Laporan Praktikum: Keasaman Ion Logam Terhidrat

Keasaman Ion Logam Terhidrat

A.    Tujuan
            Berdasarkan metode pH-metri akan ditunjukkan bahwa ion logam terhidrat memiliki perilaku seperti suatu mono asam dengan konstanta keasaman yang tergantung pada suasana lingkungan dan derajat oksidasi kation logam.

B.     Kajian Pustaka
            Kebanyakan ion positif berperilaku sebagai asam dalam larutan. Misalnya ion Fe3+ dalam air membentuk larutan asam bewarna kuning atau coklat. Bebrapa kation logam memiliki sifat asam di dalam air. Pada tabel 1 memperlihatkan bahwa larutan Fe(III) memiliki sifat yang lebih asam dibandingkan dengan HF. Keasaman dapat dikorelasikan dengan kekuatan polarisasi dari kation yang bergabung, dengan penyimpangan dari model ionik. Kekuatan keasaman kation dipengaruhi oleh perbandingan antara rasio tinggi muatan/ukuran (misal Be2+, Al3+, Fe3+) atau juga dapat dilihat dari logam yang memiliki karakter elektropositif yang rendah . Seperti terlihat pada reaksi berikut:

            Adanya perbedaan muatan parsial yang semakin besar, tentu akan menyebabkan terjadinya polarisasi ikatan. Ion logam dalam larutan H2O yang memiliki perbedaan muatan tertentu, akan mengalami polarisasi ikatan. Polarisasi ikatan akan mempengaruhi kekuatan asam sebagai akibat dari polarisasi ikatan O-H dari H2O yang terikat.
            Dalam larutan yang kurang asam, ion hidroksida atau oksida membentuk jembatan antara atom-atom logam. Muatan positif yang tinggi mempromosikan disosiasi ion hidrogen dan membentuk banyak endapan logam hidroksida terhidrat. Proses yang terjadi adalah sebagai berikut:
          
 

Data jari-jari atom dan ionik (pm)
Z
Ion
Jari-jari atom
Jari-jari ion
Bilangan Koordinasi
2
4
6
8
13
Al3+
118
-
53
68
-
27
Co2+
116
-
72
89
-
29
Cu2+
117
-
71
87
-
Sumber: Miessler & Tarr (2003)
            Pada umumnya, ion logam yang memiliki muatan yang besar dan jari-jari yang kecil merupakan asam yang lebih kuat. Logam alkali tidak memperlihatkan sifat asam, alkali tanah yang memiliki bilangan oksidasi 2+ bersifat agak asam, unsur yang memiliki bilangan oksidasi 3+ memiliki sifat lebih asam, unsur yang memiliki bilangan oksidasi 4+ atau lebih memiliki sifat asam kuat dalam larutan karena keberadaanya sebagai ion yang teroksidasi.
Brownsted-Lowry menyatakan bahwa asam adalah donor proton. Derajat kelarutan asam (atau derajat disosiasi asam, dilambangkan dengan pKa), dalam kimia digunakan sebagai ukuran kelarutan suatu asam (pKb untuk basa) dalam pelarut air dengan kondisi standar (1 atm dan 25 °C). Nilai pKa didefinisikan sebagai "minus logaritma terhadap Ka dalam larutan".
            Logam hidroksida yang terlarut biasanya diukur keasaman kationnya. Kation asam yang lebih kuat kurang melarutkan hidroksida. Biasanya, ion logam transisi 3+  cukup asam untuk membentuk hidroksida yang mengendap dalam larutan yang agak asam yang dibentuk ketika garamnya terlarut dalam air. Contohnya adalah warna kuning yang ditimbulkan oleh larutan besi (III). Sedikit endapan terbentuk ketika larutan tidak asam ditambahkan kedalamnya. Ketika asam ditambahkan, endapannya tercampur dan warna yang ditimbulkan dari Fe(III) menjadi keunguan dalam larutan berkonsentrasi, warnanya berkurang dalam larutan encer. Ion yang terdapat dalam blok d dan yang memiliki tingkat 2+ seperti Bo2+ dan juga Mg2+ mengendap sebagai hidroksida dalam larutan netral atau sedikit basa. Alkali dan dan alkali tanah yang tersisa ( Kecuali Mg2+) memiliki sifat asam yang lemah dan bahkan tidak asam pada pH yang diukur.
            Penentuan pKa setiap ion terhidrat adalah:
       [M(H2O)6]x+  + H2O  ↔    [M(H2O)5(OH)](x-1)+   +   H+  
 atau
                    [M(H2O)6]x+   ↔    [M(H2O)5(OH)](x-1)+   +   H+   
Dalam kesetimbangan konsentrasi [M(H2O)5(OH)](x-1)+   =   H+, maka

pKa = -log Ka dan pH = -log [H+],  maka  pKa = 2 pH + log Cgaram

C.    Metode
Alat   :   pH-meter, 3 labu ukur 100ml, 3 gelas beker 50 ml.
Bahan: - Aluminium (III) Nitrat nanohidrat, Al(NO3)3.9H2O
            - Kobal (II) Nitrat heksahidrat, Co(NO3)2.6H2O.
            - Tembaga (II) Nitrat trihidrat, Cu(NO3)2.3H2O
            - Akuades

Cara Kerja
Preparasi ion logam dengan menimbang :
-          0,75 gr Al(NO3)3.9H2O dalam labu ukur ke-1 berukuran 100 ml.
-          0,48 gr Co(NO3)2.6H2O dalam labu ukur ke-2 berukuran 100 ml.
-          0,58 gr Cu(NO3)2.3H2O dalam labu ukur ke-3 berukuran 50 ml.
Menambahkan akuades ke dalam masing-masing labu ukur sampai garis tera/tanda, dan menggoyang labu ukur hingga larut sempurna dan homogen. Tuangkan 50 ml masing-masing larutan tersebut ke dalam masing-masing gelas beker, dan selanjutnya mengukur pH masing-masing larutan menggunakan pH-meter.

D.    Pengukuran dan Perhitungan
Bahan
Mr
Konsentrasi
pH
pKa
Al(NO3)3.9H2O
375,15
0,75 gr/ 100 ml = 0,0199 M
3,9
6,10
Co(NO3)2.6H2O
291,04
0,48 gr/ 100 ml = 0,0165 M
6,4
11,02
Cu(NO3)2.3H2O
241,62
0,58 gr/ 50 ml = 0,0487 M
5,1
8,89







E.     Pembahasan
                        [Al(H2O)6]3+    <--->      [Al(H2O)5(OH)]2+  +  H+
                        [Co(H2O)6]2+   <--->      [Co(H2O)5(OH)]+  +  H+                    
                        [Cu(H2O)6]2+   <--->      [Cu(H2O)5(OH)]+  +  H+
            Berdasarkan teori Bronsted-Lowry asam adalah donor proton, dapat diasumsikan bahwa kekuatan asam ditentukan oleh seberapa mudah suatu spesies untuk mendonorkan protonnya. Semakin mudah suatu spesies mendonorkan protonnya maka keasamannya akan semakin kuat begitu juga dengan sebaliknya. Mudah tidaknya suatu spesies asam untuk mendonorkan protonnya dapat dilihat dari seberapa besar harga Ka dan seberapa besar asam tersebut terionisasi dalam larutan.
            Data hasil pengukuran pH untuk Al(NO3)3.9H2O, Co(NO3)2.6H2O, Cu(NO3)2.3H2O yang dilarutkan dalam air dengan konsentrasi masing-masing 0,0199 M; 0,0165 M; dan 0,0487 M adalah 3,9; 6,4; dan 5,1 berturut-turut. pH larutan Al(NO3)3.9H2O < Cu(NO3)2.3H2O < Co(NO3)2.6H2O. Hasil perhitungan pKa untuk Al(NO3)3.9H2O, Cu(NO3)2.3H2O, Co(NO3)2.6H2O masing-masing adalah 6,10; 8,89; dan 11,02. pKa larutan Al(NO3)3.9H2O < Cu(NO3)2.3H2O < Co(NO3)2.6H2O. Berdasarkan data hasil pengukuran dan perhitungan ini, terlihat ada hubungan antara pKa dengan kekuatan asam. Semakin kecil pKa maka kekuatan asam dari larutan garam akan semakin besar. Suasana lingkungan yang asam memperkecil nilai pKa.
            Berdasarkan data, jari-jari ion Al3+, Cu2+, dan Co2+ berturut-turut adalah 68,87 dan 89 untuk bilangan oksidasi 6, sehingga dapat ditulis jari-jari ion Al3+ < Cu2+ < Co2+. Hal ini menunjukkan adanya hubungan antara jari-jari ion dengan kekuatan asam. Semakin kecil jari-jari ion maka kekuatan asam semakin besar yang diindikasikan dengan pH yang semakin rendah.

Pertanyaan:
1.      Bagaimanakah hubungan pKa dengan kekuatan asam, jelaskan?
Jawaban:
Semakin kecil pKa maka kekuatan asam dari larutan garam akan semakin besar. Hal ini dapat dijelaskan dengan alasan bahwa pKa semakin besar maka disosiasi asam semakin kecil. Semakin kecil konsetrasi H+ maka pH juga semakin kecil.

2.      Bagaimanakah hubungan kekuatan asam logam terhidrat terhadap jari-jari ion logam?
Jawaban:
Semakin kecil jari-jari ion logam maka kekuatan asam semakin besar. Ion logam yang memiliki jari-jari ion kecil, memiliki muatan positif yang tinggi. Ion Al3+ memiliki jari-jari ion lebih kecil dibandingkan ion Co2+, sehingga ion Al3+ merupakan asam yang lebih kuat dibandingkan ion Co2+. Kation asam yang lebih kuat kurang melarutkan hidroksida.

F.     Kesimpulan
1. pH larutan Al(NO3)3.9H2O < Cu(NO3)2.3H2O < Co(NO3)2.6H2O dan pKa larutan Al(NO3)3.9H2O < Cu(NO3)2.3H2O < Co(NO3)2.6H2O.
2.  Nilai pKa dipengaruhi suasana keasaman lingkungan. Semakin kecil pKa maka kekuatan asam semakin besar.


Daftar Pustaka

Cox, P.A. (2004). Instant notes: inorganic chemistry (2nd ed.). London. New York : Garland Science/BIOS Scientific.

Huheey, J.E., Keiter, E.A., & Keiter, R.L. (1993). Inorganic chemistry: principle of structure and reactivity (4th ed.). New York: Harper Collins College.


Miessler, G.A. & Tarr, D.A. (2003). Inorganic chemistry (3rd ed.). Englewood Cliffs. New Jersey: Prentice Hall.
Share:

Post Populer

BERLANGGANAN

ANGGOTA

Blog Archive

Post Terbaru