Zn²⁺  +  2e^-

Fe   →  Fe²⁺  +   2e^-

Al   →   Al^3+  +     3e^-

Dalam percobaan ini langkah-langkah yang dilakukan ada enam langkah yaitu analisa Cu²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, SO₃^2-,SO₃^2-, NO₂^-.

Langkah pertama adalah  analisa Cu²⁺. Larutan Cu²⁺ di masukkan dalam tabung reaksi,kemudian ditambahkan dengan KI setelah itu diamati . KI mengendapkan tembaga (I) iodida yang putih ( samar ) dan larutannya berwarna kuning kehijauan.

2Cu²⁺  +  5I^-   →  2CuI↓  +  I₃^-

Kemudian ditambahkan natrium tiosulfat , larutannya menjadi hijau muda bening dan endapannya berkurang.

I₃^-  +  2S₂O₃^2-  →  3I^-  +  S₄O₆^2-

Langkah kedua adalah analisa Cu²⁺. Potongan mata pisau lipat yang bersih dicelupkan ke dalam larutan Cu²⁺. Setelah diamati potongan mata pisau langsung berkarat.

Fe  +  Cu²⁺  →  Fe²⁺  +  Cu

Langkah ketiga adalah analisa Mn²⁺. Larutan Mn²⁺ yang bebas klorida dimasukkan dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan K₂S₂O₈ padat menghasilkan warna larutan bening kemudian ditambahkan / diasamkan dengan H₂SO₄ encer dan beberapa tetes AgNO₃ menghasilkan warna larutan coklat muda ( reaksi lambat ) setelah itu didihkan .

2Mn²⁺  +  5S₂O₈^2-  +  8H₂O  →    2MnO₄^2-  +  10SO₄^2-  +  16H⁺

Langkah ke empat adalah analisa SO₃^2-. Larutan SO₃^2- dimasukkan dalam tabung reaksi kemudian ditambahkan KMnO₄ yang telah diasamkan dengan H₂SO₄ encer menghasilkan larutan ungu pekat.

5SO₃^2-  +   2MnO₄^-   +  6H⁺  →  2Mn²⁺ +  5SO₄^2-  +  3H₂O

Langkah yang ke lima adalah analisa SO₃^2-. Larutan SO₃^2- dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian ditambah dengan K₂Cr₂O₇ yang telah diasamkan dengan H₂SO₄ encer  menghasilkan larutan berwarna orange.

3SO₃^2-  +  Cr₂O₇^2-  +  8H⁺  →  2Cr³⁺  +  3SO₄^2-  +  4H₂O

Langkah yang ke  enam adalah analisa NO₂^-. Larutan NO₂^- dimasukkan dalam tabung reaksi ,setelah itu ditambahkan KI yang telah diasamkan dengan H₂SO₄ encer. Setelah diamati menghasilkan larutan berwarna coklat dan endapan berwarna hitam. Kemudian ditambahkan indikator amilum larutan berubah menjadi ungu pekat dan endapan berwarna hitam.

2NO₂^-  +  2I^-  +  2CH₃COOH   →    I₂  +  2NO↑  +  2CH₃COO^-  +  2H₂O

2NO₂^-   + 2I^-  +  2H₂SO₄           →  I₂    +  2NO      +  2SO₄^2-          +  2H₂O

Salah satu aplikasi dari analisa ion berdasarkan reaksi redoks dalam kehidupan sehari-hari adalah sel volta. Karena reaksi redoks dapat dipisahkan menjadi dua setengah reaksi, sel volta pun dapat dirancang menjadi dua tempat, yakni tempat untuk reaksi oksidasi dan tempat untuk reaksi reduksi. Kedua tempat tersebut dihubungkan melalui rangkaian luar (aliran muatan elektron) dan rangkaian dalam atau jembatan garam (aliran massa dari ion-ion).

Jika kedua rangkaian dihubungkan, akan terjadi reaksi redoks di antara kedua setengah sel tersebut.
Persamaan reaksi ionnya:

Zn+ Cu²⁺→ Zn²⁺ + Cu

Persamaan reaksi setengah selnya:

Pada elektrode Zn: Zn → Zn²⁺ + 2e^–
Pada elektrode Cu: Cu²⁺+ 2e^– → Cu

Proses pembentukan energi listrik dari reaksi redoks dalam sel volta. Logam Zn akan teroksidasi membentuk ion Zn²⁺ dan melepaskan 2 elektron. Kedua elektron ini akan mengalir melewati voltmeter menuju elektrode Cu. Kelebihan elektron pada elektrode Cu akan diterima oleh ion Cu²⁺ yang disediakan oleh larutan Cu(NO₃)₂ sehingga terjadi reduksi ion Cu²⁺ menjadi Cu(s). Ketika reaksi berlangsung, dalam larutan Zn(NO₃)₂ akan kelebihan ion Zn²⁺ (hasil oksidasi). Demikian juga dalam larutan CuSO₄ akan kelebihan ion NO₃^– sebab ion pasangannya (Cu²⁺) berubah menjadi logam Cu yang terendapkan pada elektrode Cu. Kelebihan ion Zn²⁺ akan dinetralkan oleh ion NO₃^– dari jembatan garam, demikian juga kelebihan ion NO₃^– akan dinetralkan oleh ion Na⁺ dari jembatan garam. Jadi, jembatan garam berfungsi menetralkan kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks.

Dengan demikian, tanpa jembatan garam reaksi berlangsung hanya sesaat sebab kelebihan ion-ion hasil reaksi redoks tidak ada yang menetralkan dan akhirnya reaksi berhenti seketika. Dalam sel1 elektrokimia, tempat terjadinya reaksi oksidasi (elektrode Zn) dinamakan anode, sedangkan tempat terjadinya reaksi reduksi (elektrode Cu) dinamakan katode. Alessandro Volta melakukan eksperimen dan berhasil menyusun deret keaktifan logam atau deret potensial logam yang dikenal dengan deret volta.

Semakin ke kiri suatu unsur dalam deret Volta, sifat reduktornya semakin kuat. Artinya, suatu unsur akan mampu mereduksi ion-ion unsur di sebelah kanannya, tetapi tidak mampu mereduksi ion-ion dari unsur di sebelah kirinya. Logam Na, Mg, dan Al terletak di sebelah kiri H sehingga logam tersebut dapat mereduksi ion H⁺ untuk menghasilkan gas H₂, sedangkan logam Cu dan Ag terletak di sebelah kanan H sehingga tidak dapat mereduksi ion H⁺(tidak bereaksi dengan asam). Deret Volta juga dapat menjelaskan reaksi logam dengan logam lain. Misalnya, logam Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO₄. Reaksi yang terjadi adalah Zn mereduksi Cu²⁺ (berasal dari CuSO₄) dan menghasilkan endapan logam Cu karena Zn terletak di sebelah kiri Cu.

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu
atau
Zn + Cu²⁺→ Zn²⁺ + Cu

Foto Praktikum :

1. Hasil Percobaan Analisa menggunakan tambahan larutan KI dan natrium tiosulfat