Tugas Khusus Praktikum
Kimia Fisika II
Titrasi Kompleksometri
Titrasi kompleksometri atau kelatometri adalah suatu jenis titrasi dimana reaksi antara bahan yang dianalisis dan titrat akan membentuk suatu kompleks senyawa. Kompleks senyawa ini dsebut kelat dan terjadi akibat titran dan titrat yang saling mengkompleks. Kelat yang terbentuk melalui titrasi terdiri dari dua komonen yang membentuk ligan dan tergantung pada titran serta titrat yang hendak diamati. Kelat yang terbentuk melalui titrasi terdiri dari dua komponen yang membentuk ligan dan tergantung pada titran serta titrat yang hendak diamati.
Atau Titrasi kompleksometri yaitu titrasi berdasarkan pembentukan
persenyawaan kompleks (ion kompleks atau garam yang sukar mengion),
Kompleksometri merupakan jenis titrasi dimana titran dan titrat saling
mengkompleks, membentuk hasil berupa kompleks. Reaksi–reaksi pembentukan
kompleks atau yang menyangkut kompleks banyak sekali dan penerapannya juga
banyak, tidak hanya dalam titrasi. Karena itu perlu pengertian yang cukup
luas tentang kompleks, sekalipun disini pertama-tama akan diterapkan pada
titrasi. Contoh reaksi titrasi kompleksometri :
Ag+ +
2 CN- Ag(CN)2
Hg2+ + 2Cl- HgCl2
Salah
satu tipe reaksi kimia yang berlaku sebagai dasar penentuan titrimetrik
melibatkan pembentukan (formasi) kompleks atau ion kompleks yang larut namun
sedikit terdisosiasi. Kompleks yang dimaksud di sini adalah kompleks yang
dibentuk melalui reaksi ion logam, sebuah kation, dengan sebuah anion atau
molekul netral.
Titrasi
kompleksometri juga dikenal sebagai reaksi yang meliputi reaksi pembentukan
ion-ion kompleks ataupun pembentukan molekul netral yang terdisosiasi dalam
larutan. Persyaratan mendasar terbentuknya kompleks demikian adalah tingkat
kelarutan tinggi. Selain titrasi komplek biasa seperti di atas, dikenal pula
kompleksometri yang dikenal sebagai titrasi kelatometri, seperti yang
menyangkut penggunaan EDTA. Gugus-yang terikat pada ion pusat, disebut
ligan, dan dalam larutan air, reaksi dapat dinyatakan oleh persamaan :
M(H2O)n +
L = M(H2O)(n-1) L + H2O
Asam
etilen diamin tetra asetat atau yang lebih dikenal dengan EDTA, merupakan salah
satu jenis asam amina polikarboksilat. EDTA sebenarnya adalah ligan seksidentat
yang dapat berkoordinasi dengan suatu ion logam lewat kedua nitrogen dan
keempat gugus karboksil-nya atau disebut ligan multidentat yang mengandung
lebih dari dua atom koordinasi per molekul, misalnya asam 1,2-diaminoetanatetraasetat
(asametilenadiamina tetraasetat, EDTA) yang mempunyai dua atom nitrogen –
penyumbang dan empat atom oksigen penyumbang dalam molekul.
Suatu
EDTA dapat membentuk senyawa kompleks yang mantap dengan sejumlah besar ion
logam sehingga EDTA merupakan ligan yang tidak selektif. Dalam larutan yang
agak asam, dapat terjadi protonasi parsial EDTA tanpa pematahan sempurna
kompleks logam, yang menghasilkan spesies seperti CuHY-. Ternyata bila beberapa
ion logam yang ada dalam larutan tersebut maka titrasi dengan EDTA akan
menunjukkan jumlah semua ion logam yang ada dalam larutan tersebut.
Selektivitas
kompleks dapat diatur dengan pengendalian pH, misal Mg, Ca, Cr, dan Ba dapat
dititrasi pada pH = 11 EDTA. Sebagian besar titrasi kompleksometri
mempergunakan indikator yang juga bertindak sebagai pengompleks dan tentu saja
kompleks logamnya mempunyai warna yang berbeda dengan pengompleksnya sendiri.
Indikator demikian disebut indikator metalokromat. Indikator jenis ini
contohnya adalah Eriochrome black T; pyrocatechol violet; xylenol orange;
calmagit; 1-(2-piridil-azonaftol), PAN, zincon, asam salisilat, metafalein dan
calcein blue.
Satu-satunya
ligan yang lazim dipakai pada masa lalu dalam pemeriksaan kimia adala ion
sianida, CN-, karena sifatnya yang dapat membentuk kompleks yang mantap dengan
ion perak dan ion nikel. Dengan ion perak, ion sianida membentuk senyawa
kompleks perak-sianida, sedagkan dengan ion nilkel membentuk nikel-sianida.
Kendala yang membatasi pemakaian-pemakaian ion sianoida dalam titrimetri adalah
bahwa ion ini membentuk kompleks secara bertahap dengan ion logam lantaran ion
ini merupakan ligan bergigi satu.
Titrasi
dapat ditentukan dengan adanya penambahan indikator yang berguna sebagai tanda
tercapai titik akhir titrasi. Ada lima syarat suatu indikator ion logam dapat
digunakan pada pendeteksian visual dari titik-titik akhir yaitu reaksi warna
harus sedemikian sehingga sebelum titik akhir, bila hampir semua ion logam
telah berkompleks dengan EDTA, larutan akan berwarna kuat. Kedua, reaksi warna itu
haruslah spesifik (khusus), atau sedikitnya selektif. Ketiga,
kompleks-indikator logam itu harus memiliki kestabilan yang cukup, kalau tidak,
karena disosiasi, tak akan diperoleh perubahan warna yang tajam. Namun,
kompleks-indikator logam itu harus kurang stabil dibanding kompleks logam-EDTA
untuk menjamin agar pada titik akhir, EDTA memindahkan ion-ion logam dari
kompleks-indikator logam ke kompleks logam-EDTA harus tajam dan cepat. Kelima,
kontras warna antara indikator bebas dan kompleks-indikator logam harus
sedemikian sehingga mudah diamati. Indikator harus sangat peka terhadap ion
logam (yaitu, terhadap pM) sehingga perubahan warna terjadi sedikit mungkin
dengan titik ekuivalen. Terakhir, penentuan Ca dan Mg dapat dilakukan dengan
titrasi EDTA, pH untuk titrasi adalah 10 dengan indikator eriochrome black T.
Pada pH tinggi, 12, Mg(OH)2 akan mengendap, sehingga EDTA dapat dikonsumsi
hanya oleh Ca2+ dengan indikator murexide.
Kesulitan
yang timbul dari kompleks yang lebih rendah dapat dihindari dengan penggunaan
bahan pengkelat sebagai titran. Bahan pengkelat yang mengandung baik oksigen
maupun nitrogen secara umum efektif dalam membentuk kompleks-kompleks yang
stabil dengan berbagai macam logam. Keunggulan EDTA adalah mudah larut dalam
air, dapat diperoleh dalam keadaan murni, sehingga EDTA banyak dipakai dalam
melakukan percobaan kompleksometri. Namun, karena adanya sejumlah tidak
tertentu air, sebaiknya EDTA distandarisasikan dahulu misalnya dengan
menggunakan larutan cadmium.
Reaksi-reaksi
yang melibatkan pembentukan kompleks dipergunakan oleh kimiawan dalam prosedur
titrimetrik maupun gravimetrik. Molekul yang bertindak sebagai ligan biasanya
memiliki atom elektronegatif, misalnya nitrogen, oksigen, atau salah satu dari
halogen. Ligan yang hanya mempunyai sepasang electron tak dipakai bersama,
misalnya NH3, dikatakan unidentat.Ligan yang mempunyai dua gugus yang mampu
membentuk dua ikatan dengan atom sentral dikatakan bidentat. Suatu contoh
adalah etilendiamin (NH2CH2CH2NH2) dengan kedua atom nitrogen mempunyai
pasangan electron tak terpakai bersama. Ion tembaga (II) membentuk kompleks
dengan dua molekul etilendiamin seperti berikut :
Cincin
heterosiklik terbentuk oleh interaksi suatu ion logam dengan dua atau lebih
gugus fungsional dalam ligan dinamakan cincin khelat; molekul organiknya
pereaksi pembentuk khelat, dan kompleksnya dinamakan khelat atau senyawa khelat. Penggunaan analitik didasarkan
pada penggunaan pereaksi khelat sebagai
titran untuk ion-ion logam telah menunjukan
pertumbuhan menarik.
Kompleksometri merupakan metoda titrasi yang
pada reaksinya terjadi pembentukan larutan atau senyawa kompleks dengan kata lain membentuk hasil berupa kompleks.
Untuk dapat dipakai sebagai dasar suatu titrasi, reaksi pembentukan kompleks
disamping harus memenuhi persyaratan umum titrasi, maka kompleks yang terjadi
harus stabil. Titrasi ini biasanya digunakan untuk penetapan kadar logam
polivalen atau senyawanya dengan menggunakan Na2EDTA sebagai titran pembentuk
kompleks.
Reaksi
pengkompleksan dengan suatu ion logam, melibatkan penggantian satu molekul
pelarut atau lebih yang terkoordinasi dengan gugus-gugus nukleofilik lain,
gugus yang terikat oleh pada ion pusat disebut ligan. Ligan dapat berupa sebuah
molekul netral atau sebuah ion bermuatan, ligan dapat dengan baik diklasifikasi
atas dasar banyaknya titik lekat kepada ion logam. Ligan sederhana seperti
ion-ion halide atau molekul-molekul H2O atau NH3 adalah monodentat, yaitu ligan
yang terikat pada ion logam hanya pada satu titik oleh penyumbangan atau
pasangan elektron kepada logam, bila ion ligan itu mempunyai dua atom, maka
molekul itu mempunyai dua atom penyumbang untuk membentuk dua ikatan koordinasi
dengan ion logam yang sama, ligan itu disebut bidentat. Ligan multidentat
mempunyai lebih dari dua atom koordinasi per molekul, kestabilan termodinamik
dari satu spesi merupakan ukuran sejauh mana spesi ini akan terbentuk dari
spesi-spesi lain pada kondisi tertentu, jika sistern itu dibiarkan mencapai
kesetimbangan Ligan dapat berupa suatu senyawa organik seperti asam sitrat,
EDTA, maupun senyawa anorganik seperti polifosfat. Untuk memperoleh ikatan
metal yang stabil, diperlukan ligan yang mampu membentuk cincin 5-6 sudut
dengan logam misalnya ikatan EDTA dengan Ca. Ion logam terkoordinasi dengan pasangan
electron dari atom-atom N-EDTA dan juga dengan keempat gugus karboksil yangh
terdapat pada molekul EDTA. Ligan dapat menghambat proses oksidasi, senyawa ini
merupakan sinerjik anti oksidan karena dapat menghilangkan ion-ion logam yang
mengkatalisis proses oksidasi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan
kompleks yaitu:
a.
Kemampuan mengkompleks logam-logam. Kemampuan mengkompleks
relatif (dari) logam-logam digambarkan dengan baik menurut klarifikasi
Schwarzenbach, yang dalam garis besarnya didasarkan atas pembagian logam
menjadi asam Lewis (penerima pasangan electron) kelas A dan kelas B.
b.
Ciri-ciri khas ligan itu.
Diantara cirri-ciri khas ligan yang umum diakui sebagai
mempengaruhi kestabilan kompleks dalam man ligan itu terlibat adalah:
1.
Kekuatan basa dari ligan itu
2.
Sifat-sifat penyempitan(jika ada), dan
3.
Efek-efek sterik(ruang).
EDTA
merupakan ligan seksidentat yang berpotensi, yang dapat berkoordinasi dengan
ion logam dengan pertolongan kedua nitrogen dan empat gugus karboksil. Dalam
hal-hal lain, EDTA mungkin bersikap sebagai suatu ligan kuinkedentat atau
kuadridentat yang mempunyai satu atau dua gugus karboksilnya bebas dari
interaksi yang kuat dengan logamnya. Untuk memudahkan, bentuk asam EDTA bebas
sering kali disingkat menjadi H4Y. Dalam larutan yang cukup asam, protonasi
sebagian dari EDTA tanpa kerusakan lengkap dari kompleks iogam mungkin terjadi,
yang menyebabkan terbentuknya zat seperti CuHY-; tetapi pada kondisi biasa
semua empat hidrogen hilang, apabila ligan dikoordinasikan dengan ion logam.
Pada harga-harga pH sangat tinggi, ion hidroksida mungkin menembus lingkungan
koordinasi dari logam dan kompleks seperti Cu(OH)Y3- dapat terjadi.
Kesalahan
titrasi kompleksometri tergantung pada cara yang dipakai untuk mengetahui titik
akhir.
Pada prinsipnya ada dua cara, yaitu kelebihan titran yang pertama
ditunjukkam atau berkurangnya konsentrasi komponen tertentu sampai batas yang
ditentukan, dideteksi.
1.
Kesalahan titrasi dihitung dengan cara yang sama pada titrasi
pengendapan.
2.
Digunakan senyawa yang membentuk senyawa kompleks yang berwarna
tajam dengan logam yang ditetapkan. Warna ini hilang atau berubah sewaktu logam
telah diikat menjadi kompleks yang lebih stabil. Misalnya EDTA.
Macam-macam titrasi yang sering digunakan dalam kompleksometri,
antara lain :
1.
Titrasi langsung
Titrasi ini biasa digunakan untuk ion-ion yang tidak mengendap
pada pH titrasi, reaksi pembentukan kompleksnya berjalan cepat. Contoh
penentuannya ialah untuk ion-ion Mg, Ca, dan Fe.
2.
Titrasi kembali
Titrasi ini digunakan untuk ion-ion logam yang mengendap pada pH
titrasi, reaksi pembentukan kompleksnya berjalan lambat. Contoh penentuannya
ialah untuk penentuan ion Ni.
3.
Titrasi penggantian atau titrasi substitusi
Titrasi ini digunakan untuk ion-ion logam yang tidak bereaksi
sempurna dengan indikator logam yang membentuk kompleks EDTA yang lebih stabil
daripada kompleks ion-ion logam lainnya, contoh penentuannya ialah untuk
ion-ion Ca dan Mg.
4.
Titrasi tidak langsung
Titrasi
ini dilakukan dengan cara, yaitu :
a.
Titrasi kelebihan kation pengendap (misalnya penetapan ion
sulfat, dan fosfat).
b.
Titrasi kelebihan kation pembentuk senyawa kompleks (misalnya
penetapan ion sianida) (Bassett et al., 1994).
Penentuan
titik akhir titrasi kompleksometri dilakukan dengan cara visual, sebagai
indikator digunakan jenis indikator logam seperti : EBT, Mureksida,
Xylenol Orange, Calcon, Dithizon, Asam Sulfosalisilat. Indikator
logam merupakan suatu asam atau basa organik yang dapat membentuk kelat dengan
ion logam dan warna kelat tersebut berbeda dari warna indikator bebas.