Laporan Analisis Kation Golongan III

A.    Tujuan

-          Siswa mampu memisahkan kation golongan III dengan golongan lainnya pada sampel.

-          Siswa mampu mengidentifikasi kation-kation golongan III pada sampel.

-          Siswa mampu menganalisis apakah pada sampel mengandung kation-kation golongan III atau tidak.

   B.    Dasar Teori

Kation golongan 3 (Al³⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Mn²⁺) membentuk sulfida yang lebih larut dibandingkan kationgolongan 2. Karena itu untuk mengendapkan kation golongan 3 sebagaigaram sulfida konsentrasi ion H⁺ dikurangi menjadi sekitar 10-9 M atau pH 9.Hal ini dapat dilakukan dengan penambahan amonium hidroksida danamonium klorida.Kemudian dijenuhkan dengan H₂S. Dalam kondisi inikesetimbangan:

H₂S → 2H⁺ + S2^-

akan bergeser ke kanan. Dengan demikian konsentrasi S^2-akan meningkan dan cukup untuk mengendapkan kation golongan III. H₂S dapat juga diganti dengan (NH₄)₂S.

Penambahan amonium hidroksida dan amonium klorida juga dapat mencegah kemungkinan mengendapnya Mg menjadi Mg(OH)₂. Penambahan kedua pereaksi ini menyebabkan mengendapnya kation Al³⁺, Cr³⁺ dan Fe²⁺, sebagai hidroksidanya, Fe(OH)₃(coklat), Al(OH)₃(putih) dan Cr(OH)₃ (putih). Ion sulfida dapat bereaksi dengan Mn²⁺ dan Fe²⁺ akan bereaksi langsung membentuk endapan sulfida FeS (hitam) dan MnS(coklat).

    1.      Pemisahan Sub golongan Aluminium dan Nikel

Hidroksida aluminium dan kromium bersifat amfoter sehingga larut dengan NaOH.Sebaliknya hidroksida besi dan mangan bersifat amfoter sehingga kation tersebut tidak larut dengan NaOH.Hal ini yang mendasari pemisahan kedua subgolongan dalam kation golongan III. Aqua regia juga akan mengoksidasi Fe²⁺menjadi Fe³⁺.

Jika NaOH ditambahkan maka hidroksida ke empat kation tersebut akan terbentuk, tetapi aluminium dan kromium yang bersifat amfoter akan larut membentuk kompleks Al(OH)₄^-, Cr(OH) ₄^- , Zn(OH) ₄^- , sedangkan kation yang lain tidak larut. Mn(OH)₂ akan teroksidasi oleh udara menjadi MnO₂ yang berwarna hitam. Penambahan hidrogen peroksida mempercepat oksidasi kedua zat tersebut, juga mengoksidasi Cr(OH)₄^- menjadi CrO₄^2-.

Hidroksida besi cepat larut dalam asam sulfat menjadi Fe²⁺, tetapi MnO₂lambat larut. Hidrogen peroksida ditambahkan untuk mempercepat kelarutan endapan ini dengan caramereduksinya menjadi MnO. Reaksi yang berlangsung       :

    2.      Identifikasi besi

Identifikasi besi dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya:

a.      Kaliumheksasianoferat(II), K₄Fe(CN)₆

Membentuk endapan biru Prussian

4Fe³⁺ + 3Fe(CN)₆^4-  →  Fe₄[Fe(CN)₆]₃

b.      Kalium tiosianat, KSCN

Larutan berwarna merah

Fe³⁺ + SCN^-  → Fe(SCN)₆^3-

3.      Identifikasi Mn

Mangan dapat diidentifikasi dengan mengoksidasi Mn²⁺ menjadi MnO₄^-yang berwarna ungu dengan natrium bismutat (NaBiO₃) dalam asam nitrat.

2Mn²⁺ + 5HBiO₃ + 9H⁺→ 2MnO₄^- + 5Bi³⁺ + 7H₂O

4.      Pemisahan dan Identifikasi Sub golongan Al

Pada filtrat hasil pemisahan dengan sub golongan besi, penambahan asam nitrat akan memberikan reaksi berikut:

Al(OH)₄^- + 4H⁺ _ Al³⁺ + 4 H₂O

2CrO₄^2- + 2H⁺ _ Cr₂O₇^2- + H₂O

Jika terdapat kromat warna larutan berubah menjadi jingga dengan terbentuknya dikromat. Penambahan amonium hidroksida lebih lanjut akan membentuk endapan putih yang menunjukkan adanya Al. Sedangkan Cr₂O₇^2-akan menjadi CrO₄^2-.Identifikasi Cr dapat dilakukan dengan BaCl₂ memberikan endapan kuning barium kromat.

CrO₄^2- + Ba²⁺→ BaCrO₄

C.     Alat dan Bahan

1.      Alat  praktikum

-          Bunsen

-          Tabung reaksi kecil

-          Tabung reaksi

-          Rak tabung reaksi

-          Botol semprot

-          Penjepit Tabung

-          Sentirfuge

-          Pipet

2.      Bahan Praktikum

-          HCl 6M

-          HCl 2M

-          HCl pekat

-          HNO₃ 6M

-          HNO₃ pekat

-          H₂S gas

-          CH₃COOH 6M

-          (CH₃COOH)₂Pb

-          NH₄OH 6M

-          NH₄Cl 5M

-          NH₄NO₃

-          Metil violet

-          Na₂CO₃ padat

-          PbO₂

-          H₂O₂ 10%

-          H₂O₂ 6%

-          KCNS2M

-          K₄Fe(CN)₆

-          NaOH 2M

-          KClO₃ padat

-          Lakmus merah

-          Lakmus biru

D.    Prosedur Praktikum dan Data Pengamatan

1.       Karakteristik awal sampel

Warna dan bentuk       :  Cairan berwarna kuning sedikit kecoklatan dan pengandung endapan                                           sedikit endapan kekuningan

Bau                                     :  Tidak berbau

2.       Tes keberadaan Golongan I

Prosedur	Data Pengamatan
1,5 mL sampel yang dingin ditambahkan beberapa tetes HCl 6N	Tidak terbentuk endapan putih dari golongan I Warna larutan kuning transparan menjadi tak berwarna
Sentrifuge	Tidak dilakukan karena tidak terkandung endapan.
Kesimpulan awal : tidak mengandung Golongan I

3.       Tes keberadaan gol II

Prosedur	Data Pengamatan
asamkan dengan HCl 6N, dan 1 tetes H2O210%	Warna larutan menjadi kuning transparan
Didihkan sampai H2O2 habis, tambahkan setetes I2 dan kocok	Warna larutan kuning transparan menjadilebih pekat dan terbentuk gas putih
tambahkan metil violet (bila warna lar tdk biru hijau asamkan)	Warna indikator mejadi kuning
alirkan H2S	Terbentuk sedikit sekali endapan putih kekuningan yang sangat halus
sentrifuge dan aliri H2S lagi	Endapan putih kekuningan sangat sedikit berada di bawah tetapi laarutan tetap keruh
Endapan dan sentrat dipisahkan	Endapan golongan II Sentrat kemungkinan golongan III

4.       Pemisahan Golongan III

Prosedur	Pengamatan
Sentrat di didihkan Tes gas yang terbentuk (H2S) dengan kertas Pb asetat	Sedikit endapan tadi larut, Gas ditambah Pb asetat, tidak menghasilkan bercak hitam (H2S telah bebas)
Teteskan air Br2 sampai berlebih	Saat diteteskan air Brom, warna larutan menjadi kekuningan dan hilang kembali, setelah beberapa tetes warna kuning tidak hilang lagi
Uapkan sampai volume 1-1,5mL	Terbentuk gas berwarna putih dan warna larutan sedikit kuning
Tambahkan 10 tetes NH4Cl 5M dan teteskan NH4OH 6N sampai berlebih	Saat ditetesi NH4Cl warna larutan tetap kekuningan Saat ditets NH4OH warna larutan kekuningan tak terlihat karena terbentuk endapan biru tua kecoklatan
Sentrifuge	Endapan coklat keputihan (kemungkinan gol III) Sentrat tak berwarna (gol selain gol III)

5.       Pemisahan Fe dan Mn dengan Cr dan Al

Prosedur	Pengamatan
Endapan dicuci 3x dengan 1mL air yang mengandung sedikit NH4NO3	Endapan tetap berupa endapan berwarna coklat keputihan
Tambahkan 1,5mL NaOH dan ½ mL H2O2 6%	Warna larutan tak berwarna endapan tetap coklat keputihan
Tambahkan ½ mL H2O2 6%	larutan keruh berwarna coklat pekat
Didihkan larutan sampai H2O2 sampai habis terurai	Larutan tampak keruh kecoklatan serta warna keputihan hilang dan terbentuk gas tak berwarna
Sentrifuge	Endapan coklat (kemungkinan Fe(OH)3atau MnO) Sentrat tak berwarna (kemungkinan NaAlO2 atau Na2CrO4)

6.       Identifikasi Endapan coklat (Kemungkinan Fe³⁺dan Mn²⁺)

Prosedur	Pengamatan
Cuci 1x dengan 1mL air yang mengandung sedikit NH4NO3	Endapan tetap berwarna coklat
Tambahkan 5 tetes HCl pekat	larutan berwarna kuning dan endapan coklat terlarut
Encerkan dengan aquades sampai 1mL	Warna larutan sedikit berwarna kuning
Tes Ion Fe3+ I
Setetes larutan tadi ditambahkan setetes KCNS 2M	Warna larutan menjadi merah darah
Tes Ion Fe3+ II
Setetes larutan tadi ditambahkan setetes K4Fe(CN)6	Warna larutan menjadi kebiruan
Kesimpulan awal : sampel mengandung ion Fe3+
Tes Ion Mn2+ I
Setetes larutan tadi ditambahkan 5 tetes HNO3 6M , kemudian tambahkan PbO2	Warna larutan menjadi kuning keruh
panaskan
Tes Ion Mn2+II
2 tetes larutan tadi dikisatkan	Larutan menjadi tak berwarna dan terbentuk gas putih menyengat
Tambahkan Na2CO3 padat dan KClO3 padat	Saat ditambahkan Na2CO3 terbentuk gas tak berwarna dan larutan tetap tak berwarna Saat ditambahkan KClO3 warna larutan tetap tak berwarna
Leburkan	Hasil leburan berwarna keputihan
Kesimpulan awal : sampel tidak mengandung ion Mn2+

7.       IdentifikasiSentrat Tak Berwarna (Kemungkinan Al³⁺ dan CrO₄^2-)

Prosedur	Pengamatan
Asamkan sentrat dengan asam asetat 6M samapi netral	Saat mengasamkan warna kertas lakmus adalah keduanya merah. (larutan bersifat asam) sehingga tidak terbentuk endapan
Karena tidak mengandung endapan (Al mungkin negatif) tetapi untuk memaskikannya sentrat diidentifikasi sebagai Al dan Cr
Tes Ion Al3+
Setetes larutan tadi ditambahkan 2 tetes NH4OH 6M	Larutan tetap tak berwarna, namun terbentuk sedikit endapan putih tang terlihat setelah di sentrifuge
Kesimpulan awal : sampel mengandung ion Al3+
Tes Ion CrO42- I
Setetes larutan tadi ditambahkan setetes AgNO3	Warna larutan tetap tak berwarna
Tes Ion CrO42- I
Setetes larutan tadi ditambahkan setetes Pb(CH3COO)2	Warna larutan tetap tak berwarna
Kesimpulan awal : sentrattidak mengandung ion CrO42-

Keterangan Tabel      :     Prosedur yang dilakukan

                                            Data Pengamatan

                                            Keterangan Lain

                                             Kesimpulan awal

E.     Reaksi-Reaksi

1.      Reaksi pada pemisahan dengan golongan I dan II

Al³⁺ + 3HCl→ AlCl₃ + 3H⁺

Fe³⁺ + 3HCl → FeCl₃ + 3H⁺

H₂S↑ + Pb(CH₃COO)₂ → PbS(hitam) + CH₃COOH

2.      Reaksi pengendapan golongan III

Al³⁺ + NH₄OH→Al(OH)₃↓ + NH₄⁺

Fe³⁺ + NH₄OH → Fe(OH)₃↓+ NH₄⁺

3.      Reaksi pada ion Al³⁺

Al(OH)₃↓ + NaOH   →  [Al(OH)₄]^-  +  Na⁺

[Al(OH)₄]^- + Na⁺ + H₂O₂ → NaAlO₂ + 3H₂O

[Al(OH)₄]^-+  H⁺ ↔ Al(OH)₃↓ + H₂O

Al(OH)₃ + 3H⁺ ↔ Al³⁺ + 3H₂O

Al³⁺ + NH₄OH → Al(OH)₃↓ + NH₄⁺

4.      Reaksi pada ion Fe³⁺

Fe(OH)₃↓  +  3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

Fe³⁺ + KCNS → Fe(CNS)₃ + K⁺

Fe³⁺ + K₄Fe(CN)₆ → K₄[Fe(CN)₆]₃ + 4K⁺

Reaksi-reaksi pada ion Cr²⁺dan Mn²⁺tidak terjadi, karena hasil praktikum menunjukan ion-ion tersebut tidak terkandung dalamsampel.

F.     Pembahasan

1.      Pembahasan Pemisahan Golongan III dengan Golongan Lainnya

       Untuk memisahkan golongan III, mula-mula dilakukan identifikasi golongan I dan II. Dengan cara penambahan HCl endapan gol.I akan muncul, tetapi endapan tidak muncul, sehingga dapat disimpulkan endapan golongan I tidak ada dalam sampel.Sedangkan untuk golongan II dilakukan penambahan H₂O₂ panas, I₂, dan H₂S dalam keadaan asam, hasilnya terbentuk endapan keputihan.Endapan golongan II adalah endapan yang kuning dan hitam. Maka endapan ini bukan endapan golongan II, sehingga dapat disimpulkan endapangolongan I tidak ada dalam sampel.

       Setelah diyakinin gol.I dan II, tidak ada.Selanjutnya sampel dipanaskan untuk menghilangkan H₂S untuk mengeceknya gas yang terbentuk dilewatkan pada kertas Pb-asetet.Dalam data pengamatan mula-mula kertas Pb-asetet menghitam (artinya masih mengandung H₂S), setelah beberapa lama gas yang terbentuk tidak lagi menghitamkan Pb-asetat (H₂S telah habis dalam sampel).

                 H₂S↑ + Pb(CH₃COO)₂ → PbS(hitam) + CH₃COOH

Prosedur di atas dilakukan agar saat ditambahkan NH₄Cl dan NH₄OH tidak terbentuk endapan sebagai garam sulfida. Tetapi terbentuk endapan sebagai        hidroksida, karena hidroksida lah yang akan diidentifikasi

Sampel ditambahkanNH₄Cl dan NH₄OH hasilnya terbentuk endapan coklat keputihan.Artinya golongan III terkandung dalam sampel.Kemungkinannya Al(OH)₃, MnO.xH₂O, dan Fe(OH)₃. Sedangkan Cr(OH)₃ tidak ada karena tidak ada warna hijau pada sampel

            Al³⁺ + NH₄OH→Al(OH)₃↓ + NH₄⁺

Fe³⁺ + NH₄OH → Fe(OH)₃↓ + NH₄⁺

                                 Mn²⁺ + xNH₄OH→ MnO.xH₂O↓+ xNH₄⁺

                                

2.      Pembahasan Pemisahan Fe(OH)₃ dan MnO.xH₂O dengan Al(OH)₃

Untuk memisahkan Fe(OH)₃ dan MnO.XH₂O dengan Al(OH)₃ dilakukan penambahan NaOH dan H₂O₂ serta dipanaskan. Penambahan NaOH akan melarutkan Al(OH)₃ menjadi ion tetrahidroksoaluminat. Sedangkan dengan penambahan H₂O₂ dan dipanaskan akan mereduksi tetrahidroksoaluminat menjadi NaAlO₂Sedangkan Fe(OH)₃ dan MnO.XH₂O tidak akan larut.

     Al(OH)₃↓ + NaOH   →  [Al(OH)₄]^-  +  Na⁺

     [Al(OH)₄]^- + Na⁺ + H₂O₂ → NaAlO₂ + 3H₂O

Karena dasar diatas, pada data pengamatan endapan yang mulanya coklat keputihan menjadi lebih sedikit dan coklat kemerahan. Hilangnya warna putih karena endapan Al(OH)₃ larut.

3.      Pembahasan Identifikasi Endapan Coklat  Fe(OH)₃ dan MnO.xH₂O

Untuk memisahkan Fe(OH)₃ dan MnO.XH₂O endapan dilarutkan dengan HCl pekat dan diencerkan. Sehingga endapan-endapan akan larut. Oleh sebab itu pada data pengamatan endpan coklat larut dan berwarna kuning, warna kuning ini adalah warna dari FeCl₃.

Fe(OH)₃↓  +  3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

MnO.XH₂O↓ + HCl → MnCl + XH₂O

a.        Pembahasan Identifikasi Fe³⁺

Larutan hasil pelarutan endapan ditetesi KCNS, bila larutan menjadi merah berarti positif mengandung Fe³⁺.Pada data pengamatan, hasilnya memang menghasilkan larutan yang merah darah.

Fe³⁺ + KCNS → Fe(CNS)₃ + K⁺

Selain di atas, Larutan hasil pelarutan endapan ditetesi K₄Fe(CN)₆, bila larutan menjadi biru berarti positif mengandung Fe³⁺. Pada data pengamatan, hasilnya memang menghasilkan larutan yang kebiruan.

Fe³⁺ + K₄Fe(CN)₆ → K₄[Fe(CN)₆]₃ + 4K⁺

b.        Pembahasan Identifikasi Mn²⁺

Larutan hasil pelarutan endapan ditetesi HNO₃ dan PbO₂ serta dipanaskan, bila larutan menjadi ungu berarti positif mengandung Mn²⁺karena Mn²⁺ teroksidasi menjadi MnO₄^- yang ungu.Namun pada data pengamatan, hasilnya warna larutan hanya tak berwarna.

Selain di atas, Larutan hasil pelarutan endapanditaburiNa₂CO₃ dan KClO₃, bila larutan menjadi ungu berarti positif mengandung Mn²⁺ karena Mn²⁺ teroksidasi menjadi MnO₄^- yang ungu. Namun pada data pengamatan, hasilnya warna larutan hanya tak berwarna.Hanya saja saat penambahan Na₂CO₃ terbentuk gas tak berwarna. Gas ini adalah gas CO₂

Dari data pengamatan dan pembahasannya dapat disimpulkan dengan pati bahwa sampel mengandung ion Fe³⁺ tetapi tidak mengandung ion Mn²⁺

4.      Pembahasan Identifikasi Sentrat Tak berwarna NaAlO₂dan Na₂CrO₄

Warna sentrat ini adalah tah berwarna, artinya ion CrO₄^2- mungkin tidak ada, karena CrO₄^2-akan memberikan warna kuning.Tetapi untuk memastikaannya tetap dilakukan identifikasi terhadap Cr.

Mula-mula sentrat ditambahkan asam lemah (CH₃COOH) sampai netral.tetapi penambahannya terlalu berlebihan, sehingga pada data pengamatan tidak terbentuk endapan Al(OH)₃ karena terlarut kembali. Untuk memastikannya sentrat diidentifikasi sebagai Al³⁺

[Al(OH)₄]^-+  H⁺ ↔ Al(OH)₃↓ + H₂O

Al(OH)₃ + 3H⁺ ↔ Al³⁺ + 3H₂O

a.      Pembahasan Identifikasi Al³⁺

Beberapa tetes sentrat ditetesi NH₄OH, bila terbentuk endapan putih berarti positif mengandung Al³⁺.Pada data pengamatan, hasilnya memang menghasilkan endapan putih yang terlihat setelah disentrifuge.

Al³⁺ + NH₄OH → Al(OH)₃↓ + NH₄⁺

Dari data pengamatan dan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa Al³⁺ terkandung dalam sampel

b.      Pembahasan Identifikasi CrO₄^2-

Beberapa tetes sentrat ditetesi AgNO3, bila terbentuk endapan merah berarti positif mengandung CrO₄^2-.Pada data pengamatan, hasilnya hanya larutan yang tak berwarna.

Selain di atas, Beberapa tetes sentrat ditetesi Pb(CH₃COO)₂, bila terbentuk endapan kuning berarti positif mengandung CrO₄^2-. Pada data pengamatan, hasilnya hanya larutan yang tak berwarna.

Dari data pengamatan dan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa Crtidak terkandung dalam sampel.

G.    Kesimpulan

Sampel yang di analisis kation golongan III mula-mula harus dilakukan pemisahan terhadap golongan-golongan lain agar tidak menggaunggu hasil analisa.Sampel harus diendapkan sebagai garam hidroksida dalam keadaan basa dan tidak mengandung H₂S.

Pemisahan-pemisahan sub golongan Besi dan Alumunium dilakukan saat penambahan NaOH berlebih dan H₂O₂, sehingga Al(OH)₃ dan Cr(OH)₂ dapat larut, sedangkan Fe(OH)₃ dan MnOtidak larut. Setelah dipisahkan, masing-masing hasil pemisahan dapat diidentifikasi lebih lanjut.Hasil praktikum pada sampel setelah diidentifikasi keberadaan ion-ion tersebut, dapat disimpulkan bahwa Sampel mengangandung unsurFedanunsurAl, tetapi tidak mengandung unsurCr dan Mn.

Daftar Pustaka

Analisis Kimia Kwalitatif Anorganik Jenis Klasik  Modul KA.ANA.U.020 A. Bandung: SMKN 7 Bandung.

Vogel. 1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro Bagian I. Jakarta: PT.Kalma Media Pusaka

Vogel.1985. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimakro Bagian II. Jakarta: PT.Kalma Media Pusaka

Masterton,W.L., et al. 1990. Chemical principle. Ed 5. London :Saunders College Publ.

Zumdahl,S.S., et al. 1990. Chemistry.London : D.C Heath and Cmp.