LAPORAN LAPORAN PRAKTIK PRAKTIKUM UM DASAR REAKSI ANORGANIK OKSIDASI REDUKSI : PENGARUH ASAM BASA PADA LOGAM
OLEH
:
KELOM ELOMP POK : 6 ANGG ANGGOT OTA A
: 1. HAFZ HAFZHA HATUL TUL HUSN HUSNA A 2. FINNY RAHMATANIA 3. SERLI SERLI SUKMA SUKMA YULI YULI 4. RIZKI RIZKI ANGGI SUHAIRAH SUHAIRAH NASUTION
DOSEN
: MIFTAHUL KHAIR,S.Si,M.Sc,Ph.D
ASISTEN
: 1. AULIA RAHMAN 2. MUTIA MUTIA NURUL NURUL
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNVERSITAS NEGERI PADANG 2018
Oksidasi Reduksi: Pengaruh Asam basa pada logam
A. Tujuan Untuk mempelajari pengaruh asam dan basa terhadap logam B. Waktu dan tempat Hari / tanggal Waktu Tempat
: Rabu / 07 Maret 2018 : 07 – 9.40 Wib : LABORATORIUM KIMIA ANORGANIK, FMIPA UNP
C. Dasar teori • Asam Asam adalah spesi yang dapat mendonorkan proton (donor proton). Asam kuat mendonorkan semua protonnya. Mineral asam seperti HCl, HNO3, dan H3PO4 adalah + asam-asam kuat. Asam dapat bertindak sebagai agen pengoksidasi. H adalah agen pengoksidasi (dan tereduksi menjadi H 2). • Logam Logam cenderung membentuk kation (ion positif) baik didalam larutan maupun senyawa. Logam padat bereaksi dengan asam membentuk kation dan melepas satu atau lebih elektron. + M(s) →Mn (aq) + ne 2elektron yang dilepaskan ditangkap oleh agen pengoksidasi (H+, NO3 , SO4 ) dan melepaskan gas. Deret aktivitas logam terlihat pada Table 4.1 Deret unsur pada atas (kiri) dapat mereduksi unsur-unsur yang ada dibawahnya (kanan). Jadi, kalium (K) adalah agen pereduksi yang paling kuat yang dapat mengganti semua logam di bawah + + (kanan) dalam deret aktivitas, berdasarkan reaksi: nK(s) + Mn (aq) → nK (aq) + M(s) dan sebaliknya, semua logam yang berada di atas (kiri) hidrogen dapat menggantikan asam (sebagai contoh diganti dengan H+) dan semua logam di bawah (kanan) hydrogen akan bereaksi dengan asam pengoksidasi. • Alkali Alkali merupakan basa kuat dengan rumus M(OH)n, dimana M adalah l ogam alkali (seperti Na, K) atau logam alkali tanah (seperti Ca, Mg), dan nilai n adalah 1 (untuk alkali) atau 2 (untuk alkali tanah). Beberapa logam bereaksi dengan larutan alkali. Reaksi alkali menunjukkan sifat “semi logam” dari unsur -unsurnya. Sifat semi logam adalah gabungan antara sifat logam dan non-logam. Dalam beberapa kasus, ditemukan bahwa oksida logam bereaksi dengan asam dan basa. Oksida Logam – oksida logam tersebut disebut dengan oksida amfoter. Unusr yang mempunyai oksida amfoter juga dapat bereaksi dengan alkali dan asam untuk menghasilkan gas H2. Zink juga dapat bereaksi degan asam dan basa dengan cara yang sama, tetapi lambat dan relative susah untuk melihat keberadaan gas H2 yang dihasilkan. Untuk membuktikan bahwa zink telah larut, tambahkan ion sulfida untuk menghasilkan endapan zink sulfida. (T et al., 2017) Reaksi setengah-sel yang melibatkan hilangnya elektron disebut reaksi oksidasi (oxidation reaction). Istilah “oksidasi” pada awalnya di gunakan oleh kimiawan untuk menjelaskan kombinasi unsur dengan oksigen. Namun, istilah tersebut sekarang memiliki arti yang lebih luas, termasuk untuk reaksi-reaksi yang tidak melibatkan
oksigen. Reaksi setengah-sel yang melibatkan penangkapan elektron disebut reaksi reduksi (reduction reaction). Dalam pembentukan kalsium oksida, kalium teroksidasi. Kalium bertindak sebagai suatu zat pereduksi (reducing agent) karena memberikan elektron kepada oksigen dan menyebabkan oksigen tereduksi. Oksigen terduksi dan bertingkat sebagai zat pengoksidasi (oxidizing agent) karena menerima elektron dari kalsium yang menyebabkan kalium teroksidasi. Perhatikan bahwa ti ngkat oksidasi dalam reaksi redoks harus sama dengan tingkat reduksi yaitu, jumlah elektron yang hilang oleh zat pereduksi harus sama dengan jumlah elektron yang diterima oleh zat pengoksidasi. Suatu jenis reaksi redoks yang umum adalah reaksi antara logam dengan asam, ditulliskan sebagai Logam + asam garam + molekul hidrogen (Chang, 2004 : 100). Kedua reaksi ini selalu terjadi secara bersamaan, serentak artinya ada spesies yang teroksidasi dan spesies lainnya tereduksi; oleh karena itu lebih tepat dinyatakan sebagai reaksi reduksi-oksidasi atau disingkat reaksi redoks. Sebagai contoh apabila sebatang tembaga dicelupkan ke dalam larutan perak nitrat, maka lapisan putih mengkilat akan terjadi pada permukaan batang tembaga dan larutan berubah menjadi biru. Hal ini bilangan ksidasi tembaga naik dari nol menjadi +2 dan bilangan ksidasi perak turun dari +1 menjadi nol, tembaga mengalami oksidasi perak dan mengalami reduksi. Walaupun setengah reaksi tersebut sesungguhnya tidak pernah ada dalam arti berdiri sendiri, namun pemahaman ini menjadi justru sangat penting dan merupakan langkah awal untuk menuyusun kelengkapan reaksi redoks secara utuh, termasuk penyetaraan koefisien reaksi yang bersangkutan. Penyetaraan koefisien yang menyangkut jenis atom dan muatan listrik suatu persamaan reaksi redoks sering merupakan problem yang cukup rumit (Sugiyarto,2004). Pada umumnya, tiap reaksi reduksi-oksidasi dapat dianggap sebagai jumlah tahap oksidasi dan reduksi. Harus ditekankan bahwa tahap-tahap individu ini tak dapat berlangsung sendiri; tiap tahap oksidasi harus disertai suatu tahap reduksi sebaliknya. Tahap reduksi ataupun
dan
oksidasi, yang melibatkan pelepasan ataupun
pengambilan elektron sering disebut reaksi setengah sel (atau lebih sederhana selsetengah) karena dari gabungan mereka dapat disusun sel galvani (baterai). Semua reaksi oksidasi-reduksi yang digunakan berlangsung dalam satu arah tertentu, misalnya Fe 2+
dapat direduksi oleh Sn , tetapi reaksi kebalikannya, oksidasi Fe
2+
4+
dan Sn
3+
tidak akan
terjadi. Inilah sebabnya digunakan tanda panah tunggal dalam semua reaksi, termasuk proses setengah-sel juga. Namun jika diperiksa satu reaksi setengah-sel secara tersendiri, dapatlah dikatakan bahwa biasanya reaksi ini reversibel. Jadi sementara Fe 2+
2+
direduksi (misalnya oleh Sn ) menjadi Fe , demikian pula Fe menjadi Fe
3+
-
2+ 2+
3+
dapat
dapat dioksidasi
dengan zat yang sesuai (misalnya MnO4 ) menjadi Fe . Sangatlah logis
untuk menyatakan reaksi-reaksi setengah sel ini sebagai kesetimbangan kima yang juga melibatkan elektron misalnya Fe
3+
-
2+
+ e Fe
(Svehla,1985 : 109-110). Tingginya kemasaman tanah sulfat masam merupakan permasalahan utama yang muncul untuk pertanaman padi, agar tanaman padi tumbuh optimal diperlukan penggenangan tanah pada beberapa fase pertumbuhan vegetatifnya. Da lain sisi upaya penggenangan secara tidak langsung akan mendorong terjadinya reduksi besi yaitu berubanya Fe
3+
2+
menjadi Fe . Pada kondisi tergenang ketersedian oksigen menjadi sangat terbatas karena laju difusi oksigen dapat berjalan 10.000 kali lebih lalmbat dari pada kondisi aerob sedangkan oksigen diperlukan oleh mikroorganisme untuk melakukan aktivitasnya, 3+
akibatnya Fe direduksi untuk dijadikan sebagai akseptor elektron oleh bakteri pereduksi besi agar didapatkan energi untuk kelangsungan hidupnya. Pada kondisi tereduksi 3+
mikroorganisme akan menggunakan Fe sebagai penerima elektron sehingga konsentrasi 2+
Fe meningkat. Berikut adalah reaksi reduksi Fe
3+
menjadi Fe
2+
dengan bantuan bahan
organik : +
2+
Fe(OH)3 + ¼CH2O + 2H Fe +
2+
Fe2O3 + ½CH2O + 4H 2Fe
+ ¼CO2 + ¼H2O
+ ½CO2 + H2O
Pada kondisi oksidatif (kering) Fe 2O3 (hematite) berada dalam kondisi yang lebih stabil, penggenangan (kondisi reduktif) menyebabkan Fe 2O3 tereduksi menjadi Fe
2+
yang lebih
bersifat meracun bagi tanaman. Rendahnya larutan posfat (P) di tanah sulfat masam juga dihubungkan dengan tingginya kelarutan besi pada tanah ini, kelarutan posfat pada tanah sulfat masam sangat ditentukan oleh keberadaan besi (Fahmi, 2008). Salah satu zat yang terdapat dalam air yang dapat mengganggu kesehatan manusia baik dari konsentrasi ataupun dari segi psikologis adalah Fe, dimana Fe dalam air dapat menyebabkan air berubah menjadi kekuningan. Fe dalam air dapat bersumber dari : proses oksidasi yaitu adanya bakteri besi (Crenothrix) yang mempunyai kemampuan 2+
3+
untuk mengoksidasi Ferro (Fe ) menjadi Ferri (Fe ), korosif atau perkaratan dari besi yang terdapat dalam air atau sistem perpipaan yang membuat kandungan Fe bertambah, dan mineral-mineral yang terkandung di dalam tanah (Abidin, 2008 ). Pemberian arus searah ke dalam larutan menyebabkan terjadi proses reduksi pada katoda dan oksidasi pada anoda. Agar proses ini dapat berlangsung diperukan pengaturan potensial yang diberikan. Agar terjadi pengendapan maka diperlukan data-data berupa harga potensial reduksi pada logam-logam yang terlibat dalam proses tersebut. Sebagai
3+
2+
2+
contoh potensial reduksi dari besi (Fe / Fe ) adalah 0,771 volt ; Fe /Fe adalah -440 2+
6+
volt ; Zn /Zn adalah -0,763 volt ; Cr / Cr
3+
3+
adalah 1,3600 volt ; Cr /Cr adalah -0,744
2+
2+
volt ; Pb /Pb adalah -0,126 volt ; dan Cu /Cu adalah 0,337 volt. Logam dengan potensial reduksi besar akan terendapkan di katoda terlebih dahulu. Pada potensial tertentu (2,5-4 volt) logam-logam berat dalam limbah dapat tereduksi pada logam besi yang digunakan sebagai katoda (Marwati, 2009 ). Kadang-kadang oksidator dan reduktor dalam suatu reaksi merupakan unsur yang sama, seperti contoh berikut : Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O Reaksi di atas, oksidatirnya Pb
4+
dari PbO dan reduktornya logam Pb, baik reduktor
maupun oksidator berubah menjadi Pb
2+
dalam PbSO4. Reaksi ini terjadi dalam
akumulator mobil yang sedang menghasilkan arus listrik. Bila aki tersebut “sudah habis” berarti sudah terlalu banyak yang berubah menjadi PbSO 4, maka perlu untuk di-charge dengan memaksakan reaksi di atas berjalan ke arah sebaliknya, yaitu sebagai berikut : 2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 2H2SO4 Reaksi di atas juga merupakan reaksi redoks, baik oksidator maupun reduktornya merupakan unsur yang sama yaitu Pb
2+
0
yang direduksi menjadi Pb , sedang Pb
2+
sebagai
4+
reduktor dioksidasi menjadi Pb . Reaksi demikian dinamakan oksidator dan reduktor zat yang sama pula dinamakan reaksi disproposionisasi atau auto oksidasi -reduksi (Tim Dosen, 2016). Dalam sel galvanik, listrik dihasilkan lewat reaksi kimia spontan. Oksidasi pada anoda dan reduksi pada katoda berlangsung secara terpisah, dan elektron mengalir lewat rangkaian eksternal. Kedua bagian ini dari sel galvanik adalah setengah-sel, dan reaksi pada elektroda adalah reaksi setengah-sel. Jembatan garam memungkinkan ion mengalir diantara setengah-sel. Arus listrik mengalir dari anoda ke katoda karena ada selisih energi potensial listrik diantara kedua elektroda. Aliran arus listrik ini analog dengan air yang jatuh dari air tejun karena ada selisih energi potensial gravitasi, atau aliran gas dari wilayah bertekanan tinggi ke wilayah bertekanan rendah. Dalam percobaan selisih potensial listrik diantara anoda dan katoda di ukur dengan voltmeter dan angkanya (dalam volt) disebut voltase sel. Namun, dua istilah lain, gaya elektromotif atau emf (E) dan potensial sel juga digunakan untuk menyatakan voltase sel. Voltase suatu sel bergantung tidak hanya pada jenis elektroda dan ion-ionnya, tetapi juga pada konsentrasi ion di sel bekerja mana Notasi konvensional untuk menyatakan sel galvanik ialah diagram sel (Chang,2004).
D. Alat dan Bahan Alat : −
Tabung Reaksi
−
Rak Tabung reaksi
−
Paku besi
−
Pipet pencet
−
Gelas kimia
Bahan: −
Logam Fe, Zn, Cu
−
Larutan Na2S2O3
−
Larutan HNO2 5M
−
Larytan HCl 5M
E. Prosedur Percobaan 1. Siapkan spotong kecil logam Fe, Zn, dan Cu. Brsihkan logam tersbut menggunakan sabut baja (ampelas) dan tempatkan sample tersebut ke dalam tabungtabung scara berpisah. 2. Tambahkan 3 ml larutan HCl 5M kedalam tabung tes dan catat perubahan yang terjadi pada table lembar kerja dan t ulis prsamaan reaksinya. 3. Jika tidak terjadi, panaskan tabung-tabung t es tersebut secara hati-hati dan catat prubahan yang terjadi 4. ulangi langkah-langkah tersebut untuk logam-logam lain 5. ulangi cara krja pada langkah 1-4 dengan menggunakan larutan HNO3 5M sebagai pengganti larutan HCl. Catat semua pengamatan dan tulis pula persamaan reaksinya. 6. ulangi cara kerja pada langkah 1-4 dengan menggunakan larutan HCl. Catat hasil pengamatan. 7. Ke dalam tabung tersebut , tambahkan 2 ml Na2S2O3 amati perubahan yang terjadi. F. TABEL PENGMATAN
Asam
Logam
Pengamatan Dingin
HCl
Zn
Timbul gas H2 brwarna putih.
Persamaan Reaksi Panas
Zn (s) + 2HCl
Fe(paku)
Cu
Zn larut dalam HCl dan
(aq) → ZnCl2 (s) +
mnghasilkan panas, (+)
H2 (g)
Timbul gas H2 tapi raksi lebih
Fe (s) + 2HCl
lambat. Larutan brwarna hijau
(aq) → Fe2+ + 2Cl-
bning.
(s) +H2 (g)
Tidak bereaksi
Cu tidak larut,
Cu (s) + 2HCl
larutan
(aq) → CuCl (s)
berubah
+H2 (g)
menjadi kuning bening HNO3
Zn
Larut, tapi lebih lambat dari
3Zn (s) +8HNO3
dngan menggunakan HCl. Ada
(aq) → 3Zn 2+ +
sedikit gelembung gel-gel
2NO + 6NO3- +
menghasilkan panas , larutan
4H2O (g)
brwarna orange bening. Fe
Bereaksi lebih cepat dari HCl.
Fe (s) +HNO3 (aq)
Terdapat gelembung gas.
→
Larutan berwarna coklat
F3+ +NO
+2H2O (g)
kehitaman. Cu
Bereaksi sangat lambat ada gas
Cu (s) + HNO3
berwarna coklat kekuningan
(aq)
dan larutan brwarna biru muda
(s) + H2 (g)
→
bening.
Logam
Zn
Pengamatan dan Persamaan Reaksi Pngaruh alkali
Pengaruh Sulfida
Zn + NaOH → terdapat endapan
Zn +NaOH
seperti gelatin putih,
+Na2S2O3 →tidak bereaksi
Fe
Fe +NaOH → terdapat endapan putih,
Fe + NaOH +Na2S2O3 →tidak bereaksi
Cu
Cu + NaOH → terdapat endapan biru
Cu + NaOh +
Cu(NO3)2
tembaga(II) hidroksida.
Na2S2O3 →tidak bereaksi
Bila dipanaskan endapan diubah menjadi tembaga(II) oksida hitam.
Persamaan Reaksi : Zn (s) + 2HCl (aq)
→
ZnCl2 (s) + H2 (g) ↑
Fe (s) + 2HCl (aq) → Fe2+ + 2Cl- (s) +H2 (g) ↑ Cu (s) + 2HCl (aq)
→
CuCl (s) +H2 (g) ↑
3Zn (s) +8HNO3 (aq) → 3Zn 2+ + 2NO + 6NO 3- + 4H2O (g) ↑ Fe (s) +HNO3 (aq)
→
Cu (s) + HNO 3 (aq)
→
F3+ +NO +2H2O (g) ↑ Cu(NO3)2 (s) + H2 (g) ↑
Zn2+ (s) + S2- (aq) -> ZnS(s) Cu2+ (s) + S2- (aq) -> CuS (s) Fe(s) +2OH- (aq) → Fe(OH)2 ↓ Cu2+ (s) +2OH- (aq) → Cu(OH)2 ↓ Zn(s) +2OH- (aq) ↔Zn(OH)2 ↓ G. PEMBAHASAN Pada praktikum kali ini membahas tentang pengaruh asam dan basa pada logam. Asam merupakan spesi yang mendonorkan proton, sedangkan basa merupakan spesi yang menerima proton. Keterkaitan asam dengan logam yaitu, logam cenderung membentuk kation + dan menjadi agen pengoksidasi dari H . Ada lima logam yang akan diuji pengaruhnya terhadap asam dan basa. Kelima logam tersebut adalah Zn, Fe/Paku, Cu, Al, dan Pb. Pada pengujian kelima logam tersebut, ada empat larutan yang akan digunakan. Larutan tersebut adalah HCl, HNO 3, NaOH, dan H2S. Pada pengujian dengan asam tepatnya pada pengujian dengan HCl didapatkan hasil bahwa Zn, Fe, dan Al bereaksi pada keadaan dingin. Sedangkan Cu dan Pb baru dapat bereaksi ketika HCl dipanaskan. Hal ini dikarenakan Cu dan Pb tidak dapat bereaksi atau mengalami oksidasi pada suhu kamar. Pada pengujian dengan HNO 3, Zn, Fe dan Cu dapat bereaksi pada suhu dingin, sedangkan Al dan Pb dapat bereaksi pada suhu panas atau dilakukannya pemanasan. Pada penambahan HNO 3 dapat dilakukan di dalam ruangan terbuka. Hanya saja pada pemanasan harus dilakukan di fume hood, karena aroma yang menyengat yang dihasilkan oleh HNO 3 yang dipanaskan. Kemudian pada pengujian dengan NaOH didapatkan hasil bahwa hanya Zn yang dapat bereaksi dengan basa. Dapat dideteksi keberadaan gas H 2, hanya saja tidak terlalu terlihat. Oleh karena itu, diuji dengan menggunakan larutan H 2S apakah nantinya akan berikatan dengan sulfida.
Selanjutnya pada pengujian Na 2S, tujuan penambahan Na 2S yaitu untuk menguji apakah logam tersebut bereaksi dan menghasilkan gas H 2. Pada penambahan Na 2S didapatkan uji positif pada
DAFTAR PUSTAKA Abidin, Zaenal., Ferizal Masra, dan Imam Santosa. 2008. Pengaruh Kombinasi Resin (Mangan zeolit) dengan Pasir dalam Menurunkan Kadar Fe (Besi) pada Air. Jurnal Kesehatan. Vol. 1, No. 2. Hal. 165-166 Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Edisi Ketiga Jilid 1 . Jakarta : Erlangga Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Edisi Ketiga Jilid 2 . Jakarta : Erlangga Fahmi, Arifin., dan Eko Hanudin. 2008. Pengaruh Kondisi Redoks Terhadap Stabilitas Kompleks Organik-Besi pada Tanah Sulfat Masam. Jurnal Ilmu Tanah dan Lingkungan . Vol. 8, No. 1. Hal. 49-50 Marwati, Siti., Regina Tutuk Padmaningrum, dan Marfuatun. 2009. Pemanfaatan Ion Logam Berat Tembaga (II), Kromium (III), Timbal (II), dan Seng (II) dalam Limbah Cair Industri Electroplating Untuk Pelapisan Logam Besi . Jurnal Penelitian Saintek . Vol. 14, No. 1. Hal. 22 Sugiyarto, Kristian H. 2004 . Kimia Anorganik I . Yogyakarta: JICA Svehla, G. 1985. Vogel : Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semi Mikro . Yogyakarta : PT. Kalman Media Pustaka Tim Dosen Kimia Dasar. 2016. Penuntun Praktikum Kimia Dasar Lanjut . Makassar: FMIPA UNM T, L., K, K., Fauziah, R., Si, M., Laelasari, E., & Pd, S. (2017). P enuntun P raktikum. PADANG : FMIPA UNP.
