skripsi komplit
DESCRIPTION
penggunaan asetilaseton untuk mengekstrak logam tembaga(II) dan kromium (III)ekstraksi logam Cu(II) dan Cr(III)TRANSCRIPT
Penggunaan Asetilaseton Sebagai Pereaksi Pengkhelat
Pada Ekstraksi Logam Tembaga(II) dan Kromium(III)
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains di Bidang Kimia
Oleh:
Ersan Yudhapratama Muslih
0801357
PROGRAM STUDI KIMIA
JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2012
Penggunaan Asetilaseton Sebagai Pereaksi Pengkhelat
Pada Ekstraksi Logam Tembaga(II) dan Kromium(III)
Oleh
Ersan Yudhapratama Muslih
Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Sains pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
© Ersan Yudhapratama Muslih di 2012
Universitas Pendidikan Indonesia
September 2012
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,
dengan dicetak ulang, difoto kopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.
LEMBAR PENGESAHAN
Penggunaan Asetilaseton Sebagai Pereaksi Pengkhelat
Pada Ekstraksi Logam Tembaga(II) dan Kromium(III)
Diajukan oleh:
Ersan Yudhapratama Muslih
0801357
DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH :
Pembimbing I
Soja Siti Fatimah, S.Si., M.Si.
NIP. 19680216199402001
Pembimbing II
Dra. Zackiyah, M.Si
NIP. 195912291991012001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI
Dr. rer. nat. Ahmad Mudzakir, M.Si NIP. 196611211991031002
Abstrak
Pada penelitian sebelumnya, ekstraksi terhadap logam Cu(II) dengan
menggunakan asetilaseton pada fasa air dapat mengekstrak logam Cu(II) sebanyak
85%, sedangkan pada logam Cr(III) belum pernah dilakukan. Pada penelitian ini,
ekstraksi logam Cu(II) dan Cr(III) dilakukan dengan menggunakan asetilaseton
sebagai pereaksi pengkhelat yang dilarutkan dalam fasa organik serta dilakukan
karakterisasi terhadap senyawa kompleks asetilaseton dengan kedua logam
tersebut. Pengukuran logam yang terekstrak dilakukan dengan menggunakan
AAS. Dari hasil pengukuran, diketahui bahwa logam Cu(II) dapat terekstrak
secara optimum sebesar 95,42% pada pH 12 dengan menggunakan perbandingan
konsentrasi logam Cu(II) : asetilaseton sebesar 1:1 sedangkan logam Cr(III) dapat
tersekstrak secara optimum sebesar 52,61% pada pH 8 dengan perbandingan
konsentrasi logam Cr(III) : asetilaseton sebesar 1:3. Dari hasil karakterisasi
diketahui bahwa senyawa kompleks [Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3] telah terbentuk.
Kata kunci: asetilaseton, pereaksi pengkhelat, ekstraksi, logam Cu(II) dan Cr(III)
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................ i
KATA PENGANTAR ................................................................................. ii
DAFTAR ISI ................................................................................................ iv
DAFTAR TABEL ........................................................................................ viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
1.1. Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ........................................................................ 4
1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 4
1.4 Tujuan Penelitian .......................................................................... 5
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................ 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 6
2.1 Pemisahan dalam Analisis Kimia ................................................. 6
2.2 Ekstraksi Cair-cair ........................................................................ 8
2.3 Ekstraksi Logam dengan Pereaksi Pengkhelat ............................. 12
2.4 Asetilaseton Sebagai Ligan dan Pereaksi Pengkhelat ................. 14
2.5 Senyawa Kompleks Asetilaseton dengan Logam Cu(II) dan Cr(III)
.......................................................................................... 19
BAB III METODE PENELITIAN .......................................................... 23
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian ........................................................ 23
3.2 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 23
3.3 Alat dan Bahan ............................................................................. 27
3.4 Prosedur Penelitian ....................................................................... 27
3.4.1 Pembuatan Larutan Induk Cu dan Cr 1000 ppm ............... 27
3.4.2 Pembuatan Larutan Induk Asetilaseton 1000 ppm ............ 28
3.4.3 Pengaruh pH terhadap Ekstraksi ........................................ 28
3.4.4 Pengaruh Asetilaseton terhadap Ekstraksi ......................... 29
3.4.5 Karakterisasi Senyawa Kompleks [Cu(acac)2] dan
[Cr(acac)3] .......................................................................... 29
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................... 31
4.1 Pengaruh pH terhadap Ekstraksi.................................................... 31
4.2 Pengaruh Konsentrasi asetilaseton Sebagai Pereaksi Pengkhelat 34
4.3 Harga Persen Ekstraksi (%E) ........................................................ 36
4.4 Asetilaseton Sebagai Ligan dan Pereaksi Pengkhelat .................. 37
4.5 Karakteristik Senyawa Kompleks ................................................. 43
4.5.1 Spektrofotometer Sinar Tampak ........................................ 43
4.5.2 Hasil Analisa Spektra FTIR ............................................... 45
4.5.3 TG-DTA ............................................................................ 48
BAB V KESIMPULAN dan SARAN ..................................................... 53
5.1 Kesimpulan ............................................................................. 53
5.2 Saran ............................................................................................. 53
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 56
LAMPIRAN-LAMPIRAN ......................................................................... 58
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Metode pemisahan dalam analisis kimia beserta prinsip
dasar pemisahannya ................................................................ 8
Tabel 2.2 Perbandingan hasil ekstraksi Cu (II) dalam kloroform
maupun butil asetat dengan dan tanpa penambahan EDTA
10% ........................................................................................ 18
Tabel 4.1 Hasil ekstraksi logam Cu(II) dan logam Cr (III) dengan
Asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat .............................. 32
Tabel 4.2 Hasil ekstraksi logam Cu (II) dan logam Cr (III) 0,02 M
terhadap beberapa konsentrasi asetilaseton ............................ 35
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ilustrasi pemisahan sempurna (a) dan pemisahan sebagian
(b) ........................................................................................... ....7
Gambar 2.2. Corong pisah (A), alat untuk ekstraksi continue (B dan C),
dan alat Countecurrent Craig (d) ........................................... ...9
Gambar 2.3 Kesetimbangan yang terjadi pada saat ekstraksi logam
dengan pereaksi pengkhelat ................................................... ....14
Gambar 2.4 Bentuk tautomer keto-enol asetilaseton .................................. ...14
Gambar 2.5 Tipe-tipe senyawa kompleks asetilaseton dengan ion logam . ...15
Gambar 2.6 Asetilaseton ketika mengalami deprotonasi ........................... ....16
Gambar 2.7 Kurva hasil ekstraksi Cu(II) dengan menggunakan
kloroform dan butil asetat sebagai fasa organik pada
beberapa pH ............................................................................ ...18
Gambar 2.8 Struktur bis(asetilasetonato)tembaga(II) ................................ ...19
Gambar 2.9 Kurva kestabilan termal senyawa kompleks asetilaseton
dengan beberapa logam divalent pada suhu 191oC ................ ...20
Gambar 2.10 Struktur senyawa kompleks Cr(acac)3 .................................... ...21
Gambar 2.11 Kurva kestabilan termal senyawa kompleks asetilaseton
dengan beberapa logam trivalent pada suhu 191oC ................ ...22
Gambar 3.1 Alur kerja analisis pengaruh pH terhadap ekstraksi ............... ...24
Gambar 3.2 Alur kerja analisis pengaruh konsentrasi terhadap ekstraksi .. ...25
Gambar 3.3 Sampel Alur kerja karakterisasi senyawa kompleks hasil
ekstraksi ................................................................................. ...26
Gambar 3.4 Set alat pengocok yang digunakan untuk ekstraksi ............... ...28
Gambar 4.1 Endapan Cr(OH)3 yang terbentuk pada pH 10 ....................... ...33
Gambar 4.2 Perbandingan kelarutan asetilaseton dalam air pada suasana
netral (A) dan basa (B) ........................................................... ...34
Gambar 4.3 Gambar asetilaseton yang mengalami deprotonasi menjadi
ion asetilasetonato dalam suasana basa .................................. ...38
Gambar 4.4 Resonansi yang terjadi pada ion asetilasetonato .................... ...39
Gambar 4.5 Spektrum UV-Vis hasil pengukuran untuk senyawa
kompleks [Cu(acac)2] (A), [Cr(acac)3] (B), CuCl2.2H2O
(C), dan CrCl3.6H2O (D) ........................................................ ...44
Gambar 4.6 Perbandingan spektra FTIR asetilaseton, [Cu(acac)2], dan
[Cr(acac)3] .............................................................................. ...46
Gambar 4.7 Potongan spektra infra merah bis- dan tris-(asetilasetonato)
kompleks ................................................................................................ ..... 47
Gambar 4.8 Termogram hasil pengujian [Cu(acac)2] ................................ ...48
Gambar 4.9 Termogram hasil pengujian [Cr(acac)3] ................................. ....50
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN I : Perhitungan-Perhitungan ................................................ 53
LAMPIRAN II : Data Hasil Pengukuran .................................................... 61
LAMPIRAN III : Spektra UV-Vis, FTIR, dan TG-DTA ............................ 63
LAMPIRAN IV : Dokumentasi Penelitian .................................................. 70
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di dalam analisis kimia, hasil pengujian suatu sampel yang tepat dan akurat
merupakan dua hal yang sangat penting. Hal ini karena akan berpengaruh kepada
suatu penalaran, pengambilan keputusan serta penetapan kebijakan yang diambil
dari hasil analisis tersebut (Permanasari, dkk., 2007). Istilah ‘tepat’ di atas
berhubungan dengan tindakan yang dilakukan, sedangkan akurasi berhubungan
dengan hasil analisis yang diperoleh. Akurasi yang tidak tepat dapat disebabkan
oleh adanya zat pengotor atau senyawa lain selain zat analit yang terdapat di
dalam suatu contoh yang diuji, zat atau senyawa tersebut disebut dengan matrik.
Matrik yang terdapat dalam suatu sampel mempunyai kemungkinan tidak
mempengaruhi analisis, namun bisa juga mempengaruhi analisis yang dilakukan.
Jika matrik yang terdapat dalam sampel memberikan pengaruh terhadap analisis,
maka analisis menjadi tidak akurat. Selain itu, kehadiran matrik di dalam suatu
bahan logam juga dapat menyebabkan perubahan yang signifikan pada sifat dari
suatu bahan logam tersebut (Mudzakir, 1997). Oleh karena itu, untuk
menghilangkan gangguan matrik dapat dilakukan dengan pemisahan.
Selain dapat digunakan untuk menghilangkan matrik, pemisahan juga dapat
digunakan untuk isolasi, pemurnian, identifikasi, dan penentuan suatu komponen
secara kuantitatif (Permanasari, dkk., 2007). Pemisahan terhadap analit dalam
campurannya dapat dilakukan dengan berbagai cara, namun cara pemisahan yang
baik untuk contoh analit yang merupakan unsur-unsur logam adalah dengan cara
ekstraksi pelarut. Cara tersebut baik karena mudah, sederhana, cepat, memiliki
selektifitas yang tinggi, dapat digunakan untuk zat organik atau anorganik, serta
dapat digunakan untuk analisis makro maupun mikro (Mudzakir, 1997 dan
Subagio, dkk., 2003). Ekstraksi pelarut yang dimaksud adalah ekstraksi cair-cair.
Ekstraksi cair-cair pertama kali dikembangkan untuk keperluan
membersihkan analit dari zat pengotornya, namun pada saat ini ekstraksi cair-cair
menjadi sebuah proses yang sangat penting dan berkembang bukan hanya
digunakan untuk proses pemekatan sebelum masuk pada langkah pengukuran
(Permanasari, dkk., 2007). Menurut Silvestre (2009), ekstraksi cair-cair bukan
hanya dapat memisahkan analit zat organik tapi juga dapat memisahkan analit zat
anorganik serta dapat diterapkan ke dalam berbagai bidang, diantaranya bidang
lingkungan, farmasi, dan klinis. Di bidang lingkungan ekstraksi cair-cair dapat
digunakan untuk memisahkan tembaga dari batuan, dibidang farmasi dapat
digunakan untuk memisahkan kafein dari sediaan obat, dan di bidang klinis
ekstraksi cair-cair dapat digunakan untuk memisahkan amfetamin yang
terkandung dalam urin.
Sampai saat ini, pemisahan dengan menggunakan ekstraksi cair-cair masih
terus berkembang, hal ini karena banyak bidang kajian ilmu yang proses
pemisahannya menggunakan ekstraksi cair-cair. Selain itu, perkembangan
ekstraksi cair-cair juga tidak lepas dari tujuan utamanya yaitu untuk mendapatkan
zat analit yang efektif dan efisien untuk dapat dianalisis. Oleh karena itu,
penelitian-penelitian tentang ekstraksi cair-cair, mulai dari jenis ekstraksi cair-cair
yang digunakan, jenis analit yang dipisahkan, pelarut dan pereaksi pengompleks
yang digunakan masih perlu dilakukan. Ekstraksi dengan cara pembentukkan
senyawa kompleks khelat merupakan cara yang paling luas penggunaannya dalam
ekstraksi cair-cair terhadap logam (Soebagio, dkk., 2003)
Ekstraksi cair-cair terhadap beberapa logam dengan menggunakan pereaksi
pengkhelat asetilaseton sudah pernah dilakukan sebelumnya oleh Tabushi (1959).
Namun pada penelitan tersebut asetilaseton yang digunakan sebagai pereaksi
pengkhelat dilarutkan terlebih dahulu di dalam fasa air. Cara yang dilakukan oleh
Tabushi merupakan cara yang tidak umum digunakan dalam ekstraksi cair-cair
dengan menggunakan pereaksi pengkhelat, karena pada umumnya pereaksi
pengkhelat pada ekstraksi cair-cair ditambahkan ke dalam fasa organik (Soebagio,
dkk., 2003).
Asetilaseton memiliki nilai kelarutan dalam air sebesar 200 g/L (sigma-
aldrich.com). Pada penelitian ini, asetilaseton digunakan sebagai pereaksi
pengkhelat logam yang dilarutkan dalam fasa organik yaitu kloroform.
Penggunaan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat karena banyak yang logam
yang dapat membentuk senyawa kompleks khelat dengan asetilaseton, seperti
logam Cu(II) dan logam Cr(III) (Fernelius, 1946). Selain itu, asetilaseton
merupakan senyawa golongan β-diketon yang baik sebagai pereaksi pengkhelat
dalam proses ekstraksi logam.
Pada penelitian ini, logam Cu(II) dipilih karena pada ekstraksi terhadap
beberapa logam yang dilakukan Tabushi menunjukkan bahwa persen terekstraksi
yang tinggi, yaitu sebesar 85% dan senyawa kompleks [Cu(acac)2] merupakan
senyawa kompleks yang stabil dan mudah untuk terbentuk (Charles, 1957 dan
Kirna, 1998). Sedangkan logam Cr(III) dipilih karena belum ada penelitian yang
melakukan ekstraksi terhadap logam Cr(III) dengan menggunakan asetilaseton
sebagai pereaksi pengkhelat, sehingga belum diketahui berapa persen terekstraksi
logam tersebut dengan cara yang sama seperti yang dilakukan pada logam Cu(II).
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah:
1. Bagaimanakah kondisi ekstraksi cair-cair untuk logam Cu(II) dan logam Cr(III)
dengan menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat?
2. Berapakah harga persen ekstraksi (%E) dari logam Cu(II) dan logam Cr(III) dalam
ekstraksi cair-cair dengan menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat?
1.3 Batasan Masalah
Pada penelitian ini, ekstraksi dilakukan pada suhu ruang, selama satu jam
pengocokan, dan ekstraksi dilakukan hanya satu kali. Selain itu, ekstraksi pada penelitian
ini belum diaplikasikan terhadap mineral yang sebenarnya.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui kondisi ekstraksi cair-cair untuk logam Cu(II) dan logam Cr(III)
dengan menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat.
2. Untuk mengetahui harga persen ekstraksi (%E) dari logam Cu(II) dan logam Cr(III)
dalam ekstraksi cair-cair dengan menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi
pengkhelat.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan informatif dan
aplikatif. Sumbangan informatif diharapkan dapat menambah pengetahuan bagi bidang-
bidang ilmu yang terkait dalam ekstraksi cair-cair seperti kimia analitik, kimia koordinasi,
hidrometalurgi dan bidang ilmu lainnya. Sumbangan aplikatif diharapkan dapat
memberikan pengetahuan dalam bidang pertambangan mineral, lingkungan, dan
pengembangan prosedur dalam analisis kimia.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pemisahan Dalam Analisis Kimia
Dalam analisis kimia, pemisahan merupakan suatu proses yang sangat
penting. Pemisahan dilakukan terhadap analit dari senyawa lain yang terdapat di
dalam campurannya. Metode pemisahan yang tepat dapat mengurangi gangguan
yang mungkin terjadi akibat adanya senyawa lain dalam campuran tersebut pada
saat pengukuran.
Secara umum pemisahan adalah proses memisahkan analit atau zat pengotor
di dalam suatu contoh yang akan diuji. Pemisahan yang dilakukan terhadap analit
tersebut, dapat berupa pemisahan sempurna atau pemisahan sebagian. Pemisahan
sempurna adalah pemisahan yang dilakukan terhadap setiap analit yang terdapat
dalam campuran sehingga terpisahkan berdasarkan jenis dari setiap analit tersebut.
Sedangkan pemisahan sebagian adalah pemisahan yang dilakukan untuk
memisahkan satu jenis analit dalam campuran (Skoog, 2004). Gambar 2.1
menunjukkan ilustrasi pemisahan sempurna dan pemisahan sebagian.
Gambar 2.1 Ilustrasi pemisahan sempurna (a) dan pemisahan sebagian (b) (Sumber: Skoog, 2004)
Ada beberapa metode pemisahan yang umum dilakukan yaitu pengendapan,
destilasi, ekstraksi pelarut, pertukaran ion, kromatografi, elektroforesis, dan
fraksinasi kolom alir. Metode-metode pemisahan dapat dikelompokkan
berdasarkan kepada sifat fisika dan kimia dari analit yang akan dipisahkan. Selain
untuk menghilangkan gangguan matrik dapat juga digunakan sebagai isolasi,
pemurnian, identifikasi, dan penentuan suatu komponen. Tabel 2.1 menunjukkan
metode pemisahan dalam analisis kimia beserta prinsip dasar pemisahannya.
Tabel 2.1 Metode pemisahan dalam analisis kimia beserta prinsip dasar pemisahannya
(Sumber: Skoog, 2004).
Metode Pemisahan
Metode Prinsip Dasar
Pemisahan Fasa Secara Mekanik
Pengendapan dan penyaringan Perbedaan kelarutan dari senyawa-senyawa yang terbentuk
Destilasi Perbedaan titik didih dari senyawa-senyawa
Ekstraksi Perbedaan kelarutan di dalam dua cairan yang tidak saling melarutkan
Pertukaran ion Perbedaan interaksi antara analit dengan resin penukar ion
Kromatografi Perbedaan laju perpindahan dari zat terlarut melewati fasa diam
Elektroforesis Perbedaan laju migrasi dari spesi-spesi yang bermuatan di dalam
media bertegangan
Fraksinasi kolom alir Perbedaan interaksi dengan media yang diterapkan secara tegak lurus
dengan arah aliran
Salah satu metode pemisahan yang biasa digunakan adalah ekstraksi.
Ekstraksi merupakan metode pemisahan analit secara mekanik yang berdasarkan
pada perbedaan kelarutan diantara dua buah pelarut yang tidak saling melarutkan
(Skoog, 2004). Analit yang dipisahkan dapat berupa senyawa organik maupun
anorganik dan pelarut yang digunakan dapat berupa air dan pelarut organik.
2.2 Ekstraksi Cair-cair
Ekstraksi cair-cair atau ekstraksi pelarut adalah suatu metode pemisahan yang
menggunakan prinsip berupa distribusi zat terlarut diantara dua pelarut yang tidak
saling bercampur (Permanasari, dkk., 2007).
Terdapat tiga tipe dasar ekstraksi pelarut yang umum digunakan, yaitu
ekstraksi batch, ekstraksi continue, dan ekstraksi countercurrent discontinue.
Ekstraksi batch merupakan cara ekstraksi yang paling sederhana karena
pemisahan analit dilakukan dengan pengocokan menggunakan alat corong pisah
yang diisi oleh dua pelarut yang tidak saling bercampur. Cara berikutnya adalah
ekstraksi continue, cara ini adalah cara ekstraksi dengan mengalirkan pelarut yang
tidak saling bercampur ke dalam sebuah alat pengekstrak. Cara ekstraksi ini
disebut continue karena pelarut yang digunakan dialirkan secara terus menerus
untuk mengekstrak analit yang terdapat di dalam suatu pelarut, selain itu pelarut
yang digunakan dapat didaur ulang dengan cara destilasi sehingga dapat
digunakan kembali untuk mengekstrak analit atau dapat juga dengan
menambahkan pelarut baru yang masih segar secara terus menerus dari suatu
wadah. Cara yang terakhir adalah cara ekstraksi countercurrent discontinue, cara
ini merupakan cara ekstraksi dengan menggunakan alat Countercurrent Craig
(Permanasari, dkk., 2007). Gambar 2.2 menunjukkan alat yang digunakan untuk
ekstraksi batch, ekstraksi continue, dan ekstraksi countercurrent discontinue.
Gambar 2.2 Corong pisah (A), alat untuk ekstraksi continue (B dan C), dan alat Countercurrent
Craig (D) (Sumber: Permanasari, dkk., 2007).
Pada ekstraksi cair-cair, ketika analit terdistribusi diantara dua pelarut yang
tidak saling melarutkan, akan terjadi pembagian konsentrasi analit diantara kedua
pelarut tersebut. Pembagian konsentrasi analit diantara dua pelarut ini dapat
berlangsung secara spontan (Soebagio, dkk., 2003). Reaksi yang terjadi dapat
dituliskan sebagai berikut:
[A]aq [A]org
[A]aq adalah konsentrasi zat A dalam fasa air sedangkan [A]org adalah
konsentrasi zat A dalam fasa organik. Peristiwa terdistribusinya zat A dari fasa air
menuju fasa organik merupakan peristiwa reversibel (Permanasari, dkk., 2007).
Kesetimbangan distribusi dari zat A antara fasa air dan fasa organik yang tidak
saling melarutkan pada suhu tetap akan memiliki harga yang tetap bila bentuk dari
zat A di dalam kedua fasa cair adalah sama (Skoog, 2004). Kesetimbangan yang
terjadi dapat dituliskan sebagai berikut:
KD =
Persamaan di atas dikenal dengan istilah hukum distribusi Nernst. Hukum
distribusi Nernst ini hanya bergantung pada kelarutan zat A dalam fasa pelarut,
tidak ada interaksi kimia yang terjadi antara zat a dengan fasa organik, sehingga
zat a mempunyai bentuk yang sama di dalam kedua fasa (Mudzakir, 1997).
Harga KD dapat menggambarkan seberapa besar suatu senyawa terdistribusi
ke dalam fasa organik. Jika harga KD < 1 maka analit akan cenderung sulit
terdistribusi ke dalam fasa organik, tetapi jika harga KD > 1 maka analit tersebut
akan cenderung mudah terdistribusi ke dalam fasa organik. Sedangkan jika harga
KD = 1 maka kecenderungan analit untuk terdistribusi ke dalam fasa organik akan
sama dengan kecenderungan analit untuk terdistribusi ke dalam fasa air. Proses
terdistribusinya analit ke dalam fasa organik pada ekstraksi cair-cair disebut
dengan proses ekstraksi.
Namun dalam menentukan harga KD, hanya dapat dilakukan apabila analit
tidak mengalami ionisasi dan tidak mengalami reaksi dengan salah satu pelarut.
Jika beberapa hal di atas terjadi pada saat ekstraksi, maka sistem yang ada sudah
tidak lagi berkesetimbangan dan sudah tidak lagi memenuhi ketentuan yang
berlaku, sehingga tidak lagi dapat menggunakan persamaan di atas. Oleh karena
itu, digunakanlah angka banding distribusi (D). Angka banding distribusi adalah
perbandingan konsentrasi total analit dalam fasa organik dengan konsentrasi total
analit dalam fasa air. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
D =
Pada proses ekstraksi, selain harga KD dan D terdapat satu besaran lain yang
biasa digunakan dalam ekstraksi, yaitu persen terekstraksi (%E). Persen
terekstraksi merupakan banyaknya analit yang terekstrak ke dalam fasa organik
dibagi dengan banyaknya analit yang terdapat dalam fasa organik dan air,
dikalikan 100 %. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
%E = x 100%
Harga %E dapat menggambarkan seberapa efektif ekstraksi yang dilakukan.
Oleh karena itu, %E dapat dijadikan sebagai ukuran untuk mengetahui keadaan
optimum terhadap beberapa variabel yang berpengaruh dalam ekstraksi seperti
pH, waktu, dan konsentrasi. Sehingga biasanya %E dapat diplot dalam sebuah
kurva terhadap beberapa variabel tersebut.
2.3 Ekstraksi Logam Dengan Menggunakan Pereaksi Pengkhelat
Dalam ekstraksi cair-cair, bukan hanya senyawa organik yang dapat
terekstrak ke dalam fasa organik, tetapi senyawa anorganik pun dapat terekstrak
ke dalam fasa organik. Senyawa anorganik yang dimaksud adalah logam dalam
bentuk larutan. Proses ekstraksi suatu larutan logam dapat terjadi jika logam yang
terdapat dalam larutannya tidak memiliki muatan. Oleh karena itu, logam yang
terekstrak adalah logam yang telah membentuk senyawa dengan muatan netral.
Dengan tidak adanya muatan pada logam, maka akan mengurangi kelarutan
logam tersebut dalam fasa air dan menambah kemiripan sifat dengan fasa organik
yang nonpolar, sehingga mengakibatkan logam akan cenderung lebih mudah larut
dan terdistribusi ke dalam fasa organik. Salah satu cara agar logam yang
terkandung dalam fasa air dapat terdistribusi ke dalam fasa organik, dapat
menggunakan pereaksi pengkhelat.
Pereaksi pengkhelat dapat bereaksi dengan ion logam untuk menghasilkan
senyawa kompleks tak bermuatan sehingga dapat larut dalam pelarut organik.
Bahkan pereaksi pengkhelat itu sendiri merupakan senyawa yang mudah larut
dalam pelarut organik tapi sangat kecil kelarutannya di dalam air. Oleh karena itu
dalam proses ekstraksi, pereaksi pengkhelat biasanya ditambahkan ke dalam fasa
organik.
Pada proses ekstraksi terdapat beberapa tahap yang terjadi ketika ekstraksi
berlangsung. Tahap tersebut terdiri atas empat tahap dan di setiap tahap terjadi
proses kesetimbangan. Tahap pertama adalah tahap dimana pereaksi pengkhelat
terdistribusi diantara fasa air dan fasa organik. Pada tahap ini reaksi yang terjadi
adalah:
HA (org) HA (Aq)
Kemudian tahap kedua adalah tahap dimana pereaksi pengkhelat terionisasi dalam
fasa air. dalam tahap ini terjadi reaksi sebagai berikut:
HA H+ + A
-
Selanjutnya tahap ketiga adalah tahap dimana pereaksi pengkhelat yang telah
terionisasi membentuk senyawa kompleks yang tidak bermuatan dengan ion
logam yang terdapat dalam fasa air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
Mn+
+ nA- MAn
Dan tahap yang terakhir adalah tahap dimana senyawa kompleks yang terbentuk
tersebut terdistribusi diantara fasa air dan fasa organik. Reaksi yang terjadi adalah
sebagai berikut:
MAn (aq) MAn (org)
Dari keempat tahap di atas, reaksi secara keseluruhan yang terjadi ketika ekstraksi
berlangsung adalah sebagai berikut:
nHA (org) + Mn+
(aq) MAn (org) + nH+ (aq)
Gambar 2.3 menunjukkan reaksi kesetimbangan yang terjadi secara keseluruhan
ketika ekstraksi berlangsung dengan menggunakan pereaksi pengkhelat.
Gambar 2.3 Kesetimbangan yang terjadi pada saat ekstraksi logam dengan pereaksi pengkhelat.
Diantara ligan khelat yang baik dan luas pemakaiannya sebagai ekstraktan
dalam proses ekstraksi logam adalah senyawa β-diketon (Mudzakir, 1997).
Senyawa β-diketon yang dapat menjadi pengkhelat dalam ekstraksi cair-cair
adalah asetilaseton.
2.4 Asetilaseton Sebagai Ligan dan Pereaksi Pengkhelat
Asetilaseton atau 2,4-pentendion merupakan senyawa yang tergolong ke
dalam golongan β-diketon, memiliki rumus struktur C5H8O2, berwujud cairan,
mudah terbakar, dan memiliki massa molar 100,12 g/mol (sigma-aldrich.com).
Asetilaseton memiliki tautomer keto-enol dan dapat menjadi ligan pada senyawa
kompleks. Gambar 2.4 menunjukkan tautomer yang terjadi pada asetilaseton.
Gambar 2.4 Bentuk tautomer keto-enol asetilaseton (Sumber: Vigato, 2009)
Dalam bentuk keto maupun enol, asetilaseton dapat membentuk senyawa
kompleks dengan logam dimana asetilaseton berperan sebagai ligan khelat. Ligan
khelat adalah ligan dengan gugus donor yang mampu membentuk senyawa
kompleks bidentat dengan ion-ion logam (Mudzakir, 1997).
Banyak logam yang dapat membentuk senyawa kompleks khelat dengan
asetilaseton, mulai dari ion logam monovalent (Na), divalent (Cu(II), Ni(II),
Co(II), Pt(II), Zn(II), Pb(II), Fe(II), Mn(II), Hg(II), Sr(II), Be(II), Mg(II)),
trivalent (Fe(III), Cr(III), Co(III), Al(III), Ga(III), In(III)), sampai logam dengan
polivalent (Zr(IV), U(VI)) (Fernelius, 1946). Dengan banyaknya ion logam yang
dapat membentuk senyawa kompleks dengan asetilaseton, maka asetilaseton dapat
disebut juga sebagai versatile ligand (Seco, 1989).
Dalam bentuk keto maupun enol, asetilaseton mempunyai kemampuan untuk
membentuk senyawa kompleks dengan ion logam, dimana asetilaseton berperan
sebagai ligan dan ion logam berperan sebagai atom pusat. Hal ini karena
asetilaseton mempunyai pasangan elektron bebas pada atom O dan juga elektron π
yang dapat didonorkan kepada atom pusat. Bentuk senyawa kompleks asetilaseton
dengan ion logam digolongkan ke dalam beberapa macam tipe, berikut adalah tipe
senyawa kompleks asetilaseton dengan ion logam yang mungkin terbentuk:
Gambar 2.5 Tipe-tipe senyawa kompleks asetilaseton dengan ion logam
(Sumber: Nakamoto, 2009)
Bentuk senyawa kompleks yang dihasilkan antara aseilaseton dengan ion
logam bergantung kepada bentuk asetilaseton pada saat pembentukan senyawa
kompleks tersebut dan juga pada logam yang menjadi atom pusatnya. Jika
asetilaseton dalam bentuk netral maka kemungkinan bentuk yang akan dihasilkan
adalah tipe B dan C, jika dalam bentuk anion, maka kemungkinan akan
membentuk senyawa kompleks tipe A dan D, sedangkan jika atom pusatnya
adalah platina, maka senyawa kompleks yang terbentuk adalah tipe E (Seco, 1989
dan Nakamoto, 2009).
Bentuk asetilaseton dapat dipengaruhi oleh pH. Pada keadaan murni
asetilaseton memiliki pH asam, pada keadaan ini asetilaseton memiliki bentuk
keto-enol, sedangkan jika dalam suasana basa asetilaseton akan cenderung
menjadi ion asetilasetonato (acac). Acac dapat terbentuk karena dalam suasana
basa asetilaseton akan mengalami deprotonasi. Gambar 2.6 menunjukkan
asetilaseton ketika mengalami deprotonasi.
Gambar 2.6 Asetilaseton ketika mengalami deprotonasi
Asetilaseton dapat digunakan sebagai pereaksi pengkhelat di dalam proses
ekstraksi logam seperti aluminium, berilium, besi, galium, hafnium, indium,
timbal, magnesium, mangan, zink, nikel, stronsium, itrium, dan bahkan uranium
(Tabushi, 1959). Di dalam ekstraksi, pereaksi pengkhelat dapat disebut juga
dengan ekstraktan sekunder, dengan menambahkan pereaksi pengkhelat
diharapkan terjadi sistem sinergi dalam proses ekstraksi. Sistem sinergi bertujuan
untuk meningkatkan harga koefisien distribusi ion logam (Mudzakir, 1997).
Dengan begitu, diharapkan logam yang terkandung dalam fasa air akan lebih
cenderung terdistribusi ke dalam fasa organik.
Kemampuan asetilaseton dalam mengekstrak logam tak bisa dipisahkan dari
kemampuan asetilaseton membentuk senyawa kompleks khelat dengan banyak
logam sehingga asetilaseton dapat menjadi pereaksi pengkhelat yang baik dalam
ekstraksi.
Di dalam mengekstrak logam dengan menggunakan asetilaseton sebagai
pereaksi pengkhelat, dapat dilakukan dengan cara Tabushi. Dengan cara ini,
asetilaseton dilarutkan dalam fasa air, selanjutnya ekstraksi dilakukan dengan
menggunakan kloroform dan juga butil asetat sebagai fasa organiknya. Selain itu,
Tabushi juga mempelajari efek dari penambahan EDTA 10% dalam ekstraksi
yang dilakukan dengan menggunakan kedua fasa organik tersebut.
Dari hasil ekstraksi tersebut diketahui bahwa logam Cu(II) tanpa penambahan
EDTA 10% dalam kloroform sebagai fasa organik, dapat tersektrak maksimal
sebesar 85%, sedangkan jika menggunakan butil asetat sebagai fasa organik,
Cu(II) yang dapat terekstrak maksimal 50%. Gambar 2.7 menunjukkan hasil
ekstraksi yang dilakukan oleh Tabushi tanpa menambahkan EDTA 10% dalam
kloroform maupun butil asetat sebagai fasa organik pada beberapa pH.
Gambar 2.7 Kurva hasil ekstraksi Cu(II) dengan menggunakan kloroform dan butil asetat sebagai
fasa organik pada beberapa pH (Sumber: Tabushi, 1959).
Efek dari penambahan EDTA 10% pada ekstraksi yang dilakukan oleh
Tabushi diketahui dapat menambah selektifitas dari asetilaseton dalam
mengekstrak logam dan meningkatkan kemampuan untuk mengekstrak baik
dengan menggunakan kloroform maupun butil asetat sebagai fasa organiknya.
Tabel 2.2 menunjukkan perbandingan hasil ekstraksi terhadap logam Cu(II) dalam
kloroform maupun butil asetat sebagai fasa organik dengan dan tanpa
penambahan EDTA 10%.
Tabel 2.2 Perbandingan hasil ekstraksi Cu(II) dalam kloroform maupun butil asetat dengan dan
tanpa penambahan EDTA 10% (Sumber: Tabushi, 1989).
Tanpa EDTA 10 % Dengan EDTA 10 %
Fasa Organik
yang
digunakan
Kloroform Butil asetat Kloroform Butil
asetat
% Ekstraksi
Maksimal 85% 50% 98,80% 100%
Penambahan EDTA 10% pada kloroform sebagai fasa organik mampu
meningkatkan persen ekstraksi dari 85% menjadi 98,80%, sedangkan pada butil
asetat sebagai fasa organik, mampu meningkatkan persen ekstraksi dari 50%
menjadi 100%.
2.5 Senyawa Kompleks Asetilaseton dengan Logam Cu(II) dan Cr(III)
Asetilaseton dengan logam Cu(II) dapat membentuk senyawa kompleks bis-
(asetilasetonato)tembaga(II) atau yang disingkat [Cu(acac)2], memiliki bentuk
padatan berwarna biru dengan titik leleh 284-288 oC (sigma-aldrich.com). Pada
senyawa kompleks tersebut, logam Cu(II) berperan sebagai atom pusat dan
asetilaseton berperan sebagai ligan khelat. Dari strukturnya, diketahui bahwa
senyawa kompleks [Cu(acac)2] membentuk struktur planar dimana logam Cu(II)
sebagai atom pusat diapit oleh dua buah molekul asetilaseton. Berikut adalah
gambar struktur senyawa kompleks bis-(astilasetonato)tembaga(II):
Gambar 2.8 Struktur senyawa kompleks bis-(asetilasetonato)tembaga(II) (Sumber: wikipedia.com)
Pada struktur senyawa kompleks [Cu(acac)2], dapat terlihat bahwa senyawa
kompleks yang terbentuk merupakan senyawa kompleks bermuatan netral.
Senyawa kompleks tersebut termasuk ke dalam tipe A berdasarkan tipe-tipe
senyawa kompleks yang dapat terbentuk dari asetilaseton terhadap logam menurut
Nakamoto.
Sintesis senyawa kompleks [Cu(acac)2] sudah pernah dilakukan oleh Kirna
(1998) dengan memodifikasi cara Pawlikowski. Dalam penelitian tersebut
diperoleh senyawa kompleks [Cu(acac)2] berwarna biru, larut dalam pelarut
organik serta bersifat paramagnetik. Sedangkan untuk karakterisasi spektra FTIR
dari senyawa kompleks [Cu(acac)2] sudah pernah dilakukan oleh Nakamoto
(2009).
Karakterisasi kestabilan termal dari senyawa kompleks [Cu(acac)2] pernah
dilakukan oleh Charles (1957), diketahui bahwa senyawa kompleks [Cu(acac)2]
memiliki kestabilan termal yang baik bila dibandingkan dengan senyawa
kompleks asetilaseton dengan logam divalent lainnya. Karakterisasi yang
dilakukan oleh Charles menggunakan sebuah reaktor khusus yang dipanaskan
pada suhu 191 oC selama beberapa jam. Gambar 2.9 menunjukkan termogram
kestabilan termal senyawa kompleks asetilaseton dengan beberapa logam
divalent.
Gambar 2.9 Termogram kestabilan termal senyawa kompleks asetilaseton dengan beberapa logam
divalent pada suhu 191oC. (Sumber: Charles, 1957)
Asetilaseton dengan logam Cr(III) dapat membentuk senyawa kompleks
tris-(asetilasetonato)kromium(III) atau yang disingkat [Cr(acac)3]. Senyawa
tersebut dapat disintesis dengan menggunakan cara Fernelius (1946).
Senyawa kompleks [Cr(acac)3] sedikit larut dalam air, bermuatan netral
(Fernelius, 1946), memiliki bentuk padatan berwarna ungu dan memiliki titik
leleh 340 oC (sigma-aldrich.com). jika dilihat dari strukturnya, senyawa kompleks
[Cr(acac)3] bermuatan netral, memiliki bentuk oktahedral dimana tiga buah
asetilaseton bertindak sebagai ligan khelat (Kanakubo, 1997). Gambar 2.10
menunjukkan struktur dari senyawa kompleks [Cr(acac)3].
Gambar 2.10 Struktur senyawa kompleks [Cr(acac)3].
(Sumber: Kanakubo, 1997)
Karakterisasi spektrum FTIR untuk senyawa kompleks [Cr(acac)3] telah
dilakukan oleh Nakamoto (2009) dan karakterisasi termal senyawa kompleks
Cr(acac)3 juga telah dilakukan oleh Charles (1957). Dari hasil penelitian tersebut
diketahui bahwa senyawa kompleks [Cr(acac)3] merupakan senyawa kompleks
yang memiliki kestabilan termal yang baik. Gambar 2.11 menunjukkan
termogram kestabilan termal senyawa kompleks asetilaseton dengan beberapa
logam trivalent.
Gambar 2.11 Termogram kestabilan termal senyawa kompleks asetilaseton dengan beberapa
logam trivalent pada suhu 191oC. (Sumber: Charles, 1957)
Pada Gambar 2.11, diketahui bahwa senyawa kompleks asetilaseton dengan
logam Cr(III) lebih stabil ketika dilakukan pemanasan pada suhu 191 oC
dibandingkan senyawa kompleks asetilaseton dengan logam In(III), Al(III),
Fe(III), Mn(III), dan Co(III).
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dilaksanakan dari bulan Februari - Juli tahun 2012
di Laboratorium Riset Kimia dan Laboratorium Kimia Analitik Instrumen
Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas Pendidikan Matematika dan Pengetahuan
Alam Universitas Pendidikan Indonesia. Beberapa analisis hasil penelitian
dilakukan di Laboratorium Mineral dan Lingkungan PUSLITBANG tekMIRA.
3.2 Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini merupakan studi tentang ekstraksi cair-cair yang menggunakan
asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat yang dilarutkan dalam kloroform sebagai
fasa organik. Adapun contoh logam yang digunakan adalah logam Cu(II) dan
logam Cr(III).
Penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan, yaitu memperlajari pengaruh pH
terhadap ekstraksi, pengaruh konsentrasi asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat
terhadap ekstraksi, dan karakterisasi senyawa kompleks hasil ekstraksi dengan
menggunakan spektrofotometer UV-Vis, AAS, FTIR, dan TG-DTA. Keseluruhan
proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.1, Gambar 3.2, dan Gambar 3.3.
Gambar 3.1 Alur kerja analisis pengaruh pH terhadap ekstraksi
Diukur dengan AAS
Diukur dengan AAS
Konsentrasi larutan Cu(II)
dan Cr(III) sebelum ekstraksi
Larutan Cu(II) danCr(III)
20 ppm
Larutan Asetilaseton dalam kloroform
60 ppm
Fasa Air Fasa Organik
Campuran dua fasa setelah ekstraksi
pH optimum pada ekstraksi Cu(II) dan Cr(III)
Dicampur
Campuran dua fasa
Dikocok
Dipisahkan
Konsentrasi larutan Cu(II)
dan Cr(III) setelah ekstraksi
Dilakukan perhitungan
Dilakukan pengaturan pH
Campuran dua fasa dengan variasi pH
Gambar 3.2 Alur kerja analisis pengaruh konsentrasi asetilaseton terhadap ekstraksi.
Diukur dengan AAS
Diukur dengan AAS
Larutan Cu(II) danCr(III)
20 ppm
Larutan Asetilaseton dalam kloroform
20, 40, 60, 80, dan 100 ppm
Konsentrasi larutan Cu(II)
dan Cr(III) sebelum ekstraksi
Konsentrasi optimum asetilaseton
pada ekstraksi Cu(II) dan Cr(III)
Fasa Air Fasa Organik
Campuran dua fasa setelah ekstraksi
Dicampur masing-masing
Campuran dua fasa
Dikocok
Dipisahkan
Konsentrasi larutan Cu(II)
dan Cr(III) setelah ekstraksi
Dilakukan perhitungan
Dilakukan pengaturan pH
Campuran dua fasa dengan pH yang sesuai
Gambar 3.3 Alur kerja karakterisasi senyawa kompleks hasil ekstraksi.
Larutan Cu(II) 0,005 M
dan Cr(III) 0,003 M Larutan Asetilaseton
0,01 M
Campuran larutan logam dengan
larutan asetilaseton
Campuran senyawa kompleks
asetilaseton dengan Cu(II) dan Cr(III)
Residu Filtrat
Senyawa kompleks asetilaseton
dengan Cu(II) dan Cr(III)
Hasil karakterisasi
senyawa kompleks
Dicampur
Diaduk
Dipisahkan
Dimurnikan
Dikarakterisasi
3.3 Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan adalah gelas kimia, pipet volume, corong pisah, kaca
preparat, pipa kapiler, labu ukur, buret, pipet tetes, botol vial, corong Buchner,
mikroskop, Atomic Absorbstion Spectrofotometer (AAS) Varian 220 FS, Thermal
Gravimetric – Differential Thermal analysis (TG-DTA) Shimadzu 60 A, dan
Spektrofotometer UV-Vis mini Shimadzu.
Bahan-bahan yang digunakan adalah akuades, natrium asetat, amonium
hidroksida, asetilaseton, kloroform, metanol, kromium(III)klorida heksahidrat,
tembaga(II)klorida dihidrat, besi(III)klorida heksahidrat, dan asam klorida.
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Pembuatan Larutan Induk Logam Cu dan logam Cr 1000 ppm
Pembuatan Larutan Induk logam Cu 1000 ppm dilakukan dengan cara
melarutkan tembaga(II)klorida dihidrat dengan akuades sampai 100,0 mL hingga
setara 1000 ppm tembaga(II). Pembuatan larutan induk logam Cr 1000 ppm juga
mengikuti cara pembuatan larutan induk logam Cu 1000 ppm.
3.4.2 Pembuatan Larutan Induk Asetilaseton 1000 ppm
Pembuatan larutan asetilaseton 1000 ppm dilakukan dengan cara melarutkan
asetilaseton dalam kloroform sebanyak 500 mL hingga setara 1000 ppm.
3.4.3 Pengaruh pH Terhadap Ekstraksi
Pengaruh pH pada ekstraksi logam Cu(II) dilakukan dengan cara
memasukkan larutan logam Cu(II) 20 ppm 10 mL dan larutan penyangga pH
tertentu sebanyak 5,0 mL ke dalam corong pisah 100 mL. Setiap corong pisah
berisi pH yang bervariasi, mulai dari pH 7 sampai dengan pH 12. Kemudian
ditambahkan larutan asetilaseton 60 ppm 10 mL dan kloroform sebanyak 5,0 mL.
Setelah semua pereaksi telah dimasukkan ke dalam corong pisah, dilakukan
pengocokan untuk semua corong pisah dengan alat pengocok EYELA MMS-3000
selama 1 jam dengan kecepatan 157 rpm pada suhu ruang. Gambar 3.4
menunjukkan set alat pengocok.
Gambar 3.4 Set alat pengocok yang digunakan untuk ekstraksi
Setelah pengocokan, fasa air dan fasa organik dipisahkan. Fasa air diukur
konsentrasi logamnya dengan menggunakan AAS.
Untuk logam Cr(III), pengaruh pH terhadap ekstraksi dapat diketahui dengan
cara yang sama seperti mengetahui pengaruh pH logam Cu(II), namun dengan
rentang variasi pH 4 sampai dengan pH 9.
3.4.4 Pengaruh Asetilaseton Terhadap Ekstraksi
Pengaruh konsentrasi asetilaseton pada ekstraksi logam Cu(II) dilakukan
dengan memasukkan larutan logam Cu(II) sebanyak 10,0 mL dan larutan
penyangga pH 12 sebanyak 5,0 mL ke dalam corong pisah 100 mL. Kemudian
ditambahkan larutan asetilaseton dengan variasi konsentrasi 20, 40, 60, 80, dan
100 ppm sebanyak 10,0 mL dan kloroform 5,0 mL.
Setelah semua pereaksi dimasukkan ke dalam corong pisah, dilakukan
pengocokan untuk semua corong pisah dengan alat pengocok EYELA MMS-3000
selama 1 jam dengan kecepatan putaran 157 rpm pada suhu ruang. Setelah
pengocokan, fasa air dan fasa organik dipisahkan. Fasa air diukur konsentrasi
logamnya dengan menggunakan AAS.
Untuk mengetahui pengaruh asetilaseton terhadap ekstraksi logam Cr(III)
dilakukan dengan cara yang sama dengan cara untuk mengetahui pengaruh
konsentrasi asetilaseton untuk logam Cu(II), namun untuk ekstraksi logam Cr(III)
pH yang digunakan adalah pH 8.
3.4.5 Karakterisasi Senyawa Kompleks [Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3]
Karakterisasi untuk senyawa kompleks [Cu(acac)2] dilakukan dengan
menggunakan spektrofotometer UV-Vis, AAS, FTIR dan TG-DTA terhadap
senyawa kompleks yang telah dimurnikan dengan cara rekristalisasi. Penentuan
kemurnian kristal dilakukan dengan uji titik leleh.
Karakterisasi menggunakan spektrofotometer UV-Vis, dilakukan dengan
melarutkan terlebih dahulu kristal senyawa kompleks [Cu(acac)2] dalam 100 mL
kloroform. Larutan tersebut kemudian dilakukan pemindaian pada daerah 400 -
800 nm. Karakterisasi senyawa kompleks [Cu(acac)2] menggunakan FTIR
dilakukan dengan menggunakan metode pelet KBr dari bilangan gelombang
4000 – 500 cm-1
, dan untuk karakterisasi kestabilan senyawa kompleks terhadap
suhu, dilakukan dengan metode Termogravimetri Analisis.
Karakterisasi terhadap logam Cr(III) dilakukan dengan cara yang sama seperti
pengujian logam Cu(III).
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini merupakan penelitian tentang ekstraksi cair-cair dengan
menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat terhadap logam logam
Cu(II) dan logam Cr(III). Selain itu, di dalam penelitian ini juga dilakukan
karakterisasi senyawa kompleks tersebut dengan menggunakan spektrofotometer
UV-Vis, FTIR, dan TG-DTA.
Pembahasan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah tentang pengaruh pH
dan konsentrasi asetilaseton di dalam ekstraksi, asetilaseton sebagai ligan dan
pereaksi pengkhelat, harga persen ekstraksi dan juga dilakukan pembahasan
tentang karakteristik senyawa kompleks dengan menggunakan spektrofotometer
UV-Vis, FTIR, dan TG-DTA. Berikut adalah uraian hasil penelitian yang
dilakukan:
4.1 Pengaruh pH Terhadap Ekstraksi
Di dalam melakukan penelitian tentang pengaruh pH terhadap ekstraksi yang
dilakukan, variabel yang dapat mempengaruhi persen ekstraksi seperti
konsentrasi, suhu dan lama pengocokan dibuat tetap. Konsentrasi asetilaseton
yang digunakan adalah 60 ppm sedangkan konsentrasi logam yang digunakan
adalah 20 ppm. Keseluruhan ekstraksi dilakukan dalam suhu ruang dan dengan
menggunakan alat pengocok, sehingga lama dan kekuatan pengocokan untuk
seluruh ekstraksi adalah sama. Ekstaksi dilakukan secara terpisah untuk setiap
logam. Tabel 4.1 menunjukkan hasil ekstraksi untuk logam Cu(II) dan logam
Cr(III) dalam beberpa pH.
Tabel 4.1 Hasil ekstraksi logam Cu(II) dan logam Cr(III) dengan asetilaseton sebagai pereaksi
pengkhelat
Hasil Ekstraksi untuk Logam
Cu(II) Hasil Ekstraksi untuk Logam
Cr(III)
pH Persen Ekstraksi (%)
pH Persen Ekstraksi (%)
7 42,93
4 46,69
8 56,20
5 50,29
9 64,88
6 58,75
10 82,41
7 63,13
11 85,46
8 63,22
12 94,55
9 63,32
Ekstraksi untuk logam Cu(II) dilakukan secara bertahap, dimulai pada pH 7
sampai dengan pH 9 terlebih dahulu. Dari hasil ekstraksi menunjukkan adanya
peningkatan harga persen ekstraksi seiring dengan peningkatan harga pH,
sehingga ekstraksi selanjutnya dilakukan pada pH di atas 9. Namun pada pH 13,
larutan logam Cu(II) sudah mengalami pengendapan, sehingga eksraksi tidak
dilakukan hingga pH 13, selain itu, karena harga persen ekstraksi pada pH 12
sudah mencapai 94,55%, sudah dianggap efektif untuk mengekstrak logam Cu(II).
Pada ekstraksi logam Cr(III), ekstraksi juga dilakukan secara bertahap mulai
dari pH 7 sampai dengan pH 9. Dari hasil ekstraksi, menunjukkan peningkatan
harga persen ekstraksi yang tidak signifikan dengan peningkatan harga pH.
Namun pada pH 10, larutan Cr(III) telah terjadi endapan sehingga ekstraksi tidak
dapat dilakukan lebih dari pH 9. Oleh karena itu, ekstraksi dilakukan pada pH 4
sampai dengan 6.
Pada penelitian ini, kondisi pH yang basa dalam fasa air dapat beresiko
menghasilkan endapan Cu(OH)2 atau Cr(OH)3. Terjadinya endapan tersebut
apabila harga KSP untuk setiap logam sudah tercapai. Harga KSP untuk Cu(OH)2
dan Cr(OH)3 masing-masing sebesar 1,1 x 10-15
, dan 7 x 10-31
. Berdasarkan harga
KSP tersebut, dapat terlihat bahwa harga KSP untuk Cr(OH)3 jauh lebih kecil dari
pada harga KSP Cu(OH)2, sehingga untuk logam Cr(III) pada pH 10 sudah dapat
terjadi endapan dan untuk logam Cu(II) baru dapat terjadi endapan pada pH 13.
Jika terjadi pengendapan, maka ekstraksi cair-cair tidak dapat dilakukan karena
ekstraksi cair-cair dilakukan terhadap logam yang terlarut dalam kedua fasa,
sedangkan ketika terjadi endapan, logam sudah tidak lagi membentuk larutan,
melainkan suspensi.
Ekstraksi dalam penelitian ini dilakukan sebelum harga KSP tercapai sehingga
logam dalam fasa air masih berbentuk sebagai ion logam. Selama pH dalam fasa
air masih di bawah harga KSP dari logam Cu(II) maupun logam Cr(III), maka
masih terdapat ion logam yang dapat bereaksi dengan ion asetilasetonato untuk
membentuk senyawa kompleks khelat. Oleh karena itu, pH ekstraksi dilakukan
pada pH basa namun tidak sampai menghasilkan endapan Cu(OH)2 maupun
Cr(OH)3. Namun pada penelitian ini, kondisi ekstraksi harus tetap dalam keadaan
basa agar asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat tetap dalam bentuk sebagai ion
asetilasetonato, hal ini yang menyebabkan pH optimum yang digunakan adalah
pH 8. Gambar 4.1 menunjukkan pengendapan yang terjadi pada pH 10.
Gambar 4.1 Endapan Cr(OH)3 yang terbentuk pada pH 10
Berdasarkan pada pembahasan di atas, harga persen ekstraksi terbesar dicapai
pada untuk ekstraksi logam Cu(II) adalah pH 12 dengan persen ekstraksi sebesar
94,55%, sedangkan harga persen ekstraksi terbesar yang dapat dicapai untuk
ekstraksi logam Cr(III) adalah 63,32% pada pH 9. Selain itu, dengan persen
ekstraksi 94,55%, menunjukkan bahwa senyawa kompleks [Cu(acac)2] yang
terbentuk pada pH 12 lebih banyak dari pada pH lainnya yang dilakukan pada
penelitian ini, sehingga banyak logam Cu(II) yang terdistribusi ke dalam fasa
organik.
Selain itu, harga persen ekstraksi untuk logam Cr(III) yang sebesar 63,32%,
disebabkan oleh pembentukan senyawa kompleks [Cr(acac)3] yang lebih sulit dari
pada pembentukan senyawa kompleks [Cu(acac)2] , akibatnya logam Cr(III) yang
terekstrak juga akan lebih sedikit dari pada logam Cu(II).
Di dalam penelitian ini, pH memberikan pengaruh terhadap asetilaseton
sebagai pereaksi pengompleks dan logam yang terdapat dalam fasa air. Di dalam
keadaan semula, asetilaseton memiliki pH asam dan akan berbentuk keto-enol,
sedangkan jika dalam keadaan basa, asetilaseton akan mengalami deprotonasi
sehingga mempunyai bentuk sebagai ion asetilasetonato. Pada saat
terdeprotonisasi, kemampuan asetilaseton larut dalam air akan meningkat, hal ini
karena sifat dari asetilasetonato yang semakin mirip dengan air. Gambar 4.2
menunjukkan kelarutan asetilaseton dalam air dalam suasana netral dan basa.
(A)
(B)
Gambar 4.2 Perbandingan kelarutan asetilaseton dalam air pada suasana netral (A) dan basa (B)
4.2 Pengaruh Konsentrasi Asetilaseton Sebagai Pereaksi Pengkhelat
Di dalam melakukan penelitian tentang pengaruh konsentrasi asetilaseton
sebagai pereaksi pengkhelat, pH ekstraksi dibuat tetap, yaitu pH 12 untuk logam
Cu(II) dan pH 8 pada logam Cr(III). Pada proses ini, konsentrasi logam dibuat
tetap yaitu sebesar 0,002 M, sedangkan konsentrasi asetilaseton dibuat bervariasi
dari 0,002 sampai dengan 0,010 M. Tabel 4.2 menunjukkan hasil ekstraksi yang
diperoleh pada ekstraksi logam Cu(II) dan logam Cr(III) terhadap beberapa
konsentrasi asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat.
Tabel 4.2 Hasil ekstraksi logam Cu(II) dan logam Cr(III) 0,002 M terhadap beberapa konsentrasi
asetilaseton.
Konsentrasi
Asetilaseton
(M)
Hasil Ekstraksi
untuk Logam
Cu(II) (%)
Konsentrasi
Asetilaseton
(M)
Hasil Ekstraksi
untuk Logam
Cr(III) (%)
0,002 95,42
0,002 37,83
0,004 98,16
0,004 43,48
0,006 98,89
0,006 52,61
0,008 99,42
0,008 51,02
0,01 99,68
0,01 50,87
Berdasarkan hasil tabel 4.2, nampak bahwa logam Cu(II) dapat terekstrak
pada konsentrasi asetilaseton 0,002 M, dengan harga persen ekstraksi sebesar
95,42%. Sedangkan pada ekstraksi logam logam Cr(III), harga persen ekstraksi
maksimal tercapai pada konsentrasi asetilaseton 0,006 M yaitu dengan 52,61%.
Pada ekstraksi logam Cu(II), hanya dengan menggunakan konsentrasi
asetilaseton 0,002 M, mampu mengekstrak logam Cu(II) sebesar 95,42%, dan
ketika konsentrasi asetilaseton ditingkatkan menjadi 0,004 M, terjadi peningkatan
menjadi 98,16%. Namun, ketika konsentrasi asetilaseton ditingkatkan di atas
0,004 M, tidak terjadi peningkatan persen ekstraksi secara signifikan, dari data
tersebut, diketahui bahwa konsentrasi asetilaseton yang optimum untuk ekstraksi
logam Cu(II) adalah 0,002 M.
Jika membandingkan hasil ekstraksi antara konsentrasi asetilaseton sebagai
ligan dengan konsentrasi logam sebagai atom pusat, maka akan dapat memberikan
gambaran secara kasar, bagaimana komposisi asetilaseton dengan logam pada
senyawa kompleks yang terbentuk. Jika dilihat pada tabel 4.2, kemungkinan
komposisi (asetilaseton : logam Cu(II)) pada senyawa kompleks yang terbentuk,
adalah 1:2.
Pada ekstraksi logam Cr(III), ketika konsentrasi asetilaseton 0,002 M, logam
Cr(III) yang dapat terekstrak sebesar 37,83%, ketika konsentrasi asetilaseton
ditingkatkan menjadi 0,004 M dan 0,006 M, persen ekstraksi juga meningkat
menjadi 43,48% dan 52,61%. Namun pada konsentrasi 0,008 dan 0,010 M, tidak
terjadi peningkatan kembali, bahkan cenderung menurun, walaupun tidak terjadi
penurunan yang besar. Dari hasil ekstraksi terhadap beberapa konsentrasi
asetilaseton, menunjukkan bahwa konsentrasi asetilaseton yang optimum
digunakan pada ekstraksi logam Cr(III) sebesar 0,006 M. Selain itu, jika
membandingkan konsentrasi asetilaseton dengan konsentrasi logam Cr(III), dapat
memberikan gambaran bahwa komposisi (asetilaseton : logam Cr(III)) dalam
senyawa kompleks yang tebentuk adalah 1:3.
Hasil ekstraksi yang diperoleh pada optimasi pH jika dibandingkan pada
hasil ekstraksi optimasi konsentrasi asetilaseton untuk logam Cu(II) pada
perbandingan 1:3 mempunyai selisih sebesar 4,34%, sedangkan untuk logam
Cr(III) mempunyai selisih sebesar 10,61%. Hal ini mungkin terjadi karena adanya
perubahan suhu ruang pada ekstraksi yang dilakukan pada optimasi pH dengan
optimasi konsentrasi asetilaseton.
4.3 Harga Persen Ekstraksi (%E)
Pada penelitian ini, ditentukan harga persen ekstraksi untuk logam Cu(II) dan
Cr(III) dengan menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat. Harga
persen ekstraksi merupakan perbandingan antara konsentrasi senyawa kompleks
asetilaseton dalam fasa organik dengan konsentrasi senyawa kompleks
asetilaseton dalam fasa air ditambah dengan konsentrasi asetilaseton dalam fasa
organik dikalikan 100%. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
%E = x 100%
Pada penelitian ini, penentuan harga persen ekstraksi dilakukan berdasarkan
pengukuran terhadap konsentrasi logam yang terdapat di dalam fasa organik
maupun fasa air. Sehingga dalam perhitungan menentukan harga persen ekstraksi
menjadi konsentrasi logam dalam fasa organik dibandingkan dengan konsentrasi
logam dalam fasa air ditambah dengan konsentrasi logam dalam fasa organik.
Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
%E = x 100%
Pengukuran konsentrasi logam pada fasa organik dilakukan berdasarkan
selisih dari konsentrasi logam semula ([M]0) dengan konsentrasi logam sisa
ekstraksi ([M]1), sedangkan konsentrasi logam dalam air ditambah dengan
konsentrasi logam dalam fasa organik akan sama dengan konsentrasi logam
sebelum ekstraksi. Sehingga persamaan untuk menghitung harga persen ekstraksi
yang dilakukan pada penelitian ini adalah:
%E = x 100%
4.4 Asetilaseton Sebagai Ligan Dan Pereaksi Pengkhelat
Asetilaseton dalam keadaan netral mempunyai bentuk tautomer keto-enol, hal
ini dikarenakan asetilaseton memiliki dua buah gugus karbonil dengan delapan
buah hidrogen alfa yang bersifat asam, namun ada dua buah hidrogen alfa yang
lebih asam dari pada hidrogen alfa yang lainnya. Hidrogen alfa ini yang akan
lepas dan menerima pasangan elektron bebas dari salah satu atom O pada gugus
karbonil, dengan begitu asetilaseton akan memiliki gugus hidroksil dan bentuknya
menjadi bentuk enol. Namun reaksi yang terjadi pada kondisi ini merupakan
reaksi kesetimbangan sehingga bentuk asetilaseton dapat kembali menjadi bentuk
keto. Bentuk keto-enol yang terjadi pada asetilaseton, di tunjukkan pada Gambar
2.4.
Bentuk keto maupun enol pada setilaseton memiliki kemampuan yang sama
untuk berikatan dengan logam, membentuk senyawa kompleks. Hal ini
dikarenakan pada kedua bentuk tersebut memiliki pasangan elektron bebas dan
juga ikatan π yang dapat didonorkan kepada ion logam. Selain itu, dengan
memiliki dua buah gugus karbonil, asetilaseton juga memiliki kemampuan
sebagai ligan khelat, sehingga senyawa kompleks antara asetilaseton dengan ion
logam dapat memiliki lima macam bentuk yang mungkin terjadi, yang
ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Selain dalam bentuk molekul netral, asetilaseton juga dapat menjadi anion.
Bentuk anion dapat terjadi jika asetilaseton dalam suasana basa dikenal dengan
ion asetilasetonato. Bentuk asetilasetonato terjadi karena asetilaseton mengalami
deprotonasi pada atom H alfa yang bersifat asam. Gambar 4.3 menunjukkan
asetilaseton yang mengalami deprotonasi akibat lepasnya atom H alfa dalam
suasana basa.
Gambar 4.3 Gambar asetilaseton yang mengalami deprotonasi menjadi ion asetilasetonato dalam
suasana basa (Sumber: Seco, 1989)
Ketika asetilaseton mengalami deprotonasi, atom C alfa akan bermuatan
negatif karena memiliki elektron bebas. Kemudian, atom C alfa yang memiliki
elektron bebas tersebut akan mendistribusikan elektron bebasnya untuk
membentuk ikatan π dengan atom C pada gugus karbonil yang berada di
sebelahnya, sehingga membentuk ikatan rangkap. Selanjutnya, atom C karbonil
tersebut akan mendistribusikan kembali kelebihan elektron yang ada kepada atom
O di sebelahnya, sehingga atom O akan bermuatan negatif. Ketika dalam keadaan
seperti ini, asetilasetonato memiliki bentuk ikatan rangkap terkonjugasi, akibatnya
asetilasetonato memiliki kemampuan untuk beresonansi. Resonansi yang terjadi
akan menghantarkan elektron bebas tersebut menuju atom O yang berada pada
gugus karbonil kedua, akibatnya atom O tersebut menjadi bermuatan negatif.
Resonansi ini terjadi dengan sendirinya, akibatnya asetilasetonato seolah-olah
memiliki dua buah atom O yang bermuatan negatif, sehingga akan menghasilkan
sebuah bentuk seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Resonansi yang terjadi pada ion asetilasetonato (Sumber: Seco, 1989)
Kemampuan asetilaseton dalam membentuk senyawa kompleks khelat
dengan banyak logam dapat digunakan sebagai pereaksi pengkhelat pada ekstraksi
cair-cair. Hal ini karena senyawa kompleks yang terbentuk antara asetilaseton
dengan ion logam kebanyakan membentuk senyawa kompleks netral, sehingga
ion logam yang membentuk senyawa kompleks dengan asetilaseton akan
cenderung terdistribusi ke dalam fasa organik. Dengan banyaknya ion logam yang
terdistribusi ke dalam fasa organik, maka proses ekstraksi yang dilakukan akan
semakin efektif dan efisien.
Pembentukan senyawa kompleks antara asetilaseton dengan logam Cu(II) dan
Cr(III) dalam metanol sebagai pelarut pada saat karakterisasi maupun kloroform,
pada saat ekstraksi tidak mempengaruhi proses pembentukan senyawa kompleks
asetilaseton dengan kedua logam tersebut, karena kekuatan asetilaseton sebagai
ligan lebih kuat daripada kekuatan gugus O-H pada metanol dan Cl pada
kloroform sebagai pelarut, sehingga senyawa kompleks [Cu(acac)2] dan
[Cr(acac)3] dapat terbentuk, hanya saja persentase bentuk keto maupun enol dari
produk yang dihasilkan akan berbeda. Hal ini karena sifat kepolaran akan
mempengaruhi bentuk produk dari senyawa kompleks anatara asetilaseton dengan
logam Cu(II) dan Cr(III).
Pada penelitian ini, jenis ekstraksi cair-cair yang dilakukan adalah ekstraksi
batch dengan satu kali proses ekstraksi. Ekstraksi ini dipilih karena merupakan
ekstraksi yang paling sederhana dan mudah untuk diaplikasikan jika
menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat. Dengan menggunakan
ekstraksi batch, peralatan yang digunakan cukup sederhana, hanya menggunakan
corong pisah dan alat pengocok. Selain itu, dengan menggunakan ekstraksi ini,
dalam pengerjaannya juga termasuk mudah karena proses ekstraksi hanya
dilakukan satu kali, sehingga dapat menghemat waktu dan biaya untuk analisis.
Pada penelitian ini juga dipilih logam Cu(II) dan logam Cr(III) karena sifat
dari logam Cu(II) yang mudah membentuk senyawa kompleks [Cu(acac)2]
dengan asetilaseton dan senyawa kompleks yang terbentuk memiliki kestabilan
termal yang baik (Kirna, 1998 dan Charles, 1957), sedangnkan logam Cr(III)
dipilih karena belum ada sebuah penelitian yang melakukan ekstraksi logam
Cr(III) dengan pereaksi pengkhelat asetilaseton.
Di dalam proses ekstraksi, pada umumnya pereaksi pengkhelat dilarutkan di
dalam fasa organik, begitu pula dengan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat
yang digunakan dalam penelitian ini. Jika dilihat dari kelarutannya, asetilaseton
cenderung lebih mudah larut dalam kloroform yang digunakan sebagai fasa
organik dibandingkan dengan di dalam air. Hal ini karena sifatnya yang lebih
mirip dengan kloroform dari pada air.
Pada suhu ruang, asetilaseton dapat larut dalam kloroform dengan
perbandingan 1 : 1 bagian (asetilaseton : kloroform) (Kirna, 1998), sedangkan di
dalam air, asetilaseton dapat larut dengan perbandingan sekitar 1:5 bagian
(asetilaseton : air) (sigma-aldrich.com). dari perbandingan kelarutan asetilaseton
dalam kloroform dan air, dengan volume pelarut yang sama, kloroform dapat
melarutkan asetilaseton dengan jumlah lima kali lebih banyak dari pada di dalam
air. Dengan begitu, kemungkinan untuk membentuk senyawa kompleks antara
asetilaseton denngan ion logam pada proses ekstraksi akan semakin besar,
akibatnya logam yang terdistribusi ke dalam fasa organik juga akan semakin
banyak.
Adapun lama ekstraksi yang dilakukan selama satu jam berdasarkan pada
proses sintesis senyawa kompleks asetilaseton dengan logam Cu(II) dan logam
Cr(III) yang memerlukan pengadukan selama satu jam, dengan begitu pada
ekstraksi diharapkan seluruh reaksi kesetimbangan yang terjadi sudah sempurna.
Pada proses ekstraksi yang dilakukan, terdapat beberapa tahap yang terjadi
ketika ekstraksi berlangsung. Setiap tahap merupakan yang terjadi merupakan
proses kesetimbangan yang ditunjukkan pada gambar 2.3.
Tahap pertama adalah tahap dimana asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat
terdistribusi di antara fasa air dan fasa organik. Distribusi asetilaseton diantara
kedua fasa merupakan proses kesetimbangan dan terjadi secara spontan, menurut
hukum Nernst. jika dilihat dari kelarutan asetilaseton yang dapat larut dalam fasa
organik dan fasa air, maka ketika dilakukan pengocokan, asetilaseton akan
mengalami distribusi dari fasa organik ke dalam fasa air dan juga sebaliknya.
Kesetimbangan yang terjadi ketika asetilaseton mengalami distribusi diantara
kedua fasa tersebut mempunyai suatu tetapan yang disebut dengan koefisien
distribusi, KDHA.
Kemudian tahap kedua adalah tahap dimana asetilaseton terionisasi menjadi
ion asetilasetonato dalam air. Hal ini terjadi karena atom H alfa pada asetilaseton
yang bersifat asam dan mudah untuk terlepas, oleh karena itu asetilaseton juga
bersifat asam lemah dan mempunyai harga KaHa. Pada tahap ini, bentuk dari
pereaksi pengkhelat yang diinginkan adalah bentuk asetilasetonato, oleh karena
itu, untuk meningkatkan asetilasetonato dalam air, suasana dalam fasa air dibuat
basa. Bentuk asetilasetonato lebih diinginkan karena dalam bentuk ini diharapkan
ikatan yang terbentuk dengan ion logam akan mempunyai bentuk dengan tipe A,
dengan bentuk ini, senyawa kompleks [Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3] akan lebih
mudah terbentuk.
Selanjutnya tahap ketiga adalah tahap dimana asetilasetonato membentuk
senyawa kompleks khelat yang tidak bermuatan dengan ion logam. Dalam tahap
ini, senyawa kompleks khelat mempunyai tetapan pembentukan senyawa
kompleks khelat logam, KfMAn.
Tahap yang terakhir pada proses ekstraksi adalah tahap dimana senyawa
kompleks yang terbentuk tersebut terdistribusi diantara fasa air dan fasa organik.
Pada tahap ini, mempunyai tetapan distribusi senyawa kompleks, KDMAn. Senyawa
kompleks [Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3] yang terbentuk cenderung lebih mudah larut
dalam kloroform dari pada air. Hal ini karena senyawa kompleks tersebut
memiliki sifat yang lebih mirip dengan kloroform. Karena senyawa kompleks
yang terbentuk cenderung larut dalam kloroform, maka senyawa kompleks
tersebut akan cenderung untuk terdistribusi ke dalam kloroform sebagai fasa
organik.
4.5 Karakteristik Senyawa Kompleks
Karakteristik yang dibahas adalah hasil pengujian dengan menggunakan
beberapa instrumen, antara lain spektrofotometer UV-Vis, FTIR, dan TG-DTA.
Serta karakterisasi dilakukan terhadap senyawa kompleks [Cu(acac)2] dan
[Cr(acac)3]. Berikut merupakan uraian hasil karakterisasi dari masing-masing
instrumen:
4.5.1 Spektrofotometer UV-Vis
Karakterisasi senyawa kompleks [Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3] dilakukan
dengan melarutkan kristal senyawa kompleks dalam pelarut kloroform dan
mengukur serapannya dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis . Gambar
4.5 menunjukkan hasil analisis spektrofotometer UV-Vis untuk kedua senyawa
kompleks tersebut.
68
(A)
(B)
Gambar 4.5 Spektrum UV-Vis hasil pengukuran untuk senyawa kompleks [Cr(acac)3] (A) dan
CrCl3.6H2O (B)
Pada pengukuran serapan spektrofotometer UV-Vis untuk logam Cr(III), puncak
serapan sebelum dan setelah membentuk senyawa kompleks [Cr(acac)3] dapat
dibandingkan. Sebelum membentuk senyawa kompleks [Cr(acac)3], logam Cr(III)
yang dalam bentuk CrCl3.6H2O memiliki spektrum spektrofotometer UV-Vis yang
ditunjukkan pada Gambar 4.3 (B). pada kondisi tersebut, logam Cr(III) memiliki dua
buah puncak serapan pada panjang gelombang 567,0 dan 414,5 nm, sedangkan ketika
sudah membentuk senyawa kompleks [Cr(acac)3], spektrum spektrofotometer UV-
Vis yang terjadi adalah spektrum dengan satu puncak serapan pada panjang
gelombang 560,5 nm. Gambar 4.3 (A) menunjukkan spektrum spektrofotometer UV-
Vis yang dihasilkan senyawa kompleks [Cr(acac)3].
Perubahan spektrum Spektrofotometer UV-Vis untuk logam Cr(III) di atas,
menunjukkan bahwa telah terjadi pembentukkan senyawa kompleks antara
asetilaseton dengan kedua logam tersebut, hal ini ditandai dengan adanya perubahan
spektrum spektrofotometer UV-Vis kedua logam tersebut sebelum dan setelah
direaksikan dengan asetilaseton. Selain itu, besarnya energi pembentukkan senyawa
kompleks yang terjadi pada logam Cr(III) juga dapat diketahui, yaitu sebesar .
4.5.2 Hasil Analisa Spektra FTIR
Hasil analisa spektra FTIR untuk karakterisasi senyawa kompleks asetilaseton
dengan logam Cu(II) dan Cr(III) dilakukan dengan menggunakan metode pellet KBr.
Karakterisasi spektra FTIR kedua senyawa kompleks tersebut dilakukan dengan
membandingkan spektra FTIR telah dilakukan oleh Nakamoto (2009) dan Kirna
(1998), untuk senyawa kompleks [Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3]. Gambar 4.6
menunjukkan perbandingan hasil analisis FTIR untuk asetilaseton sebagai pereaksi
pengkhelat, senyawa kompleks asetilaseton dengan logam Cu(II) dan Cr(III).
Gambar 4.6 Perbandingan spektra FTIR asetilaseton, [Cu(acac)2], dan [Cr(acac)3].
Pada spektra senyawa kompleks asetilaseton dengan logam Cu(II), terdapat
puncak serapan yang dikenali seperti pada penelitian Kirna dan Nakamoto, yaitu
terdapat pada bilangan gelombang 2970-2920 cm-1
puncak serapan untuk regangan
C-H pada CH3 pada senyawa kompleks [Cu(acac)2]. Namun ada juga puncak serapan
yang tak dikenali, yaitu pada daerah 3433 cm-1
. Puncak serapan tersebut diperkirakan
berasal dari gugus O-H yang berasal dari tautomer keto-enol, oleh karena itu puncak
serapan yang muncul berada pada daerah gugus O-H pada alkohol, tapi puncak
serapan yang terjadi tidak besar, karena karakter dari gugus O-H pada bentuk enol
yang kecil pada senyawa tersebut. Mungkin juga puncak serapan ini terjadi karena
adanya sisa metanol pada saat karakterisasi, Hanya puncak serapan ini tidak terdapat
pada penelitian Kirna maupun Nakamoto.
Puncak serapan selanjutnya, pada bilangan gelombang 1577 cm-1
adalah puncak
serapan untuk regangan gugus fungsi C=C, sedangkan pada bilangan gelombang
sekitar 1531 cm-1
, merupakan pecahan dari puncak C=O yang disebabkan oleh
adanya ikatan konjugasi pada asetilaseton.
Pada bilangan gelombang 1458-973 cm-1
merupakan vibrasi bending C-H,
kombinasi antara vibrasi regangan C=C, dan C=O dengan vibrasi bending C-H.
Puncak kuat pada sekitar bilangan gelombang 783 cm-1
berasal dari vibrasi bending
C-H aromatik. Puncak-puncak lemah pada 684-613 cm-1
berasal dari kombinasi
antara vibrasi bending-H atau C-C dengan vibrasi regangan ikatan koordinasi M-O.
namun pada penelitian ini, karena keterbatasan kemampuan alat yang digunakan,
maka tidak dapat mengukur bilangan gelombang di bawah 500 cm-1
, sehingga
tidak dapat mengamati vibrasi sidik jari di bawah bilangan gelombang tersebut.
Pada beberapa daerah bilangan gelombang, senyawa kompleks asetilaseton
dengan logam Cr(III) yang telah terbentuk, memiliki pola yang hampir sama seperti
senyawa kompleks asetilaseton dengan logam Cu(II). Hal ini karena jika asetilaseton
dengan logam Cr(III) membentuk senyawa kompleks [Cr(acac)3], maka akan
memiliki banyak kesamaan gugus fungsi dengan senyawa kompleks yang terbentuk
antara asetilaseton dengan logam Cu(II) yaitu [Cu(acac)2], namun spektrum yang
muncul tentu berbeda. Perbedaan spektrum yang muncul untuk senyawa kompleks
[Cr(acac)3] dapat terlihat dari intensitas serapannya atau pergeseran puncak serapan.
Pada beberapa daerah bilangan gelombang tertentu, spektrum senyawa kompleks
[Cr(acac)3] memiliki perbedaan dengan spektrum senyawa kompleks [Cu(acac)2],
perbedaan mencolok terjadi pada daerah bilangan gelombang infra merah 700 sampai
dengan 100 cm-1
.
Pada penelitian ini, hasil pengukuran dengan menggunakan FTIR pada daerah
bilangan gelombang 700 sampai dengan 100 cm-1
, terdapat puncak yang khas untuk
senyawa kompleks [Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3] seperti yang terdapat hasil
pengukuran yang dilakukan oleh Nakamoto yang ditunjukkan oleh Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Spektra infra merah pada bilangan gelombang 700 – 500 cm
-1 kompleks bis- dan tris-
(asetilasetonato) (Sumber : Nakamoto, 2009)
4.5.3 TG-DTA
Karakterisasi TG-DTA yang dilakukan terhadap kristal senyawa kompleks
[Cu(acac)2] dan [Cr(acac)3]. Karakterisasi ini dilakukan untuk mengetahui kestabilan
termal dari kedua senyawa kompleks tersebut. Gambar 4.8 menunjukkan hasil
pengujian yang diperoleh untuk senyawa kompleks [Cu(acac)2] dengan menggunakan
TG-DTA.
Gambar 4.8 Termogram hasil pengujian [Cu(acac)2].
Pada hasil pengujian senyawa kompleks [Cu(acac)2], dapat terlihat termogram
TGA pada Gambar 4.6 menunjukkan dekomposisi senyawa kompleks tersebut.
Senyawa kompleks [Cu(acac)2] mulai terjadi penurunan massa pada suhu 289,16 oC
dan berhenti pada suhu 304,07 oC, hal ini terjadi karena zat tersebut mengalami
dekomposisi sebesar 63,12%. Bagian pada senyawa kompleks [Cu(acac)2] yang
terdekomposisi terlebih dahulu adalah bagian ligan, karena ligan pada senyawa
kompleks [Cu(acac)2] teridiri dari hidrokarbon, sehingga memiliki kemungkinan
untuk terdekomposisi terlebih dahulu dari pada logam sebagai atom pusat. Pada
termogram DTA, dapat terlihat puncak pada daerah sekitar 288-289 oC, puncak ini
menunjukkan titik leleh dari senyawa kompleks [Cu(acac)2] yang diuji. Jika dilihat
dari titik leleh [Cu(acac)2] yang 284-288 oC, maka dapat dikatakan bahwa senyawa
kompleks yang diuji adalah senyawa kompleks [Cu(acac)2] yang murni. Gambar 4.9
menunjukkan karakterisasi senyawa kompleks [Cr(acac)3] dengan menggunakan TG-
DTA.
Gambar 4.9 Termogram hasil pengujian [Cr(acac)3].
Pada termogram TGA senyawa kompleks [Cr(acac)3] dapat terlihat bahwa
senyawa kompleks tersebut mulai terjadi penurunan massa mulai pada suhu 213-
282 oC, hal ini terjadi karena senyawa kompleks tersebut mengalami dekomposisi.
Diperkirakan hal ini terjadi karena ligan pada senyawa kompleks [Cr(acac)3] yang
mengalami dkomposisi. Namum, pada suhu berikutnya, [Cr(acac)3] tidak mengalami
penurunan massa secara signifikan, dari 282–540 oC hanya terjadi penurunan massa
sebesar 10%. Jika melihat termogram DTA, maka akan terlihat mulai adanya
perubahan pada suhu 213,30 oC, suhu tersebut adalah titik leleh dari senyawa
[Cr(acac)3].
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan pembahasan yang dilakukan, dapat ditarik
kesimpulan yang merupakan jawaban dari rumusan masalah pada Bab I, yaitu:
1. Kondisi ekstraksi cair-cair untuk ekstraksi logam Cu(II) adalah pada pH 12
dengan perbandingan konsentrasi antara logam Cu(II) dengan asetilaseton
sebesar 1:1 dan kondisi untuk ekstraksi logam Cr(III) adalah pada pH 8 dengan
perbandingan konsentrasi antara logam Cr(III) dengan asetilaseton adalah 1:3.
2. Harga persen ekstraksi untuk logam Cu(II) pada pH dan konsentrasi asetilaseton
optimum sebesar 95,42% dan untuk logam Cr(III) sebesar 52,61%.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian, terdapat hal-hal yang dapat diajukan sebagai saran,
yaitu:
1. Ekstraksi cair-cair dengan menggunakan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat
yang dilakukan terhadap logam Cr(III) kurang bisa mengekstrak logam tersebut
pada suhu ruang, sehingga disarankan yang dapat diberikan untuk memperbaiki
hal ini adalah dengan mencoba variasi suhu dan juga pereaksi pengkhelat lain
yang berpotensi untuk digunakan sebagai pereaksi pengkhelat untuk logam
Cr(III).
2. Penelitian tentang ekstraksi cair-cair yang dilakukan adalah penelitian awal untuk
mengetahui kemampuan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat pada logam,
dengan mengetahui kemampuan asetilaseton sebagai pereaksi pengkhelat pada
ekstraksi logam maka diharapkan metode ekstraksi cair-cair ini dapat
dikembangkan untuk diaplikasikan pada proses ekstraksi logam pada bahan
alam, batuan, tanah atau limbah industri.
DAFTAR PUSTAKA
Charles. Robert G. 1957. Comparative Heat Stabilities of Some Metal
Acetylacetonate Chelates. J. Phys. Chem. 62. 440-444.
Diaz-Acosta, Irina. 2001. Calculated and Experimental Geometries and Infrared
Spectra of Metal Tris-Acetylacetonates: Vibrational Spectrocopy as A Probe
of Molecular Structure for Ionic Complexes Part I. J. Phys. Chem. 105. 238-
244.
Fernelius, W. Conard. (1946). Inorganic Syntheses Volume II. New York: McGraw-
Hill Company, Inc.
Fukuda, Yutaka. 1970. Formation Constants of Chromium(II) Complexes with
(O,O)-, (O,N)- and (N,N)- Type Ligands and Comparasion with Those of
Other First Transition Metal Complexes. Chemical Society of Japan. 43. 745-
749
Kanakubo, Mitsuhiro. 1997. Structure of Solvation Sphere of
Tris(acetylacetonato)chromium(III) in Acetonitrile. J. Phys. Chem. B. 19.
3827–3833
Kirna, I Made. 1998. Sintesis dan Karakterisasi Spektra Inframerah Kompleks
Asetilasetonato M(II). ISJD. 31. 32-43
Mudzakir, Ahmad. (1997). Sintesis 1-fenil-3-metil-4-benzoil-5-pirazolon dan
Penggunaannya pada Ekstraksi Sinergis Kobalt (II) dan Kadmium (II).
Tesis. Program Pascasarjana UGM. Tidak Diterbitkan.
Nakamoto, K. (2009). Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination
Compounds Part B Sixth Edition. New Jersey: John Wiley and Sons, Inc.
Permanasari, Anna, dkk. (2007). Kimia Analitik 2. Jakarta: Universitas Terbuka.
Seco, Miquel. 1989. Acetylacetone: A Versatile Ligand. 1989. J. Chem. Educ. 66.
779.
Silvestre, Cristina I.C. 2009. Liquid-liquid Extraction in Flow Analysis: A Critical
Review. Analytica Chimica Acta. 652. 54-65.
Skoog, Douglas, A. (2004). Fundamentals of Analitical Chemistry Eight Edition.
Kanada: Brooks/Cole.
Soebagio, dkk. (2003). Kimia Analitik II. Malang: Jurusan Kimia FMIPA Universitas
Negeri Malang
Tabushi, Masayuki. 1959. Solvent Extraction of Metal Acetylacetonates. Bull. Inst.
Chem. 37. 9.
Vigato, P. Alessandro. 2009. The Evolution of β-diketone or β-diketophenol ligands
and related complexes. Coordination Chemistry. 253. 1099-1201.
______. (2012). Metal Acetylacetonates [Online]. Tersedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Metal_acetylacetonates [16 September 2012]
______.(2012). Material Safety Data Sheet [Online]. Tersedia:
http://www.sigmaaldrich.com/MSDS/MSDS/PleaseWaitMSDSPage.do?language=&
country=ID&brand=FLUKA&productNumber=05581&PageToGoToURL=http://ww
w.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/05581?lang=en®ion=ID [16 September
2012]
______.(2012). Material Safety Data Sheet [Online]. Tersedia:
http://www.sigmaaldrich.com/MSDS/MSDS/DisplayMSDSPage.do?country=ID&lan
guage=en&productNumber=202231&brand=ALDRICH&PageToGoToURL=http%3
A%2F%2Fwww.sigmaaldrich.com%2Fcatalog%2Fproduct%2Faldrich%2F202231%
3Flang%3Den [16 September 2012]
______.(2012). Material Safety Data Sheet [Online]. Tersedia:
http://www.sigmaaldrich.com/MSDS/MSDS/DisplayMSDSPage.do?country=ID&lan
guage=en&productNumber=C87851&brand=ALDRICH&PageToGoToURL=http%3
A%2F%2Fwww.sigmaaldrich.com%2Fcatalog%2Fproduct%2Faldrich%2Fc87851%
3Flang%3Den [a6 September 2012]