Mengenal Seluk Beluk Titrasi Permanganatometri

Pengertian Titrasi Permanganatometri

Permanganatometri adalah salah satu analisis volumetri (titrimetri) berdasarkan reaksi reduksi–oksidasi (redoks) dengan pereaksi utama KMnO₄.

Analisis yang berdasarkan reaksi redoks disebut oksidimetri karena melibatkan oksidasi dan reduksi, atau dengan kata lain perubahan bilangan oksidasi.

Karakteristik dan ciri-ciri reaksi reduksi–oksidasi (redoks) :

• Merupakan reaksi yang menghasilkan energi

• Terjadi perubahan bilangan oksidasi (oksidasi mengalami kenaikan biloks dan reduksi mengalami penurunan biloks)

• Merupakan proses perpindahan elektron (oksidasi melepas elektron sedangkan reduksi menangkap elektron)

• Terjadi perpindahan oksigen (oksidasi menerima oksigen dan reduksi melepas oksigen)

Sifat Fisika KMnO₄

• Padatannya berbentuk kristal jarum berwarna ungu gelap

• Tidak berbau tetapi rasanya sedikit manis

• Kelarutan 7 gram dalam 100 gram air

• Kerapatan 2,7 gram/cm³

• Massa molekul relatif 159,03 gram/mol

Sifat Kimia KMnO₄

• Oksidator kuat (daya oksidasi terbaik dalam suasana asam)

• Reaktif dengan bahan organik, logam, dan asam reduktor

• Mudah terurai oleh cahaya, khususnya cahaya matahari

Kegunaan KMnO₄

• Penyembuhan luka yang tidak dalam

• Kompres berbagai macam infeksi kulit

• Penyembuhan kutu air

• Desinfektan

Reaksi dengan KMnO₄

Sebagaimana diketahui bahwa KMnO₄ adalah oksidator kuat sehingga dapat bereaksi dengan reduktor.

Reaksi dengan KMnO₄ dapat berlangsung dalam 3 suasana, yaitu suasana asam, netral, dan basa. Berikut adalah reaksi dan bobot setara (bst) dalam masing – masing suasana :

Suasana Asam

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- --> Mn²⁺ + 4H₂O

 Bst = 1/5 Mr = 31,6

Suasana Netral 

MnO₄^- + 4H⁺ + 3e^- --> MnO₂ + 2H₂O

Bst = 1/3 Mr = 52,67

Suasana Basa

MnO₄^- + e^- --> MnO₄^2-

Bst = 1/1 Mr = 158

Suasana asam merupakan suasana dengan daya oksidasi KMnO₄ yang paling kuat karena jumlah elektronnya paling banyak (5 elektron) dan selisih perubahan biloksnya paling besar (biloks Mn dari +7 menjadi +2 sehingga selisihnya 5).

Oksidasi suatu zat oleh KMnO₄ dalam suasana asam dapat menghasilkan lima atom Oksigen nascent sesuai persamaan reaksi:

2 KMnO₄ + 3 H₂SO₄ --> 2K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 3H₂O + 5On

Syarat–Syarat Titrasi Permanganatometri

Titrasi oksidimetri permanganatometri memiliki beberapa syarat–syarat yang harus dipenuhi untuk mencapai kesempurnaan hasil analisis.

Syarat yang harus dipenuhi antara lain adalah :

• Titrasi dengan KMnO₄ harus dilakukan dalam suasana asam karena dalam lingkungan netral dan basa sebagian KMnO₄ terurai membentuk MnO₂ yang berwarna coklat sehingga menyulitkan pengamatan Titik Akhir (TA). Selain itu daya oksidasi KMnO₄ dalam suasana asam lebih baik dibandingkan dalam suasana basa dan netral.

• Suhu larutan harus diatur agar reaksi berjalan cepat.

Pertanyaan selanjutnya : Asam apakah yang sebaiknya digunakan?

Asam yang digunakan dalam titrasi permanganatometri tidak boleh bersifat sebagai oksidator (seperti HNO₃ dan HClO₄) dan juga tidak boleh sebagai asam reduktor seperti HCl, HBr, atau HI.

Mengapa demikian?

Asam oksidator seperti HNO₃ dan HClO₄ dapat mengoksidasi analat yang seharusnya bereaksi dengan KMnO₄. Akibatnya jumlah KMnO₄ yang dibutuhkan dalam titrasi lebih sedikit dibandingkan yang seharusnya.

Asam reduktor seperti HCl, HBr, dan HI dapat bereaksi dengan KMnO₄ sehingga jumlah KMnO₄ yang dibutuhkan dalam titrasi lebih banyak dibandingkan yang seharusnya.

Untuk mengeliminasi kesalahan yang dapat ditimbulkan dari pemakaian asam yang tidak tepat, maka dalam titrasi permanganatometri diperlukan suatu asam yang tidak bersifat oksidator dan reduktor.

Asam yang selalu digunakan adalah H₂SO₄ encer. Ingat ya, yang konsentrasinya encer!

Karena H₂SO₄ pekat juga merupakan oksidator kuat sedangkan H₂SO₄ encer bukan merupakan asam oksidator juga bukan asam reduktor.

Reaksi oksidasi dengan KMnO₄ berlangsung cukup lambat. Untuk mempercepat reaksi, biasanya dilakukan pemanasan hingga ± 60⁰C, tidak boleh lebih dari itu karena dikhawatirkan KMnO₄ akan rusak.

Selain itu keberadaan dan pembentukan ion Mn²⁺ dalam larutan dapat mempercepat reaksi, dimana reaksinya disebut autokatalitik karena katalisnya diproduksi dari hasil reaksi itu sendiri.

Mekanisme katalis ion Mn²⁺ cukup mengesankan, dimana ion Mn²⁺ akan bereaksi cepat dengan MnO₄^- membentuk Mn dengan bilangan oksidasi menengah (+3 atau +4).

Kemudian ion Mn dengan biloks +3 atau +4 tersebut akan mengoksidasi reduktor dengan cepat dan kembali ke ion Mn²⁺ pada akhir reaksi.

Indikator Titrasi Permanganatometri

Titrasi Permanganatometri merupakan titrasi yang unik, dimana pada titrasi ini tidak digunakan indikator lain melainkan indikatornya merupakan ion Mn²⁺ itu sendiri.

Sebagaimana diketahui bahwa ion Mn²⁺ berwarna merah muda seulas (merah jambu), dimana satu tetes KMnO₄ 0,1 N dalam ± 200 ml air dapat menghasilkan warna merah jambu yang jelas dan nyata.

Pembuatan larutan KMnO₄

Larutan KMnO4 dapat dibuat dengan melarutkan sejumlah padatannya ke dalam sejumlah air. Pada kesempatan kali ini akan dicontohkan bagaimana membuat larutan KMnO4 0,1 N sebanyak 200 ml.

Sebagaimana kita tahu bahwa KMnO₄ yang digunakan dalam analisis selalu bertindak sebagai oksidator, dimana oksidasi KMnO₄ selalu dalam suasana asam sulfat encer.

Dari sini dapat diambil kesimpulan bahwa kita akan membuat larutan KMnO₄ 0,1 N dengan bst dalam suasana asam yaitu 1/5 Mr.

Pertama kita harus mengetahui berapa gram yang dibutuhkan untuk membuat konsentrasi 0,1 N sebanyak 200 ml. Kita dapat menggunakan rumus normalitas untuk mendapatkan hasilnya.

Cara Kerja

1. Dari perhitungan di atas didapatkan bahwa untuk membuat KMnO₄ 0,1N sebanyak 200 ml dibutuhkan 0,6320 gram kristal KMnO₄.
2. Setelah ditimbang sebanyak ± 0,6320 gram kristal KMnO₄, padatan kemudian dimasukkan ke piala gelas 400 ml.
3. Ditambahkan air sebanyak 200 ml.
4. Setelah larut, larutan dipanaskan untuk mempercepat oksidasi bahan organik karena air yang digunakan mungkin saja mengandung sejumlah bahan organik.
5. Setelah didinginkan, larutan disaring untuk memisahkan MnO₂ yang terbentuk. Sebagai penyaring tidak boleh digunakan kertas saring karena kandungan karbon pada kertas saring dapat mereduksi ion MnO₄^-.
6. Selanjutnya larutan yang sudah jernih dan bebas endapan disimpan di dalam botol gelap tanpa penambahan basa untuk mengurangi penguraian MnO₄^- baik oleh cahaya atau basa. Standardisasi ulang perlu rutin untuk dilakukan untuk menetapkan kenormalannya secara akurat.

Bahan Baku Primer (BBP) Untuk Standardisasi KMnO₄

Arsen (III) Oksida (As₂O₃)

As₂O₃ merupakan standar (BBP) yang baik untuk menetapkan kenormalan Permanganat karena bersifat reduktor, stabil, non – higroskopis, serta tersedia dalam kemurnian yang tinggi. Oksida ini dilarutkan dengan NaOH kemudian diasamkan lalu dititrasi dengan KMnO₄.

Persamaan reaksi yang terjadi :

5HAsO₂ + 2MnO₄^- + 6H⁺ + 2H₂O --> 2 Mn²⁺ + 5H₃AsO₄

Reaksi ini berjalan lambat pada suhu ruangan sehingga penambahan katalis sangat dianjurkan untuk mempercepat reaksi. Katalis yang dapat digunakan ialah Kalium Iodida (KI), Kalium Iodat (KIO₃) atau Iodin Monoklorida (ICl).

Natrium Oksalat atau Asam Oksalat (Na₂C₂O₄ atau H₂C₂O₄)

Sebagaimana Arsen (III) Oksida, senyawa ini juga sangat baik digunakan sebagai BBP untuk standardisasi larutan Permanganat karena bersifat sebagai reduktor, tingkat kemurnian yang tinggi, serta stabil dan non – higroskopis. Akan tetapi mekanisme reaksi kimia organik antara Oksalat dan ion Permanganat agak rumit. Meskipun telah dilakukan berbagai penyelidikan, mekanisme tepatnya tidak pernah jelas.

Reaksi ini berjalan pada suhu ruangan, tetapi biasanya dipanaskan hingga ± 60⁰C untuk mempercepat reaksi. Selain itu, pembentukan Mn²⁺ juga dapat mempercepat reaksi redoks yang terjadi (simak mekanisme katalitik ion Mn²⁺ pada subbab Syarat – Syarat Titrasi Permanganatometri di atas :)

Persamaan reaksi antara ion Oksalat dengan Permanganat adalah sebagai berikut :

5C₂O₄^2- + 2MnO₄^- + 16H⁺ --> 2Mn²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O

Besi

Seutas kawat besi yang tingkat kemurniannya tinggi dapat digunakan sebagai standar dalam penentuan normalitas KMnO₄. Besi ini dilarutkan dalam HCl encer, dimana besi melarut membentuk campuran FeCl₂ dan FeCl₃. Garam besi (III) yang terbentuk kemudian direduksi menjadi besi (II) seluruhnya. Akan tetapi, jika dititrasi dengan Permanganat, ion Cl^- juga dapat dioksidasi selain besi (II) sehingga jumlah KMnO₄ yang dibutuhkan lebih banyak dibandingkan yang seharusnya. Hal ini menimbulkan kesalahan analisis yang tidak dijumpai bila digunakan Oksalat dan Arsen (III) Oksida sebagai BBP.

Untuk mengeliminasi kesalahan, sebelum titrasi harus ditambahkan sebuah larutan Zimmermann – Reinhardt yang terdiri dari campuran Mangan (II) Sulfat, Asam Sulfat, dan Asam Fosfat. Kandungan Asam Fosfat dapat menurunkan konsentrasi dari ion Besi (III) dengan mengkomplekskannya dan membantu reaksi berjalan secara bertahap sampai selesai. Selain itu, dapat juga berfungsi untuk menghilangkan warna kuning dari Fe³⁺ dalam bentuk garam kloridanya, dimana kompleks besi (III) dengan ion Fosfat merupakan kompleks tidak berwarna sehingga mempertajam pengamatan titik akhir.

Analisis Permanganatometri di Laboratorium

Di bawah ini merupakan beberapa contoh analisis yang tergolong dalam metode titrasi Permanganatometri.

Untuk melihat prosedur dan rincian yang lebih jelas silahkan di klik tulisannya.

Penetapan Kenormalan (Standardisasi) KMnO4 dengan BBP Asam Oksalat

Penetapan Kadar NO2- dalam NaNO2 Cara Lunge

Penetapan Kadar Fe2+ dalam Garam Tunjung Secara Permanganatometri

Penetapan Kadar MnO2 dalam Batu Kawi Secara Permanganatometri

Penetapan Kadar MnO2 dalam Batu Baterai Secara Permanganatometri

Daftar Pustaka

Sulistiowati dkk. 2014. Analisis Volumetri Kelas XI. Bogor : Sekolah Menengah Kejuruan – SMAK Bogor