Analisa Gravimetri

GRAVIMETRI
Materi Kimia Analisa
Dosen : Dr. Yeni Rahmawati, ST.MT
 Dalam analisa gravimetri yang diukur adalah massa
atau perubahan massa
 Analit (senyawa yang ingin diketahui massanya)
dapat ditentukan secara:
- Secara langsung  mengukur massa analit / analit
sebagai objek yang ditimbang
- Secara tidak langsung  mengukur perubahan
massa karena massa analit hilang atau mengukur
massa senyawa lain karena reaksi yang melibatkan
analit

Contoh metode secara langsung:
 Menentukan total suspended solid (TSS) dalam
pengolahan air limbah - sampel awal ditimbang,
- disaring dengan filter (filtrat ditimbang terlebih dahulu,
dikeringkan,
- sampel ditimbang kembali,
TSS = sampel setelah pengeringan – sampel mula-mula
 Menentukan analit berupa ion dalam larutan.
 Penentuan ion Pb2+ dalam larutan. Dipersiapkan pasangan
elektroda Pt dalam larutan kemudian diberi muatan listrik.
Dalam larutan akan terjadi reaksi oksidasi PbO2 yang terdeposisi
pada elektroda Pt:
Pb2+ (aq) + 4 H2O (l) ⇄ PbO2 (s) + H2 (g) + 2H3O+ (aq)
GRAVIMETRI

Contoh metode secara tidak langsung:
 Menentukan analit berupa ion dalam larutan.
 Penentuan ion PO3
3- (phosphite). PO3
3- mereduksi Hg2+ menjadi
Hg2
2+. Dengan adanya Cl- akan terbentuk endapan Hg2Cl2
2 HgCl2 (aq) + PO3
3- (aq) + 3H2O ⇄ Hg2Cl2 (s) + 2H3O+ (aq) + 2Cl-
(aq) + PO4
3- (aq)
 Menentukan kandungan air pada bahan makanan
- sampel makanan awal ditimbang,
- sampel makanan dipanaskan sampai kandungan air hilang,
- sampel makanan ditimbang,
jumlah kandungan air = selisih berat sampel awal dan akhir
GRAVIMETRI

Analisa Gravimetri?
 Reaksi:
aA + rR -----> AaRr ppt
Dimana:
 a : mol dari analit A
 r : mol dari reagent R
 AaRr : murni  endapan tidak dapat larut yang
dapat dikeringkan dan ditimbang/terbakar untuk
konversi ke komponen lain yang diketahui
komposisi selanjutnya ditimbang
GRAVIMETRI

Tipe metode Gravimetri
 Gravimetri presipitasi  diukur massa endapan yang terbentuk,
contoh:
- penentuan PO3
3- secara tidak langsung dengan membuat
endapan Hg2Cl2
- penentuan Cl- secara langsung dengan membuat endapan
AgCl
 Elektrogravimetri  diukur massa eletrodeposit pada katoda
atau anoda pada sel elektrokimia,
contoh:
- penentuan ion Pb2+, dimana terjadi oksidasi Pb2+ menjadi
PbO2 pada anoda Pt.
- penentuan ion Cu2+ dimana eletrodeposisi Cu terjadi pada
katoda Pt.
GRAVIMETRI

Tipe metode Gravimetri
 Gravimetri volatilisasi  jika energi panas atau kimia
digunakan untuk menghilangkan senyawa yang mudah menguap
(volatile species) kemudian diukur massanya baik secara
langsung maupun tak langsung. Contoh:
- penentuan kadar air pada suatu bahan dengan menguapkan
H2O.
-penetuan karbon dalam senyawa organik dengan pembakaran
sehingga C terkonversi menjadi CO2
 Gravimetri partikulat  analit ditentukan dengan
memisahkannya dari matrik sampel dengan cara filtrasi atau
ekstraksi.
Contoh: penentuan total suspended solid pada sampel.
GRAVIMETRI

Konservasi massa
 Massa analit yang ada dalam sampel sebanding dengan massa
atau perubahan massa.
 Analit hanya boleh terlibat dalam satu rangkaian reaksi
sehingga massa analit dapat dihitung secara stoikiometri.
mol Pb2+ = mol PbO2
mol PO3
3- = mol Hg2Cl2
 Memisahkan analit dari matrik dengan cara filtrasi atau
ekstraksi harus sempurna. Sehingga,
suspended solid (SS) dapat ditentukan dari:
massa SS = massa filter akhir – massa filter mula-mula
kandungan air dapat ditentukan dari:
massa H2O = massa sampel mula-mula – massa sampel akhir
GRAVIMETRI

Gravimetri Presipitasi
 Dasar analisa: larutan yang mengandung analit ditambah precipitating
agent (precipitant) sehingga terbentuk senyawa tak larut / endapan
Ag+ (aq) + Cl- (aq) ⇄ AgCl (s)
solubility endapan seminimal mungkin → pemahaman tentang
kesetimbangan reaksi yang memperngaruhi solubility sangat penting
 Syarat:
 Endapan harus mempunyai solubility rendah, sehingga kehilangan
zat karena kelarutan dapat diabaikan ( << 0.1%)
 Kemurnian tinggi, tidak mengandung pengotor zat-zat dalam
larutan asal.
 Senyawa endapan harus diketahui komposisinya (rumus molekul)
 Endapan harus mudah dipisahkan dari campuran
GRAVIMETRI

Gravimetri Presipitasi
 Endapan yang terjadi dalam larutan tidak selalu murni, karena dapat
mengandung macam-macam zat pengotor, tergantung pada sifat
endapan dan kondisi-kondisi dimana endapan tersebut terjadi.
Kontaminasi/pengotor dapat dibagi dalam 2 golongan :
 Kopresipitasi
 Postpresipitasi
GRAVIMETRI

Tahapan analisa gravimetri:
 Keringkan dan timbang sampel
 Melarutkan sampel
 Tambahkan precipitating reagent berlebih
 Presipitasi koagulan umumnya menggunakan
pemanasan
 Filtrasi-pemisahan dari liquid utama (mother
liquor)
 Cuci endapan (peptization)
 Keringkan dan timbang
GRAVIMETRI

Kemurnian Endapan
 Kopresipitasi dapat dibagi dalam 2 golongan :
 Adsorpsi pada permukaan kristal yang berada dalam larutan.
Jumlah zat yang teradsorpsi bertambah banyak bila luas
permukaan bertambah besar.
 Okulasi karena zat-zat asing masuk ke dalam kristal pada
proses pertumbuhan kristal
Bila pertumbuhannya lambat, maka zat asing akan larut
dan partikel yang terjadi menjadi besar dan murni. Tetapi
bila prosesnya cepat, mungkin zat asing/pengotor masuk di
antara kisi kristal dan bila zat pengotor isomorf
(membentuk larutan padat dengan endapan semula).
 Kopresipitasi tidak dapat dihilangkan dengan pencucian. Hal ini
dapat diatasi dengan melarutkan endapan itu, lalu diendapkan
lagi sehingga ion yang berkontaminasi (pengotornya) berada
dalam konsentrasi yang lebih rendah  endapan lebih murni.
GRAVIMETRI

 Postpresipitasi adalah terjadinya endapan kedua pada permukaan endapan
pertama. Peristiwa ini biasanya terjadi dengan campuran garam yang sukar
larut. Contoh :
 Pengendapan Cu sebagai CuS dari larutan yang mengandung Zn2+. Bila
endapan CuS terlalu lama kontak dengan induk, maka ZnS akan mengendap
pada permukaan CuS  kontaminasi.
 ZnS tak mudah mengendap karena berada dalam keadaan menstabil tetapi
bila dibiarkan terlalu lama dapat ikut terendap.
 Untuk mendapatkan endapan yang besar dan murni, biasanya endapan di-
digest (dimatangkan) artinya endapan dibiarkan dalam kontak dengan larutan
induknya selama beberapa jam, diatas penangas air (12-24 jam pada suhu
kamar atau 2-4 jam pada suhu 60-70OC).
 Tujuan digestion:
 Partikel-partikel yang sangat kecil akan larut kembali, kemudian
mengendap lagi pada permukaan partikel besar, jadi mencegah terjadinya
kopresipitasi partikel-partikel kecil  kopresipitasi diperkecil
 Partikel yang terjadi lebih sempurna teratur dan lebih besar.
GRAVIMETRI

Penyaringan dan Pencucian
 Kopresipitasi lebih-lebih adsorpsi permukaan tak dapat dicegah, tetapi
dapat diperkecil dengan pencucian, apalagi umumnya zat-zat pengotor itu
mudah larut.
 Pemilihan air pencuci didasarkan pada :
a) Dapat melarutkan zat pengotor dengan baik, tetapi hampir tidak melarutkan
endapan
b) Dapat mencegah terjadinya peptisasi waktu mencuci endapan (bila endapan
adalah koloid yang terflokulasi). Air pencuci biasanya berupa suatu elektrolit
yang biasanya garam-garam ammonium
Peptisasi: mengecilnya ukuran partikel karena pencucian sehingga lolos filter
misal : untuk mencuci hidroksida Fe(III) larutan NH4NO3 encer
c) Dapat menyebabkan pertukaran ion
Ion-ion yang teradsorpsi akan diganti oleh ion-ion lain yang pada pemanasan
dapat menguap.
Perlu diketahui bahwa pemakaian/penambahan larutan pencuci sebaiknya
sedikit mungkin, tetapi beberapa kali. Misal 5 ml x 10 dari 50 ml.
Endapan yang terjadi kemudian dapat disaring dengan kertas saring bebas
abu, cawan penyaring gelas (Crush Gooch, Sinter Crush)
Pemilihan penyaring bergantung pada macam endapan, besarnya partikel
endapan dan pada suhu pemanasan yang akan dipakai.
GRAVIMETRI

Cara melipat kertas saring:
a) Lipat menjadi dua bagian
b) Lipat kembali menjadi dua
c) Kertas saring yang telah dilipat
d) Bagian ujung disobek
e) Kertas saring dibuka
f) Diletakkan pada penyaring
Bagian yang disobek ditempatkan pada bagian luar
GRAVIMETRI
Metode Penyaringan

Supernatant: larutan yang ada bersama
endapan yang terbentuk
Menyaring supernatant
Penyaringan menggunakan crucible.
Trap digunakan untuk mencegah air
kembali ke suction flash
GRAVIMETRI

Pengeringan dan Pemanasan Endapan
 Endapan yang terjadi setelah disaring, dicuci dan dikeringkan,
kemudian dipanaskan
 Tujuan pengeringan dan pemanasan:
 Menghilangkan atau menguapkan air dari endapan
 Menguapkan elektrolit pencuci yang teradsorpsi dan
menghilangkan pengotor lain yang mudah menguap
 Merubah endapan menjadi senyawa yang diketahui rumusnya
 Suhu pemanasan tergantung pada macam endapan yang terjadi.
Misal:
 AgCl dipanaskan dalam oven pada suhu 120oC
 MgNH4PO4.6H2O bila dipanaskan pada 120oC, menjadi
MgNH4PO4 atau dipanaskan pada suhu 400oC menjadi Mg2P2O7
 Untuk memperoleh suhu yang tepat pada berbagai endapan perlu
dilakukan percobaan lanjutan dengan pemanasan dalam furnace.
Misal: pemanasan kalsium oksalat (lihat gambar)
GRAVIMETRI

Kurva Pyrolysis
Kurva pirolysis:
a) CaC2O4
b) MgC2O4
c) Al2O3 diendapkan oleh larutan amoniak
d) Al2O3 diendapkan oleh urea
e) BaSO4
f) AgCl
g) Fe2O3
h) CuSCN
Monohydrate CaC2O4.H2O stabil
pada 100o, kemudian kehilangan
air hingga pada 226o. Pada 398o
membentuk CaC2O4 yang stabil.
Selanjutnya oksalat kehilangan
carbon monoksida membentuk
CaCO3. Karbonat stabil pada 420-
660o, dan selanjutnya terdisosiasi
membentuk kalsium oksida.
Akhirnya massa konstan kira-kira
pada 850o.

A balance is an equipment for
measuring mass
Conventional laboratory oven
used for drying materials
GRAVIMETRI

A muffle furnace used for heating samples
to maximum temperatures of 1100-1700°C
A desiccator: a closed container containing
a desiccant; used to store samples in
a moisture-free environment
A desiccant: a drying agent
GRAVIMETRI

Perhitungan
 Berat unsur atau ion yang dicari dihitung dari berat endapan dengan menggunakan faktor
gravimetri
 Faktor gravimetri: perbandingan berat formula unsur atau ion yang dicari terhadap berat
zat yang ditimbang
 Faktor gravimetri = berat formula (zat yang dicari) / berat formula (zat yang ditimbang)
 Berat zat yang dicari = berat zat yang ditimbang x faktor gravimetri
 Bila berat yang dicari telah diketahui, maka presentase dapat dihitung:
 Jadi perhitungan hasil analisa gravimetri:
Yang dicari Yang ditimbang faktor gravimetri
K KClO4 K/ KClO4
K2O KClO4 K2O/2KClO4
Fe Fe2O3 2Fe/ Fe2O3
Fe3O4 Fe2O3 2Fe3O4/3Fe2O3
dicariyang%%100
(gram)cuplikanBerat
(gram)dicariyangzatBerat
dicariyang%%100
(gram)cuplikanBerat
gravimetrifaktorx(gram)endapanBerat

Problem
 Consider a 1.0000 g sample containing 75%
potassium sulfate (FW 174.25) and 25% MSO4.
The sample is dissolved and the sulfate is
precipated as BaSO4 (FW 233.39). If the BaSO4
weighs 1.4900 g, what is the atomic weight of M2+
in MSO4?

Answer
 The hard part is setting up the correct equation
(good stoichiometry skills are essential here!):
 Rearranging and solving:
06.96
39.233*25.0
25.174
39.233*75.0
4900.1
x
)(12.24;
06.96
3475.58
4855.0
2
Mgx
x

Problem
 A mixture of mercurous chloride (FW 472.09) and
mercurous bromide (FW 560.99) weighs 2.00 g.
The mixture is quantitatively reduced to mercury
metal (At wt 200.59) which weighs 1.50 g.
Calculate the % mercurous chloride and
mercurous bromide in the original mixture.

Answer
 Again, important to set up correct equation:
 Rearranging and solving:
99.560
259.200*2
09.472
*59.200*2
50.1
xx
gx
x
5182.0
50.127151.08498.0

Problems
1. A 101.3-mg sample of an organic compound known to contain Cl is burned in
pure O2 and the combustion gases collected in absorbent tubes. The tube used
to trap CO2 increases in mass by 167.6 mg, and the tube for trapping H2O
shows a 13.7-mg increase. A second sample of 121.8 mg is treated with
concentrated HNO3 producing Cl2, which subsequently reacts with Ag+,
forming 262.7 mg of AgCl. Determine the compound’s composition, as well as
its empirical formula.
2. A sample of slag from a blast furnace is analyzed for SiO2 by decomposing a
0.5003-g sample with HCl, leaving a residue with a mass of 0.1414 g. After
treating with HF and H2SO4 and evaporating the volatile SiF4, a residue with a
mass of 0.0183 g remains. Determine the %w/w SiO2 in the sample.
3. A 26.23-mg sample of MgC2O4 • H2O and inert materials is heated to constant
weight at 1200 ºC, leaving a residue weighing 20.98 mg. A sample of pure
MgC2O4 • H2O, when treated in the same fashion, undergoes a 69.08% change
in its mass. Determine the %w/w MgC2O4 • H2O in the sample.

Gravimetri Volatilisasi
 A second approach to gravimetry is to thermally or chemically
decompose a solid sample.
 The volatile products of the decomposition reaction may be
trapped and weighed to provide quantitative information.
Alternatively, the residue remaining when decomposition is
complete may be weighed.
 In thermogravimetry, which is one form of volatilization
gravimetry, the sample’s mass is continuously monitored while
the applied temperature is slowly increased.
 Therefore, thermogravimetry is a form of volatilization gravimetry
in which the change in a sample’s mass is monitored while it is
GRAVIMETRI

Selected Gravimetric Methods for Inorganic Cations
Based on Precipitation with Organic Precipitants

Contoh Soal:
The thermogram shows the change in mass for a sample of
calcium oxalate monohydrate CaC2O4.H2O. The original sample
weighed 24.60 mg and was heated from room temperature to
1000 ºC at a rate of 5 ºC / min. The following changes in mass
and corresponding temperature ranges were observed:
 Loss of 3.03 mg from 100–250 ºC
Determine the identities of the volatilization products and the solid
residue at each step of the thermal decomposition.
GRAVIMETRI

Thermogram for CaC2O4.H2O
Once the products of thermal decomposition have been determined, an
analytical procedure can be developed. For example, the thermogram
shows that a precipitate of CaC2O4.H2O must be heated at temperatures
above 250 ºC, but below 400 ºC if it is to be isolated as CaC2O4.
Alternatively, by heating the sample to 1000 ºC, the precipitate can be
isolated as CaO. Knowing the identity of the volatilization products also
makes it possible to design an analytical method in which one or more of
the gases are trapped. Thus, a sample of CaC2O4.H2O could be analyzed by
heating to 1000 ºC and passing the volatilized gases through a trap that
selectively retains H2O, CO, or CO2.

Quantitative Application
 Inorganic Analysis: Determining the inorganic ash content of organic
materials, such as polymers and paper, is an example of a direct
volatilization gravimetric analysis. The sample is weighed, placed in an
appropriate crucible, and the organic material is carefully removed by
combustion. The crucible containing the residue is then heated to a
constant weight using either a burner or an oven.
 Organic Analysis: The most important application of volatilization
gravimetry to the analysis of organic materials is an elemental analysis.
When burned in a stream of pure O2, many elements, such as carbon and
hydrogen, are released as gaseous combustion products, such as CO2 and
H2O. The combustion products are passed through preweighed tubes
containing appropriate absorbents. The increase in the mass of these tubes
provides a direct indication of the mass percent of carbon and hydrogen in
the organic material.

Problem
1. A 101.3-mg sample of an organic compound known to contain Cl is burned in
pure O2 and the combustion gases collected in absorbent tubes. The tube used
to trap CO2 increases in mass by 167.6 mg, and the tube for trapping H2O
shows a 13.7-mg increase. A second sample of 121.8 mg is treated with
concentrated HNO3 producing Cl2, which subsequently reacts with Ag+,
forming 262.7 mg of AgCl. Determine the compound’s composition, as well as
its empirical formula.
2. A sample of slag from a blast furnace is analyzed for SiO2 by decomposing a
0.5003-g sample with HCl, leaving a residue with a mass of 0.1414 g. After
treating with HF and H2SO4 and evaporating the volatile SiF4, a residue with a
mass of 0.0183 g remains. Determine the %w/w SiO2 in the sample.
3. A 26.23-mg sample of MgC2O4 • H2O and inert materials is heated to constant
weight at 1200 ºC, leaving a residue weighing 20.98 mg. A sample of pure
MgC2O4 • H2O, when treated in the same fashion, undergoes a 69.08% change
in its mass. Determine the %w/w MgC2O4 • H2O in the sample.

Analisa Gravimetri

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie Analisa Gravimetri

Ähnlich wie Analisa Gravimetri (20)

Mehr von Indriati Dewi

Mehr von Indriati Dewi (20)

Analisa Gravimetri