Salah satu bagian penting dalam kimia analitik adalah analisis dengan metode gravimetri.

Analisis secara gravimetri didasarkan atas pengukuran massa analit atau beberapa senyawa yang

secara kimia berhubungan dengan analit. Metode gravimetri secara umum dibedakan menjadi

dua golongan utama, yaitu metode pengendapan dan penguapan. Metode pengendapan

merupakan cara analisis dengan mengendapkan analit menjadi bentuk yang dapat ditimbang

dengan susunan kimia yang tetap (Selamat, 2002). Tahap-tahap dalam analisis gravimetri metode

pengendapan adalah mengendapkan analit, menapis endapan, mencuci endapan, memanaskan

atau memijarkan endapan dan menimbang endapan.

Dari keseluruhan tahap tersebut, pembentukan endapan memegang peranan yang penting

untuk keberhasilan suatu analisis. Endapan yang diharapkan dalam analisis gravimetri harus

memenuhi tuntutan teoritis dan praktis. Secara teoritis, suatu zat akan mengendap apabila harga

hasil kali konsentrasi ion-ion (HKI) dalam larutan melampaui konstanta hasil kali kelarutannya

(Ksp). Harga Ksp dapat dilampaui apabila sebagian atau semua konsentrasi ion-ionnya

diperbesar.

Secara praktis, endapan yang diharapkan adalah berupa endapan kasar, bersifat bulky,

dan spesifik. Endapan dengan susunan kasar sangat diharapkan dalam proses pengendapan

karena dengan struktur yang kasar maka endapan dapat dengan mudah disaring dan dicuci.

Selain bersifat kasar, endapat juga harus bersifat bulky dan spesifik. Endapan yang bersifat bulky

maksudnya endapan tersebut memiliki volume atau massa besar, tetapi berasal dari sampel

dalam jumlah sedikit. Sedangkan endapan bersifat spesifik maksudnya endapan tersebut

terbentuk apabila pereaksi yang digunakan hanya dapat mengendapkan komponen yang akan

dianalisis saja.

Tahap selanjutnya setelah pembentukan endapan dalam analisis gravimetri adalah

menapis endapan. Menapis endapan adalah proses pemisahan zat yang mengendap dari

cairannya dan apabila alat yang digunakan adalah kertas saring maka prosesnya adalah

menyaring. Setelah melewati tahap penapisan endapan maka tahap selanjutnya adalah mencuci

endapan. Mencuci endapan adalah memisahkan zat-zat lain yang teradsorpsi secara fisik oleh

endapan.

Tahap selanjutnya dari analisis gravimetri ini adalah memanaskan atau memijarkan

endapan. Memanaskan atau memijarkan endapan bertujuan untuk memperoleh endapan dengan

susunan kimia yang tetap. Bila endapan yang diperoleh memiliki sifat yang dapat dipengaruhi

oleh situasi dan kondisi lingkungannya, maka sebelum ditimbang endapan tersebut dipanaskan

atau dipijarkan sehingga mengalami perubahan kimia dan secara cepat menghasilkan zat baru

yang mempunyai susunan kimia tetap.

Contoh:

CaC2O4.H2O(basah) CaC2O4(kering) + H2O(uap)

CaC2O4.H2O(basah) CaCO3(kering) + CO(gas) + H2O(uap)

Dengan pemanasan atau pemijaran pada temperatur yang berbeda akan memberikan hasil yang

berbeda.

Setelah didapatkan endapan dengan susunan kimia yang tetap tahap akhir yang dilakukan

adalah menimbang endapan. Menimbang adalah suatu cara untuk menetapkan jumlah massa dari

endapan yang diperoleh. Untuk memperoleh data yang dapat dipertanggungjawabkan,

penimbangan dilakukan dengan neraca yang mempunyai kepekaan yang cukup tinggi. Kepekaan

dari neraca ditentukan oleh kemampuannya membedakan perbedaan berat.

Dalam analisis gravimetri endapan yang dihasilkan ditimbang dan dibandingkan dengan

berat sampel. Persentase berat analit A terhadap sampel dinyatakan dengan persamaan.

% A= berat Aberat sampel

×100 %

Untuk menetapkan berat analit dari berat endapan sering dihitung melalui faktor gravimetri.

Faktor gravimetri didefinisikan sebagai jumlah berat analit dalam 1 gram berat endapan. Hasil

kali dari berat endapan P dengan faktor gravimetri sama dengan berat analit

Berat analit A = berat endapan P x faktor gravimetri, sehingga:

% A=berat endapanP × faktor gravimetriberat sampel

×100%

Faktor gravimetri dapat dihitung bila rumus kimia analit dari endapan diketahui dengan tepat.

Faktor gravimetri ditentukan oleh dua faktor, yaitu berat molekul atau berat atom dari analit dan

berat molekul dari endapan.

a. Alat dan Bahan

TABEL 2. RINCIAN ALAT

No Nama Alat Jumlah

1 Neraca analisis 1 buah

2 Spatula 1 buah

3 Gelas kimia 2 buah

4 Batang pengaduk 1 buah

5 Penangas 1 buah

6 Termometer 1 buah

7 Pemanas listrik (oven) 1 buah

8 Corong Kaca 1 buah

9 Desikator 1 buah

10 Pipet tetes 1 buah

11 Kaca arloji 2 buah

12 Tabung reaksi 6 buah

13 Tabung Reaksi 1 set

14 Penjepit kayu 1 buah

15 Gelas kimia 1 buah

16 Gelas ukur 1 buah

17 Cawan porselin 1 buah

TABEL 3. RINCIAN BAHAN

No Nama Bahan Konsentrasi Jumlah

1 Batu kapur - Secukupnya

2 Larutan HCl Pekat - Secukupnya

3 Amonium oksalat 0,25 M Secukupnya

4 Aquades - Secukupnya

5 Kertas Saring - Secukupnya

I. Prosedur Kerja dan Hasil Pengamatan

No. Prosedur Kerja Hasil Pengamatan

a. Ditimbang dengan teliti sampel batu

kapur sebanyak 0,200 gram. Saat

bersamaan kertas saring dikeringkan

dalam oven sampai didapatkan berat

yang konstan.

Sampel batu kapur berupa serbuk yang

berwarna putih.

Sampel batu kapur yang digunakan

adalah sebanyak 0,200 gram.

Massa kertas saring yang digunakan

adalah 1,2841gram.

b. Sampel tersebut dilarutkan dengan HCl encer sampai larut sempurna. Hati-hati terhadap adanya gas.

Setelah sampel kapur sirih dilarutkan

dengan HCl 3 M, terbentuk larutan putih

susu, namun sampel belum melarut

seluruhnya. Setelah dilarutkan dalam

HCl 11,9 M, larutan menjadi bening dan

sampel melarut seluruhnya.

c. Larutan tersebut diendapkan dengan

menambahkan amonium oksalat (asam

oksalat) sampai sempurna. Untuk hal ini

dilakukan uji kualitatif untuk

memastikannya.

Larutan (NH4)2C2O4 tidak berwarna

Setelah larutan sampel ditambahkan

beberapa tetes amonium oksalat 0,25M,

mula-mula terbentuk larutan berwarna

putih setelah didiamkan dan dipanaskan

terbentuk 2 lapisan (endapan putih di

bawah dan larutan keruh).

Selanjutnya dilakukan penyaringan dan

filtrat ditambahkan amonium oksalat lagi

untuk menguji kesempurnaan

pengendapan, dan setelah diuji pada

filtrat ternyata masih terbentuk lagi

endapan putih.

d

Pembahasan

Pada praktikum kali ini, dilakukan uji analisis kandungan kalsium terhadap sampel batu

kapur. Mula-mula kertas saring dan sampel ditimbang dengan menggunakan neraca analitik.

Penggunaan neraca analitik ini dikarenakan neraca ini memiliki kepekaan yang cukup tinggi dan

mampu membedakan berat sampai 0,1 miligram. Berat sampel yang digunakan adalah 0,200

gram. Sedangkan, kertas saring yang akan digunakan ditimbang dan dikeringkan dalam oven

sampai didapatkan berat yang konstan. Berat awal kertas saring sebelum dikeringkan adalah

gram dan setelah dikeringkan didapatkan berat kertas saring yang konstan. Berat konstan kertas

saring yang didapatkan adalah 1,5173 gram. Pengurangan berat kertas saring ini disebabkan

karena adanya pengurangan kadar air pada kertas saring. Berat kertas saring yang konstan akan

sangat bagus untuk analisis kuantitatif. Pengeringan dan penimbangan terhadap kertas saring

dilakukan dengan tujuan untuk mempermudah perhitungan berat endapan yang didapatkan

dalam penimbangan karena kertas saring digunakan sebagai alas pada saat penimbangan

endapan.

Setelah penimbangan sampel dilakukan, selanjutnya sampel dilarutkan dengan

menggunakan HCl 2M. Setelah penambahan 2M larutan HCl, tidak semua serbuk batu kapur

larut sehingga digunakan HCl 11,9M untuk melarutkan keseluruhan sampel batu kapur dan

didapatkan terbentuk larutan berwarna putih, sedikit keruh, dan terbentuk sedikit gelembung-

gelembung gas. Ketika didiamkan larutan menjadi lebih bening. Larutnya sampel menyebabkan

larutan yang terbentuk tidak berwarna. Reaksi yang terjadi :

Ca2+(sampel)

+ 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + 2H2(g)

Dari reaksi tersebut terbentuknya sedikit gelembung-gelembung gas karena adanya gas CO

dalam sistem. Pada keadaan ini belum terbentuk endapan, karena ion C2O42- akan diikat oleh

HCl membentuk H2C2O4. Reaksi yang terjadi adalah

2H+(aq) + C2O4

2-(aq)

H2C2O4(aq)

Selanjutnya, ke dalam larutan ditambahkan pereaksi pengendap. Pada percobaan ini

digunakan amonium oksalat dalam suasana asam karena pada pengendapan Ca2+ sebagai CaC2O4

dengan penambahan zat pengendap pada larutan yang telah direaksikan dengan HCl. Apabila

pengendapan tidak dilakukan dalam suasana asam maka dalam keadaan ini tidak akan terbentuk

endapan karena ion C2O42- akan diikat membentuk H2C2O4 dengan adanya HCl. Secara teori,

penambahan pereaksi pengendap amonium oksalat akan membentuk garam oksalat yaitu kalsium

oksalat (CaC2O4). Reaksi yang terjadi antara amonium oksalat dengan ion kalsium adalah

sebagai berikut:

Ca2+ (aq) + C2O42- (aq) ↔ CaC2O4(s)

Setelah larutan sampel ditambahkan beberapa tetes larutan amonium oksalat, mula-mula

terbentuk larutan berwarna putih. Setelah didiamkan dan dipanaskan maka akan terbentuk dua

lapisan dimana lapisan bawah merupakan endapan putih dari CaC2O4 dan lapisan atas berupa

larutan keruh.

Selanjutnya campuran ini disaring dengan menggunakan kertas saring yang telah

ditimbang sebelumnya. Filtrat hasil penyaringan ditambahkan lagi dengan amonium oksalat. Hal

ini bertujuan untuk mengendapkan ion kalsium yang masih tersisa dalam filtrat. Penambahan

amonium oksalat kembali pada filtrat menghasilkan endapan putih dari CaC2O4. Kemudian

endapan ini disaring kembali. Selanjutnya filtrat ditambahkan lagi dengan amonium oksalat.

Penambahan ini tidak menghasilkan endapan putih (ion kalsium dalam filtrat telah mengendap

sempurna pada penambahan amonium oksalat sebelumnya). Terjadinya endapan CaC2O4 tersebut

disebabkan karena harga hasil kali ion-ion (HKI) dalam larutan melampui konstanta hasil kali

kelarutannya (Ksp CaC2O4 adalah 2,3 × 10-9). Apabila konsentrasi Ca2+ dan atau C2O42- diperbesar

maka kesetimbangan diatas akan terganggu akibatnya reaksi akan bergeser ke arah pembentukan

endapan.

Setelah endapan disaring, selanjutnya endapan dipanaskan pada suhu 220°C. Tujuan

dari pemanasan ini adalah untuk mengeringkan endapan (menghilangkan H2O) sehingga

diperoleh endapan dengan susunan kimia yang tetap. Pada proses pengeringan ini kemungkinan

endapan tersebut dapat terurai, teroksidasi, menguap atau tereduksi. Adapun kemungkinan reaksi

yang terjadi adalah:

CaC2O4.H2O (basah) CaC2O4 (kering) + H2O(g)↑

CaC2O4.H2O (basah) CaCO3 (kering) + CO(g)↑ + H2O(g)↑

CaC2O4 (kering) CaO(s) + CO(g)↑ + CO2(g)↑

Sebelum ditimbang, endapan yang telah dipanaskan selanjutnya didinginkan.

Pendinginan bertujuan untuk menghindari penyerapan uap air yang ada di udara oleh CaC2O4

dalam jumlah yang tidak tertentu. Pendinginan dilakukan agar tidak terjadi perbedaan suhu yang

terlalu besar antara endapan dan neraca yang dapat mengakibatkan kerusakan pada neraca

sehingga endapan yang ditimbang menjadi tidak teliti karena terjadi konveksi udara. Setelah

suhunya turun, endapan kemudian ditimbang.

Untuk memperoleh berat endapan yang konstan dan menjamin bahwa endapan tersebut telah

kering atau mempunyai susunan yang tetap maka dilakukan pemanasan, pendinginan, dan

penimbangan endapan berulang kali sampai diperoleh berat endapan yang tetap. Dalam

percobaan ini dilakukan proses pemanasan-pendinginan-penimbangan sebanyak tiga kali. Ketiga

data yang didapatkan dari hasil pengukuran yaitu:

Penimbangan I = 0,735 gram

Penimbangan II = 0,741 gram

Penimbangan II = 0,762 gram

Rata-rata berat endapan yang diperoleh adalah

berat=0,735 gr+0,741 gr+0,762 gr3

=0,746 gr

Massa endapan yang diperoleh sebesar 0,746 gram – gram = gram. Endapan yang

diperoleh merupakan endapan CaC2O4 yang telah terbebas dari H2O dengan reaksi:

CaC2O4.H2O (basah) CaC2O4 (kering) + H2O(g)↑

Perhitungan Gravimetri untuk Menghitung % Ca, CaO dan CaCO3 dalam Sampel

Persentase Ca =

Berat endapan × Faktor gravimetriBerat sampel

× 100 %

=x

40128

0,200x100 %

Persentase

CaO =

Berat endapan × Faktor gravimetriBerat sampel

× 100 %

=x

52128

0,200x100 %

Persentase

CaCO3 =

Berat endapan × Faktor gravimetriBerat sampel

× 100 %

=x

40128

0,200x100 %