ekstraksi pelarut (solvent extraction)
DESCRIPTION
Ekstraksi Pelarut (Solvent Extraction). Karakteristik ekstraksi pelarut sebagai metode pemekatan Ekstraksi runutan Pembentukkan kelat Pembentukkan senyawa koordinasi tersolvasi netral Pembentukkan asosiasi ion Ekstraksi matriks Teknik-teknik ekstraksi Ekstraksi kromatografi. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Ekstraksi Pelarut(Solvent Extraction)
1. Karakteristik ekstraksi pelarut sebagai metode pemekatan
2. Ekstraksi runutan• Pembentukkan kelat• Pembentukkan senyawa koordinasi tersolvasi
netral• Pembentukkan asosiasi ion
3. Ekstraksi matriks
4. Teknik-teknik ekstraksi
5. Ekstraksi kromatografi
Karakteristik Ekstraksi Pelarut Metode yang paling banyak digunakan & dikembangkan
sederhana & cepat
Umumnya berkaitan dengan:
1. penentuan komposisi, struktur, dan sifat senyawa
yang dipisahkan
2. kebergantungan ekstraksi logam-logam pada komposisi
fasa aqueous
3. jenis ekstraktan,
4. konsentrasi dari unsur-unsur yang dipisahkan
5. suhu
Karakteristik Ekstraksi Pelarut Metode yang sesuai untuk pemekatan absolut dan relatif
digunakan untuk pemisahan unsur runutan secara selektif/ kelompok
Pengaturan kondisi ekstraksi sangat penting dalam menentukan keberhasilan ekstraksi
Perlu dicari kondisi ekstraksi pengaruh pH, konsentrasi, reagen
Metode pemekatan dengan efisiensi tinggi yang diikuti dengan berbagai metode penentuan
1. Distribusi zat terlarut antara 2 fasa cair yang tidak saling
bercampur (umumnya satu fasa air dan lainnya fasa organik)
2. Kondisi kesetimbangan perbandingan konsentrasi zat dalam
kedua fasa nilainya konstan tidak bergantung pada
konsentrasi total zat
3. Tetapan distribusi/ tetapan partisi KD = C1 / C2
4. C1 dan C2 adalah konsentrasi kesetimbangan dari zat yang
terdistribusi dalam kedua fasa dalam satu bentuk yang sama
(tidak bergantung konsentrasi)
Prinsip Ekstraksi
1. Kesetimbangan ekstraksi lebih kompleks terjadi disosiasi dan asosiasi; solvasi dan hidrolisis, pembentukkan kompleks polinuclear, dan lain-lain sistem ekstraksi tertentu dapat dinyatakan dengan hukum distribusi
2. Pengelompokkan sistem ekstraksi berdasarkan senyawa yang pergi ke fasa organik
a) Senyawa koordinasi netral tak-tersolvasi dengan ikatan kovalen (GeCl4, AsI3, OsO4) selektif dengan pelarut
inert
b) Kelat yang dibentuk antara ion logam dengan reagen
yang mengandung sekurang-kurangnya 2 atom (misalnya: O, N, S) yang dapat berkoordinasi dengan logam.
paling luas digunakan untuk pemekatan runutan
C) Senyawa kompleks koordinasi tersolvasi netral (mixed
complex) misal: ScCl3(TBP)3 atau UO2Br2(TBPO)2
( TBP = tri-n-butil fosfat, TBPO = tri-n-butil fosfin oksida )
Senyawa kompleks koordinasi tersolvasi netral (mixed complex)
Keterangan: anion anorganik yang berada dalam fasa aqueous bersama-sama
molekul ekstraktan berkoordinasi internal dengan atom logam Senyawa jenis ini lebih baik diekstraksi dengan pelarut yang
berperan sebagai donor aktif yang mempunyai kemampuan untuk berkoordinasi dengan logam.
D) Asosiasi Ion Tak-tersolvasi secara Koordinatif Garam-garam kompleks kation yang besar terekstrak dengan
adanya counter ion Misalnya: FeL3
2+ dapat terekstrak dengan adanya counter ion yang sesuai (misal: ClO4
-)
Karakteristik Khusus untuk Ekstraksi
1. Koefisien Distribusi D = konsentrasi total analitis di fasa organik
konsentrasi total analitis di fasa air
D = Co
Cw
Tidak memperhitungkan bentuk unsur yang ada
Faktor pemisah untuk A dan B dinyatakan dengan:
S = DA / DB (DA > DB) % Recovery derajat ekstraksi zat ke fasa organik
R (%) = 100 D
D + Vw/ Vo
Jika Vw = Vo maka:
R (%) = 100 D
D + 1
Tetapan ekstraksi penting dalam memilih kondisi pemekatan
2. Ekstraksi Runutan
Syarat: matriks tidak bereaksi dengan reagen atau matriks ditutup dengan masking / dihilangkan dengan cara lain misalnya dengan penguapan
2.1. Pembentukkan Kelat: M An
Mn+ + n HA (w) ↔ M An(w) + nH+
HA(w) ↔ H+ + A-
n
K HA
Fasa Organik
Fasa Air
HA (o)
KD (HA)
M An (o)
KD (MA)
HA (aq) M An (aq)
Kex = [M An]o
[Mn+]w
[H+]n
[HA]no
Kesetimbangan ekstraksi melalui pembentukkan kelat, sebagai berikut ;
Karakteristik kelat adalah koefisien distribusinya tinggi, walaupun kelarutan dalam pelarut organik rendah; dan cukup untuk mengekstrak runutan
Mn+ + n HA (o) ↔ M An (o) + nH+
Log D = Log Keks + nlog [HA]o + npH
Kex = [M An]o
[Mn+]w
[H+]n
[HA]no
2.1. Pembentukkan Kelat: M An
Kd = D =[M An]o
[Mn+]w
Tetapan ekstraksi bergantung pada:
Kex = βn . KD.MA . KnHA
KnD.HA
Keterangan:
βn = tetapan kestabilan kompleks
KnHA = tetapan disosiasi ligan atau reagen
KD.MA = tetapan distribusi kompleks
KnD.HA = tetapan distribusi ligan atau reagen
Makin tinggi kestabilan kompleks dan makin besar tetapan distribusinya ekstraksi lebih baik
Makin tinggi keasaman reagen, makin tinggi ekstraksinya
Hubungan ekstraksi dan konsentrasi reagen: penting dalam memilih kondisi pemekatan pH fasa air konstan hubungan log D VS Konsentrasi
kesetimbangan reagen linier
• Konsentrasi runutan <<< konsentrasi pengompleks dalam kesetimbangan konsentrasi awal reagen dengan nilai KD tinggi
• Derajat ekstraksi bertambah dengan meningkatnya konsentrasi reagen (kondisi lain dibuat tetap)
Slop = nLog D
Log [HA]o
Dalam menentukan kondisi ekstraksi perlu diperhitungkan:
Koefisien distribusi logam dalam bentuk kelat Vs konsentrasi kesetimbanagn reagen pada fasa organik (pH konstan)
Hubungan Ekstraksi dengan pH• Pengontrolan [H+] lebih penting
• Log D = Log Kex + n.Log [HA]0 + npH jika konsentrasi
kesetimbangan reagen pada fasa organik adalah konstan
hubungan log D VS pH linier dengan slope n
Nilai n menggambarkan apa?
Hubungan Ekstraksi dengan pH yang Terbatas
Kebergantungan ekstraksi pada pH terbatas tidak selalu linier
Kenaikan pH, selain Mn+ terdapat M A+n-1 dan selanjutnya M An
dan ion kompleks M A-n-1 sehingga ekstraksi menurun
Informasi ini memberikan gambaran kondisi ekstraksi terbaik dimana?
Hubungan % E (Recovery) vs pHBentuk kurva S dengan kemiringan tertentu bergantung pada muatan ion dan komposisi kelat pemilihan kondisi pemisahan yang memungkinkan pemekatan individu/ kelompok
Bagaimana dapat ditentukan kondisi pemisahan untuk individu atau kelompok
2.2. Koordinasi pada Kelat
1. Kompleks koordinasi tak jenuh ion pusat (logam) dapat
berkoordinasi dengan ligan netral (seperti air) dalam inner
coordnation sphere jenis pelarut berpengaruh pada ekstraksi.
2. Kompleks koordinasi jenuh terekstraksi dengan berbagai pelarut
3. Reagen pengkelat untuk pemekatan kelompok :
Dithiocarbamate, dithizone, 8-hidroksiquinolin
Mengisolasi unsur-unsur runutan sebanyak mungkin perlu
informasi untuk meminimalkan gangguan
4. Komposisi Fasa Air
1. mempengaruhi efisiensi ekstraksi kelat
2. Konsentrasi garam terlalu tinggi berpengaruh pada kesetimbangan, misalnya:
3. Konsentrasi anion terlalu tinggi a) masking, ekstraksi menurun, b) % E meningkat untuk anion-anion yang besar (kelat kationik)
Senyawa Koordinasi Netral Tersolvasi Merupakan kompleks campuran yang mengandung ligan anorganik
dan reagen ekstraksi yang netral tipe MXnLm (M = logam, L = reagen ekstraksi, X = anion anorganik)
Persamaan ekstraksi:
Mn+(w) + nX-
(w) + mL(o)= MXnLm (o)
Jika koefisien aktivitas diabaikan persamaan menjadi:
D = Kex . [X-]n(w) [L]m
(o)
Log D = Log Keks + nLog [X-](w) + mLog[L](o)
Kex = [Mn+]w [X-]n
(w) [L]m(o)
[MXnLm]o=
[X-]n(w) [L]m
(o)
D
• Persamaan tersebut digunakan untuk menentukan komposisi senyawa yang terekstraksi
Senyawa Koordinasi Netral Tersolvasi
1. Mekanisme yang digunakan adalah membuat beberapa ekstraktan
netral trifenilfosfin, amina aromatik, tributil fosfat, derivat thiourea
dan sulfida organik
2. Senyawa tersebut digunakan untuk memekatkan sejumlah runutan
logam baru (noble metals). Contohnya:
a) Larutan Difenil-thiourea dalam kloroform untuk ekstraksi perak,
merkuri, emas, dan tembaga
b) di-o-tolil-thiourea untuk ekstraksi Pd, Pt, Rh, dan Ir dari larutan
klorida yang mengandung Sn(II)klorida
c) sulfida organik untuk ekstraksi emas, perak, paladium, dan merkuri
Asosiasi Ion Ekstraksi berupa spesies tidak bermuatan yang terbentuk oleh
gabungan ion-ion akibat antaraksi gaya elektrostatik. Banyak digunakan untuk pemisahan kompleks logam asam
(halida asam). Kondisi ekstraksinya adalah kemampuan ekstraktan untuk
terprotonisasi dalam media asam atau berada dalam bentuk kation.
Ekstraksi Senyawa untuk Tipe HmMXn+m
M = logamX = ligan elektronegatif bermuatan tunggal (florida, klorida,sianida)n = muatan ion logam
Kompleks asam hanya dapat terekstraksi dengan highly basic oxygen containing extractants, keton, eter, ester, amina. Pelarut-pelarut inert seperti benzena atau kloroform tidak dapat mengekstrak.
1. Persamaan ekstraksi untuk Asosiasi Ion:
mH+(w) + Mn+
(w) + (m+n)X-(w) HmMXm+n
Asosiasi Ion
Kex = [H+]m
(w) [Mn+](w) [X-]m+n(w)
[HmMXm+n]o
=Log DLog Kex + mLog [H+] + (m+n)Log [X-]
1. Ekstraksi matrik sangat luas dan penting untuk kepentingan
analisis.
2. Kapasitas fasa organik harus tinggi & ekstraksi cukup selektif
bagi unsur runutan agar tetap berada keseluruhan di fase air.
3. Kelat logam kurang baik untuk tujuan ini kelarutannya sedang
dalam fase organik
4. Asosiasi ion dan koordinasi netral tersolvasi dapat digunakan.
5. Teknik ini baik digunakan pada analisis logam dan aliasi, garam
sederhana dan oksida.
6. Ekstraksi matrik jarang digunakan dalam analisis bahan alam
seperti batuan atau contoh biologi.
Ekstraksi Matriks
Teknik-Teknik Ekstraksi
Ada beberapa teknik ekstraksi yang umum digunakan pada proses pemisahan :
1.Ekstraksi batch
2.Ekstraksi kontinyu
3.Ekstraksi counter-current
4.Ekstraksi kromatografi
Ekstraksi Batch Merupakan cara yang paling sederhana Dengan menambahkan pelarut pengekstraksi yang
tidak bercampur dengan pelarut semula pengocokan sehingga terjadi kesetimbangan konsentrasi spesies yang akan diekstrak pada kedua lapisan.