Penentuan Besi dengan Titrasi Permanganometri

I.      Tujuan Percobaan

-          Mahasiswa diharapkan memahami prinsip titrasi permanganometri

-          Mahasiswa dapat menentukan kadar besi dalam suatu sampel dengan titrasi permanganometri

II.     Teori dasar

Biji besi yang utama adalah oksida atau oksida terhidrasi, yaitu hematite (Fe₂O₃), magnetit (Fe₃O_4),  geofit (Fe₂O₃.3H₂O) dan limonit (2Fe₂O₃.3H₂O). selain itu juga terdapat karbonat, yaitu siderite (FeCO₃),  dan Pirit (FeS₂). Untuk analisa besi dalam mineral tersebut , harus dilarutkan dengan pelarut asam terlebih dahulu. Asam terbaik untuk melarutkan bijih-bijih ini adalah asam klorida. Hampir sebagian besar oksida terhidrasi mudah larut ketika dilarutkan dengan pelarut asam tersebut, tetapi magnetic dan hematite melarut agak lambat. Penambahan timah (II) klorida membantu dalam melarutkan oksida-oksida terhidrasi ini.

Salah satu metoda yang digunakan untuk analisis kadar besi dalam suatu sampel adalah titrasi permanganometri. Pada metode ini digunakan KMnO₄ sebagai pentiternya dan juga sebagai indikatornya sehingga disebut autoindikator.         

 Penetapan kadar zat dalam praktek ini berdasarkan reaksi redoks dengan KMnO4 atau dengan cara permanganometri. Hal ini dilakukan untuk menentukan kadar reduktor dalam suasana asam dengan penambahan asam sulfat encer, karena asam sulfat tidak bereaksi terhadap permanganat dalam larutan encer.Pembakuan KMnO4 dibuat dengan melarutkan KMnO4 dalam sejumlah air, dan mendidihkannya selama beberapa jam dan kemudian endapan MnO2 disaring. Endapan tersebut dibakukan dengan menggunakan zat baku utama, yaitu natrium oksalat. Larutan KMnO4 yang diperoleh dibakukan dengan cara mentitrasinya dengan natrium oksalat yang dibuat dengan pengenceran kristalnya pada suasana asam. Pada pembakuan larutan KMnO4 0,1 N, natrium oksalat dilarutkan kemudian ditambahkan dengan asam sulfat pekat, kemudian dititrasi dengan KMnO4 sampai larutan berwarna merah jambu pucat. Setelah didapat volume titrasi, maka dapat dicari normalitas KMnO4 (anonim, 2009.d).

 Pada permanganometri titran yang digunakan adalah kalium permanganat. Kalium permanganat mudah diperoleh dan tidak memerlukan indikator kecuali digunakan larutan yang sangat encer serta telah digunakan secara luas sebagai pereaksi oksidasi selama seratus tahun lebih. Setetes permanganat memberikan suatu warna merah muda yang jelas kepada volume larutan dalam suatu titrasi.

a.                Kalium Permanganat

Kalium permanganate adalah oksidator kuat. Reagen ini dapat diperoleh dengan mudah, tidak mahal, dan tidak membutuhkan indicator terkecuali untuk larutan yang amat encer. Satu tetes 0,1 N permanganate memberikan warna merah muda yang jelas pada volume dari larutan yang biasa dipergunakan dalam sebuah titrasi. Warna ini digunakan untuk mengindikasi kelebihan reagen tersebut. Kelemahannya adalah dalam medium HCL. Cl^-dapat teroksidasi, demikian juga larutannya, memiliki kestabilan yang terbatas.

Reaksi yang paling umum ditemukan dalam laboratorium adalah reaksi yang terjadi dalam larutan-larutan yang bersifat asam, 0.1 N atau lebih besar:

MnO4- + 8H+ + 5e ? Mn2+ + 4H2O     E° = +1,51 V

Permanganat mengalami reaksi kimia yang bermacam-macam, karena mangan dapat berada dalam keadaan-keadaan oksidasi +2, +3, +4, +5, +6, +7. Untuk reaksi yang berlangsung dalam larutan yang asam akan terjadi reaksi :

            MnO₄ ^-+ 8H­­­­⁺ + 5e <=> Mn ²⁺+ 4H­₂O

Sedangkan untuk reaksi dalam larutan berasam rendah :

MnO₄ ^-+ 8H­­­­⁺ + 3e <=>        MnO₂ + 2H­₂O

Reaksi yang paling banyak digunakan adalah reaksi pada larutan yang sangat asam, dimana permanganat bereaksi dengan sangat cepat.

  Titrasi permanganometri adalah proses titrasi dimana garam kalium permanganat (KMnO₄) digunakan sebagai zat standard. Karena kalium permanganat (KMnO₄) tidak murni, banyak mengandung oksidanya (MnO dan Mn₂O₃), maka zat tersebut bukan merupakan standard primer melainkan zat standard sekunder sehingga larutannya harus distandarisasi dengan zat standard primer. Standarisasi dapat dilakukan dengan beberapa reduktor, seperti : As₂O₃, Fe, Na₂C₂O₄, H₂C₂O₄.2H₂O, KHC₂O₄, K₄{Fe(CN)₆}, Fe(NH₄)₂(SO₄)₂.

Reaksi reduksi ion permanganat (MnO₄ ^-) tergantung pada suasana larutan. Dalam suasana asam ion permanganat (MnO₄ ^-) yang berwarna ungu mengalami reduksi menjadi Mn²⁺ yang tidak berwarna menurut reaksi :

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

Dalam suasana asam ini dapat digunakan untuk menentukan secara langsung berbagai macam kation maupun anion, antara lain :

        Kation / anion                                     Hasil oksidasi

  Fe²⁺, Sn²⁺, VO²⁺, H₂O₂                        Fe³⁺, Sn⁴⁺, VO₃ ^-, O₂

  Mo³⁺, As³⁺, Ti³⁺, U⁴⁺                        Mo³⁺, As³⁺, Ti³⁺, U⁴⁺

  C₂O₄ ^2-, NO₂ ^-, SO₃ ^2-                       CO₂, NO₃ ^-, SO₄ ^2-

Sedangkan secara tidak langsung, melalui penambahan reduktor berlebih dapat digunakan untuk menentukan : MnO₄ ^-, Cr₂O₇ ^2-, Ce⁴⁺, MnO₂, Mn₃O₄, PbO₂, Pb₂O₃, dan Pb₃O₄.

Dalam suasana netral dan basa, MnO₄ ^-  mengalami reduksi menjadi endapan MnO₂ yang berwarna hitam, menurut reaksi :

MnO₄ ^-   +   2H₂O   +   3e^-      ®         MnO₂   +   4OH^-

                     Zat-zat yang dapat ditentukan secara permanganometri dalam suasana netral dan basa ini antara lain garam-garam Mn(II), asam format, dan garam format.

Pada proses titrasi permanganometri tidak perlu ditambahkan indikator untuk mengatahui terjadinya titik ekivalen, karena MnO₄ ^- yang berwarna ungu dapat berfungsi sebagai indikator sendiri ( auto indicator ).

b.                  Besi

Kawat besi dengan tingkat kemurnian yang tinggi dapat dijadikan sebagai standar primer. Unsur ini larut dalam asam klorida encer, dan semua besi (III) yang diproduksi selama proses pelarutan direduksi menjadi besi (II). Oksidasi dari ion klorida oleh permanganate berjalan lambat pada suhu ruangan. Namun demikian, dengan kehadiran besi, oksidasi akan berjalan lebih cepat. Meskipun besi (II) adalah agen pereduksi yang lebih kuat daripada ion klorida, ion yang belakangan disebut ini teroksidasi secara bersamaan dengan besi. Kesulitan semacam ini tidak ditemukan dalam oksidasi dari As₂O₃ ataupun Na₂C₂O₄ dalam larutan asam klorida.

Sebuah larutan dari mangan (II) sulfat, asam sulfat dan asam fosfat, disebut larutan “pencegah”, atau larutan Zimmermann-Reinhardt, dapat ditambahkan ke dalam larutan asam klorida dari besi sebelum dititrasi dengan permanganate. Asam fosfat menurunkan konsentrasi dari ion besi (III)dengan membentuk sebuah kompleks, membantu memaksa reaksi berjalan sampai selesai, dan juga menghilangkan warna kuning yang ditunjukkan oleh besi (III) dalam media klorida.

III.      Prosedur Kerja

     a. Alat                                                                                b. Bahan

     - Buret 50 ml                                                                       - sampel

     - Erlemeyer 125 ml                                                              - H₂SO₄ (1:8)

     - Hot Plate                                                                           - KMnO₄ 0,1 N

     - Pipet takar 25 ml                                                               - H₂C₂O₄.2H₂O

     - Pipet gondok 10 ml                                                           - H₃PO₄ pekat

     - Gelas ukur 25 ml

     c. Cara kerja

                  -     Percobaan A ( Standarisasi larutan kalium permanganate dengan asam oksalat )

1. Asam oksalat diambil sebanyak 0,03-0,04 gr, dan dimasukkan kedalam   erlemeyer 125 ml. Setelah itu ditambahkan 15 ml aquades sampai larut.

2. Asam sulfat (1:8) sebanyak 15 ml ditambahkan ke dalam erlemeyer yang berisi Asam Oksalat.

3. Erlemeyer yang berisi campuran itu dipanaskan sampai hampir mendidih (70-80^o C).

4. Dalam keadaan panas dilakukakan titrasi dengan larutan KMnO₄ sampai timbul warna merah muda, yang tidak hilang pada pengocokkan selanjutnya.

5. Kemolaran larutan kalium permanganate dapat ditentukan.

-          Percobaan B (Penentuan konsentrasi Fe²⁺)

1.      10 ml larutan sampel besi dimasukkan ke dalam erlemeyer.

2.      Asam Sulfat (1:8) sebanyak 10 ml dan H₃PO₄ pekat sebanyak 1 ml ditambahkan ke dalam erlemeyer.

3.      Campuran tersebut dititrasi dengan larutan KMnO₄ yang konsentrasinya telah ditentukan.

4.      Konsentrasi besi dalam sampet dapat dihitung.

 

IV.      Data Percobaan

Percobaan	Perlakuan	Hasil pengamatan Dengan penambahan KMnO4		Reaksi Akhir
		Sebelum	Setelah
A	0,035 gr H2C2O4 . 2H2O + 15 ml H2SO4 dan dipanaskan (t=70-80°C )	Bewarna bening	Bewarna merah muda ketika Volume KMnO4 terpakai 3,3 ml	16H+ + 5C2O42- + 2MnO4-  -->                                 10CO2+2Mn2++8H2O
B	10 ml Fe2+ + 10 ml H2SO4 + 1 ml H3PO4	Bewarna Kuning	Warna kuning menghilang ketika Volume KMnO4 1,1 ml	8H+ + 5Fe2+ + MnO4 -   -->                             5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

V.      Pembahasan

           Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh bahwa:    

1.     Standarisasi larutan kalium permanganat (KMnO₄) dengan larutan asam oksalat (H₂C₂O₄ . 2H₂O).

               Mula-mula 0,035 ml H₂C₂O₄ . 2H₂O ditambahkan dengan 15 mL larutan asam sulfat (H₂SO₄) dan dipanaskan sampai suhu 70-80°C pada saat ini larutan tidak berwarna (bening). Setelah dititrasi dengan larutan kalium permanganat (KMnO₄) menghasilkan larutan yang bewarna merah muda ketika volume KMnO₄ yang terpakai 3,3 ml. Dan pada saat itu titrasi harus dihentikan, karena ketika awal perubahan warna menjadi merah muda, berarti telah mencapai titik ekivalen.

         Dari data percobaan,

Diketahui: - massa H₂C₂O₄ . 2H₂O (Mr: 126) = 0,035 gr

                  -Volume KMnO₄ yang terpakai = 3,3 ml = 3,3 x 10^-3 L                      

Reaksi:

16H⁺ + 5C₂O₄^2- + 2MnO₄^-     -->    10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O

               Sehingga,

                        Mol H₂C₂O₄ . 2H₂O = 0,035 gr : 126 gr/mol = 0,000278 mol

          Maka, mol KMnO₄ =  ²/₅ x 0,000278 mol = 0,00011 mol

                                     

Sehingga didapat, M KMnO₄ = ^{0,00011 mol} /_{3,3 x 10}^-3 _liter = 0,033 M

Jadi, konsentrasi KMnO₄ adalah 0,033 M

2.     Menentukan konsentrasi Fe²⁺

Mula-mula 10 ml larutan sampel besi ditambahkan 10 ml H₂SO₄ (1:8) dan 1 ml H₃PO₄ pekat. Pada keadaan awal ini campuran berwarna kuning. Setelah dititrasi dengan larutan kalium permanganat (KMnO₄) yang telah ditentukan konsentrasinya, warna kuning menghilang ketika volume KMnO₄  yang terpakai 1,1 ml. Dan pada saat itu titrasi harus dihentikan, karena ketika warna kuning menghilang, ini menunjukkan telah mencapai titik ekivalen.

Dari data percobaan,

                Diketahui: -volume KMnO₄ yang terpakai = 1,1 ml =1,1 x 10^-3 L
                   -volume Fe²⁺ = 10 ml

               Reaksi

            8H⁺ + 5Fe²⁺ + MnO₄ ^-   -->   5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

   Sehingga,

            Mol KMnO₄ = 0,033 M x 1,1 x 10^-3 L
                              = 0,0363 x 10^-3 mol

   Maka, mol Fe²⁺ = 5 x 0,0363 x 10^-3 mol = 0,1815 mmol

            [Fe²⁺] = ^{0,1815 mmol}/_{10 ml} = 0,01815 M

Dan, massa besi = 0,1815 mmol x 56 gr.mol^-1 = 10,164 mg

            Jadi konsentrasi besi dalam sampel adalah 0,01815 M

VI.      Kesimpulan dan Saran

         a. Kesimpulan

             Berdasarkan dari hasil percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :

1.  Prinsip titrasi permanganometri ini adalah berdasarkan reaksi oksidaasi dan reduksi. Ini dikarenakantitrasi permanganometri ini merupakan bagian dari titrasi redoksometri.

2.   Larutan kalium permanganat (KMnO₄) adalah merupakan larutan standard sekunder karenanya harus dititrasi dengan larutan standard primer yaitu asam oksalat (H₂C₂O₄ . 2H₂O).

3.      Standarisasi larutan kalium permanganat (KMnO₄) dengan menggunakan larutan asam oksalat (H₂C₂O₄ . 2H₂O) didapatkan harga molaritas KMnO₄ sebesar 0,033 M.

4.      Kadar besi dapat dihitung dari hasil titrasi larutan sampel besi dengan larutan permanganate (KMnO₄) yang konsentrasinya telah ditentukan sebelumnya. Dari hasil titrasi ini di dapat kadar besi dalam sampel sebanyak 0,01815 M.

b. Saran

- Dalam titrasi permanganometri atau titrasi yang lain sangat dibutuhkan ketelitian dari kita untuk melihat perubahan warna yang terjadi.

- Seabaiknya ketika titrasi sedang berlangsung, tidak mengarahkan erlemeyer ke hadapan rekan kerja kita, karena akan fatal dampaknya.

DAFTAR PUSTAKA

Iryani dan Edi Nasra . 2011 . Penuntun Pratikum Kimia Dasar 2 . Padang