Titrasi Pembentukan Kompleks Senyawa/ ion kompleks dibentuk oleh reaksi suatu ion logam (suatu kation) dengan suatu anion atau molekul netral. Ion logam dalam kompleks itu disebut atom pusat dan gugus yang terikat dengannya disebut ligan. Banyaknya ikatan yang dibentuk oleh atom logam pusat disebut bilangan koordinasi logam itu. Contoh suatu ion kompleks Ag(CN) 2 +
-
Ag + 2CN
Ag(CN)2
-
-
Perak merupakan atom pusat dengan bilangan koordinasi 2 dan sianida adalah ligannya
Ion logam merupakan asam Lewis (akseptor pasangan elektron) sedangkan ligan merupakan basa Lewis (donor pasangan elektron). Amonia merupakan agen pengompleks sederhana dengan satu pasang elektron yang belum berikatan. Bila amonia membentuk kompleks dengan ion Ag, maka 2 molekul amonia membentuk kompleks dengan satu ion Ag dalam dua langkah kesetimbangan: Ag+ + NH3
Ag(NH3)+
Ag(NH3)+ + NH3
Kf1 =
Ag(NH3)2+
Kf2 =
[Ag(NH3)+] [Ag+]
[NH3]
=2,5x103
[Ag(NH3)2+] [Ag(NH3)+]
[NH3]
=1 x 104
reaksi keseluruhan k eseluruhannya: nya: +
+
Ag + 2 NH3
Ag(NH3)2
Kf = Kf1x Kf2 = 2,5 x 10
7
Kf adalah konstanta pembentukan atau konstanta stabilitas, kebalikannya adalah Konstanta instabilitas (Kins) atau konstanta disosiasi (K d) Ag(NH3)2+
Ag+ + 2 NH3
Kd =1/Kf =
[Ag(NH3)2 +] [Ag+] [NH3]2
Contoh hitung kelarutan molar AgCl dalam larutan 1M N H3
+ (aq)
AgCl(s)
Ag
Ag+ + 2 NH3
AgCl(s) + 2 NH3
-
+
+ Cl (aq)
-
Ksp= [Ag ][Cl ] =1,6 x 10
Ag(NH3)2+
Kf =
+
Ag(NH3)2 +
Cl-
[Ag(NH3)2 +]
-10
= 1,5x107
[Ag+] [NH3]2
K = Ksp Kf =
[Ag(NH3)2 +][Cl-] [NH3]2
= 2,4 x 10 -3
jika s adalah kelarutan molar AgCl (dalam mol/L)
1
Kimia Analitik 1
blog.unila.ac.id/widiarto blog.unila.ac.id/wid iarto
+
AgCl(s) + 2 NH3
-
+
Ag(NH3)2 + Cl
awal
1,0
0,0
0,0
reaksi
-2s
+s
+s
setimbang
1,0 - 2s
s
s
K=
-
[Ag(NH3)2 ] = [Cl ]
[Ag(NH3)2 +][Cl-]
2,4 x 10-3 =
[NH3]2
(s)(s) (1,0 - 2s)2
s = 0,045 M
pada saat kesetimbangan 0,045 mol AgCl dapat larut dalam 1 L larutan 1,0 M NH 3
EDTA Ligan sederhana seperti NH 3 jarang digunakan sebagai titran sebab titik akhir yang tajam sukar untuk diperoleh. Asam etilen diamina tetra asetat (EDTA) memiliki 6 pasang elektron yang belum berikatan (masing-masing pada 2 N dan 4 gugus karboksil) mampu membentuk kompleks dengan ion logam. EDTA 4-
merupakan asam tetraprotik, biasa disingkat H 4Y. Bentuk terionisasinya, Y , dan apabila bereaksi 2+
2-
dengan ion Co , membentuk kompleks CoY .
2-
O
O H H
O O
C C O
H2
H2 C C H2
C N
C H2
C H2
O C
CH2
O
O
O H2 C
H
N
O
C H2
C
O
H
N CH2
Co
O
CH2 O
gambar struktur molekul EDTA O
N C H2
CH2 O O
EDTA merupakan ligan heksadentat, reaksinya dengan ion Co
2+
membentuk kompleks EDTA oktahedral
sebagaimana gambar di atas
2
Kimia Analitik 1
blog.unila.ac.id/widiarto
reaksi EDTA dengan ion logam
n+
M
+ Y
4-
-(4-n)
MY
Kf =
[MY-(4-n)] [Mn+][Y4-]
Persamaan ionisasi dan Ka untuk masing-masing spesi EDTA adalah: +
H4Y + H2O
-
Ka1= 1,02x10
2-
Ka2= 2,14x10
3-
Ka3= 6,92x10
H3O + H3Y
-
H3O + H2Y
+
2-
H3O + HY
H3Y + H2O
+
H2Y + H2O 3-
+
HY + H2O
H3O + Y
4-
-2
-3 -7
-11
Ka4= 5,50x10
Distribusi kelima spesi EDTA sebagai fungsi pH 1,0
i s k a r f
0,8 0,6 0,4
HY32-
H2Y
H4Y
Y4-
H3Y-
0,2 0 2
4
6
8
10 pH
12
14 4-
Pada pH > 12 kebanyakan EDTA akan ada sebagai tetra anion Y . H4Y memiliki kelarutan yang sangat rendah dalam air, demikian juga garamnya, Na 2H2Y2.2H2O. Pembentukan kompleks EDTA - Ca
Ca2+ + Y4-
CaY2-
2+
Kf =
[CaY2-] [Ca2+][Y4-]
apabila CH4Y adalah konsentrasi total seluruh spesi EDTA 4-
3-
2-
-
CH4Y = [Y ] + [HY ] + [H2Y ] + [H 3Y ] + [H4Y] 4-
substitusikan konsentrasi masing2 spesi dari persamaan ionisasinya, kemudian dibagi [Y ] maka diperoleh:
CH4Y
1 =
Y4-
α
4
3
[H+] [H+]2 [H+]3 [H+]4 = 1+ + + + Ka4 Ka3Ka4 Ka2Ka3Ka4 Ka1 Ka2Ka3Ka4
Kimia Analitik 1
blog.unila.ac.id/widiarto
4-
jika α4 = fraksi EDTA yang berada sebagai Y .
α4
4-
= [Y ] / CH4Y
Contoh hitung fraksi EDTA yang berada sebagai Y
4-
pada pH 10, kemudian hitung pCa dalam 100 mL
2+
larutan 0,1 M Ca pada pH 10 setelah penambahan 100 mL 0,1M EDTA
1
1x1010
(1x1010)2
=1+ (5,5x10-11)
α
4
(1x1010)3
+ (6,92x10-7)(5,50x10-11)
-4
-11
= 1 + 1,82 + 2,6x10 + 1,2x10 α4
(1x1010)4
+
+ (2,14x10-3)(6,92x10-7)(5,50x10-11)
+ 1,2x10
-19
(1,02x10-2)(2,14x10-3)(6,92x10-7)(5,50x10-11)
= 2,82
= 0,35 4-
pada pH 10 sebanyak 0,35 bagian ED TA berada sebagai Y .
2+
mmol Ca = 0,1 M x 100 mL = 10 mmol mmol EDTA = 0,1 M x 100 mL = 10 mmol 2-
terbentuk 10 mmol CaY dalam 200 mL = 0,05M
2+
Ca
+
x
Kf =
2-
EDTA
CaY
x
0,05 - x ≈ 0,05M, Kf >>
[CaY2-] [Ca2+]
5 x 1010 =
α
4
[CH4Y]
diketahui Kf sebesar 5 x 10
10
0,05 (x)(0,35)(x)
-6
x = 1,7 x 10 M pCa = 5,77
Konstanta Pembentukan Kondisional/Bersyarat/ efektif (K’f atau Kef ) Kf =
[CaY2-] [Ca2+]
α
4
Kf α4 = K’f =
[CH4Y]
Contoh Konstanta pembentukan untuk CaY kondisionalnya K f x
α4
2-
[CaY2-] [Ca2+][CH4Y] 10
adalah 5x10 . Pada pH 10,
10
α4
=0,35, sehingga konstanta
= 1,8x10 . Hitung pCa dalam 100 mL larutan 0,1 M Ca
2+
pada pH 10 setelah
penambahan a) 0 mL b) 50 mL c) 100 mL dan d)150 mL 0,1 M EDTA.
4
Kimia Analitik 1
blog.unila.ac.id/widiarto
a) pCa = - log [Ca 2+] = - log 1x10 -1 =1 b) dimulai dari 0,1 Mx 100 mL = 10 mmol Ca 2+ mmol EDTA yang ditambahkan = 0,1 x 50 mL = 5 mmol. 2+
2-
Konstanta kondisional >>, [Ca ] hasil disosiasi CaY dapat diabaikan. 2+
mmol Ca = 10 - 5 = 5 mmol
∴
c) Pada titik ekuivalen, semua Ca konsentrasi Ca
2+
2+
[Ca ] =5 mmol / 150 mL = 0,03 M
2+
⇒
pCa = 1,48
2-
telah berubah mjd CaY , gunakan persamaan K’ f untuk menghitung 2-
dalam kesetimbangan. [CaY ] = 10 mmol / 200 mL = 0,05 M. 2-
2+
2-
Dari disosiasi CaY , [Ca ] = CH4Y = x. [CaY ] dalam kesetimbangan = 0,05 - x M
≈
0,05 M K’ f =
⇒
[CaY2-] [Ca2+][C
=
H4Y]
-6
x = 1,7 x 10 M
⇒
(0,05)
K’ f = 1,8 x 10 10
(x)(x)
pCa= 5,77
d) mmol CH4Y = mmol [EDTA] yg berlebih = (0,1 M x 150mL) - (0,1 M x 100 mL) = 5 mmol CH4Y = 5 mmol / 250 mL = 0,02 M 2-
[CaY ] = 10 mmol / 250 mL = 0,04 M (0,04) [Ca2+](0,02) 2+
[Ca ] = 1,1 x 10
= 1,8 x 1010 -10
pCa
M = - log 1,1 x 10
-10
= 9,95
Kurva Titrasi titrasi dilakukan dengan menambahkan agen pengelat kepada sampel. Kurva dibawah menggambarkan kurva titrasi untuk 100 mL 0,1M Ca
2+
yang dititrasi dengan 0,1M
Na2EDTA pada pH 7 dan pH 10.
5
Kimia Analitik 1
blog.unila.ac.id/widiarto
Gambar di kanan atas menunjukkan pH minimum dimana ion logam dapat dititrasi dengan EDTA
Penentuan titik akhir : indikator diperlukan indikator metalokrom, zat yang tanggap terhadap pM (pMg, pC u, pCa dsb.)
eriochrome black T
kalmagit
OH
OH
HO
OH -O3S
N
-O3S
N
N
N
CH3
NO3
stabil dalam larutan air. Juga merupakan asam
Molekulnya biasa diwakili dengan H 3In, pada
triprotik
-
gambar struktur di atas merupakan ion H 2In . H2Insetelah gugus asam sulfonat terdisosiasi dalam air. H2In
-
→
HIn
2-
pKa= 6,3
biru HIn
2-
→
In
3-
→
merah HIn
2-
→
HIn
2-
pKa= 8,1
biru In
3-
pKa= 12,4
jingga kemerahan pKa= 11,6
jingga kekuningan kelemahan indikator ini, tak stabil dalam larutan,
6
Kimia Analitik 1
blog.unila.ac.id/widiarto
sehingga larutan tidak dapat disimpan lama.
Penerapan titrasi EDTA titrasi EDTA biasa digunakan untuk mengukur kesadahan total air ( water hardness), yaitu adanya ion 2+
Ca
2+
o
dan Mg . Larutan standar EDTA disiapkan dengan mengeringkan (tidak lebih dari 80 C) Na2H2Y.
2H2O. Apabila sampel tidak mengandung Mg, maka Mg-EDTA perlu ditambahkan agar indikator eriochrome black T menghasilkan titik akhir lebih tajam, karena Ca tidak membentuk kelat yang kuat
dengan eriochrome black T. Reaksi yang terjadi adalah: 2+
titrasi: Ca + H2Y 2+
2-
Ca + MgY
→
2-
2-
CaY + 2H
→
2-
2-
Mg + HIn -
2-
MgIn + H2Y
2+
CaY + Mg
2+
titik akhir:
+
→
→
-
+
MgIn + H
2-
2-
+
MgY + HIn + H
merah colorless colorless biru
Indikator
eriochrome black T
disiapkan dalam bentuk larutan 0,5%(berat/volum) dalam etanol.
Perhatikan bahwa indikator harus dalam keadaan fresh.
Larutan 0,005M Mg-EDTA dibuat dengan mereaksikan 0,01 M EDTA dengan 0,01M MgCl 2. Larutan MgEDTA pada pH10 dengan kehadiran eriochrome black T akan menghasilkan warna ungu, penambahan setetes EDTA akan menghasilkan warna biru dan penambahan setetes MgCl 2 akan menghasilkan warna merah.
Larutan bufer NH3-NH4Cl pH 10 dibuat dengan melarutkan 3,2g NH 4Cl dalam air, ditambah 29 mL NH 3 pekat kemudian diencerkan hingga 50 mL. o
Untuk membuat 0,01M larutan EDTA, timbang dengan tepat 2g Na 2H2Y.2H2O (setelah dikeringkan 80 C selama 2 jam dan dimasukkan desikator 1/2 jam), kemudian larutkan dalam air menggunakan labu ukur 500mL. EDTA sukar larut dalam air. Simpan dalam botol polietilena.
7
Kimia Analitik 1
blog.unila.ac.id/widiarto
