Percobaan Pembuatan Garam Rangkap dan garam kompleks

PERCOBAAN VI

PEMBUATAN GARAM KOMPLEKS DAN GARAM RANGKAP

ABSTRAK

 

I. TUJUAN PERCOBAAN

            Mempelajari pembuatan dan sifat-sifat garam rangkap kupri ammonium sulfat dan garam kompleks tetraamintembaga (II) sulfat monohidrat.

II. DASAR TEORI

2.1. Garam

       Garam merupakan senyawa yang umumnya merupakan hasil reaksi asam  dan basa yang dapat bersifat asam, basa, ataupun netral. Larutan garam dapat menghantarkan listrik. Garam-garam kuat akan menunjukkan daya hantar listrik yang lebih tinggi dari pada garam-garam lemah. Garam-garam kuat merupakan klorida dari logam alkali dan alkali tanah, sedang klorida dari aluminium, raksa kadmium, dan berilium adalah garam lemah.

      Ditinjau dari sifat-sifat hasil pembentukannya, garam dibedakan menjadi 3, yaitu:

1.      Garam netral

Garam netral merupakan garam yang terbentuk dari reaksi antara asam dan basa secara sempurna.

Contoh: NaCl yang dibentuk dari reaksi antara asam klorida (HCl) dengan natrium hidroksida (NaOH).

2.      Garam asam

Garam asam merupakan garam yang terbentuk jika sebagian hidrogen asam yang mampu digusur oleh logam atau kation lain.

Contoh: NaHCO₃, NaHSO₄.

3.      Garam basa

Garam basa merupakan garam yang terbentuk apabila tidak semua gugus OH dari basa tersusun oleh suatu radikal asam.

Contoh: Mg(OH)Br, Bi(OH)₂Cl.

                                                                                                  (Arsyad, 2001)

     

      2.2. Garam rangkap dan garam kompleks.

             Berdasarkan keadaan-keadaan ketika dilarutkan dalam sebuah pelarut,

      garam dapat diklasifikasikan menjadi 2:

1.      Garam kompleks

Garam kompleks merupakan garam-garam yang mengandung ion-ion kompleks dalam larutan. Misalnya: Co(NH₃)Cl₃, K₃Fe(CN)₆.

2.      Garam rangkap

Garam rangkap merupakan garam yang merupakan campuran bermacam-macam ion sederhana yang akan mengion apabila dilarutkan kembali. Garam rangkap terbentuk melalui kristalisasi dari larutan campuran sejumlah ekuivalen atau lebih garam tertentu dengan perbandingan tertentu pula. Garam ini memiliki struktur sendiri dan tidak harus sama dengan struktur garam komponennya.

Contoh: FeSO₄(NH₄)₂SO₄.5H₂O

              K₂SO₄Al₂(SO₄)₃.24H₂O.

                                                                                                    (Rivai, 1995)

            2.3 Senyawa kompleks

      Kompleks merupakan suatu senyawa yang ligannya (ion, molekul/ atom donor elektronnya) membentuk ikatan-ikatan koordinasi atau kovalen koordinasi dengan suatu atom-atom pusat. Ligannya sebagai donor pasangan elektron dan atom pusatnya sendiri bertindak sebagai akseptor donor pasangan elektron tersebut. Tak jarang pula kompleks-kompleks tersebut mengandung elektron-elektron tak berpasangan, tak berwarna, serta bersifat paramagnetik.

      Kompleks merupakan suatu senyawa yang ligannya (ion, molekul atau gugus atom donor elektronnya) membentuk ikatan-ikatan koordinasi dengan ion atom pusat. Ligannya sebagai donor pasangan elektron dan atom pusatnya sendiri bertindak selaku akseptor pasangan elektron tersebut. Tak jarang pula kompleks-kompleks tersebut mengandung elektron-elektron tak berpasangan, tak berwarna, serta bersifat paramagnetik, syarat terbentuknya senyawa kompleks:

a.       Lebih mudah terbentuk jika jari-jari ion atau atom pusatnya kecil tetapi memiliki muatan besar.

b.      Ion tersebut mempunyai orbital kosong dengan tingkat tenaga yang hampir sama.

                                                                                                          (Arsyad, 2001)

      Terbentuknya senyawa kompleks dibagi atas 2:

1.      Atom  pusat menerima elektron sehingga membentuk orbital yang stabil dan tiap   orbital yang stabil ini memiliki sepasang elektron dengan spin berlawanan.

2.      Atom pusat menerima molekul-molekul koordinasi yang cukup sehingga molekul-molekul yang mempunyai atom pusat tadi membentuk struktur yang simetris yang biasanya berupa kubus tetrahedron dan oktahedron.

Misal: CuSO₄.5H₂O + 4NH₃                       Cu(NH₃)₄SO_4.

                                                                                                                                (Cotton, 1992)

            2.4. Kompleks Werner dan Kompleks logam karbonil

       Kompleks Werner adalah kompleks yang tidak berisi ikatan logam karbon dan kompleks sianida. Kompleks logam karbonil adalah kompleks yang paling sedikit berisi ikatan logan karbon. Senyawa golongan ini tidak mempunyai sifat garam seperti garam kompleks Werner dan bersifat kovalen. Umumnya larut dalam pelarut non polar, mempunyai titik leleh dan titik lebur rendah.

                                                                                                    (Sukardjo, 1992)

            2.5. Kompleks Inert dan Labil

       Suatu kompleks disebut labil apabila ligannya dapat diganti dengan ligan lain secara rapat, disebut inert apabila penggantian ini berjalan secara lambat. Walaupun biasanya kompleks yang stabil bersifat inert dan kompleks yang tidak stabil, nama sebenarnya antara kediuanya tidak ada hubungan.

                                                                                            (Sukardjo, 1992)

                                                                       

            2.6. Stabilitas kompleks

       Adalah kestabilan ion-ion kompleks secara kuantitatif, diantaranya dipengaruhi oleh:

a.       Ion pusat

- Besar dan muatan dari ion

   makin besar perbandingan muatan jari-jari maka makin stabil kompleks      yang dibentuk.

-    Faktor CFSE

-    Faktor distribusi muatan

b.      Ligan

-    Besar dan muatan dari ion

Semakin besar muatan dan jari-jarinya semakin kecil maka semakin stabil kompleks yang dibentuk.

-    Sifat basa

makin basa logam maka makin stabil kompleks.

-    Faktor pembentuk Chellat

-    Faktor besarnya lingkungan

-    Faktor ruang.

                                                                                                (Sukardjo, 1985)

            2.7. Ligan

       Ligan merupakan spesies yang memiliki atom yang dapat menyumbangkan sepasang elektron pada ion logam pusat pada tempat tertentu dalam lengkung koordinasi. Sehingga ligan merupakan basa lewis dan ion logam merupakan asam lewis.

      Kebanyakan ligan adalah anion atau molekul netral yang merupakan donor electron. Ada beberapa jenis ligan yaitu:

1.      Ligan monodentat

Ligan seperti ini menyumbangkan sepasang electron kepada sebuah atom ligan, umumnya adalah I^-, Cl^-, Br^-, CN^-, NH₃, H₂O, OH, dan lain-lain.

2.      Ligan bidentat

Ligan seperti ini mengandung dua atom yang masing-masing secara serempak membentuk dua donor elektron kepada ion logam yang sama.

Contoh: diammine, difosfin.

3.      Ligan polidentat

Ligan ini mengandung lebih dari dua atom yang masing-masing secara serempak membentuk ikatan ion logam yang sama, biasanya disebut ligan Chellat.

Contoh: EDTA.

                                                                                                      (Cotton, 1992)

2.8. Teori medan ligan

       Untuk memahami kation antara struktur elektron dengan sifat ion dan molekul kompleks. Uraian tentang struktur electron dikembangkan menurut teori medan kristal dan teori ligan. Dalam teori medan ligan yang asli, efek netto dari setiap ligan dianggap sebagai suatu muatan negatif yang menolak elektron-elektron ion atau atom pusat. Teori medan ligan bukan hanya menimbang penolakan muatan ini, tetapi juga mempertimbangkan sifat kovalen dari ikatan antara ligan dan ion atau atom pusat.

       Sifat ligan, entah itu suatu molekul netral atau ion negatif, menyumbang sepasang electron untuk membentuk sebuah ikatan dengan ion atau atom pusat. Gaya yang diadakan terhadap ion atau atom pusat oleh electron-elektron ini, dan oleh muatan netto ligan-ligan disebut medan ligan.

                                                                                                      (Keenan, 1991)

2.9. Hibridisasi pada ion [Cu(NH₃)₄]²⁺

       Ion kompleks [Cu(NH₃)₄]²⁺ termasuk ion kompleks planar segi empat yang membentuk ikatan hibrida dsp². data eksperimen memberi petunjuk bahwa ion [Cu(NH₃)₄]²⁺  mempunyai bentuk geometri planar segi empat dan sepasang electron yang tidak berpasangan. Hibridisasi yang terjadi pada ion [Cu(NH₃)₄]²⁺ adalah seperti berikut:

²⁹Cu= [Ar] 3d¹⁰ 4s¹                                                                                                   

           [Ar]                                             

                                 3d                   4s

Cu²⁺= [Ar] 3d⁹ 4s

           [Ar]                            [Ar                                                                

                                                              4s         4p                        4d

Cu²⁺ dalam ion [Cu(NH₃)₄]²⁺

                [Ar]                                                                                                   

                                     3d                     dsp²             4p                 4d

                                                                                           (Syarifuddin, 1994)

      2.10. Reaksi ion tembaga (II)

         Larutan ammonia bila ditambahkan dalam jumlah yang sangat sedikit, maka akan terbentuk endapan biru suatu garam basa (tembaga sulfat basa).

      2Cu²⁺ + SO₄ + 2NH₃ + 2H₂O                  Cu (OH)₂.CuSO₄  + 2NH₄⁺

Yang larut dalam reagensia berlebihan, dimana terjadi warna biru tua, yang disebabkan oleh terbentuknya ion kompleks tetraammin kuprat(ll)

       Cu(OH)₂. CuSO₄   + 8NH₃                 2[Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO₄^2- + 2OH^-

   Jika larutan  mengandung garam ammonium (atau larutan itu sangat asam dan ammonia yang dipakai untuk menetralkannya sangat banyak), pengendapan tidak terjadi sama sekali, tetapi warna biru langsung terbentuk.

           Ion tembaga juga dapat membentuk akuo komplek [Cu(H₂O)₄ ]²⁺ rumus umum yang biasanya berupa tembaga sulfat pentahidrat [Cu(H₂O)₄ ], [SO₄(H₂O)] atau CuSO_4.5H₂O.

                                                                                                           (Vogel, 1990)

2.11. Kristalisasi

         Kristalisasi adalah suatu proses pengubahan cairan menjadi padatan dengan cara cairan tersebut dilarutkan dalam pelarut panas kemudian didinginkan. Tujuan dari proses kristalisasi adalah untuk memperoleh kristal yang bebas dari pengotornya. Kristalisasi dilakukan dengan pelarut yang tepat.

         Tahap-tahap kristalisasi:

a.             melarutkan zat dalam pelarut panas

b.            menyaring larutan panas untuk menghilangkan kotoran yang tidak larut

c.             mendinginkan larutan dan mengendapkan kristalnya

d.            menyaring larutan yang dingin untuk memisahkan kristal dari larutan

e.             mencuci kristal untuk menghilangkan pelarut yang melekat

f.             mengeringkan kristal untuk menghilangkan sisa pelarut.

               Faktor-faktor yang mempengaruhi proses kristalisasi;

1.            Temperatur

Temperatur meningkat maka kristal sulit dibentuk

2.            Konsentrasi

Konsentrasi besar maka kristal sulit dibentuk.

3.            Tekanan

Tekanan akan mempengaruhi konsentrasi

4.            Ion sejenis

Kelarutan meningkat dengan adanya ion sejenis menyebabkan kristal sulit dibentuk.

                                                                                    (Wilcox, 1985)

      2.12. Proses kristalisasi

               Proses kristalisasi dapat dibagi menjadi 4 macam yaitu;

·   Pengkristalan dengan pendinginan

Metode ini diterapkan pada zat terlarut yang akan mengalami perubahan kelarutan besar bila suhu diturunkan.

·   Pengkristalan dengan penguapan

Metode ini diterapkan pada larutan dengan zat terlarut tidak akan mengalami perubahan kelarutan besar apabila suhu diturunkan.

·   Pendinginan dengan adiabatik

Metode ini merupakan gabungan antara metode pengkristalan dengan pendinginan dan pengkristala dengan penguapan. Pendinginan bertujuan memperkecil daya larut sedangkan penguapan bertujuan memperkecil tekanan total permukaan sehingga lebih kecil daripada tekanan uap pada suhu tersebut.

·   Pengkristalan dengan salting out

Metode ini merupakan pengkristalan dengan penambahan zat baru untuk menurunkan zat terlarut dengan tidak ada pendinginan dan penguapan.

                                                                                                (Brady, 1987)

Dalam proses lanjut kristalisasi maka digunakan sebuah pelarut tertentu dengan pemilihan mengacu pada daya larut antara zat yang dimurnikan dengan kotoran yang diperkirakan masih tertinggal. Beberapa persyaratan pelarut yang dapat digunakan dalam proses lanjut krisataslisasi antara lain:

-          pelarut tersebut memberikan perbedaan daya larut yang cukup besar antara  zat yang dimurnikan dengan zat pengotor.

-          Tidak meninggalkan zat pengotor pada kristal

-          Mudah dipisahkan dari kristal

-          Bersifat inert (tidak mudah bereaksi dengan kristal).

                                                                                                (Cahyono, 1991)

   2.13. Pengaruh penurunan suhu terhadap terjadinya kristal

§  Bila penurunan suhu berjalan dengan cepat maka kecepatan tumbuhnya inti kristal lebih cepat dari pada kecepatan pertumbuhan kristal, sehingga kristal yang diperoleh kecil-kecil, rapuh dan banyak.

§  Bila penurunan suhu dilakukan perlahan-lahan maka kecepatan pertumbuhan kristal lebih cepat dari pada kecepatan pertumbuhan inti kristal, sehingga kristal-kristal yang dihasilkan besar-besar, liat dan elastis.

                                                                                               (Austin, 1986)

     

      2.14. Sturuktur morfologi dan kemurnian endapan

                        Endapan dapat disaring dan dicuci tergantung pada sturtur morfologi endapan adalah pada bentuk dan ukuran kristalnya. Makin besar kristal yang terbentuk saat berlangsungnya pangendapan, makin mudah disaring dan makin cepat krustal-kristal itu akan turun ke bawah keluar dari larutan. Struktur yang sederhana seperti kubus oktahedral. Jarum-jarum sangat menguntungkan karena meski dicuci setelah disaring kristal dengan stuktur yang lebih kompleks yang mengandung lekuk-lekuk dan lubang-lubang akan menahan cairan.

      Ukuran dibentuk kristal dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

a.             laju pembentukan  inti

laju pembentukan inti dinyatakan dengan jumlah inti yang terbentuk dalam satuan waktu, jika laju pembentukan inti tinggi, maka banyak sekali kristal yang terbentuk, tapi tak satupun akan tumbuh menjadi besar, jadi yang terbentuk berupa partikel-partikel koloid.

b.            Laju pertumbuhan kristal

Laju pertumbuhan kristal merupakan faktor lain yang mempengaruhi ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan berlangsung. Jika laju tinggi, kristal-kristal besar terbentuk, laju pertumbuhan kristal juga dipengaruhi derajat lewat jenuh.

                                                                                       (Vogel, 1990)

      2.15. Rekristalisasi

               Rekristalisasi adalah salah satu cara pemurnian padatan (dalam bentuk serbuk) yaitu dengan mengulang kristalisasi agar diperoleh zat kristal murni, kristalisasi senyawa organik dipengaruhi oleh pelarut, pelarut yang umum digunakan untuk tujuan kristalisasi adalah air, metal alkohol, etil alkohol, etil asetat, aseton, etil eter, kloroform, benzen, karbon tetraklorida (CCl₄).

                                                                                                (S.M. James, 1967)

      2.16. Analisa bahan

            2.16.1. CuSO₄. 5H₂O (kupri sulfat pentahidrat)

                        a.  Sifat fisik

Ø  Berat molekul: 159,61 g/mol

Ø  Komposisi Cu: 39,81% ; O: 40% ; S: 20,09%

Ø  Larut dalam air

Ø  Tidak alrut dalam alcohol

Ø  Densitas: 3,6 g/ml

Ø  Bersifat higroskopis

                                                                                          (Budaveri, 1976)

      b.  sifat kimia

  -    ---->            CuO + H₂SO₄                    CuSO₄. 5H₂O

                                                                                      (Achmadi, 1994)

2.16.2. (NH₄)₂SO₄ (ammonium sulfat)

             Sifat-sifat (NH₄)₂SO₄ sebagai berikut:

Ø  Padatan rombus putih

Ø  Mengurai pada temperatur 235^oC

Ø  Sangat larut dalam air tidak larut dalam etanol

                                                                                                (Daintith, 1994)

Ø  Kristal abu-abu kecoklatan hingga putih yang larut dalam air, akan tetapi tidak larut dalam aseton/ alkohol. Amonium sulfat dibuat dari reaksi uap-uap amoniakal destilasi destruktif  batubara dengan H₂SO₄ dan dikristalkan. Banyak digunakan sebagai pupuk, untuk pemurnian air, industri, penyamakan dan zat aditif makanan.

Ø  Densitas: 1,77 g/ml

Ø  Titik leleh: 513^oC.

                                                                                 (Arsyad, 2001)

Ø                                    2NH₃ + H₂SO₄ ---->    (NH₄)₂SO₄

                                                                                 (Achmadi, 1994)

            2.16.3. NH₃ (amoniak)

Ø  Berwujud gas, tidak berwarna, memiliki bau yang menyengat dan khas, dapat larut dalam air, menghasilkan larutan alkali, digunakan sebagai larutan pendingin, dapat digunakan sebagai pupuk.

                                                                                            (Pringgodigdo, 1990)

Ø  Berat molekul: 17 g/mol

Ø  Berat jenis: 0,91 g/ml

                                                                                             (budaveri, 1976)

2.16.4. H₂O (aquades)

Ø  Densitas 1 g/ml

Ø  Berat molekul: 18 g/mol

Ø  Titik didih: 100^oC

Ø  Titik leleh: 0^oC

Ø  Larut dalam alkohol dan eter

Ø  Pelarut universal

Ø  Tidak berbau, tidak berasa, merupakan basa lemah

                                                                                 (Elizabeth, 1961)

            2.16.5. C₂H₅OH (etanol)

Ø  Berat molekul: 46,07 g/mol

Ø  Cairan encer tidak berwarna, berbau wangi, berasa pedas

Ø  Titik didih: 78,3^oC

Ø  Berat jenis: 0,79 g/ml

Ø  Titik leleh: -114,5^oC

Ø  Mudah terbakar, larut dalam air,alkohol dan eter.

                                                                                 (Basri, 1996)

   C₆H₁₂O₆     --->       2C₂O₅OH + 2CO₂

                                                                             (Achmadi, 1994)