BEBERAPA OKSIDATOR DALAM LABORATORIUM (ION PERMANGANANAT, ION KROMAT DAN ION KROMAT)

 Dalam laboratorium terdapat beberapa zat yang dapat digunakan sebagai oksidator. Oksidator yaitu zat yang dapat menyebabkan zat lain mengalami oksidasi sehingga dirinya sendiri akan mengalami reduksi. Umumnya unsur-unsur nonlogam merupakan oksidator yang baik karena memiliki keelektronegatifan tinggi sehingga mudah menangkap atau menarik elektron kearah dirinya. Walaupun demikian tidak selalu digunakan unsur dalam semua reaksi kimia.

Dalam laboratorium terutama reaksi redoks yang dilangsungkan dalam bentuk larutan yang biasa digunakan sebagai oksidator adalah ion permangananat (MnO₄^–), ion kromat (CrO₄^2-), ion kromat (Cr₂O₇^2-). Ketiga zat tersebut merupakan oksidator yang kuat dan mudah melepas oksigen sehingga penanganannya perlu berhati-hati. Zat-zat ini harus disimpan ditempat tersendiri dan tidak boleh berada di dekat zat-zat organik karena dapat menyebabkan kebakaran.

Bila mengenai anggota segera bilas dengan air yang mengalir. Bila mengenai mata segera rendam mata dalam air, hal ini dapat dilakukan dengan cara membuka mata dalam aquades yang disimpan dalam baskom atau ember besar. Setelah itu segera di bawa ke dokter atau memberi obat tetes mata. Bila sampai tertelan segera minum air sebanyak-banyaknya untuk mengencerkan zat kimia yang tertelan lalu segera di bawa ke dokter. Oleh sebab itu, dalam melakukan praktikum jangan pernah mengambil semua larutan dengan cara menyedot.

 

 

ION PERMANGANANAT (MnO₄^–)

Ion permanganat berwarna ungu demikian pula larutan yang mengandung ion permanganat. Warna tersebut merupakan ciri khas dari ion permanganat. Biasanya dalam laboratorium ion permanganat diperoleh dari garam kalium permanganat (KMnO₄). KMnO₄ merupakan suatu kristal berwarna hitam keunguan.

Gambar Kristal kalium permanganat dan larutan kalium permanganat

 

Bila terkena cahaya atau dipanaskan pada suhu 230°C, kalium permanganat akan terurai sesuai reaksi berikut.

2 KMnO₄ → K2MnO₄ + MnO₂ + O₂

Bilangan oksidasi mangan dalam KMnO₄ adalah +7. Ketika terjadi reaksi kimia bilangan oksidasi mangan turun atau mengalami reduksi. Reaksi reduksi mangan dalam KMnO₄ bergantung pada keasaman larutan. Dalam suasana larutan asam kuat mangan direduksi menjadi Mn²⁺ dan warna larutan memudar (hampir tidak berwarna). Setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam suasana asam.

8H⁺ + MnO₄^– + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

Dalam suasana netral atau sedikit basa ion MnO₄^– direduksi menjadi MnO₂ yang tidak larut dalam larutan atau membentuk endapan. Oleh sebab itu dalam melakukan titrasi pada suasana basa atau suasana alkalis, larutan yang mengandung ion MnO₄^– tidak disarankan karena endapan MnO₂ yang terbentuk dapat mengaburkan titik akhir titrasi. Setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam suasana netral atau alkalis.

2H₂O + MnO₄^– + 3e → MnO₂ + 4OH^–

Untuk membuat suasana asamsebaiknya dipakai asam sulfat, karena asam ini tidak menghasilkan reaksi samping. Sebaliknya jika dipakai asam klorida dapat terjadi kemungkinan teroksidasinya ion klorida menjadi gas klor dan reaksi ini mengakibatkan dipakainya larutan permanganat dalam jumlah berlebih. Meskipun untuk beberapa reaksi dengan arsen(III) oksida, antimon(II) dan hidrogen peroksida, karena pemakaian asam sulfat justru akan menghasilkan beberapa tambahan kesulitan.

Kalium pemanganat adalah oksidator kuat, oleh karena itu jika berada dalam HCl akan mengoksidasi ion Cl^– yang menyebabkan terbentuknya gas klor dan kestabilan ion ini juga terbatas. Biasanya digunakan pada medium asam 0,1 N. Namun, beberapa zat memerlukan pemanasan atau katalis untuk mempercepat reaksi. Seandainya banyak reaksi itu tidak lambat, akan dijumpai lebih banyak kesulitan dalam menggunakan reagen ini.

Reaksi reduksi ion permanganat juga dapat berlangsung dalam suasana netral dan basa kuat, Perekasi kalium permanganat tidak merupakan pereaksi baku primer. Sangat sukar untuk mendapatkan pereaksi dalam keadaan murni, bebas dari mangan(IV) oksida (mangan dioksida). Lagi pula air dipakai sebagai pelarut sangat mungkin masih mengandung zat pengotor lain yang dapat mereduksi permanganat menjadi mangan dioksida.

Timbulnya mangan dioksida justru akan mempercepat reaksi reduksi permanganat. Demikian juga adanya ion mangan(II) dalam larutan akan mempercepat reduksi permanganat menjadi mangan dioksida, reaksi tersebut berlangsung sangat cepat dalam suasana netral. Dengan adanya alasan-alasan tersebut maka pembuatan larutan baku permanganat dilakukan sebagai berikut. Larutkan sejumlah(gram) pereaksi dalam air kemudian didihkan selama satu jam diatas penangas air. Selanjutnya disaring lewat penyaring yang bebas dari zat pereduksi.

Wadah bertutupkan sumbat kaca yang dipakai untuk menyimpan larutan, harus benar-benar bebas dari zat pengotor seperti lemak atau zat pengotor lain. Untuk keperluan ini biasanya wadah tersebut dicuci bersih memakai campuran larutan kalium dikromat dan asam sulfat pekat, diikuti pembilasan dengan aquades. Larutan ini sebaiknya disimpan ditempat gelap, terhindar dari cahaya, karena itu sebaiknya dipakai botol berdinding gelap.

Reaksi asam sulfat pekat dengan KMnO₃ membentuk Mn₂O₇. Reaksi ini berlangsung sangat eksotermsis dan dapat meledak. Demikian juga dengan asam klorida membentuk gas glor yang sangat beracun. Reaksi antara asam nitrat dengan alkena akan memutuskan ikatan rangkap dua dan diperoleh suatu asam karboksilat.

CH₃(CH₂)₁₇CH=CH₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → CH₃(CH₂)₁₇COOH + CO₂ + 4H₂O + K₂SO₄ + 2MnSO₄

KMnO₄ juga dapat mengoksidasi aldehida menjadi asam karboksilat. Misalnya mengoksidasi n-heptanal menjadi asam heptanoat.

5C₆H₁₃CHO + 2KMnO₄ + 3 H₂SO₄ → 5C₆H₁₃COOH + 3H₂O + K₂SO₄ + 2MnSO₄

Selain itu KMnO₄ juga dapat mengoksidasi gugus metil yang terikat pada cincin benzena. Misalnya mengoksidasi toluena menjadi asam benzoat.

5C₆H₅CH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 5C₆H₅COOH + 14H₂O + 2K₂SO₄ + 6MnSO₄

 

 

ION KROMAT (CrO4^2-) DAN DIKROMAT (Cr₂O₄^2-)

Dalam laboratorium pasti dijumpai garam yang mengandung ion kromat dan dikromat. Garam yang sering dijumpai yaitu kaliium dan natrium kromat atau dikromat dengan rumus kimia Na₂CrO₇ (natrium kromat), K₂CrO₇ (kalium kromat) dan Na₂Cr₂O₇ (natrium dikromat), K₂Cr₂O₇ (kalium dikromat).

Gambar Empat larutan kromium. Dari kiri: larutan yang berwarna kuning adalah kalium dikromat (K₂Cr₂O₇, orange) dan natrium kromat (Na₂CrO₄), hijau adalah kromium(III) klorida (CrCl₃), ungu adalah kromium(III) nitrat (Cr(NO₃)₃).

 

Gambar Kristal beberapa senyawa kromium. Dari kiri ke kanan : Natrium kromat tetrahidrat (Na₂CrO₄·4H₂O), kalium dikromat (K₂Cr₂O7), amonium dikromat ((NH₄)₂Cr₂O₃), kromium trioksida (CrO₃), kromium oksida (Cr₂O₃)

(sumber gambar : http://en.tjfuqiang.com/)

 

Baik ion kromat maupun dikromat mengandung kromium dengan bilangan oksidasi +6 yang merupakaan keadaan oksidasi tertinggi dari krom dalam senyawaaannya. oleh sebab itu dalam reaksi kimia ion kromat dan dikromat akan mengalami reaksi reduksi. Reaksi reduksi ion kromat dan dikromat bergantung pada keasaman larutan.

Warna kuning merupakan ciri khas adanya ion kromat dalam larutan sedangkan warna merah merupakan ciri khas adanya ion dikromat. Larutan yang mengandung ion kromat yang berwarna kuning bila diasamakan, akan diperoleh larutan yang berwarna merah jingga karena ion CrO₄^2- berubah menjadi Cr₂O₇^2-.

2CrO₄^2- + 2H⁺ → Cr₂O₇^2- + H₂O

Sebaliknya jika larutan yang mengandung ion dikromat dibasakan maka ion Cr₂O₇^2- berubah menjadi ion CrO₄^2-.

Cr₂O₇^2- + 2OH^– → 2CrO₄^2- + H₂O

Oleh sebab itu, jika reaksi berlangsung dalam suasana asam yang bertindak sebagai oksidator adalah Cr₂O₇^2- dan sebaliknya bila reaksi dilangsungkan dalam suasana basa yang bertindak sebagai oksidator adalah CrO₄^2-.

Dalam reaksi kimia bila ion kromat dan dikromat bertindak sebagai oksidator (ketika direaksikan dengan suatu reduktor) bilangan oksidasi kromium turun menjadi +3 dan produk yang diperoleh bergantung pada keadaan keasaman larutan.

Dalam larutan asam ion kromium direduksi menjadi ion Cr³⁺, dalam larutan sedikit basa produk reduksinya adalah Cr(OH)₃ yang tidak larut dan dalam larutan sangat basa ion kromat direduksi menjadi ion kromit (CrO₂^–). Persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut.

Larutan asam

6e + 14H⁺ + Cr₂O₇ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

Larutan sedikit basa

3e + 4H₂O + CrO₄^2- → Cr(OH)₃ + 5OH^–

Larutan sangat basa

3e + 2H₂O + CrO₄^2- → CrO₂^– + 4OH^–

 

Baik Na₂CrO₇ (natrium kromat), K₂CrO₇ (kalium kromat), Na₂Cr₂O₇ (natrium dikromat) mapun K₂CrO₇ (kalium dikromat) bersifat higoskopis sehingga dapat membentuk tetra-, heksa-, dan dekahidrat.

Natrium kromat (Na₂CrO₄) digunakan sebagai inhibitor korosi dalam industri minyak bumi, sebagai reagen pencelupan dalam industri tekstil, sebagai pengawet kayu. Dengan memanfaatkan isotop Cr-51 dengan waktu paruh 27,8 hari, larutan natrium kromat (VI) digunakan dalam obat-obatan untuk penentuan volume sirkulasi sel darah merah, waktu kelangsungan hidup sel dan evaluasi kehilangan darah.

Campuran kalium dikromat dengan asam nitrat 35% diperoleh suatu larutan yang disebut larutan Schwerter’s yang digunakan untuk menguji keberadaan berbagai logam terutama perak. Perak murni mengubah larutan menjadi merah terang, perak sterling (paduan 92,5% perak dengan logam lain biasanya tembaga atau emas) mengubah larutan menjadi merah gelap, larutan menjadi berwarna coklat bila kandungan tembaga tinggi bahkan menjadi hijau.

 

SUMBER

James E. Brady. Kimia universitas asas dan struktur edisi keliama jilid 1.

Vogel Analisis Anorganik Kualitatif Makro Dan Semimikro (terjemahan Setiono & Pudjaatmaka) Edisi kelima.

Underwood, A. L & R. A Day, Jr. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif (terjemahan A. Hadyana Pudjaatmaka) Edisi kelima. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Devy Agustyaningsih. 2010. Penetapan Kadar Kalium Permanganat Menggunakan Fotometer Sederhana Berbasis LED dan CdS Fotosel Detektor. Skripsi Universitas Negeri Malang Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Kimia.

Sumber internet

Wikipedia.org

uncp.edu/home/mcclurem/ptable/chromium/cr.htm

NITROGEN, ASAM NITRAT DAN PREPARASI NITROGEN DALAM LABORATORIUM

 

NITROGEN

Nitrogen adalah unsur nonlogam dalam tabel periodik terletak pada golongan VA atau golongan 15 dan memiliki lambang N dengan nomor atom 7. Pada suhu kamar berupa gas tidak berwarna, tidak berbau, tanpa rasa dan berupa unsur diatomik (N₂). Nitrogen yang telah dicairkan juga tidak berwarna dan tidak berbau.

 

Gambar Rumus Molekul nitrogen dan nitrogen cait

Nitrogen sangat sulit bereaksi dengan unsur atau senyawa lainnya sehingga disebut juga dengan nama zat lemas. Nitrogen merupakan gas yang paling banyak di atmosfer sekitar 78%. Selain di atmosfer, nitrogen juga terdapat di planet mars (3%).

Ikatan kimia antara dua atom dalam molekul nitrogen adalah ikatan terkuat antara dua atom dari unsur yang sama. Hal ini membuat gas N₂ sangat stabil dan inert. Dalam jaringan tubuh makluk hidup, sebagian mengandung nitrogen, misalnya dalam protein dan asam nukleat menjadi salah satu komponen pembentuk DNA dan RNA.

Terdapat 2 isotop nitrogen yang stabil yaitu: ¹⁴N dan ¹⁵N. Isotop yang paling banyak adalah ¹⁴N (99.634%), yang dihasilkan dalam bintang-bintang dan yang selebihnya adalah ¹⁵N.

Dalam industri nitrogen diperoleh dari pencairan udara dengan memberi tekanan yang cukup tinggi, kemudian dilanjutkan dengan destilasi fraksional atau destilasi fraksinasi.

Ketika nitrogen dipanaskan, dapat bereaksi secara langsung dengan magnesium, lithium dan kalsium.

6 Li + N₂ → 2 Li₃N

3Mg + N₂ → Mg₃N₂

Ketika dicampur dengan oksigen dan dikenakan bunga api listrik, membentuk oksida nitrat (NO) kemudian menjadi dioksida (NO₂). Bila dipanaskan di bawah tekanan dengan hidrogen dan adanya katalis yang cocok akan terbentuk amonia (proses Haber).

Senyawa nitrogen yang banyak dimanfaatkan dalam dunia industri maupun dalam laboratorium yaitu asam nitrat dan amonia (paling banyak dalam industri). Amonia, NH₃ merupakan hidrida nitrogen yang beracun dan merupakan bahan dasar paling penting untuk kimia nitrogen dan merupakan salah satu bahan kimia yang paling banyak diproduksi di dunia. Amonia digunakan sebagai bahan dasar pupuk nitrogen seperti urea dan bahan peledak.

 

PREPARASI NITROGEN DALAM LABORATORIUM

Di laboratorium, nitrogen dipersiapkan dengan memanaskan campuran amonium klorida dan natrium nitrit dan sedikit air. Jika amonium nitrit dipanaskan akan terurai menghasilkan gas nitrogen. Namun, reaksi ini sangat cepat dan mungkin eksplosif.

Untuk keamanan, campukan amonium klorida dan natrium nitrit dengan perbandingan massa 4:5, kemudian dipanaskan dengan sedikit air. Keberadaan air mencegah amonium klorida mensublimasi ketika dipanaskan. Awalnya, dua zat mengalami penguraian ganda untuk membentuk natrium klorida dan amonium nitrit.

Amonium nitrit yang terbentuk kemudian terurai menjadi gas nitrogen dan air.

Gas nitrogen yang terbentuk kemudia dialirkan melalui air seperti pada gambar. Dengan cara ini maka uap air akan tertinggal sedangkan gas nitrogen terus ke atas karena kelarutannya yang rendah dalam air.

 

ASAM NITRAT

Asam nitrat adalah asam kuat yang bersifat korosif dan beracun dan terurai menjadi ion H⁺ dan ion NO₃^– dalam air, persamaan reaksinya.

Asam nitrat biasa memiliki konsentrasi 68%. Larutan HNO₃ dengan konsentrasi diatas 86% disebut sebagai asam nitrat berasap. Asam nitrat murni merupakan suatu cairan tidak berwarna yang dapat berubah menjadi merah kekuningan karena adanya oksida nitrogen terlarut dan berwarna merah pada suhu tinggi. HNO₃ menjadi padatan putih berwarna pada suhu dibawah -41°C dan mendidih pada 83°C.

Asam nitrat merupakan oksidator yang kuat sehingga penanganannya harus berhati-hati. Bila mengenai anggota tubuh segera dicuci dengan air yang mengalir.

 

Gambar Asam nitrat murni yang berwarna kekuningan karena adanya oksida nitrogen terlarut dan asam nitrat 70% yang tidak berwarna

 

Air Raja

Campuran antara asam klorida pekat dan asam nitrat pekat dengan perbandingan 3:1 (misalnya 3 mL HCl dengan 1 mL HNO₃ atau 3L HCl dengan 1 L HNO₃) disebut aqua regia atau air raja karena dapat melarutkan logam mulia seperti emas dan platina. Aqua regia sangat tidak stabil, oleh sebab itu aqua regia baru dibuat ketika akan digunakan.

 

Sifa-sifat asam nitrat

Asam nitrat merupakan oksidator yang kuat yang mudah melepaskan oksigen sehingga penyimpanannya harus ditempat tersendiri dan hindari bahan-bahan organik yang umumnya mudah terbakar. Dalam reaksi kimia bila konsentrasi tinggi, HNO₃ tereduksi menjadi NO₂ sedangkan pada konsentrasi rendah tereduksi menjadi NO.

 

Pemanasan HNO₃ akan terurai menghasilkan NO₂.

 

Reaksi asam nitrat dengan nonlogam dan logam

Menjadi agen oksidasi yang kuat, asam nitrat bereaksi hebat dengan banyak non-logam, logam, senyawa dan reaksi mungkin berlangsung eksplosif. Kecuali emas dan platina, HNO₃ hampir bereaksi dengan semua unsur logam.

Produk yang terbentuk tergantung pada sifat logam (kereaktifan logam), konsentrasi asam dan suhu. Reaksinya dengan logam yang kurang reaktif hasil reduksinya berupa gas NO sedangkan bila digunakan HNO₃ pekat hasil reduksinya gas NO₂. Beberapa contoh reaksi asam nitrat sebagai berikut.

Reaksi karbon dengan asam nitrat

C + 4HNO₃ → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

3C + 4HNO₃ → 3 CO₂ + 4NO + 2H₂O

 

Reaksi belerang dan iod dengan asam nitrat

S(s) + 2HNO₃(aq) → H₂SO₄(aq) + 2NO(g) (HNO₃ pekat dingin)

3I₂(s) + 10HNO₃(aq) → HIO₃(aq) + 2H₂O(l) + 10NO(g) (HNO₃ pekat panas)

 

Reaksi seng dengan asam nitrat

 

Reaksi magnesium dengan asam nitrat

 

Reaksi timbal dengan asam nitrat

 

Reaksi perak dengan asam nitrat

 

Trinitro Toluena (TNT)

Campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat bila direaksikan dengan toluena akan diperoleh suatu senyawa yang disebut trinitro Toluena (TNT). Trinitro toluena merupakan suatu senyawa yang sangat ekplosif.

Sumber :

Tutorvista.com

Wikipedia.org

webelements.com