Analisis Kation Co2+ dan Anion Cl-

I.               Judul Percobaan

Analisis Kation Co²⁺ dan Anion Cl^-

II.           Tujuan Percobaan

1.      Menentukan Kation Co²⁺  yang terdapat dalam analit

2.      Menentukan Anion Cl^- yang terdapat dalam analit

III.        Dasar Teori

Menentukan adanya kation dan anion dalam suatu analit, baik yang terdiri dari zat tunggal (satu kation dan satu anion) atau zat majemuk atau campuran (lebih dari satu kation dan anion), memerlukan sistematika tertentu. Apabila analit berupa larutan dapat langsung dianalisis, tetapi apabila berupa zat padat atau campuran padat dan cair, perlu dicari pelarut yang sesuai. Analisis kation dan anion secara kualitatif dikaji secara terpisah. Analisis kualitatif anion lebih sederhana dibandingkan dengan analisis kation, tetapi analisis kualitatif anion memerlukan ketelitian dalam melakukan observasi dari gejala – gejala yang timbul.

Ion Kobalt (II) Co²⁺

Ion Kobalt Co²⁺ tergolong masuk dalam kation golongan IIIb.

Kation – kation golongan IIIB ( golongan seng ) diendapkan sebagai garam sulfidanya dengan mengalirkan gas H₂S dalam larutan analit yang suasananya basa ( dengan larutan buffer NH₄Cl + NH₄OH ). Salah satunya kation Kobalt(II). 

Kobalt adalah logam berwarna abu-abu seperti baja, dan bersifat sedikit magnetis. Ia melebur pada 1490^o C. Logam ini mudah melarut dalam asam-asam mineral encer.

Co+ 2H⁺àCo²⁺+H_2(g)

Co dalam pelarutan asam nitrat disertai dengan pembentukan nitrogen oksida:

3Co + 2HNO₃+6H⁺à 3Co²⁺+ 2NO_(g) + 4H₂O

Dalam larutan air dari senyawa –senyawa kobalt(II), terdapat ion Co²⁺ yang berwarna merah. Senyawa-senyawa kobalt(II) yang tak terhidrat atau tak terdisosiasi, berwarna biru. Jika disosiasi dari senyawa-senyawa kobalt (II) ditekan, warna larutan berangsur-angsur berubah menjadi biru.

Dalam larutan amonia, jika tidak terdapat garam-garam amonium, sedikit amonia akan mengendapkan garambasa seperti pada reaksi dalam reaksi berikut :

Co²⁺ +NH₃ +H₂O + NO^3- à Co(OH)NO_3(s) + NH₄⁺

Kelebihan reagensia melarutkan endapan, dimana ion-ion heksaaminakobaltat (II) terbentuk :

Co(OH)NO_3(s) +6NH₃ à [Co(NH₃)₆]²⁺ + NO^3- + OH^-

Pengendapan garam basa tak terjadi sama sekalai jika ada ion amonium dalam jumlah yang lebih banyak, melainkan kompleks tersebut akan terbentuk dalam satu tahap. Pada kondisi-kondisi demikian, kesetimbangan :

Co²⁺ + 6NH₄⁺ ↔ [Co(NH₃)₆]²⁺ + 6H⁺

Dari persamaan diatas akan bergeser kearah kanan karena pengikatan ion hidrogen oleh amonia :

H⁺ + NH₃ à NH4⁺

Dalam larutan amonium sulfida, endapan hitam kobalt(II) sulfida dari larutan netral atau basanya dengan reaksi dibawah ini :

Co²⁺ + S^2- à CoS_(s)

Endapan CoS tak larut dalam asam klorida encer atau asam asetat.

Uji amonium tiosianat yaitu dengan menambahkan beberapa butir kristal amonium tiosianat kepada larutan kobalt(II) yang netral atau asam. Muncul warna biru karena terbentuk ion tetratiosianatkobaltat(II) dengan reaksi :

Co²⁺ + 4SCN^- à [Co(SCN)₄]^2-

Diketatuhi bahwa Kobalt (II) dan Kobalt (III) dalam berbagai senyawa hanya kobalt (II) yang terhidrat dengan stabil di dalam suatu larutan. Adanya ligand pengompleks akan menyebabkan oksidasi Co²⁺ menjadi Co³⁺ dalam bentuk kompleksnya. Kompleks kobalt (III) merupakan kompleks paling stabil dan paling bnyak jumlahnya diantara kompleks-kompleks kation logam lainnya, yang dapat digambarkan dari potensial standart berikut :

Co³⁺                   +   e^-        →   Co²⁺                                E^o  = + 1,808 V

Co(OH)₃            +  e^-         →  Co(OH)₂  + OH^-              E^o = +0,17 V

[Co(NH₃)₆]³⁺     +   e^-        →  [Co(NH₃)₆]²⁺                    E^o = +0,11

[Co(CN)₆]^3-        +   e^-        →   [Co(CN)₆]^4-                     E^o = -0,83

Berdasarkan data potensial standartnya dapat digambarkan bahwa reaksi reduksi kobalt mudah berlangsung dalam larutan tetapi adanya OH^- atau ligand segera teroksidasi kembali menjadi kobalt (III) dalam bentuk kompleksnya.

Dalam berbagai reaksinya ion Co²⁺ memiliki sifat sifat yang mirip dengan Fe²⁺ atau Ni²⁺ sehingga cukup sulit untuk memisahkan ketiga ion ini . senyawa kobalt (II) yang larut dalam air mencakup asetat bromida, klorida, iodida, nitrat, sulfat dan thiosianat. Senyawa yang sulit meliputi hidroksida, karbonat dan sulfida. Ada dua bentuk sulfida pertama adalah endapan hitam dari α- CoS yang larut dalam HCl 6M kedua yaitu β-CoS yang sulit larut di dalam HCl 6M. Kobalt (II) membentuk berbagai ion kompleks dengan sejumlah ligand seperti [Co(NH₃)₆]²⁺ tan, [CoCl₆]^4- biru, [Co(CN)₆]^4- cokelat. Dalam larutan ion kompleks ini tidak stabil dan berubah menjadi hidratnya atau mengalami oksidasi.

Misalnya :

[CoCl₆]^4- + 6H₂O _(l)  →   [Co(H₂O)₆]²⁺  +  6Cl^-

4[Co(NH₃)₆]²⁺   + 2H₂O _(l)  + O_{2 (g)}    →   4[Co(NH₃)₆]³⁺  + 4OH^-

Ion kobalt (II) hanya sedikit terhidrolisis dan hidroksidanya tidak bersifat amfoter.

Reaksi penting untuk pemisahan dan identifikasi dari Co²⁺

Pengendapan golongan :

Co²⁺   +   2OH^-   _(berlebih)     →  Co(OH)_{2 (s)}

Co(OH)_{2 (s)}  + NH_{3 (aq)}     ====   [Co(NH₃)₆]²⁺ + 2OH^-

[Co(NH₃)₆]²⁺  + S^2-  ===== CoS (s)  + 6 NH_{3 (aq)}

Pelarutan kembali dengan mengoksidasi S^2-

3CoS _(s)   + 8H⁺ + 2NO^3-   →    3Co²⁺   + 2NO _(g) + 4H₂O + 3S(s)

Oksidasi kobalt (II) menjadi kobalt (III) dalam suasana basa atau netral

4Co(OH)_{2 (s)}  + 2H₂O _(aq)       →     4Co(OH)_{3 (aq)}

Reduksi kobalt (III) menjadi kobalt (II) dalam suasana asam

4Co(OH)_{3 (s)}   + 4H₊   + 2H₂O _(aq)    →    2Co²⁺  + 6H₂O _(l)   + O_{2 (g)}

Uji konfirmasi

Co²⁺ +   7KNO_{3 (s})   + 4H⁺ ===   K₃[Co(NO₂)₆] + NO _(g)  + H₂O _(l) + 4H+

Co²⁺  + 4NCS^-   ==== [Co(NCS)₄]^2-    ( di dalam amil alkohol )

IV.        Alat dan Bahan

a.      Alat

No.	Nama  Alat	Jumlah
1.	Tabung reaksi	8 buah
2.	Rak tabung	1 buah
3.	Penjepit tabung	1  buah
4.	Corong	1 buah
5.	Pipet tetes	10 buah
6.	Kawat kasa	1 buah
7.	Kaki tiga	1 buah
8.	Pembakar spirtus	1 buah
9.	Gelas ukur 10 mL	1 buah
10.	Gelas kimia 100 mL	1 buah
11.	Gelas kimia 250 mL	1 buah
12.	Tabung sentrifuge	1 buah
13.	Kertas saring	1 buah
14.	Spatula	1 buah
15.	Tisue	1 buah
16.	Plastisin	2 buah

b.      Bahan

No.	Nama  Bahan
1.	Analit
2.	Aquades
3.	HNO3 pekat
4.	NH4Cl 20%
5.	NH4OH encer
6.	NH4OH pekat
7.	Gas H2S
8.	HCl
9.	NaOCl
10.	Etanol
11.	Na2CO3
12.	AgNO3
13.	NH4OH

V.           Langkah Kerja

1.      Kation

Mengencerkan analit yang berbentuk dan berwarna kristal ungu anggur dengan aquades sebanyak 20 tetes. Mengambil 2 tetes analit yang telah diencerkan dan menambahkannya dengan aquades sebanyak 5 mL.  Menambahkan dengan HNO₃ pekat sebanyak 3 tetes, kemudian mendidihkan dengan penangas air 2-3 menit. Menambahkan NH₄Cl 20% sebanyak 7 tetes. Memanaskan dengan penangas air selama 2 – 3 menit. Menambahkan dengan NH₄OH encer sebanyak 2 tetes, kemudian menambahkan NH₄OH pekat. Mengaliri dengan gas H₂S selama 2 menit. Memisahkan endapan dengan filtratnya dengan cara sentrifuge. Menambahkan 10 – 15 tetes HCl encer dan 5 tetes NaOCl 1M. Memanaskan dalam penangas air untuk menghilangkan Cl₂. Ditambahkan 1 – 2 tetes amil alkohol.

2.      Anion

Mengambil 2 tetes analit yang telah diencerkan dan menambahkannya dengan aquades sebanyak 5 mL. Menambahkan dengan Na₂CO₃  sebanyak 3 tetes kemudian memanaskan dengan penangas air sampai terbentuk endapan. Menyaring dan memisahkan endapan dengan filtratnya menggunakan dengan kertas saring. Menambahkan filtrat yang telah dipisahkan dari endapan dengan AgCl sebanyak 5 tetes. Menguji dengan larutan NH₄OH sebanyak 5 tetes.

b.      Analissi Data

1.      Kation

Analit yang berbentuk kristal dilarutkan dengan 20 tetes aquades, dan larut berwarna ungu anggur. Kemudian diambil 2 tetes dan ditambahkan dengan 5 mL aquades larutan berwarna ungu muda. Analit kation yang sudah diencerkan ditambahkan ditambahkan HNO₃ pekat sebanyak tiga tetes larutan menjadi berwarna merah mudah (+). Selanjutnya analit ini dipanaskan dipenangas air warna larutan tetap atau tidak mengalami perubahan warna. Kemudian larutan tersebut ditambahkan NH4Cl 20% sebanyak tujuh tetes warna larutan tetap. Kemudian dipanaskan kembali selama dua menit. Selanjutnya ditambahkan NH₄OH pekat satu sampai dua tetes sebagai ganti NH₃ encer larutanya tidak mengalami perubahan warna. Kemudian dialiri gas H₂S selama dua menit sampai terbentuk endapan hitam CoS. Kemudian endapan tersebut disentrifuge agar endapannya terpisah dari filtratnya. Endapan ditambah dua belas tetes HCl encer dan kemudian ditambahkan lagi dengan NaOCl sebanyak lima tetes. Selanjutnya didihkan untuk menghilangkan Cl₂ kemudian diambil filtratnya untuk uji penegasan dengan menambahkan amil alkohol sebanyak dua tetes dan terbentuk warna biru pada dalam lapisan alkohol yang menunjukan adamya Co.

2.      Anion

Analit yang berbentuk kristal dilarutkan dengan 20 tetes aquades, dan langsung larut berwarna ungu anggur. Kemudian diambil 2 tetes dan ditambahkan dengan 5 mL aquades larutan berwarna ungu muda. Ditambhakan Na₂CO₃ jenuh sebanyak 3 tetes terdapat endapan ungu kebiruan, kemudian dipanaskan hingga endapan terbentuk lebih banyak dan terbentuk endapan ungu kebiruan. Disaring dengan kertas saring agar filtrat dan residu terpisah dengan baik. Filtrat yang tidak berwarna digunakan untuk menganalisis anion yang terdapat didalam analit.  Filtrat ditambah dengan AgNO₃ sebanyak 5 tetes dan terbentuk endapan putih. Kemudian dilakukan uji penegasan dengan menambahkan 5 tetes NH₄OH sebanyak 5 tetes dan endapan larut. Hal ini membuktikan analit mengandung anion Cl^-.

VIII.  Diskusi

Dalam percobaan analisis kation Co²⁺  seharusnya dilakukan uji penegasan, sedangkan kami tidak melakukan uji penegasan dengan NH4SCN dikarenakan tidak tersedianya zat ini di dalam laboraturium.

IX.        Kesimpulan

1.    Kation yang terkandung dalam analit adalah kation Co²⁺, yang ditunjukkan dengan adanya endapan berwarna hitam CoS, yang mengendap setelah ditambahkan NH₄OH pekat dan dialiri dengan gas H₂S. Dan setelah ditambahkan amil alkohol membentuk warna biru dalam lapisan alkohol.

2.    Anion yang terkandung dalam analit adalah anion Cl^-, yang ditunjukkan dengan endapan putih setelah ditambahkan AgCl dan endapan larut setelah dilakukan uji penegasan dengan 5 tetes NH₄OH.

X.           Daftar Pustaka

Harjadi, W. (1990). Ilmu Kimia Analitik Dasar. (cetakan kedua). Jakarta : PT. Gramedia.

Setiono, L. dan Hadyana, P. A. (1985). Vogel : Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. (cet. Pertama). Jakarta : PT. Kalman Media Pusaka. (Terjemahan dari Svehla, G. 1979. Vogel’s Text Book of Macro and Semimicro Qualitative Inoganic Analysis. (fifth ed.). London : Limited Group Ltd.

XI.        Lampiran

a.      Jawaban Pertanyaan

1.       Tuliskan Reaksi Umum Untuk Masing-masing Golongan !

Jawab :

a.       Golongan I: M⁺ + Cl^- à MCl_(s) (putih).

b.      Golongan II: M²⁺ + S^2- à MS_(s)

Warna endapannya tergantung masing-masing kationnya, yaitu HgS,

Bi₂S3, CuS yang berwarna hitam, CdS, As₂S₃, SnS₂ berwarna kuning, dan Sb₂S₃, Sb₂S₅ warna merah.

c.       Golongan III A: M³⁺ + 3NH₃ +3H₂O à M(OH)₃(s) + 3NH₄⁺

Warna endapan tergantung pada masing-masing kation, yakni Fe(OH)₃ warna merah, Al(OH)₃ yang berwarna putih, Cr(OH)₃ warna hijau.

d.      Golongan III B :

Warna endapan tergantung pada masing-masing kation, yakni NiS, CoS, warna hitam, MnS warna peach, dan ZnS warna putih.

e.       Golangan IV : M²⁺ + CO₂ + à M(CO₂)₂(s) (putih).

f.       Golongan V :

Pada golongan V, tidak ada reagensia umum, sehingga digunakan reaksi khusus uji kering untuk mengidentifikasi ion-ionnya. Uji kering itu antara lain, uji pipa tiup, uji pewarnaan, uji nyala dan lain sebagainya.

2.      Mengapa Oksidator Yang Digunakan dalam Analisis kation secara sistem H₂S adalah H₂O₂ atau aiar Brom. dan bukan HNO₃?

Jawab :

Oksidator yang digunakan dalam analisis kation secara sistem H₂S adalah H₂O₂ atau brom sebab H₂O₂ mudah menguap jika ditambahkan air sehingga didapat endapan garam sulfida dari H₂S. Dan bukan menggunakan oksidator HNO₃ sebab semua asam harus dihilangkan sehingga endapan garam sulfida tidak akan terbentuk, karena gas H₂S dialirkan dalam analit dalam suasana asam.

3.      Bagaimana Cara Mengetahui bahwa H₂S, H₂O₂, atau Br₂ sudah tidak terdapat di dalam larutan ?

Jawab :

Untuk mengetahui H₂S sudah tidak terdapat di dalam larutan, digunakan kertas Pb-Asetat. Untuk mengetahui H₂O₂ sudah tidak terdapat di dalam larutan, caranya kertas saring dicelupkan pada HCl, kemudian dihadapkan pada lubang selang yang disalurkan ke H₂O₂. Jika pada kertas saring tidak ada noda hitam, maka H₂O₂ tidak ada. Untuk mengetahui Br₂ sudah tidak terdapat di dalam larutan, melalui cara larutan diuapkan. Asap yang keluar diletakkan pada kertas kanji yang basah. Jika kertas kanji basah menjadi merah jingga, maka Br₂ masih ada, tapi jika berwarna jingga maka Br₂ sudah tidak ada.

4.      Mengapa menentukan adanya kation NH₄⁺ harus digunakan analit langsung?

Jawab :

Hal itu dimaksudkan agar mampu menghasilkan kabut putih ketika dilakukan pemanasan. Dan adanya NH₄⁺ dapat diidentifikasi dari perubahan kertas lakmus merah menjadi biru oleh kabut putih yang dihasilkan. Jika NH₄⁺ tercampur oleh senyawa lain maka tidak dapat menghasilkan kabut putih yang membuat kertas lakmus merah menjadi biru. Kabut yang dihasilkan merupakan penguraian NH₃ dan H⁺ (agar tidak terkontaminasi).

5.      Bagaimana Reaksinya secara umum pada pembuatan larutan persiapan untuk menentukan adanya anion ?

Jawab :

Jika sampel yang tidak diketahui tersebut adalah garam dari logam bivalen M dan suatu asam HA, maka reaksi yang terjadi adalah:

MA₂ + CO₃^2- à MCO₃¯ + 2A^-

Ion-ion natrium akan menyertai anion A- dalam larutan tersebut.

6.      Pengendapan Garam Sulfida pada analisis kation Golongan II dan Golongan IIIB dilakukan pada suasana larutan yang berbeda. Jelaskan ?

Jawab :

Pengendapan garam sulfida pada analisis kation golongan II dan golongan III B dilakukan pada suasana larutan yang berbeda, sebab pada golongan II, pengendapan garam sulfidanya dilakukan dalam suasana asam, yakni dalam H₂S yang mengandung HCl encer. Hal ini dikarenakan filtrat yang digunakan untuk mendapatkan endapan garam sulfida tadi berasal dari filtrat golongan I yang masih mengandung HCl encer. Pada golongan III B, pengendapan garam sulfidanya dilakukan dalam suasana basa yaitu dalam H₂S yang mengandung larutan NH₃ dan NH₄Cl. Hal ini karena filtrat yang digunakan untuk mendapatkan endapan garam sulfidanya tadi berasal dari filtrat golongan III A yang masih mengandung NH₃ dan NH₄Cl.

7.      Mengapa pada pengendapan Golongan IV harus dalam suasana Basa ?

Jawab :

Pengendapan golongan IV harus dalam suasana basa, sebab larutan amonia dalam air, NH₄OH, yang ditambahkan sebelum filtrat diletakkan pada penangas air dapat mencegah hilangnya asam-asam yang mudah menguap sehingga akan dihasilkan garam-garam karbonat yang berasal dari larutan amonium karbonat. Oleh sebab itu, pengendapan golongan IV harus dalam suasana basa.

b.      Laporan Sementara