acara iv
TRANSCRIPT
ACARA IV
KIMIA MANGAN
A.PELAKSANAAN PRAKTIKUM
1. Tujuan Praktikum
Mempelajari pembuatan senyawa mangan (VI), mangan (III), dan sifat-sifatnya.
2. Hari, Tanggal Praktikum
Selasa, 20 November 2012
3. Tempat Praktikum
Laboratorium Kimia, Lantai III, Fakultas MIPA, Universitas Mataram.
B.LANDASAN TEORI
Mangan merupakn salah satu anggota golongan transisi. Sifat kimia dan fisika unsur
transisi ditentukan oleh konfigurasi elektronnya. Tingkat energi orbital d dan f kulit
terluarnya hampir sama. Sehingga terjadi kombinasi orbital d dan f dalam konfigurasi
elektronnya. Dalam senyawa unsur transisi selalu mempunyai bilangan oksidasi positif dan
nilainya dapat bervariasi dari +1 sampai +8, dan kebanyakan unsur transisi mempunyai
lebih dari 1 bilangan oksidasi. Hal ini berlaku juga pada mangan. Mangan memiliki
bilangan oksidasi dari +2 sampai +7. Tetapi senyawa mangan yang stabil dalam larutan
adalah +2, berupa kompleks Mn(H2O)62+ (Syukri, 1999 : 615).
Mineral mangan tersebar secara luas dalam bentuk diantaranya oksida, silikat, dan
karbonat merupakan senyawa yang paling umum. Sumber mangan yang terbesar adalah di
dasar lautan dengan kandungan sebesar 24% sehingga menjadi salah satu sumber mangan.
Penemuan mangan di dasar lautan ini bersamaan dengan penemuan unsure lainnya
walaupun dengan jumlah kandungan yang lebih sedikit. Irolusi dan rhodokhrosif adalah
mineral mangan yang paling banyak dijumpai. Logam mangan dapat diperoleh dengan
mereduksi oksida mangan dengan natrium, magnesium, alumunium, atau dengan proses
elektrolisis (Petrucci, 1987).
25
Mangan bersifat metalik dengan titik leleh kira-kira 1244oC dan titik didih 1962oC.
dalam keadaan murni logam mangan berwarna putih seperti perak, sangat keras tetapi
mudah patah. Mangan mudah teroksidasi oleh udara, bereaksi lambat dengan air. Untuk
memperoleh logam mangan murni, pirolusit diolah menurut proses termit. Dalam proses
ini, pirolusit (MnO2) dipanaskan agar mengalami reduksi sebagian menjadi Mn3O4. Reaksi
lebih lanjut dengan logam aluminium menghasilkan logam mangan yang dapat dipisahkan
sebagai lelehannya. Pemurnian Mn lebih lanjut dilakukan secara destilasi (Sugiarto, 2001 :
34).
Ion mangan (III) diperoleh dengan elektrolitik atau oksidasi persulfat larutan Mn2+
atau dengan reduksi MnO4-. Zat tersebut tidak dapat diperoleh dengan konsentrasi tinggi
karena direduksi oleh air. Mangan juga sangat cenderung untuk terhidrolisis atau
terdisproporsionasi dalam larutan asam lemah. Kompleks mangan (III) dan mangan (IV)
mungkin penting dalam fotosintesis, dimana pengeluaran oksigen tergantung mangan
(Cotton dan Wilkinson, 1989 : 460).
Senyawa mangan (VI) kalium manganat, dapat dibuat dengan cara memanaskan
campuran KMnO4, MnO2, dan KOH padat. Suatu larutan yang mengandung mangan (III)
dapat diperoleh dengan cara mengoksidasi mangan (II) dengan KMnO4 dalam larutan asam
kuat. Garam mangan yang umum adalah MnSO4 dengan KMnO4. Garam KMnO4 biasanya
digunakan dalam analisis volumetri. Namun karena larutan KMnO4 tidak dapat digunakan
sebagai larutan baku primer, maka diperlukan larutan standar untuk menentukan
konsentrasi larutan KMnO4. Untuk maksud ini dapat digunakan larutan besi (II)
ammonium sulfat yang rumusnya dinyatakan dengan (NH4)2SO4FeSO4.nH2O. Harga n
dapat ditentukan dengan mereaksikan larutan garam ini dengan larutan standar KMnO4
sesuai dengan persamaan rekasi (Purwoko, 2007: 10).
MNO4- + 8 H+ + 5 Fe2+ Mn 2+ + 5 Fe 3+ + 4 H2O
Larutan garam mangan bila dipanaskan dengan campuran NaOH dan hidrogen
peroksida akan terjadi endapan coklat. Mangan (II) hidroksida yang terjadi dengan udara
tanpa adanya hidrogen peroksida juga akan dioksidasi menjadi mangan (IV) oksihidrat
26
Mn2+ + 2OH- Mn(OH)2 (s) (putih)
Mn(OH)2 + H2O2 MnO(OH)2 (s) (cokelat) + H2O
2Mn(OH)2 + O2 2MnO(OH)2
Larutan garam mangan bila direaksikan dengan asam nitrat encer akan terjadi endapan
putih yang dengan penambahan larutan alkali peroksida akan menjadi coklat dari
ammonium menjadi fosfat (NH4)MnPO4. Jika larutan mangan dipanaskan dengan natrium
metaferolat akan terajdi pewarnaan violet intensif (Roth, 1988:46).
Dalam suasana asam, ion Mn2+ bersifat tidak stabil,mudah mengalami swaredoks atau
disproporsionasi, yaitu secara serentak teroksidasi menjadi MnO2 dan tereduksi menjadi
M2+ oleh dirinya sendiri. Dengan demikian ion manganat, MnO42- juga tidak stabil dalam
suasana asam mengalami disproporsionasi secara spontan. Namun demikian, sifat
disproporrsionasi ini dalam suasana basa yang diperoleh hanya menghasilkan nilai Eo yang
sangat kecil dan oleh karena itu, ion manganat dapat diperoleh dalam suasana basa. Ini
berarti jika konsentrasi [OH-] dibuat cukup tinggi, reaksi tersebut dapat berlangsung kea
rah sebaliknya sehingga konsntrasi MnO42- dalam larutan semakin tinggi (Kirk, 2005: 54).
C.ALAT DAN BAHAN
1. Alat-Alat Praktikum
Tabung reaksi besar
Tabung reaksi kecil
Gelas ukur 100 mL
Erlenmeyer 100 mL
Gelas arloji
Pipet tetes
Penjepit tabung
Timbangan analitik
Corong
27
2. Bahan-Bahan Praktikum
Larutan KMnO4 0,01 M
Larutan KMnO4 0,1 M
Larutan NaOH encer (1M)
Larutan H2SO4 encer (1M)
Larutan H2SO4 pekat
Padatan MnO2
Padatan MnSO4
Aquades
Air keran
Kertas saring
D.SKEMA KERJA
1. Pembuatan senyawa Mangan (VI)
28
2 tabung reaksi
Masing-masing dimasukkan 10 mL KMnO4 0,01 M
Tabung I Tabung II
+ 5 mL larutan H2SO4 encer (1M)
+ sedikit padatan MnO2
Dikocok selama 2 menit
disaring
Hasil
+ 5 mL larutan NaOH encer (1M)
+ sedikit padatan MnO2
Dikocok selama 2 menit
disaring
Hasil
Ke dalam tabung yang menghasilkan larutan berwarna hijau, ditambahkan 5 mL larutan H2SO4
encer (1M)
Hasil
2. Pembuatan Senyawa Mangan (III)
E. HASIL PENGAMATAN
1. Pembuatan senyawa Mangan (VI)
Tabung 1
Perlakuan Hasil
10 mL KMnO4 0,01 M + 5 mL H2SO4
encer (1M)
Larutan berwarna ungu muda
+ sedikit padatan MnO2 Larutan berwarna ungu tua dan ada
endapan berwarna hitam
Dikocok selama 2 menit, kemudian
disaring
Filtratnya berwarna ungu dan residunya
berwarna hitam
29
0,5 gram MnSO4
+ 2 mL larutan H2SO4 encer (1M)
+ 10 tetes larutan H2SO4 pekat
Hasil
Didinginkan dengan air dingin
+ 5 tetes larutan KMnO4 0,1 M
Hasil
+ 50 mL aquades
Hasil
Tabung 2
Perlakuan Hasil
10 mL KMnO4 0,01 M + 5 mL NaOH
encer (1M)
Larutan berwarna ungu muda
+ sedikit padatan MnO2 Larutan berwarna ungu tua dan ada
endapan berwarna hitam
Dikocok selama 2 menit, kemudian
disaring
Filtratnya berwarna hijau dan residunya
berwarna hitam
Fitratnya ditambahkan 5 mL H2SO4 encer
(1M)
Larutan berwarna merah
2. Pembuatan Senyawa Mangan (III)
Perlakuan Hasil
0,5 gram MnSO4 + 2 mL H2SO4 encer
(1M)
larutan berwarna bening dan terdapat
endapan berwarna putih
+ 10 tetes H2SO4 pekat Terdapat 3 lapisan dimana bagian atas dan
tengah berwarna bening dan bagian bawah
berwarna putih
+ 5 tetes KMnO4 0,1 M Terdapat 3 lapisan dimana bagian atas
berwarna coklat, bagian tengah berwarna
bening dan bagian bawah berwarna putih
+ 50 mL aquades Larutan berwarna coklat
F. ANALISIS DATA
1. Pembuatan Senyawa Mangan (VI)
Dalam suasana asam
MnO4- + e- → MnO4
2- x2 Eo = +0,56 V
MnO2 + 2H2O → MnO4 2- + 4H+ + 2e- x 1 Eo = - 2,26 V
2MnO4- + 2e- → 2MnO4
2- Eo = + 0,56 V
MnO2 + 2H2O → MnO4 2- + 4H+ + 2e- Eo = -2,26 V
30
2MnO4 + MnO2 + 2H2O → 3MnO4 2- + 4H+ Eosell = - 1,70 V
3MnO42- + 4H+ → 2MnO4
- + MnO2 + H2O
Dalam suasana basa
MnO4 - + e- → MnO4
2- x 2 Eo = + 0,56 V
MnO2 + 4OH- → MnO4 2- + 4H2O + 2e- x 1 Eo = - 0,59 V
2MnO4- + 2e- → 2MnO4
2- Eo = + 0,56 V
MnO2 + 2OH+ → MnO4 2- + 2H2O + 2e- Eo = - 0,59 V
2MnO4 2- + MnO2 + 4OH- → 3MnO4 2- + 2H2O Eo
sell = - 0,03 V
3MnO4 2- + 2H2O → 2MnO4 2- + MnO2 + 4OH-
2. Pembuatan Senyawa Mangan (III)
Mn2+ → Mn3+ + e- x 5 Eo = - 1,51 V
MnO4 2- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O x 1 Eo = +1,51 V
5Mn2+ → 5Mn3+ + 5e- Eo = - 1,51 V
MnO4 2- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O Eo = +1,51 V
4Mn2+ + MnO4 - + 8H+ → 5Mn3+ + 4H2O Eo
sell = 0 V
4Mn2+ + MnO4 - + 8H+ → 5Mn3+ + 4H2O
G.PEMBAHASAN
Praktikum kali ini bertujuan untuk mempelajari pembuatan mangan (VI), mangan (III)
dan sifat-sifatnya. Pada praktikum ini dilakukan dua percobaan, yaitu pembuatan mangan
(VI) yang dilakukan dalam suasana asam dan juga suasana basa, serta pembuatan mangan
(III).
Pada percobaan pertama, yaitu pembuatan mangan (VI) untuk suasana asam dilakukan
dengan cara mereaksikan 10 ml KMnO4 0,01 M yang ditambahkan dengan 5 mL H2SO4
encer dimana larutan yang terbentuk berwarna ungu muda, reaksi ini tidak menyebabkan
perubahan warna, sebab warna ungu yang terbentuk pada larutan adalah warna semula
KMnO4 0,01 M. Namun, ketika ke dalam campuran tersebut ditambahkan sedikit padatan 31
MnO2, warna larutan berubah menjadi ungu pekat dan terdapat endapan berwarna hitam di
bawah tabung. Adanya endapan hitam menunjukkan bahwa padatan MnO2 mengalami
proses penguraian untuk bereaksi dengan campuran (KMnO4 0,01 M dan H2SO4 encer)
meskipun penguraiannnya tidak terjadi secara sempurna.
Tahap selanjutnya adalah penyaringan dengan menggunakan kertas saring dimana
residu yang diperoleh berwarna hitam yang merupakan sisa dari padatan MnO2 yang tidak
bereaksi sempurna dengan campuran (KMnO4 0,01 M dan H2SO4 encer). Sedangkan
filtratnya yang berwarna ungu menunjukkan bahwa pembentukkan produk berupa mangan
(VI) sangat sulit untuk dilakukan, karena apabila terbentuk mangan (VI) maka filtratnya
akan berwarna hijau. Sulitnya pembentukan mangan (VI) disebabkan karena ketika
mangan (VI) berupa senyawa atau ion MnO42- mulai terbentuk, maka secara cepat atau
spontan akan bereaksi dengan asam membentuk ion MnO4- yang berwarna ungu dan MnO2
yang berwarna coklat. Namun, produk akan bereaksi dan kembali membentuk zat
pereaksinya atau reaktan. Kembalinya produk menjadi reaktan disebabkan oleh adanya
ketidak stabilan reaksi pada pembentukan produk akibat reaksi disproporsionasi. Reaksi
disproporsionasi ini terjadi karena adanya nilai potensial elektroda (Eo) yang sangat besar,
yaitu 1,70V dimana nilai Eo yang besar ini menunjukkan bahwa sifat disproporsionasi pada
reaksi sangat besar. Nilai Eo dapat diperoleh dari hasil perhitungan nilai Eo pada anoda dan
Eo pada katoda yang mana dengan ditulisnya persamaan reaksi reduksi dan oksidasi, maka
diperoleh nilai Eosell sebesar 1,70 volt. Persamaan reaksi yang terjadi adalah:
2MnO4 + MnO2 + 2H2O → 3MnO4 2- + 4H+ Eosell=-1,70 V
Atau dapat pula ditulis sebaliknya akibat pembentukan kembali reaktan, yaitu
3MnO4 2- + 4H+ → 2MnO4 + MnO2 + 2H2O Eosell=+1,70 V
Masih pada percobaan pembuatan mangan (VI) namun untuk suasana basa dilakukan
dengan cara mereaksikan 10 ml KMnO4 0,01 M yang ditambahkan dengan 5 mL NaOH
encer dimana larutan yang terbentuk berwarna ungu muda, reaksi ini tidak menyebabkan
perubahan warna, sebab warna ungu yang terbentuk pada larutan adalah warna semula
KMnO4 0,01 M. Namun, ketika ke dalam campuran tersebut ditambahkan sedikit padatan
MnO2, warna larutan berubah menjadi ungu pekat dan terdapat endapan berwarna hitam di
bawah tabung. Larutan ini kemudian disaring dan diperoleh residu yang berwarna hitam
32
dengan filtrat yang berwarna hijau. Filtrat yang berwarna hijau ini menunjukkan bahwa
telah terbentuk mangan (VI) yang stabil dimana tingkat kestabilan pembentukannya lebih
tinggi dibandingkan dengan pembentukan produk mangan (VI) pada percobaan
sebelumnya, yaitu pada suasana asam. Terbentuknya Mn(VI) pada suasana basa
dikarenakan potensial reduksi (Eo) yang dihasilkan lebih kecil daripada (Eo) pada suasana
asam, yaitu 0,03V. Filtrat ini kemudian ditambahkan dengan 5 mL H2SO4 encer dimana
larutan yang semula berwarna hijau berubah menjadi merah. Ini menunjukkan adanya
pembentukkan mangan (IV), MnO2 dimana masih terdapat adanya sifat disproporsionasi.
Masih adanya sifat disproporsianasi dalam suasana basa ini dikarenakan Eosell yang
diperoleh sebesar 0,03 V. Karena hasil dari Eosell yang sangat kecil, maka produk berupa
mangan (VI) (ion MnO42-) masih dapat diisolasi dalam suasana basa. Reaksi yang terjadi
pada proses ini adalah:
3MnO42- + 4H+ → 2MnO4
- + MnO2 + H2O
Yang setelah ditambahkan H2SO4 reaksi yang terjadi secara singkat adalah:
3MnO42- + 4H+ ⇋ 2MnO4
- + MnO2 + H2O
Dari persamaan reaksi yang ada, untuk percobaan atau perlakuan pada tabung 1 dan 2. Jika
konsentrasi [MnO4-] ataupun [H+] diperbesar, maka kemungkinan untuk membentuk
mangan (VI) sangatlah sedikit sebab dalam suasana asam, kecenderungan untuk
membentuk kembali mangan (IV) MnO2 dan MnO4- jauh lebih besar dibandingkan
terbentuknya produk berupa mangan (VI). Berbeda halnya dengan tabung 1, pada tabung 2
dari persamaan reaksi yang ada, jika konsentrasi [OH-] ataun [MnO4-] dibuat cukup tinggi,
maka reaksi tersebut dapat berlangsung ke arah sebaliknya sehingga konsentrasi MnO42-
yang diperoleh dalam larutan menjadi semakin tinggi.
Percobaan terakhir, yaitu pembuatan senyawa mangan (III) dimana tahap awal
percobaan ini adalah mereaksikan 2 mL H2SO4 encer dengan 0,5 gram MnSO4 dan terjadi
pembentukkan larutan berwarna bening serta endapan yang berwarna putih dimana
endapan tersebut merupakan MnSO4 yang tidak larut secara sempurna. Tidak larutnya
MnSO4 secara sempurna pada H2SO4 dikarenakan H2SO4 yang digunakan memiliki
konsentrasi atau tingkat kepekatan yang sangat rendah, sehingga dalam proses reaksi atau
penguraian, reaksi oksidasi Mn2+ sulit berlangsung dan untuk itulah harus ditambahkan
H2SO4 pekat untuk dapat bereaksi membentuk Mn3+ secara cepat dan optimal. Ketika 33
ditambahkan dengan 10 tetes H2SO4 pekat larutan tersebut membentuk 3 lapisan dengan
warna yang semakin putih dan keruh serta MnSO4 melarut seluruhnya. Terjadinya
perubahan warna ini menunjukkan bahwa larutan tersebut telah mengalami reaksi oksidasi,
dimana setelah ditambahkan H2SO4, Mn2+ dari MnSO4 yang memiliki bilangan oksidasi +2
mengalami peningkatan bilangan oksidasi menjadi +3 yang berupa ion Mn3+. Dengan
terjadinya reaksi oksidasi ini menunjukkan bahwa H2SO4 pekat berperan sebagai oksidator
kuat dalam reaksi dengan MnSO4. Sementara itu, melarutnya MnSO4 selurunya
dikarenakan H2SO4 pekat dapat meningkatkan konsentrasi asam sehingga kemungkinan
untuk terbentuknya mangan (III) menjadi semakin besar.
Pada proses selanjutnya ke dalam campuran larutan keruh putih ini dilakukan proses
pendinginan dengan tujuan untuk menormalisasikan suhu atau keadaan reaksi. Sebab
reaksi antara MnSO4 dengan asam berlangsung secara eksoterm dan bereaksi menghasilkan
panas atau suhu yang tinggi. Dengan adanya pendinginan, maka proses reaksi berjalan
secara sempurna menghasilkan produk berupa Mn3+. Dalam proses selanjutnya,
berdasarkan hasil pengamatan setelah campuran ditambahkan dengan KMnO4 0,1M terjadi
perubahan warna larutan menjadi berwarna coklat. Hal ini dikarenakan penambahan
KMnO4 menyebabkan konsentrasi atau jumlah Mn3+ yang terbentuk semakin besar. Baik
warna putih keruh ataupun warna coklat yang terbentuk dalam larutan, menunjukkan
adanya mangan (III) yang dihasilkan, hanya saja jumlah Mn(III) yang dihasilkan memiliki
konsentrasi yang berbeda, dimana warna coklat dalam larutan menunjukkan jumlah Mn3+
yang lebih banyak terbentuk dibandingkan perlakuan sebelumnya (larutan putih keruh). Ini
berarti bahwa penambahan KMnO4 berperan dalam mengoptimalkan dan meningkatkan
konsentrasi mangan (III) yang terbentuk, yang mana dalam proses ini penambahan KMnO4
menyebabkan mangan (IV) mengalami reduksi membentuk mangan (III).
Proses selanjutnya, ke dalam larutan berwarna coklat yang terbentuk, ditambahkan 50
ml aquades dimana penambahan H2O ini bertujuan untuk menunjukkan ada atau tidaknya
perubahan warna yang terjadi pada produk. Berdasarkan hasil pengamatan, setelah
ditambahkan air, warna larutan tetap coklat namun agak pudar. Dari hasil yang diperoleh,
dapat ditentukan bahwa produk yang dihasilkan tidak mengalami reaksi disprporsionasi
atau sifat disproporsionasi membentuk senyawa lain. Hal ini juga lebih diperjelas dari tidak
34
diperolehnya nilai Eosell (Eosell = 0 V) yang menunjukkan bahwa reaksi yang terjadi
sangatlah stabil.
H.KESIMPULAN
1. Mangan (VI) dapat dibuat dengan mereaksikan KMnO4, MnO2 dengan NaOH (suasana
basa).
2. Mangan VI lebih stabil dalam dalam keadaan basa dibandingkan dalam keadaan asam.
3. Pembuatan mangan (III) dapat dibuat dengan mereaksikan MnSO4 dengan KMnO4
dalam suasana asam (H2SO4 pekat dan encer)
35
DAFTAR PUSTAKA
Cotton, F.A. dan G,Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : UI Press.
Kirk, Othmen. 2005. Encyclopedia of Chemical Technology 5th Edition New York : John
Willey and Sons.
Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Erlangga : Jakarta.
Purwoko, A.A. 2007. Petunjuk Praktikum Kimia Dasar Anorganik II. Mataram : Universitas
Mataram.
Roth, Hirmann, J dan Bluchke, Gortfried. 1988. Analisis Farmasi. Yogyakarta : Universitas
Gadjah Mada Press.
Sugiarto, Kristian H. 2001. Kimia Anorganik Logam. Yogyakarta : UNY Press.
Syukri. 1999. Kimia Dasar 3. Bandung : ITB Press.
36