LAPORAN PENENTUAN KALSIUM DARI BATU KAPUR

                                                           GRAVIMETRI                               

PENENTUAN KALSIUM DARI BATU KAPUR

SUHARMIN  

13 November 2014

1.    Tujuan Praktikum

Mahasiswa mampu memahami dan menguasai teori analisis gravimetri.

2.    Dasar Teori

Metode gravimetri untuk analisa kuantitatif didasarkan pada stokiometri reaksi pengendapan, yang secara umum dinyatakan dengan persamaan: 

aA + p^P  →  Aa P_p

“a” adalah koefisien reaksi setara dari reaktan anlit (A), “p” adalah koefisien reaksi setara dari reaktan pengendap (P) dan AaPp adalah rumus molekul dari zat dari  zat kimia hasil reaksi yang tergolong sulit larut (mengendap) yang dapat ditentukan bertnya dengan tepat setelah proses pencucian dan penyaringan. Penambahan rektan pengendap P umumnya dilakukan secara berlebih agar dicapai proses pengendapan yang sempurna.

Misalnya, pengendapan ion Ca²⁺ dengan menggunakan reaktan pengendap ion oksalat C₂O₄^2- dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut : 

Reaksi yang menyertai pengendap = Ca²⁺ + C₂O₄^2- (s)

Reaksi yang menyertai pengeringan =CaC₂O₄₍₅₎→CaO₍₅₎+CO₂₍₉₎+CO(g)

Cara gravimetri pada dasarnya dapat dilakukan dengan cara-cara berikut: Gravimetri cara penguapan, gravimetri elektrolisa, dan gravimetri metode pengendapan.[1]

Gravimetri dalam ilmu kimia merupakan salah satu metode kimia analitik untuk menentukan kuantitas suatu zat atau komponen yang telah diketahui dengan cara mengukur berat komponen dalam keadaan murni setelah melalui proses pemisahan. Analisis gravimetri melibatkan proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu. Metode gravimetri memakan waktu yang cukup lama, adanya pengotor pada konstituen dapat diuji dan bila perlu faktor-faktor koreksi dapat digunakan.[2]

Kandungan suatu unsur atau ion dalam suatu cuplikan dapat dianalisis dengan cara gravimetri dengan merubah unsur dan ion tersebut kedalam suatu bentuk senyawa yang mudah larut dengan penambahan suatu pereaksi pengendap. Beberapa kation dan anion dapat dianalisis dengan cara ini. Tetapi tiap kation maupun anion mempunyai cara-cara khusus yang terkandung pada sifat endapan yang diperoleh. Untuk analisis gravimetri reaksinya harus stoikiometeri mudah dipisahkan dari pelarutnya. Rumus kimianya diketahui dengan pasti dan cukup stabil dalam penyimpan.[3]

Gravimetri merupakan penetapan kuantitas atau jumlah sampel melalui penghitungan berat zat. Sehingga dalam gravimetri produk harus selalu dalam bentuk padatan (solid). Timbangan yang dipergunakan memiliki ketelitian yang tinggi atau kepekaan yang tinggi dan disebut dengan neraca analitik atau analytical balance. Dalam melakukan analisis dengan teknik gravimetric, kemudahan atau kesukaran dari suatu zat untuk membentuk endapan dapat diketahui dengan melihat kelarutannya atau melihat harga dari hasil kali kelarutan yaitu Ksp. Jika harga Ksp suatu zat kecil maka kita dapat mengetahui bahwa zat tersebut sangat mudah membentuk endapan.[4]

Analisis gravimetri adalah proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu. Bagian terbesar dari penentuan secara analisis gravimetri meliputi transformasi unsur atau radikal ke senyawa murni stabil yang dapat segera diubah menjadi bentuk yang dapat ditimbang dengan teliti. Berat unsur dihitung berdasarkan rumus senyawa dan berat atom unsur-unsur yang menyusunnya. Pemisahan unsur-unsur atau senyawa yang dikandung dilakukan dengan beberapa cara, seperti: metode penguapan, metode elektroanalisis, atau berbagai macam metode lainnya.[5]

Gravimetri dapat digunakan untuk menentukan hampir semua anion dan kation anorganik serta zat-zat netral seperti air, belerang dioksida, karbon dioksida dan isodium. Selain itu, berbagai jenis senyawa organik pula ditentukan dengan mudah secara grvimetri. Contoh-contohnya antara lain: penentuan kadar laktosa dalam susu, salisilat dalam sediaan obat, fenolftalein dalam obat pencahar, nikotina dalam pestisida, kolesterol dalam biji-bijian dan benzaldehida dalam buah-buahan tertentu. Jadi, sebenarnya cara gravimetri merupakan salah satu cara yang paling banyak digunakan dalam pemeriksaan kimia.[6]

Endapan merupakan zat yang memisahkan diri sebagai suatu fase padat keluar dari larutan. Endapan dapat berupa kristal (kristalin), atau koloid, dan dapat dikeluarkan dari larutan dengan penyaringan atau pemusingan (centrifigure). Endapan terbentuk ketika larutan menjadi terlalu jenuh dengan zat yang bersangkutan. Kelarutan (S) suatu endapan, menurut defenisi adalah sama dengan konsentrasi molar dari larutan jenuhnya. Kelarutan bergantung pada bagian kondisi, seperti suhu, tekanan, konsentrasi bahan-bahan lain dalam kelarutan itu,dan pada kondisi pelarutnya.[7]

Dalam menghitung hasil analisa dibutuhkan faktor gravimetri. Dimana faktor gravimetri adalah jumlah berat analit dalam 1gr berat endapan. Hasil kali dari endapan P dengan faktor gravimetri sama dengan berat analit.

Presentase berat analit A terhadap sampel dinyatakan dengan persamaan :

                                    % A =   x 100%

Berat analit A = berat endapan P x faktor gravimetri

      % A =

Faktor gravimetri dapat di hitung bila rumus kimia analit dari endapan diketahui dengan tepat.

Partikel hasil proses pengendapan ditentukan oleh proses nukleasi dan pembentukan nukleus. Dalam analisa gravimetri harus selalu diupayakan agar terdapat endapan yang murni dan partikel-partikelnya cukup besar sehinggamudah disaring dan dicuci.

  

Partikel endapan > 10-4cm

Partikel Koloid 10-7-10-4 cm

Kaster Nukleasi 10-6-10-7 cm

Ion-ion Dalam larutan 10-6 cm

  

                                                                  [8]

     Dalam reaksi pembentukan endapan, dimana endapan merupakan sampel yang akan kita analisis, maka dengan cermat kita dapat memisahkan endapan dari dari zat-zat lain yang juga turut mengendap. Proses ini cukup sulit dilakukan, namun cara yang paling umum adalah mengoksidasi beberapa zat yang mungkin mengganggu sebelum reaksi pengendapan dilakukan. Pencucian endapan merupakan tahap selanjutnya, proses pencucian umumnya dilakukan dengan menyaring endapan, yang dilanjutkan dengan membilasnya dengan air. Tahap akhir dari proses ini adalah memurnikan endapan, dengan cara menguapkan zat pelarut atau air yang masih ada didalam sampel, pemanasan atau mengeringkan dalam oven lazim dilakukan. Akhirnya penimbangan sampel dapat dilakukan dan hasil penimbangan adalah kuantitas sampel yang dianalisis.[9]

Pengendapan dilakukan sedemikian rupa sehingga memudahkan proses pemisahannya, misal: Ag diendapkan sebagai AgCl, dikeringkan pada 130ºC, kemudian ditimbang sebagai AgCl atau Zn diendapkan sebagai Zn (NH₄)PO₄.6H₂O, selanjutnya dibakar dan ditimbang sebagai Zn₂P₂O₇. Aspek yang penting dan perlu diperhatikan pada metode tersebut adalah endapannya mempunyai kelarutan yang kecil sekali dan dapat dipisahkan secara filtrasi. Kedua, sifat fisik endapan sedemikian rupa sehingga mudah dipisahkan dari larutannya dengan filtrasi, dapat dicuci untuk menghilangkan pengotor, ukuran partikelnya cukup besar, serta endapan dapat diubah menjadi zat murni dengan komposisi.[10]

3.    Alat Dan Bahan

3.1 Alat

Pada praktikum gravimetri penentuan kalsium dari batu kapur, alat-alat yang akan digunakan dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Alat praktikum gravimetri penentuan kalsium dari batu kapur.

Nama Alat	Fungsi
1.Gelas Beaker	Tempat untuk membuat larutan,dan penampung larutan.
2.Corong	Untuk menyaring campuran
3.Penangas	Untuk memanaskan larutan secara merata
4.Gelas Ukur	Berfungsi untuk mengukur reagen yang digunakan
5.Batang Pengaduk	Untuk mengaduk larutan
6.Erlenmeyer	Tempat pembuatan larutan
7.Pipe Tetes	Untuk meneteskan larutan dengan jumlah kecil.
8.Termometer	Untuk mengukur suhu larutan
9.Neraca Aanalitik	Untuk mengukur bahan (sampel), atau zat kimia
10.Eksikator	Untuk mendinginkan sampel (contoh).

11.Kaca Arloji	Digunakan untuk tempat zat yang akan ditimbang.
12.Tabung Reaksi	Tabung reaksi sebagai tempat mereaksikan reagen dengan sampel
s13. Mortal dan alu	Menghasluskan batu kapur
14. Tisu	Untuk melakukan penyaringan

3.2 Bahan

Pada praktikum gravimetri penentuan kalsium dari batu kapur, bahan yang akan digunakan dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Bahan praktikum gravimetri penentuan kalsium dari batu kapur.

Bahan	Sifat Fisik	Sifat kimia
HCl encer	·         Massa jenis : 3,21 gr/cm3. ·         Titik leleh : -1010C ·         Energi ionisasi : 1250 kj/mol ·         Kalor jenis : 0,115 kal/gr ·         Pada suhu kamar, HCl berbentuk gas yang tak berwarna ·         Berbau tajam.	·         HCl akan berasap tebal di udara lembab ·        Gasnya berwarna kuning kehijauan dan berbau merangsang ·        Dapat larut dalam alkali hidroksida, kloroform, dan eter ·        Merupakan oksidator kuat ·        Berafinitas besar sekali terhadap unsur-unsur lainnya
Batu kapur	·         Dapat berwarna putih susu ·         abu musa ·         abu tua ·         coklat bahkan hitam ·         tergantung keberadaan zat pegotornya	·         Berasiosiasi dengan aragonite (CaCO3) yang merupakan mineral metastable krena pada kurun waktu tertentu dapat berubah menjadi kalsit mineral lainnya yang umumnya berasiosiasi dengan batu kapur atau dolomite tetapi dalam jumlah kecil adalah siderite(FeCO3), ankarerit (Ca2 MgFe(CO3)4),dan magnesit (MgCO3)
Amonium oksalat	·          Tak berwarna ·          desitas 0. n86 kg/m2	·  Larut dalam air ·  Beracun ·  korosit ·  kebebasan pKb= 4,75
H2O (aquades)	·         Merupakan pelarut universal ·          memiliki warna yang bening ·         Berat molekul: 18,0153 gr/m ·         Titik leleh 0 0C,Titik didih 100 0C ·         Berat jenis 0,998 gr/cm3 ·         tidak berbau ·         Memiliki gaya adhesi yang kuat	·         Memilki keelektronegatifan yang lebih kuat daripada hydrogen ·         Merupakan senyawa yang polar ·         Memiliki ikatan van der waals dan ikatan hydrogen ·         Dapat membentuk azeotrop dengan pelarut lainnya ·         Dapat dipisahkan dengan elektrolisis menjadi oksigen dan hydrogen ·         Dibentuk sebagai hasil samping dari pembakaran senyawa yang mengandung hidrogen
AgNO3	·         Padatan Kristal ·         tidak berwarna ·         titik leleh 59 ·         titik didih 97 ·         densitas 1,82	·                     Larut dalam air ·                     merupakan garam
BaCl2	·       Berbentuk kristal ·       Tidak berwarna ·       Titik lebur : 9600 C ·       Densitas : pada suhu 200 C 3,10 kg/L ·       Tidak berbau	·                     Merupakan garam organik ·                     Mudah larut dalam air ·         Digunakan sebagai zat aditif   untuk pelumas ·        Beracun ·        Tidak bereaksi dengan udara
HNO3	·       Massa jenis : 1,502 gr/cm3 ·       Titik didih : 86ºC ·       Titik lebur : -42ºC ·       Energi evaporasi : 9,43 kkal/mol pada 200 C ·        Berat molekul : 63,02 gram/mol  ·       Nilai entropi : 37,19 kkal/mol oK pada 25Oc ·       Tidak berwarna	·      Merupakan oksidator yang kuat dan asam kuat ·      Reaksi dengan amonia menghasilkan amonium nitrat, menurut reaksi: HNO3 + NH3 → NH4NO3 ·      Reaksi dengan nikel sulfida menghasilkan garam nikel nitrat, nitrogen monoksida, belerang, dan air. 3 NiS + 8 HNO3 → 3 Ni(NO3)2 + 2 NO + 3 S + 4 H2O ·      Reaksi dengan NiS yangditambah asam klorida, menghasilkan garam nikel klorida. 3 NiS + 2 HNO3 + 6 HCl → 3 NiCl2 + 2 NO + 3 S + 4 H2O  ·      Reaksi dengan logam perak akan membentuk perak nitrat dan nitrogen dioksida.

4.      Prosedur kerja

CaCO3

                                                                          

-   Menimbang CaCO₃ yang telah halus sebanyak 0,2000 gr

-   Menambahkan HCl encer hingga sampel larut

Larutann CaCO3 + HCl

-        Memanaskan pada penangas air hingga suhu 70⁰ – 80⁰C

-        Mengendapkan dengan NH₄C₂O₄  hingga sempurna

Larutan CaCl + NH4C2O4

 

-        Memanaskan kembali diatas penangas air ± 1 jam,

-        Menyaring dengan kertas saring yang telah diketahui bobot kosongnya

Filtrat

Residu

 

-        Mencuci endapan hingga bebas klor dan sulfat (tes kuantitatif

-        Memanaskan dalam oven pada suhu 100⁰ – 110⁰C selama 1 jam

-        Mendinginkan dalam eksikator,

-       

Berat endapan konstan 0.08 gr

Menimbang kembali endapan

5.    Hasil Pengamatan Dan Perhitungan

5.1 Hasil Pengamatan

Pada praktikum gravimetri penentuan kalsium dari batu kapur, hasi pengamatan dapat dilhat pada tabel 3.

Tabel 3. Hasil pengamatan gravimetri penentuan kalsium dari batu kapur.

No.	Perlakuan	Hasil pengamatan
1	Menimbang dengan teliti contoh batu kapur yang telah dihaluskan	0,2000 g
2	Melarutkan dengan HCl encer 50 ml hingga contoh larutan sempurna	Larutan warna kecoklatan
3	Memanaskan diatas penangan air hingga suhu 70-80	Larutan berwarna keruh dan terdapat endapan
4	Menambahkan dengan ammonium oksalat	Larutan barwarna keruh
5	Memanaskan kembali diatas penangas air selama 30 menit kemudian disaring dengan kertas saring yang telah diketahui bobot kosongnya	Tidak ada perubahan dan terdapat filtrat dan residu
6	Mencuci endapan hingga bebas klor dan sulfat  (test kualitatif)	Filtrat bewarna bening
7	Memanaskan di dalam oven pada suhu 100 - 110	Endapan kapur menjadi kering.
8	Mendinginkan dalam eksikator dan ditimbang	Berat endapan 0,08 gram

5.2 Perhitungan

Diketahui :

1.        -  Berat contoh                  =   0,2000 gr

       -  Berat kertas saring + kaca arloji  =   47,05 gr

-    Berat kertas saring kosong

setelah pemanasan            =   47,13 gr

        Berat endapan                                   =   0,08 gram

Ditanyakan : %  Ca dalam batu kapur 0,2000 gr  ?

Mencari faktor gravimetri =

% Ca dalam CaCO₃    =

                                    =   = 16 %

            Jadi , % Ca adalah 16 % 

6.    Pembahasan

 Pada praktikum ini, praktikan melakukan kadar kalsium dalam batuan kapur halus yang memiliki sifat zat yang kering, maka zat ini harus dilarutkan dengan menggunakan larutan HCl encer, namun perlu diperhatikan pada saat menambahkan HCl encer harus dengan hati-hati agar tidak terbentuk gas.

Pada percobaan ini langkah pertama dilakukan adalah menimbang batu kapur yang telah dihaluskan sebanyak 0,2000 gr dengan menggunakan neraca analitik. CaCO₃ ini dilarutkan menjadi ion-ionnya dengan menambahkan HCl encer. CaCO₃ tidak dapat larut dalam air tetapi larut dalam asam karena dalam batu kapur terdapat unsur logam yaitu Ca yang hanya bisa larut dalam asam. Dalam persamaan reaksi adalah  :

CaCO₃ + HCl     CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Gambar 1. Larutan telah tercampur sempurna

          Setelah ditambahkan HCl encer larutan CaCO₃ lalu diaduk. Warna larutan menjadi cokelat dan menghasilkan larutan yang sempurna.

Setelah itu memanaskan larutan tersebut diatas penangas air hingga suhu 70^oC-80^oC, sementara pemanasan berlangsung terjadi penguapan dan terdapat gelembung gas. Hal ini terjadi karena larutan tersebut bereaksi dengan cepat karena semakin tinggi suhu yang diperoleh maka semakin cepat pula reaksi yang berlangsung dalam suatu larutan. 

Gambar 2. Pemanasan larutan

        Kemudian menambahkan Amonium oksalat sampai mengendapnya larutan tersebut hingga sempurna dan sedikit dapat mengendapkan Ca, yang terjadi adalah terbentuk endapan putih.

Gambar 3. Penambahan Amonium Oksalat

lalu dipanskan kembali diatas penangas selama ± 30 menit saat dipanaskan  terdapat endapan cokelat. sehingga hasil yang diperoleh yaitu terjadi perubahan warna menjadi keruh dan terbentuk endapan cokelat. Hal ini terjadi karena didalam larutan tersebut terdapat zat-zat pengotor yang diikat oleh NH₄(COOH)₂ yang terkontaminasi dengan suatu zat pelarut yang berlebihan. Sehingga hasil dari persamaan reaksi yaitu  : 

Ca²⁺ + (NH₄)₂C₂O₄→ CaC₂O₄ + NH₄⁺.

Gambar 4. Pemanasan kembali larutan

Langkah selanjutnya, yaitu dilakukan penyaringan dan pencucian. Penyaringan bertujuan untuk memisahkan endapan dengan larutannya sedangkan pencucian bertujuan untuk membersihkan endapan dari zat-zat pengotor.

Gambar 5. Proses penyaringan

Endapan tersebut dicuci dengan aquades berulang-ulang hingga bebas klor dan sulfat (tes kualitataif), air cucian diuji secara kualitatif dengan menambahkan pereaksi pengendap AgNO₃ dan HNO₃. Pengujian Cl^- ditambahkan larutan AgNO₃ dan ditambahkan larutan HNO₃ masih mengandung Cl^- hal ini menunjukkan bahwa endapan tersebut masih berisi zat pengotor berupa Cl^-. Endapan tersebut terjadi karena adanya reaksi antara ion Cl^- dengan Ag⁺ sehingga membentuk endapan AgCl sesuai reaksi:

Ag⁺ + Cl^- → AgCl

Flitrat berwarna bening setelah dilakukan beberapa kali pencucian, hal ini berarti endapan sudah bebas dri ion-ion pengotor yang mengikat ammonium oksalat. Sehingga diambil kesimpulan bahwa sudah tidak ada lagi unsur zat pengotor di dalam endapan. Kemudian langkah selanjutnya yaitu melakukan pemanasan dan pengeringan di dalam oven, endapan yang tersisa pada kertas saring dikeringkan di dalam oven 100-110^oC selama ±30 menit. Pengeringan endapan untuk menghilangkan air dan zat yang mudah menguap. dengan persamaan reaksi sebagai berikut : 

CaCO₂O₄ ↓ cokelat           CaO ↓ cokelat + CO_2(g)  +  CO_(g)

Setelah dipanaskan kemudian didinginkan pada eksikator selama ±5 menit. Dimasukkan kedalam eksikator untuk dipijarkan selama ±5 menit. Endapan ditimbang dan diperoleh beratnya sebesar 0,08 gr, Selanjutnya di lakukan kembali pemijaran dengan waktu yang sama dan didapati hasil timbangan sebesar 0,08 gr. Proses pemijaran dilakukan karena analisis gravimetri reaksinya harus stokiometri mudah dipisahkan dari pelarutnya rumus kimia diketahui dengan pasti dan cukup stabil dalam penyimpanan.

gambar 6 proses pendinginan

7.    Kesimpulan

Berdasarkan yang telah dilakukan dalam laboratorium dapat diketahui bahwa di dalam batu kapur terdapat kalsium yang ditentukan dengan cara analisis gravimetri metode pengendapan dimana kadar kalsium dalam kalsium karbonat (CaCO₃) adalah sebesar 16 % selain itu diperoleh 0,08 gr Ca yang terkandung dalam Batu kapur(CaCO₃).

8.    Kemungkinan Kesalahan

a. Kurang teliti dalam hal penimbangan baik kertas saring, endapan
b. Kurang teliti dalam mencampurkan larutan
c. Kurangnya konsentrasi prakiktkan selama proses praktikum berlangsung

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (2010). Gravimetri. (Online) Diakses di:http://ilmu-kimia-kimia.com/2010/04/gravimetri.html (6 November, 2013)

Anonim. (2010). Penentuan Kalsium Dalam Batu Kapur. (Online) Diakses di: http://awanl.com/2010/11/penentuan-kalsium-dalam-batu-kapur.html (6 November, 2013)

Awan. (2010). Penentuan Kalsium Dalam Batu Kapur. (Online) Diakses di: http://awanI.com/2010/11/penentuan-kalsium-dalam-batu-kapur.html (6 November, 2013)

Day, R.A. Jr & Underwood, A.L. (1988). Analisis Kimia Kualitatif. Erlangga: Jakarta.

Khopkar, S. M. (2008).  Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: Universitas Indonesia.

Satria. (2011). Analisa Gravimetri. (Online) Diakses di: http://Satria-kimia.com/2011/06/01/analisa-gravimetri.html (6 November, 2013)

Svhela. (1990). Buku Teks Analisis Organik dan Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro. Jakarta : PT. Kalman Media Pustaka

Teaching, T.(2013). Modul praktikum Mata Kuliah Dasar-Dasar Kimia Analitik. Gorontalo : UNG.

Zulfikar. (2010). Gravimetri. (Online) Diakses di:http://ilmu-kimia-kimia.com/2010/04/gravimetri.html (6 November, 2013)

.

---