PEMBUATAN DAN PEMURNIAN KRISTAL DENGAN REKRISTALISASI A. Tujuan percobaan 1. Pembuatan garam Kalium Nitrat hasil reaksi antara Kalium Kloroda dan Natrium Nitrat. 2. Mempelajari pemisahan garam tersebut dari produk samping Natrium Klorida. B. Dasar teori Menurut definisi kristalisai merupakan proses pembentukan fase padat (kristal) komponen tunggal dari fase cair (larutan atau lelehan) yang memiliki multikomponen, dan dilakukan dengan cara pendinginan, penguapan dan atau kombinasi pendinginan dan penguapan. Ketika suatu zat membeku, atau dibuat berdasarkan suatu reaksi pengendapan, akan terbentuk kristal-kristal yang mempunyai susunan yang teratur dan bentuk yang simetris (J. E. Brady. 1999: 544). Bentuk susunan yang rapi dan teratur dari suatu kristal adalah cerminan dari pengulangan pola dari atom, molekul atau ion yang berada di dalamnya. Keteraturan ini memungkinkan analisis yang terperinci dari struktur zat padat dan telah mengarahkan pada pengetahuan mengenai bentuk dari molekul dan ukuran dari atom dan ion. Bila sebuah kristal disiram dengan sinar X, setiap atom dari kristal dalam jalan sinar X akan mengabsorbsi sebagian energinya. Kemudian akan dipantulkannya kembali ke segala arah. Berarti setiap atom merupakan sumber pengeluaran gelombang yang berasal dari hampir semua atom dalam suatu susunan yang teratur dalam fasanya berarti puncaknya serta lembah semua gelombangnya akan sama sehingga cahaya yang kuat dari sinar X yang dapat dilihat pada arah ini. Pada arah lain, gelombang kuat berbagai atom berada di luar fasa dan saling menghilangkan sehingga intensitas cahayanya tak terlihat (ibid. 544-545). Dalam sebuah kristal, jumlah partikelnya sangat banyak. Bila dibayangkan kita berada pada pusat dari suatu kristal yang terkecil, akan diketahui bahw partikel-partikel akan bergerak ke segala arah sebatas penglihatan kita. Menggambarkan letak dari partikel-partikel ini atau titik kisinya tak mungkin dan tak ada gunanya. Yang perlu dilakukan adalah menggambarkan satuan dasar pengulangan dari kisinya, yang disebut satu satuan sel (ibid. 547). Kisi-kisi kubus bukan hanya karakteristik untuk banyak unsur tetapi juga untuk berupa senyawa penting yang kita kenal. Senyawa Natrium Klorida akan membentuk kisi-kisi kubus pusat muka. Sebagian dari kristal NaCl ion-ionnya (Klorida) berada pada tempat yang sesuai

dengan titik kisi dengan ion Na diantaranya. Tumpukan kation dan anion semacam ini disebut struktur garam karang. Struktur yang sama dapat dijumpai pada banyak garam-garam alkali halida lainnya, seperti KCl dan LiCl. Di antara faktor-faktor yang menentukan macamnya kisi dan struktur yang dibentuk suatu senyawa ion adalah ukuran relatif dari iom-ion dan perbandingan dari jumlah anion dengan kationnya di dalam kristal tersebut (ibid. 551). Setiap zat yang mengkristal dengan struktur garam (batuan) harus mempunyai nisbah anion-kation satu berbanding satu. Natrium Klorida dan halida alkali lainnya mempunyai rumus yang memenuhi syarat ini, dan masih banyak lagi yang membentuk kristal dengan struktur ini. Pada kristal ionik seperti NaCl, ada ion-ion yang letaknya pada daerah kisi dan ikatan antara ion-ion yang letaknya pada daerah kisi dan ikatan antara ion-ion tersebut umumnya secara elektrostatistik (yang benar-benar tak terarah). Hasilnya, jenis kisi yang terbentuk kebanyakan ditentukan oleh ukuran relatif dari ion-ion dan muatannya ketika kristal terbentuk, ion-ion menyusun darinya agar tertarik menjadi maksimum dan gaya tolakmenolak menjadi minimum (ibid. 535 dan 551). Beberapa cairan tak mengikuti perubahan yang mudah untuk menjadi bentuk padat tetapi ada kenaikan suhu pada kurva pendinginan. Ketika suhu cairan turun akan mencapai titik beku yang sesuai dengan zat tersebut. Tetapi molekul-molekulnya mungkin tidak dipersiapkan dengan sungguh-sungguh agar cocok pada kisi kristal, sedangkan pergerakan berlanjut ketika panas dikeluarkan dari cairan. Akibatnya suhu cairan turun di bawah titik beku, dikatakan cairan mengalami maha dingin (pendinginan super). Setelah sejumlah kecil molekul telah membentuk pola yang benar, maka terbentuk kristal kecil yang menjadi inti, kemudian akan tumbuh molekul-molekul lain yang dengan cepat berkumpul. Ketika kristal terbentuk, energi potensial akan dilepaskan dan energi yang dilepaskan ini akan menaikkan harga rata-rata energi kinetik dari molekul dalam cairan dan zat padatnya. Sebab itu suhu dari sistem akan naik sampai kembali lagi ke titik beku, kemudian zat akan bersifat normal lagi. Pelepasan dari panas selanjutnya akan menyebabkan perubahan yang sempurna dari cairan ke padat (ibid. 561) Asam Nitrat (HNO3) yang mempunyai berat molekul 63,0129 gr/mol, mempunyai ciriciri berupa cairan tak berwarna. Asam Nitrat dan garamnya merupakan senyawa okso dari nitrogen yang sangat penting. Asam Nitrat sampai sekarang sebagaian besar dibuat dengan merubah nitrogen dalam atmosfer menjadi amonia, kemudian amonia dioksidasi menjadi NO

dengan katalisator dan NO diserap ke dalam air yang mengandung oksigen atau dengan cara mencampur NO2 + H2O HNO3. Senyawa kimia ini bersifat korosif, tak berwarna, dan asam yang meyebabkan luka bakar. Bila suatu larutan asam Nitrat terdiri dari lebih dari 86% asam nitrat disebut sebagai asam nitrat berasap dan dapat dipisahkan menjadi dua jenis asam nitrat berasap putih dan asam nitrat berasap merah (http://id.wikipedia.org/wiki/asamnitrat). Pada temperatur kamar, asam nitrat ada dalam fasa cair dan mendidih pada suhu 84,1oC dan membeku menjadi kristal pada suhu -41,59 oC. Asam Nitrat murni dapat mengalami ionisasi menurut reaksi berikut: NO3- NO2 + H2O Larutan asam dengan konsentrasi 0,1 M dapat terionisasi hampir sempurna (93%). Proses ionisasi tersebut banyak digunakan dalam reaksi nitrasi pada beberapa senyawa organik. Untuk mempercepat proses itu, biasanya asam nitrat dicampur dengan asam sulfat. Larutan asam nitrat pekat normal (70% berat) tidak berwarna, dan lama kelamaan berubah menjadi kuning karena adanya reaksi foto kimia yang menghasilkan NO2. Natrium Nitrat, beruba bubuk putih dan kristal tak berwarna dan mempunyai massa molekul relatif 85, titik lebur 560 K (307 oC) dan titik didih 380 oC. Natrium Nitrat ialah tipe garam yang telah lama digunakan sebaai komposisi bahan peledak dan bahan bakar padat roket juga pada kaca dan pelepis tembikar dan sebagai pengawet makanan. Garam nitrat dari hampir semua logam telah dikenal. Di dalam garam nitrat banyak dijumpai di Chili. Mungkin karena itu nama umum garam Natrium Nitrat adalah sendawa Chili, sedangkan istilah sendawa digunakan untuk nama umum garam Kalium Nitrat. Sebagaian garam-garam nitrat bersifat higroskopis dan mudah dalam air. Pembuatan dan pemisahan garam kalium nitrat dapat dilakukan dengan cara rekristalisasi. Proses rekristalisasi selalu dilakukan dengan cara pemanasan atau penguapan dengan memanfaatkan perbedaan kelarutan. Ada beberapa hal yang mempengaruhi kelarutan antara lain: a. Temperatur. Kelarutan bertambah dengan naiknya temperatur. Kadangkala endapan yang baik terbentuk pada larutan panas. b. Sifat pelarut. Garam-garam anorganik lebih larut pada air. c. Efek ion sejenis. Kelarutan endapan dalam air berkurang jika larutan tersebut mengandung suatu dari ion-ion penyusun endapan, sebab pembatasan Ksp. Baik

kation maupun anion yang ditambahkan, mengurangi konsentrasi ion penysusun endapan sehingga endapan bertambah. Dalam rekristalisasi, sebuah larutan mulai mengendapkan sebuah senyawa bila larutan tersebut mencapai titik jenuh terhadap senyawa tersebut. Dalam kelarutan, pelarut menyerang zat padat dan mensolvatasinya pada tingkat partikel individual. Dalam pengendapan terjadi kebalikannya: tarik menarik zat terlarut-pelarut tetap berlangsung selama proses pengendapan, dan pelarut bergabung sendiri ke dalam zat padat. Pelarut yang mempunyai ikatan longgar dikenal dengan pelarut kristalisai. Dengan melarutkan dan kemudian mengendapkan suatu senyawa dapat menghasilkan bahan dengan rumus kimia berbeda dan massa berbeda. Sebagai akibatnya, proses rekristalisasi untuk pemurnian produk hasil reaksi harus direncanakan dengan hati-hati.. C. Alat dan bahan a. Gelas bekerr 250 mL b. Sendok sungu c. Bunsen spiritus + tripod d. Corong gelas e. Erlenmeyer 125 mL f. Toples g. Gelas arloji besar h. Gelas beker 150 mL i. Gelas beker 500 mL j. Kaca preparat k. Pipet tetes l. Botol aquades m. Kertas saring n. Corong buchner o. Gelas ukur 50 mL p. Pengaduk gelas q. Korek api r. Mikroskop s. Kristal kalium klorida

t. Kristal kalium nitrat u. Aquades.

D. Cara kerja *pembuatan garam Kalium Nitrat15 gram KCl 17 gram NaNO3

40 ml air panas

Gelas piala

40 ml air panas

Diuapkan volume ml

40

Larutan diangkat dan disaring

Filtrat dipanaskan sampai volume 20 ml

Disaring endapan yang terbentuk

Pemurnian kristal kalium nitrat Dilarutkan kristal Dengan sedikit pemanasan Larutan didinginkan dan disaring Akuadesn 30 ml

Ditimbang dan dihitung rendemennya

Identifikasi kristal yang dihasilkan

Diambil KNO3 yang dihasilkan

Diambil NaCl

Dilihat dengan mikroskop

Dilihat dengan mikroskop

E. Hasil pengamatan Berat KNO3= 4,172 gram Reaksi kalium klorida dengan natrium nitrat: KCl(aq) + NaNO3(aq) KNO3(aq) + NaCl(aq) *berat teoritis: Mol KCl = Mol NaNO3 = = 0,2 mol = 0,2 mol

Yang menjadi reaksi pembatasnya adalah NaNO3 Jadi berat KNO3 secara teoritis adalah= Berat rendaman = = 20,65 % = 20,2 gram

F. Pembahasan Kristal merupakan bentuk susuna yang rapi dan teratur sekaligus merupakan cerminan pengulangan pola dari atom, molekul atau ion yang berada di dalamnya. Keteraturan ini memungkinkan analisis yang terperinci dari struktur suatu zat padat dan telah mengarahkan pada pengetahuan mengenai bentuk dari molekul dan ukuran dari atom dan ion. Pada kesempatan ini percobaan yang dilakukan adalah Pembuatan pemernuian kristal dengan rekristalisasi. Tujuannya adalah membuat garam Kalium Nitrat hasil reaksi antara kalium Klorida dengan Natrium Nitrat dan mempelajari pemisahan garam tersebut dari produk samping Natrium Klorida. Pada dasarnya prinsip yang digunakan mereaksikan

senyawa KCl dan NaCl yang akan terdisioasi ion masing-masing senyawa dalam air berdasarkan prisip kelarutan (penguapan) akan diperoleh endapan berupa kristal. Pertama kali yang dilakukan adalah melarutkan 15 gram KCl dan 17 gram NaNO3 yang telah dipanaskan. Air yang digunakansebanyak 40 ml. Setelah masing-masing dilarutkan pada 40 ml air yang dipanaskan segera dimasukkan di dalam gelas piala besar. Sehingga dalam gelas piala besar terdapa 80 ml larutan. Gelas yang tadi digunakan untuk melarutkan masingmasing senyawa ternyata terdapat kerak yang tertinggal pada kerak. Hal ini menandakan larutan tersebut mudah mengendap. Larutan 80 ml yang terdapat di gelas piala besar dipanaskan hingga larutan tinggal 40 ml. Endapan yang pertama kali terbentuk adalah Natrium Klorida, karena Natrium Klorida pada suhu tinggi akan lebih mengendap sedangkan kalium nitrat masih larut. Ketika terjadi pengendapan, ukuran partikel endapan ditentukan oleh laju relatif dari dua proses. (1) pembentukan inti (nuclei), yang disebut nukleasasi. (2) pertumbuhan inti-inti ini untuk membentuk partikel-partikel yang cukup besar untuk mengendap. NaCl lebih mudah mengendap dikarenakan besarnya partikel dibanding partikel KNO3. Setelah itu larutan tadi disaring, filtrat (yang merupakan larutan KNO3) dipisahkan dari endapan (yang merupakan NaCl) kemudian NaCl dilihat dengan mikroskop. Ketika NaCl dilihat dengan mikroskop terlihat struktur NaCl seperti struktur kubus pada bagian-bagian tengah kelihatan kehitaman. Dalam teori setiap atom mempunyai enam jiran terdekat, dengan geometri oktahedron. Natrium klorida membentuk kristal dengan klub simetri. Di dalamnya, ion klorin, ditunjukkan di sebela kiri sebagai sfera hijau, disusun dalam bentuk padatan rapat, sementara ion-ion yang lebih kecil adalah natirum. Kembali pada filtrat tadi dengan volume 40 ml dipanaskan hingga tinggal 20 ml. Tujuan dipanaskan lagi adalah untuk menghasilkan endapan KNO3. Pada suhu yang tinggi membiarkan endapan bersentuhan dengan larutan untuk selama beberapa saat sebelum penyaringan. Ion-ionnya kemudian mengendap pada partikel-partikel yang lebih besar, mengakibatkan partikel-partikel ini tumbuh besar lagi. Jadi, partikel yang lebih besar tumbuh dengan mengorbankan partikel yang lebih kecil. Tiap-tiap partikel kecilnya tidak cukup berbeda kelarutannya sulit larut, atau partikel-partikel kecilnya tidak cukup berbeda kelarutannya dengan partikel yang lebih besar, sehingga tidak terjadi pertumbuhan ukuran partikel yang besar. Bahkan untuk endapan kristalin perlu menggunakan kondisi yang

meningkatkn kelarutan jika suatu pengaruh yang bermanfaat dapat diperoleh dalam waktu yang wajar. Inilah alasan seringnya penggunaan temperatur lebih tinggi selama pencernaan. Setelah larutan tinggal 20 ml segera disaring, endapan yang terbentuk adalah KNO3. Setelah tersaring, endapan tadi diencerkan dengan air. Penambahan air ini bertujuan untuk mendapatkan kembali KNO3. KNO3 lebih mudah membeku dan menggumpal sehingga walau sudah ditambahkan air (aquades), tetap saja sukar larut sehingga diperlukan pemanasan sedikit. Setelah KNO3 terlarut segera didinginkan dengan es. Ketika terbentuk endapan KNO3 segera diambil dan dikeringkan dengan corong buchner. Tujuan pengeringan dengan corong buchner adalah agar endapan tadi tidak gosong seperti jika dikerringkan dengan oven. Setelah dirasa kering kristal KNO3 dilihat dengan mikroskop. Ketika dilihat dengan mikroskop struktur kristalnya lancip-lancip seperti daun bambu ori dan lebih terang dibandingkan dengan kristal NaCl. Dari percobaan di atas diperoleh bahwa KNO3 yang terbentuk dari hasil reaksi kalium klorida dengan natrium nitrat serta melalui penguapan sebanyak 4,172 gram. Sedangkan secara teoritis seharusnya didapatkan sebanyak 20,2 gram. Hal ini terjadi karena kadang kala larutan tidak sepenuhnya terlarut (masih sisa), sebagaimana ditemukan pada terbentuknya kerak pada gelas dinding sebelum kedua larutan direaksikan. G. Kesimpulan Dari percobaan di atas diperoleh kesimpulan: KNO3 yang diperoleh 4,172 gram. Hasil samping dari natrium klorida melalui pemisahan garam tersebut adalah KNO3.

H. Daftar pustaka Khopkar, S.M. 2007. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press Underwood. 2001. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga Chang. 2007. Kimia Dasar Konsep-konsep Inti. Jakarta: Erlangga Oxtoby. 2001. Kimia Modern. Erlangga: Jakarta

Yogyakarta, 8 Agustus 2008 Asisten Praktikum Praktikan

Endar Setiadi, S. Si

Khoirul Anwar