fotokimia reduksi ion besi (III)

Larutan campuran 25 ml larutan besi (III) klorida 0,1 M ; 25 ml diamonium hidrofosfat 0,1 M ; 25 ml asam oksalat 1 M dimasukkan ke dalam gelas beker 400 ml. campuran tersebut dimasukkan kedalam almari.

4kertas HVS dicelupkan pada larutan (tetap berada dalam almari). diusahakan tercelup semua.

Kertas dikeluarkan dan diletakkan diantara dua kertas saring dengan interval waktu 15, 20, 25, 30 menit (masih dalam almari) untuk dikeringkan menjadi kertas peka.

Obyek tulisan dibuat diatas kertas kalkir dengan spidol. Kemudian obyek tulisan tersebut diletakkan diatas kertas peka dan dijepit dengan dua keping kaca. Kemudian dipanasi selama dengan variasi waktu 15-30 menit

kertas dicelupkan kedalam larutan heksasianoferat (III) 0,1 M

Kertas dicelupkan ke dalam dikromat encer 0,03 M.

Kertas dicelupkan ke dalam HCl 0,1 M dilanjutkan dengan air kran. lalu dikeringkan.

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK
PERCOBAAN 2
FOTOKIMIA REDUKSI ION BESI (III)

Disusun oleh:
Nama : Umi Jamilah
NIM : 4301412034
Jurusan : Kimia
Prodi : Pendidikan Kimia
Dosen : Ella Kusumastuti
Tanggal praktikum : 16 Mei 2014
Kelompok : 01

JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2014

JUDUL PRAKTIKUM : FOTOKIMIA REDUKSI ION BESI (III)

TANGGAL PRAKTIKUM : 16 MEI 2014

TUJUAN : Mempelajari reaksi reduksi ion besi (III) secara fotokimia dan mempelajari pemanfaatannya untuk cetak biru

LANDASAN TEORI
Fotokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari interaksi antara atom, molekul kecil dan cahaya (atau radiasi elektromagnetik). Fotokimia mempelajari reaksi-reaksi kimia yang diinduksi oleh sinar secara langsung maupun tidak langsung. Reaksi termal biasa yang berlangsung dalam gelap memperoleh energi pengaktifan dari penyerapan foton cahaya oleh molekul-molekulnya. Karena itu reaksi ini memberikan kemungkinan selektivitas yang tinggi, yang berarti bahwa energi dari kuantum cahaya tepat sesuai untuk reaksi tertentu saja. Keadaan elektronik molekul yang tereksitasi mempunyai energi dan distribusi elektron yang berbeda dari keadaan dasar, sehingga sifat kimianya pun berbeda.
(Alberty, 1984)
Dalam fotokimia terdapat dua hukum dasar. Menurut hukum yang pertama dari Grothus (1817) dan Draper (1843), perubahan fotokimia hanya dapat ditimbulkan oleh cahaya yang diserap. Radiasi yang tidak diserap tetapi dapat mendorong molekul tereksitasi untuk memancarkan sinar. Hukum kedua fotokimia yang diusulkan oleh Stark dan Einstein (1908-1912) menyatakan bahwa molekul yang menyerap satu kuantum sinar masuk menjadi teraktifkan.
(Alberty, 1984)
Penyerapan radiasi elektromagnetik oleh spesies ion dalam larutan membutuhkan elektron dalam ion yang dapat berpindah dari satu tingkat energi yang lain. Cahaya yang diserap harus memiliki energi yang sama dengan perbedaan dan tingkat energi tersebut dalam transisisi. Jika energi transisi terletak pada panjang gelombang cahaya tampak, maka komponen cahaya tersebut diserap dan cahaya yang diteruskan akan berwarna. Warna cahaya yang diteruskan adalah warna pelengkap dan warna yang diserap. Kenaikan sebuah elektron dari tingkat energi rendah ke tingkat yang lebih tinggi menyebabkan penyerapan komponen cahaya putih dan cahaya yang dilewatkan warna.
(Petrucci,1989)

Pengolahan cetak biru masih sangat jarang ditemukan,tetapi proses pembuatan cetak biru sangatlah mudah biasanya kertas cetak biru, dilapisi dengan besi ammonium sitrat dan kalium ferisianida yang sensitive terhadap cahaya. Proses penggambaran dilakukan pada kain tembus cahaya atau kertas yang ditempatkan di atas satu lembar kertas cetak biru dan dibuka pada tempat yang disinari oleh cahaya yang kuat. Cahaya mengubah besi ammonium sitrat menjadi senyawa garam dari besi, kemudian ketika kertas direndam di dalam air, senyawa garam dari besi bereaksi dengan kalium ferisianida untuk membentuk larutan biru pekat yang membuat kertas menjadi berwarna biru. Zat kimia pada kertas dilindungi dari cahaya oleh garis dari kertas atau melarutkan gambar dan mengakibatkan kertas atau gambar menjadi putih. Cetak biru dikembangkan dengan memancarkan cahaya pada senyawa besi. Dalam dunia fotografi senyawa perak dan halogen mengalami perubahaan oleh cahaya.
(Biddle,1949)
Besi merupakan unsur ke-4 terbanyak penyusun kerak bumi, tergolong unsur transisi utama. Di alam ditemukan dalam beberapa mineral, terutama sebagai hematite (Fe2O3), limonit (FeO(OH) nH2O) dan magnetit (FeO-Fe2O3). Besi dapat berada dalam emapat bentuk alotrop, yaitu sebagai besi-α, besi-β, besi γ dan besi-δ dengan titik transisi pada 770 C, 928 C, dan 1530 C. Bentuk α bersifat magnet,tetapi bila berubah menjadi besi δ sifat magnet itu hilang. Logam besi sangat reaktif dan mudah berkarat terutama dalam kondisi udara lembab atau suhu tinggi. Pada pemanasan bereaksi dengan unsur bukan logam, dapat membentuk senyawa besi (II) dan senyawa besi (III).
(Mulyono, 2005)
Besi adalah logam paling banyak, dan dipercayai sebagai unsur kimia ke sepuluh paling banyak di alam. Jumlah besi yang besar di bumi disangka menyumbang kepada medan magnet bumi. Simbolnya Fe ringkasan ferrumnama latin bagi besi. Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang ditemui dalam keadaan bebas.
Dalam industri, besi dihasilkan dari bijih, kebanyakan hematit (Fe2O3), melalui reduksi oleh karbon pada suhu 20000C.
2 C + O2 2 CO
3 CO + Fe2O3 2 Fe + 3 CO2
Besi yang dihasilkan dapat digunakan dalam sintesis senyawa-senyawa yang mengandung Fe.
Beberapa senyawa kompleks dengan atom pusat Fe adalah
1. FeIII [ (2,2-bipryridine)(HPO3)(H2PO4) ]
2. Kompleks M [TCNQ]
3. Kompleks Fe(II) - Cr(III) Oksalat
(Petrucci, 1989)
Bijih besi yang penting antara lain : magnetit, hematit, siderit, pirit dan chalcopirit. Dalam bidang industri, besi tuang digunakan untuk pembuatan barang barang tuang / cor, seperti penggorengan dan sebagainya. Salah satu persenyawaan besi adalah besi (III) klorida atau biasa disebut feri klorida. Dalam perdagangan, feri klorida dapat diperoleh sebagai hablur kuning yangmengandung 6 mol air hablur atau sebagai larutan pekat berwarna coklat karena terjadi hidrolisis yang kuat. Larutan FeCl3dalam air bersifat asam sehingga dapa melarutkan besi menjadi FeCl2. FeCl3 mudah larut dalam air, alkohol, dan eter bila ada asam klorida. Besi (III) klorida berguna antara lain :
Dalam kimia organik dapat dipergunakan sebagai pemindah / pembawa klor (seperti AlCl3) pada reaksi pengkloran.
Dalam praktek kedokeran dapat dipergunakan sebagai pembeku / penyetop darah.
Dalam industri cat celup dapat dipergunakan sebagai bahan pengoksidasi dan bahan betsa. (Svehla, 1990 : 259)
Uji terhadap adanya ion besi (III) dapat dilakukan dengan penambahan ion heksasianoferrat (II). Terjadinya endapan biru prusian besi (III) heksasianoferrat Fe4 membukikan adanya ion besi (III). Warna biru senyawa ini sering dimanfaatkan untuk kepentingan pembuatan tinta, cat, termasuk pigmen cetak biru. ( Atkins, 1997 : 370)

Ion besi(II) dan besi (III) akan membentuk kompleks yang hampir semuanya berbentuk oktahedral. Ion kompleks heksasianoferrat(II) yang biasa dikenal dengan ferrosianida merupakan contoh kompleks besi (II) yang sangat stabil. Ion ini dapat membentuk garam dengan beberapa kation. Ion besi (III) dalam larutan mudah tereduksi menjadi besi (II) dengan reduktor-reduktor lemah, seperti ion I-.
Fe3+ + I- Fe2+ + ½ I2
Dalam larutan, ion besi (III) membentuk kompleks dengan molekul air sebagai ligannya. Ion kompleks ini memiliki kecenderungan untuk mengalami hidrolisis
[Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H+
Atau
2[Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)4(OH)2[Fe(H2O)4]2+ + 2H+
(Tim dosen kimia Anorganik, 2014)
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan agar percobaan fotokimia reduksi ion besi (III) dengan cahaya yang didapatkan lebih baik :
Lemari harus benar-benar tertuup sehingga tidak ada cahaya yang masuk pada saat mereaksikan.
Pada saat mencampurkan asam oksalat dan besi (III) klorida dilakukan pengadukan yang cukup lama agar kedua larutan tersebut homogen.
Pada saat mencelupkan kertas HVS ke dalam larutan, diusahakan seluruh bagian keras menyerap larutan (tercelup seluruhnya).
Kertas HVS yang dikeringkan harus benar-benar kering sebelum dilakukan proses selanjutnya.
Cahaya yang digunakan untuk penyinaran harus cukup terang, dalam hal ini dapat digunakan cahaya matahari atau sinar UV.
(Atkins, 1997 : 373)

ALAT DAN BAHAN
ALAT:
1 buah gelas beker 400 mL
Ruang gelap (almari)
Keping kaca
Penjepit
8 buah Kaca objek
Pengaduk
Spidol
Cawan petri
BAHAN:
Asam oksalat 1M
Diamonium hidrofosfat 0,1 M
Larutan besi (III) klorida 0,1 M
Kertas HVS dan kertas kalkir
Kertas karton dan mika
Larutan asam klorida 0,1 M
Larutan K3Fe(CN)6 0,1 M
Larutan K2Cr2O7 0,03 M
Kertas saring

LANGKAH KERJA

DATA PENGAMATAN
Warna larutan besi (III) klorida : kuning pekat
Warna larutan diamonium hidrofosfat : bening
Warna larutan campuran : kuning bening
Warna larutan campuran + asam oksalat : coklat bening
Warna kertas setelah dicelupkan dalam larutan: kuning

Objek yang diamati
Jenis kertas
Lama penyinaran
Hasil
12
Kalkir
15 menit
Objek tercetak kurang jelas
KIMIA
Mika
20 menit
Objek tercetak kurang jelas

Karton
25 menit
Objek tercetak
02
Kalkir
30 menit
Objek tercetak

Reaksi-reaksi yang terjadi:
Besi (III) klorida + diamonium hidro fosfat (larutan campuran 1)
Reaksi yang terjadi adalah :
FeCl3 + (NH4)2HPO4 FePO4 + 2 NH4Cl + HCl
Larutan campuran 1 + asam oksalat
2 FePO4 + 3 H2C2O4 2 FeC2O4 + 2 H3PO4 +2 CO2
Reaksi ion yang terjadi adalah sebagai berikut :
Reduksi :Fe3+ + e- Fe2+
Oksidasi : C2O42- 2 CO2 + 2e-
2 Fe3++ 2e- 2 Fe2+
C2O42- 2 CO2 + 2e-
2 Fe3++ C2O42- 2 Fe2+ + 2 CO2
Dicelupkan pada larutan ion heksasianoferrat (II)
Fe2+(aq)+ [Fe(CN)6]3-(aq) Fe3+(aq) + [Fe(CN)6]4-
Selanjutnya, ion ini bergabung dan menghasilkan warna biru turnbull:
4 Fe3+(aq) + 3 [Fe(CN)6]4- Fe4 [Fe(CN)6]3
Biru turnbull
Dicelupkan pada larutan kalium dikromat
3 K2Cr2O7+ 2[Fe(CN)6]3- 2K3[Fe(CN)6] + 3Cr2O72-
Dicuci dengan HCl
K2Cr2O7 + 2HCl 2KCl + H2Cr2O7

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
Percobaan fotokimia reduksi besi (III) biasanya dilakukan dengan tujuan mempelajari reaksi fotokimia pada Besi (III) menjadi besi (II) serta pemanfaatannya untuk cetak biru. Berdasarkan konsep oksidasi dan reduksi, perubahan besi (III) menjadi besi (II) disebut sebagai reaksi reduksi karena pada proses ini bilangan oksidasi dari besi mengalami penurunan yakni dari +3 menjadi +2.
Proses pertama yang dilakukan dalam praktikum ini adalah mencampurkan larutan besi (III) klorida atau FeCl3 dengan larutan diamonium hidrofosfat atau [(NH4)2HPO4]. Besi (III) klorida atau FeCl3 berfungsi sebagai pengoksidasi dan juga sebagai sampel yang menghasilkan ion Fe3+. Sementara itu diamonium hidrofosfat atau [(NH4)2HPO4] berfungsi sebagai zat yang memperlambat terjadinya reaksi reduksi pada besi. Reaksi yang terjadi pada proses pencampuran ini adalah:
FeCl3 + (NH4)2HPO4 FePO4 + 2NH4Cl + HCl
Berdasarkan reaksi tersebut terlihat bahwa diamonium hidrofosfat dapat memperlambat reaksi reduksi Fe3+ karena Fe3+ akan bereaksi dengan PO43 membentuk FePO4 dengan ikatan yang stabil sehingga membutuhkan energi yang besar untuk mereduksi Fe3+.
Setelah dilakukan proses pencampuran antara FeCl3 dan [(NH4)2HPO4], maka selanjutnya campuran antara kedua larutan tersebut ditambahkan dengan asam oksalat atau H2C2O4yang berfungsi sebagai reduktor yang akan mereduksi ion besi (III) menjadi besi (II). Reaksi yang menunjukkan bahwa terjadi proses reduksi besi (III) menjadi besi (II) adalah sebagai berikut:
2 FePO4 + 3H2C2O4 2FeC2O4 + 2H3PO4 + 2CO2
Reaksi ion yang terjadi adalah :
Reduksi : Fe3+ + e- Fe2+
Oksidasi : C2O42- 2CO2 + 2e
2Fe3+ + 2e- 2Fe2+
C2O42- 2CO2 + 2e-
2Fe3+ + C2O42- 2Fe2+ + 2CO2
Proses pencampuran asam oksalat dilakukan di kamar gelap. Hal ini dilakukan karena adanya sinar akan mempengaruhi proses reduksi besi (III) menjadi besi (II). Dalam hal, ini energi yang berasal dari sinar matahari akan menyebabkan tumbukan antar partikel dengan senyawa lebih cepat sehingga reaksi yang terjadi akan berlangsung lebih cepat juga. Apabila reaksi reduksi ini berlangsung dengan cepat, maka akan susah untuk mengamati proses reduksi yang terjadi. Namun ketika praktikum, praktikan menggunakan larutan yang sudah disediakan diruang gelap.
Setelah larutan tercampur, langkah selanjutnya adalah membuat kertas peka. Kertas peka dibuat dengan mencelupkan kertas HVS ke dalam larutan. Pada percobaan ini kami membuat 4 kertas peka. Kertas peka ini dugunakan sebagai tempat untuk cetak biru. Proses pembuatan kertas peka tetap dilaksanakan di ruangan gelap untuk memudahkan proses pengamatan. Setelah kertas peka dibuat, kertas tersebut dikeringkan. Proses pengeringan dilakukan dengan menempatkan kertas peka tersebut diantara kertas saring. Hal ini dilakukan karena kertas saring memiliki daya serap yang kuat sehingga proses pengeringan dapat berlangsung dengan cepat. Proses pengeringan ini dilakukan selama 30 menit, lamanya pengeringan akan berpengaruh terhadap hasil cetak biru. Semakim lama waktu pengeringan semakin bagus hasil yang didapatkan.
Sambil menunggu kertas peka kering, dilakukan pembuatan objek pada kertas kalkir, kertas karton, dan mika. Pada kertas kalkir dituliskan angka "12" dan "02", pada mika dituliskan "KIMIA", sedangkan kertas karton dibuat pola segitiga dan bintang. Objek yang dituliskan inilah yang diharapkan nampak pada kertas peka sebagai hasil cetakan. Penulisan objek menggunakan spidol white board. Setelah menuliskan objek pada kertas kalkir, dan kertas mika, kemudian keduanya dikeringkan dengan cara diangin-anginkan. Hal ini bertujuan untuk memperjelas tulisan dan mencegah tulisan berceceran pada kertas kalkir dan mika pada saat dijepit dengan plat kaca. Selanjutnya, kertas kalkir, kertas karton, dan mika yang berisi tulisan atau objek diletakkan di atas kertas peka kemudian dijepit dengan dua pelat kaca. Fungsi pelat kaca adalah untuk menghindari pengaruh sinar matahari langsung pada objek dan kertas peka sehingga objek yang dihasilkan nampak dengan jelas pada hasil akhir. Setelah itu, kertas peka dan kertas objek yang dijepit dengan pelat kaca disinari sinar matahari. Fungsi penyinaran dengan sinar matahari adalah agar pemindahan cetakan antara kertas peka dan kertas objek dapat berlangsung dengan baik. Tahap inilah yang disebut dengan tahap fotokimia yakni reaksi kimia yang dapat berlangsung dengan bantuan sinar matahari. Waktu penyinaran praktikan variasi, yaitu 15 menit, 20 menit, 25 menit, dan 30 menit.
Proses selanjutnya adalah mencelupkan kertas peka pada larutan kalium heksasianoferrat atau [K3Fe(CN)6]. Larutan ini berfungsi sebagai pemberi warna biru pada kertas peka sehingga objek yang dituliskan dapat diamati.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
Fe2+(aq) + [Fe(CN)6]3-(aq) Fe3+(aq) + [Fe(CN)6]4-
Selanjutnya, ion ini bergabung dan menghasilkan warna biru Turnbull :
4Fe3+(aq) + 3[Fe(CN)6]4- Fe4[Fe(CN)6]3
Biru trunbull
Pada reaksi tersebut nampak bahwa reaksi reaksi antara Fe2+ dengan [Fe(CN)6]3-menghasilkan biru Turnbull.
Proses selanjutnya adalah mencelupkan kertas peka kedalam kalium dikromat atau K2Cr2O7 yang berfungsi untuk menghilangkan kotoran yang berupa ion heksasianoferat. Kemudian dicelupkan pada larutan asam klorida atau HCl yang fungsinya untuk membersihkan sisa-sisa kotoran tidak terikat oleh K2Cr2O7 juga untuk membersihkan diamonium yang kemungkinan berlebih pada saat terjadi reaksi. Tahap terakhir adalah mencuci kerta peka pada air keran dengan tujuan untuk menghilangkan kelebihan ion HCl dan garamnya. Reaksi yang terjadi pada saat pencucian adalah sebagai berikut:
3 K2Cr2O7+ 2[Fe(CN)6]3- 2K3[Fe(CN)6] + 3Cr2O72-
K2Cr2O7 + 2HCl 2KCl + H2Cr2O7
Pada percobaan ini dibuat empat variasi waktu penyinaran, yaitu 15 menit, 20 menit, 25 menit, dan 30 menit. Hasil yang didapat objek yang tercetak pada variasi penyinaran 15 menit dan 20 menit kurang jelas, variasi penyinaran 25 menit objek tercetak jelas, 30 menit objek tercetak kurang jelas. Hasil ini tidak sesuai dengan teori yang ada, seharusnya semakin lama waktu penyinaran maka warna biru terlihat semakin jelas. Terdapat hubungan antara lamanya waktu penyinaran dengan penampakan obyek yang dibuat, yaitu semakin lama waktu penyinaran, dimungkinkan semakin lama pula waktu yang diberikan untuk mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+, sehingga warna biru dapat terlihat semakin jelas.
Faktor-faktor yang meneyebabkan hasil praktikum tidak sesuai dengan teori yaitu. (1) Larutan campuran antara besi (III) klorida, diamonium sulfat, serta asam oksalat tidak dibuat baru (sudah ada dalam lab) sehingga produk Fe2+ yang dihasilkan tidak terlalu banyak. Hal ini yang menyebabkan warna biru pada larutan tidak terlalu pekat meskipun waktu pengeringan dan penyinaran sudah divariasi. (2) Pada saat kertas peka akan disinari dengan sinar matahari, kertas peka belum kering betul sehingga mempengaruhi hasil pada tulisan objek yang tercetak dimana semakin lama pengeringan maka objek yang terbentuk akan semakin jelas. (3) Kekurang jelasan objek yang tercetak mungkin disebabkan oleh tinta yang digunakan, tinta yang kami gunakan yaitu menggunakan spidol yang warna hitamnya sudah tidak terlalu pekat dan sudah hampir habis sehingga kemungkinan masih ada cahaya matahari yang bisa menembus tulisan itu. (4) Proses pencucian yang kurang baik sehingga pada kertas peka masih terdapat banyak ion heksasianoferrat (III) sehingga menyebabkan kertas peka berwarna biru prusi.

SIMPULAN
Fe3+ dapat direduksi menjadi Fe2+ dengan bantuan sinar matahari disebut sebagai fotokimia.
Warna cetak biru (biru trunbul) dihasilkan dari reaksi antara ion Fe2+dengan ion heksasianoferrat (III).

SARAN
Sebaiknya praktikan lebih hati-hati ketika mencelupkan ataupun mengeringkan kertas HVS, jangan sampai ada cahaya yang masuk
Sebaiknya praktikan mengetahui secara jelas langkah kerja yang akan dilakukan
Praktikan harus bekerjasama dengan teman sekelompok sehingga tidak terjadi misskomunikasi.
Sebaiknya praktikan memilih spidol yang tintanya masih bagus, lebih baik lagi menggunakan tinta cina

DAFTAR PUSTAKA
Alberty, R.A.,1984,"Thermodinamic of Biochemical Reaction", John Wiley and Sons Inc, New Jersey.
Atkins. 1997. Kimia Fisika Jilid 2 Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga.
Biddle,H.C.,1949,"Chemistry Today",Rand Mcalley and Company,USA
Cotton, Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI-Press.
Mulyono, M., 2002, "Kamus Kimia", PT Gresindo, Bandung.
Svehla. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semi Mikro Bagian I. Jakarta : PT Kalman Media Pustaka.
Tim Dosen Kimia Anorganik. 2014. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik. Semarang : Laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Tryono. 1994. Kimia Fisika Dasar-Dasar Kinetika dan Katalisis. Jakarta : Depdikbut

LAMPIRAN
Data Pengamatan

Foto praktikum

Hasil dengan kertas kalkir 2, waktu penyinaran 30 menitHasil dengan kertas karton, waktu penyinaran 25 menitHasil dengan menggunakan mika, penyinaran 20 menitHasil kertas kalkir 1, penyinaran 15 menitKetika proses pemanasanPola dan tulisan sebelum diletakkan diatas kertas peka
Hasil dengan kertas kalkir 2, waktu penyinaran 30 menit
Hasil dengan kertas karton, waktu penyinaran 25 menit
Hasil dengan menggunakan mika, penyinaran 20 menit
Hasil kertas kalkir 1, penyinaran 15 menit
Ketika proses pemanasan
Pola dan tulisan sebelum diletakkan diatas kertas peka

fotokimia reduksi ion besi (III)

Recommend Documents