Preparasi Sampel Analisis Total Semen dan Penetapan Kadar SiO2 dan R2O3 Secara Gravimetri

Prolog

Postingan ini merupakan tahap preparasi sampel dari postingan sebelumnya, Analisis Total Semen. Selain itu, penetapan kadar SiO₂ secara Gravimetri dilakukan bertepatan dengan pembuatan larutan induk I dan II.

Pembuatan Larutan Induk I

Dasar

Semen dilarutkan dengan penambahan Aqua Regia (HNO₃ – HCl dengan perbandingan 1 : 3) menghasilkan larutan garam – garam Klorida dan endapan SiO₂ yang tidak larut. Untuk mempercepat, dilakukan pemanasan hingga larutan hampir kering dan terbentuk endapan selai kuning – sindur. Setelah dingin, larutan beserta endapan dipindahkan secara kuantitatif ke labu ukur dan ditetapkan sebagai larutan induk I.  

Reaksi

Catatan : tidak ada reaksi pasti dalam tahap ini dikarenakan kandungan semen yang berbeda – beda sesuai dengan jenisnya. Jadi reaksi di sini hanya penggambaran secara umum saja.

Semen + Aqua Regia --> larutan garam–garam Klorida + SiO₂ + NO₂ 

Cara Kerja

1. Ditimbang 1 gram sampel semen ke dalam piala gelas 100 ml
2. Ditambahkan ± 0,5 gram hablur NH4Cl
3. Ditambahkan ± 12 ml Aqua Regia (HNO₃ – HCl perbandingan 1 : 3)
4. Dipanaskan dengan hotplate hingga larutan hampir kering dan terbentuk endapan selai kuning – sindur.
5. Catatan : lakukan tahap 3 dan 4 di ruang asam
6. Larutan didinginkan, kemudian dipindahkan (beserta endapannya) secara kuantitatif ke labu ukur 250 ml dan dihimpitkan dengan air suling.

Pembahasan dan Catatan Penting

Penambahan NH₄Cl sebelum Aqua Regia dilakukan untuk membuat semua kation menjadi garam Klorida yang mudah larut dalam air. Selain itu, berfungsi juga sebagai koagulan untuk menyempurnakan pengendapan endapan selai SiO₂.

Penambahan Aqua Regia dimaksudkan untuk melarutkan semen beserta semua garam – garam dan logam – logam mulia (termasuk Emas dan Platina) yang mungkin terdapat dalam semen, kecuali SiO₂. Air tidak dipakai karena air tidak bisa melarutkan semen dan kandungannya secara sempurna dan semen akan mengeras. 

Pemanasan jangan terlalu lama karena dapat merusak endapan selai. Indikator bahwa pemanasan telah cukup yaitu larutan sudah hampir kering dan terbentuk endapan selai berwarna kuning – sindur.

Penetapan Kadar SiO2 Secara Gravimetri

Dasar

Penetapan kadar SiO₂ dilakukan secara Gravimetri karena SiO₂ tidak dapat larut dengan penambahan Aqua Regia pada saat pembuatan larutan induk I. Endapan disaring dengan kertas saring no. 41 dan dicuci hingga bebas pengotor Cl-. Endapan SiO₂ yang sudah bersih lalu dikeringkan, diperarang, dipijarkan, dan didinginkan di desikator. Dengan penimbangan hingga bobot tetap, dapat diketahui kadar SiO2 yang terkandung dalam sampel semen. 

Reaksi

Catatan : tidak ada reaksi pasti dalam tahap ini dikarenakan kandungan semen yang berbeda – beda sesuai dengan jenisnya. Jadi reaksi di sini hanya penggambaran secara umum saja.

Semen + Aqua Regia --> larutan garam – garam Klorida + SiO₂ + NO₂ 

Cara Kerja

1. Disiapkan larutan induk I yang sudah jadi (sudah dihimpitkan)
2. Disaring dengan kertas saring Whatman no. 41 (filtrat jangan dibuang)
3. Endapan di kertas saring dicuci dengan air panas hingga bebas pengotor H⁺ dan Cl^-
4. Endapan dikeringkan di oven kemudian diperarang dan dipijarkan dengan meker / di dalam tanur
5. Sisa pijar didinginkan di desikator kemudian ditimbang hingga bobot tetap.

Perhitungan

 

Pembahasan dan Catatan Penting

SiO₂ adalah Oksida yang hanya bisa larut dalam HF sehingga tidak bisa larut walau ditambahkan Aqua Regia, sedangkan semua logam termasuk Emas dan Platina larut dalam Aqua Regia sehingga dapat dipastikan bahwa semua endapan yang terbentuk saat penambahan Aqua Regia adalah SiO₂. Oleh karena itulah kadarnya ditetapkan secara Gravimetri.

Penggunaan air panas untuk mencuci adalah untuk mempercepat terbebasnya endapan dari pengotor Cl^- dan H⁺ yang dapat menambah bobot sehingga menimbulkan kesalahan positif.

Filtrat yang didapat dari penyaringan larutan induk I jangan dibuang ataupun dicampur dengan filtrat hasil pencucian, karena filtrat larutan induk I digunakan untuk membuat larutan induk II.

Pembuatan Larutan Induk II

Dasar

Pembuatan larutan induk II bertujuan untuk memisahkan kation Besi, Alumunium, dan Titanium untuk menetapkan kandungan R₂O₃. Dengan penambahan H₂O₂ akan mengoksidasi Besi (II) menjadi Besi (III) kemudian diendapkan bersama Alumunium dan Titanium dengan penambahan NH₄OH sehingga Ca²⁺ dan Mg²⁺ belum mengendap.  

Reaksi

R³⁺ + 3NH₄OH --> R(OH)₃ + 3NH₄⁺ 

Cara Kerja

1. Dipipet 50,00 ml filtrat larutan induk II ke dalam piala gelas 400 ml,
2. Ditambahkan ± 1 ml H₂O₂ 3%,
3. Dididihkan selama 5 menit,
4. Larutan ditambahkan ± 1 tetes Merah Metil (MM), kemudian ditambahkan NH₄OH 1:1 hingga warna larutan kuning dan terbentuk endapan merah coklat,
5. Ditambahkan HCl 25% hingga larutan merah dan endapan melarut kembali,
6. Larutan kemudian dipanaskan 70 – 80⁰C dengan termometer,
7. Larutan kemudian diendapkan dengan NH₄OH 10% berlebih hingga terbentuk endapan merah coklat dan larutan menjadi kuning,
8. Uji pengendapan sempurna dengan meneteskan NH₄OH 10%,
9. Setelah pengendapan sempurna, larutan dididihkan untuk menghilangkan kelebihan NH₄OH (uji dengan lakmus merah),
10. Larutan dan endapan dipindahkan secara kuantitatif ke labu ukur 100 ml kemudian dihimpitkan dengan air suling, dan
11. Larutan ditetapkan sebagai larutan induk II.
 

Pembahasan dan Catatan Penting

Pembuatan larutan induk II bertujuan untuk memisahkan R³⁺ (Besi, Alumunium, dan Titanium) dari Ca²⁺ dan Mg²⁺

Penambahan Hidrogen Peroksida (H₂O₂) bertujuan untuk mengoksidasi Besi (II) menjadi Besi (III). Pendidihan setelah penambahan H₂O₂ bertujuan untuk menghilangkan kelebihan H₂O₂ karena akan merusak indikator MM. Oleh karena itu, harus dipastikan bahwa tidak boleh ada sisa H₂O₂ setelah pendidihan.

Indikator MM yang ditambahkan jangan terlalu banyak (cukup 2 tetes) karena larutan ini akan digunakan untuk berbagai penetapan dengan indikator yang berbeda – beda. Jika terlalu banyak indikator MM, maka dikhawatirkan akan terjadi double indicator pada penetapan – penetapan selanjutnya.

Penambahan NH4OH 1:1 bertujuan untuk mengendapkan R³⁺. Kemudian penambahan HCl dilakukan untuk melarutkan kembali endapan yang terbentuk, karena pengendapan yang pertama cenderung kaya akan oklusi dan pengotor. Jangan terlalu banyak menambahkan HCl, jika endapan sudah larut maka hentikan penambahan HCl.

Pengaturan suhu 70 – 80⁰C dilakukan untuk mengoptimalkan suasana pengendapan endapan selai R³⁺ sehingga menjadi endapan selai yang bagus.

NH₄OH 10% ditambahkan untuk mengendapkan kembali kation R³⁺. Penambahannya harus sedikit demi sedikit dan disertai pengadukan yang cepat. Pengendapan dihentikan setelah larutan berwarna kuning dan endapan selai merah coklat terbentuk.

Pendidihan dilakukan untuk menghilangkan kelebihan NH₄OH karena dikhawatirkan Al(OH)₃ melarut kembali.

Penetapan Kadar R₂O₃ Secara Gravimetri

Dasar

Oksida – oksida valensi 3 seperti Besi, Alumunium, dan Titanium dalam semen dapat ditetapkan dengan Gravimetri. Besi (II) terlebih dahulu dioksidasi menjadi Besi (III), kemudian Besi (III), Alumunium, dan Titanium diendapkan dengan penambahan NH₄OH dan endapannya disaring dengan kertas saring no. 41. Setalah itu endapan dicuci dengan NH₄NO₃ hingga bebas pengotor Cl^- dan selanjutnya dikeringkan, diperarang, dipijarkan, didinginkan di desikator, dan ditimbang hingga bobot tetap untuk mengetahui kadarnya. 

Reaksi

R³⁺ + 3NH₄OH --> R(OH)₃ + 3NH₄⁺

2R(OH)₃ dipijarkan --> R₂O₃ + 3H₂O

Catatan : R³⁺ adalah Fe³⁺, Al³⁺, Ti³⁺ 

Cara Kerja

1. Disiapkan larutan induk II yang sudah dihimpitkan
2. Larutan disaring dengan kertas saring no. 41 (filtrat ditampung dan dipisahkan, jangan dibuang atau dicampur dengan air lain)
3. Endapan dicuci dengan NH₄NO₃ 2% hangat hingga bebas Cl-.
4. Dilakukan uji Klorida
5. Endapan dikeringkan di oven, kemudian diperarang, dipijarkan, didinginkan di desikator kemudian ditimbang hingga bobot tetap.
 

Perhitungan

Pembahasan dan Catatan Penting

Pencucian dengan NH₄NO₃ bertujuan untuk mencegah peptisasi dari endapan selai R(OH)₃ karena biasanya endapan selai mudah untuk terpeptisasi. Peptisasi perlu dihindari karena memperkecil ukuran endapan sehingga dikhawatirkan lolos saat disaring (kesalahan negatif) 

Daftar Pustaka

Abdul Jalil, Latifah; Marliana, Nina. 2015; Praktikum Kimia Terpadu; Bogor : Sekolah Menengah Kejuruan – SMAK Bogor