1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Fotokimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari interaksi

antara atom, molekul kecil, dan cahaya (atau radiasi elektromagnetik).

Sebagaimana disiplin ilmu lainnya, fotokimia menggunakan sistem satuan SI atau

metrik. Unit dan konstanta yang sering dipergunakan antara lain adalah meter,

detik, hertz, joule, mol, konstanta gas R, serta konstanta Boltzmann. Semua unit

dan konstanta ini juga merupakan bagian dari bidang kimia fisik.

Tahun 1889 Heinrich Hertz menemukan bahwa ketika cahaya mengenai

permukaann logam tertentu elektron ditolak. Gejala ini dinamakan efek fotolistrik

dan fiturnya yang mencolok adalah bahwa emisi elektron hanya terjadi bila

frekuensi cahaya masuk melebihi nilai ambang tertentu (Vo). Jika syarat ini

terpenuhi maka banyaknya elektron yang dipancarkan bergantung pada intensitas

cahaya masuk tetapi energi kinetik elektron yang dipancarkan bergantung pada

frekuensi cahaya. Kebergantungan pada frekuensi tidak dapat dijelaskan oleh teori

gelombang klasik, namun albert einstein menunjukkan bahwa hal ini yang

sebenarnya dapat diharapkan dengan penafsiran radiasi partikel.1 Berdasarkan

latar belakang diatas, maka dilakukanlah percobaan reduksi

garam besi(III) dengan cahaya.

1Ralph H. Petrucci, dkk, General Chemistry principles and modern application, terj. Suminar Setiati Achmadi, Kimia Dasar Prinsip-prinsip dan aplikasi moderen (Jakarta: Erlangga, 2011), h. 278.

1

2

B.Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari percobaan ini yaitu bagaimana

pengaruh cahaya terhadap proses reduksi garam besi (III) oksalat

?

C.Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk mengetahui

pengaruh cahaya terhadap proses reduksi garam besi (III)

oksalat.

1

3

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A.Fotokimia

Fotokimia adalah ilmu yang mempelajari reaksi-reaksi

kimia yang diinduksi oleh sinar secara langsung maupun tidak

langsung. Reaksi termal biasa yang berlangsung dalam gelap

memperoleh energi pengaktifan melalui tumbukan antar molekul

yang acak dan berurutan. Reaksi fotokimia menerima energi

pengaktifannya dari penyerapan foton cahaya oleh molekul-

molekulnya. Reaksi fotokimia memberikan kemungkinan

selektivitas yang tinggi dan energi dari kuantum cahaya tepat

sesuai reaksi tertentu saja. Jadi tahap pengaktifan dalam reaksi

fotokimia cukup berbeda dari lebih selektif dibandingkan

pengaktifan reaksi biasa (termal). Keadaan elektornik molekul

yang tereksitasi mempunyai energi dan distribusi elektron yang

berbeda dari keadaan dasar, sehingga sifat kimianya pun

berbeda.2

Satu foton energi menabrak satu elektron yang

melambung, yang menyerap energi foton. Jika energi foton lebih

besar daripada energi yang mengikat elektron dari permukaan

(kualitas yang dikenal sebagai energi kerja), maka satu

2Robert A. Alberty, Physical Chemistry, terj. Surdia, dkk. Kimia Fisika (Jakarta: Erlangga, 1981), h. 219.

5

fotoelektron dibebaskan. Jadi frekuensi cahaya paling rendah

yang menghasilkan efek fotolistrik adalah frekuensi ambang dan

energi berlebih apapun dari fungsi kerja muncul sebagai energi

kinetik dalam fotoelektron yang dipancarkan.3

Reaksi kimia yang dihasilkan oleh cahaya dinamakan

reaksi fotokimia, dimana foton sebagai reaktan dan dapat

menyatakan pada persamaan kimia dengan lambang hv. Reaksi

yang molekul ozonnya (O3) dihasilkan dari molekul oksigen

(O2)yang dinyatakan sebagai berikut:4

O2 + hv O + O

O2 + O + M O3 + M

Dalam fotokimia terdapat dua hukum dasar. Menurut

hukum yang pertama dari Grotthus (1817) dan Draper (1843),

perubahan fotokimia hanya dapat ditimbulkan oleh cahaya yang

diserap. Tampaknya hukum ini jelas sekali, tetapi perlu diketahui

bahwa ada pengaruh lain yang tidak digambarkan oleh Grotthus

dan Graper, yaitu radiasi yang tidak diserap tetapi dapat

mendorong molekul tereksitasi untuk memancarkan sinar.

Hukum kedua fotokimia yang diusulkan oleh Stark Einstein

(1908-1912) menyatakan bahwa molekul yang menyerap satu

kuantum sinar masuk menjadi teraktifkan.3 Ralph H. Petrucci, dkk, General Chemistry principles and modern application, terj.

Suminar Setiati Achmadi, Kimia Dasar Prinsip-prinsip dan aplikasi moderen, h. 2814 Ralph H. Petrucci, dkk, General Chemistry principles and modern application, terj.

Suminar Setiati Achmadi, Kimia Dasar Prinsip-prinsip dan aplikasi moderen, h. 278

6

A + hv A*

Bilangan Avogadro dari foton dinyatakan sebagai 1 “einstein”,

seperti halnya dengan bilangan avogadro dari elektron yang

disebut 1 “faraday”.5

B. Besi

Besi adalah logam kedua yang melimpahnya, sesudah Al

dan unsur keempat yang paling melimpah dalam kulit bumi. Besi

murni cukup reaktif. Dalam udara lembap cepat teroksidasi

memberikan besi (III) oksida hidrat (karat) yang tidak sanggup

melindungi, karena zat ini hancur dan membiarkan permukaan

logam yang baru terbuka.6

Besi murni adalah logam berwarna putih perak, yang kukuh

dan liat. Besi melebur pada 1535oC. Jarang terdapat besi

komersial yang murni, biasanya besi mengandung sejumlah kecil

karbida, silisida, fosfida, dan sulfida dari besi, serta sedikit grafit.

Zat-zat pencemar ini memainkan peranan penting dalam

kekuatan struktur besi. Besi dapat dimagnitkan. Asam klorida

encer atau pekat dan asam sulfat encer melarutkan besi, pada

mana dihasilkan garam-garam besi(II) dan gas hidrogen.7

5Robert A. Alberty, Physical Chemistry, terj. Surdia, dkk. Kimia Fisika, h. 219.6F. Albert Cotton dan Geoffrey Wilkinson, Basic Inorganic Chemistry,

terj. Sahati Suharto, Kimia Anorganik Dasar (Jakarta: UI-Press, 1989), h. 462.7G. Svehla, Textbook Of Macro and Semimicro Qualitative Inorganic.

terj. Setiono dan Hadyana Pujaatmaka, Analysis Buku teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, h. 257.

7

Fe + 2H+ Fe2+ + H2

Fe + 2HCl Fe2+ + 2Cl- + H2

Di dalam air, reaksi elektrokimia pasangan Fe(III)/Fe(II),

misalnya Fe3+/Fe2+ dan Fe(CN)63- /Fe(CN)64- sering digunakan

sebagai acuan dalam menentukan parameter elektrokimia hasil

pengukuran secara voltametri siklis, karena elektrokimia sistem

ini merupakan reaksi elektrokimia cepat dengan proses transfer

1 elektron1). Pasangan ini menghasilkan ∆Ep atau Epa – Epc

sebesar 0,0592 V pada temperatur 25oC serta (Epa/Epc) = 1,

sehingga reaksi elektrokimianya dianggap bersifat reversibel.

Reaksi elektrokimia yang dimaksud di atas adalah:8

Fe3+ + e Fe2+ Eo = 0,791 V (vs ENH) (1)

DanFe(CN)63- + e Fe(CN)64 Eo = 0,358V (vs.ENH)

(2)

Reaksi ion besi (II) dengan larutan kalium sianida, maka

akan terbentuk endapan coklat kekuningan, besi (II) sianida yang

larut dalam reagensia berlebihan, dimana diperoleh larutan

kuning muda dari ion heksasianoferrat (II) ferosianida

([Fe(CN)6]4-). Reaksinya :

Fe2+ + 2CN-  Fe(CN)2

Fe(CN)2    + 4CN-  ([Fe(CN)6]4-)8Buchari, “Studi Elektrokimia Sistem Fe(III)/Fe(II) dalam Lelehan KOH

secara Voltametri Siklis”. Jurnal Matematika dan Sains 9 No. 1 (2004), h. 193.

8

Cuplikan kering yang mengandung alkali heksasianoferrat(II),

terurai sewaktu dipijarkan menjadi besi karbida, alkali sianida

dan nitrogen. Dengan melarutkan residu dalam asam, besi dapat

dideteksi dalam larutan ini. Untuk reaksi ion besi(II) dengan

larutan kalium heksasianoferrat(II) dalam keadaan tanpa udara

akan terbentuk endapan putih kalium besi (II) heksasianoferrat.

Reaksinya sebagai berikut :

Fe2+ + 2K+[Fe(CN)6]4-    K2Fe[Fe(CN)6]

Pada kondisi atmosfer biasa, diperoleh suatu endapan biru muda.

Untuk reaksi ion besi(II) dengan larutan kalium

heksasianoferrat(III) diperoleh endapan biru tua. Mula-mula ion

heksasianoferrat(III) mengoksidasi besi(II) menjadi besi(III),

sehingga terbentuk heksasianoferrat(II). Reaksinya sebagai

berikut :

Fe2+ + [Fe(CN)6]3-  Fe3+ + [Fe(CN)6]4-

dan ion-ion ini bergabung menjadi endapan yang disebut

biru Turnbull :

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-  Fe4[Fe(CN)6]3

Perhatikan bahwa komposisi endapan ini adalah identik dengan

biru Prusia. Dulu orang menyangka bahwa komposisinya adalah

besi(II) heksasianoferrat(III) (Fe3[Fe(CN)6]2) karena itu namanya

berlainan. Komposisi dan struktur yang identik dari biru Turnbull

dan biru Prusia, baru-baru ini telah dibuktikan dengan

9

spektroskopi Mossbauer. Endapan ini diuraikan oleh larutan

natrium dan kalium hidroksida (NaOH/KOH) dimana besi (III)

hidroksida mengendap.9

Suatu ciri khas logam transisi yang patut diperhatikan

adalah bahwa kebanyakan logam ini cenderung untuk

memperlihatkan beberapa keadaan oksidasi. Ini berlawanan

dengan logam alkali dan alkali tanah (gugus IA dan IIA), yang

masing-masing membentuk kation dengan muatan 1+ dan 2+

saja. Besi merupakan contoh yang baik dari logam yang sedang-

sedang aktifnya yang direduksi dengan monoksida. Oksida besi

yang umum Fe2O3 direduksi menjadi unsurnya dalam

serangkaian tahap:10

3Fe2O3 + CO 2Fe2O4 + CO2

3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO 3FeO + C

BAB III

METODE PENELITIAN

A.Waktu dan Tempat

Hari / Tanggal : Kamis / 22 Mei 2014

Pukul : 08.00 – 10.00 WITA

9G. Svehla, Textbook Of Macro and Semimicro Qualitative Inorganic Analysis, terj. Setiono dan Hadyana Pujaatmaka. Buku teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, h. 257-259.

10Harper dan Row, General College Chemistry, terj. Aloysius Hadyana Pudjaatnaka, Kimia Untuk Universitas (Jakarta: Erlangga, 1984), h. 167-181.

10

Tempat : Laboratorium Kimia Anorganik Fakultas Sains

dan Teknologi UIN Alauddin Makassar

B. Alat dan Bahan

1.Alat

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini yaitu

gelas kimia 250 ml, pipet volume 25 mL, pipet skala 5 mL,

stopwatch, bulp, botol semprot, batang pengaduk, pinset,

gunting, piring, dan keping kaca.

2.Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu

aquadest (H2O), asam klorida (HCl) 0,1 M, asam oksalat

(C2H2O4) 0,2 M, besi (III) klorida (FeCl3) 0,2 M, diamonium fosfat

((NH4)2HPO4) 0,2 M, kalium bikromat (K2Cr2O7) 0,03 M, kalium

heksasianoferat (K3Fe(CN)6) 0,1 M, kertas kalkir, kertas saring,

selotip, tinta cina dan tissu.

8

11

C.Prosedur Kerja

Prosedur kerja pada prcobaan ini yaitu mencampurkan 25

mL besi (III) klorida (FeCl3) 0,2 M dengan 5 mL diamonium fosfat

((NH4)2HPO4) 0,2 M, dan menghomogenkannya. Mencampurkan

kembali dengan asam oksalat (C2H2O4) 0,2 M 25 mL.

Mencelupkan kertas saring 6 buah yang berukuran persegi ke

dalam larutan tersebut dan dilakukan dalam ruang gelap dan

mengeringkan semalam kertas kalkir dalam ruang gelap.

Meletakkan kertas kalkir yang mempunyai gambar diatas setiap

kertas peka dan dijepit dengan kedua keping kaca, lalu

menjemurnya disinar matahari dengan masing-masing waktu

5menit, 10 menit, 15 menit dan 20 menit. Mencelupkan setiap

kertas peka yang telah dijemur berturut-turut dalam larutan

kalium heksasianoferat (K3Fe(CN)6) 0,1 M, kalium bikromat

(K2Cr2O7) 0,03 M, asam klorida (HCl) 0,1 M, aquadest (H2O) dan

mengamati perubahan yang terjadi.

12

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Pengamatan

1.Tabel Pengamatan

Tabel 4.1 Waktu Penyinaran

N

o

Waktu Penyinaran

(menit)

Hasil

1. 5 + (berhasil)

2. 10 + (berhasil)

3. 15 + (berhasil)

4. 20 + (berhasil)

5. 5 + (berhasil)

6. 10 + (berhasil)

7. 20 + (berhasil)

2. Reaksi

a. Reaksi besi (III) klorida (FeCl3) dengan diamonium fosfat

[(NH4)2HPO4]

FeCl3 + (NH4)2HPO4             FePO4 + 2NH4Cl + HCl

b. Reaksi terhadap asam oksalat (C2H2O4)

2 FePO4 + 3H2C2O4                  2FeC2O4 + 2H3PO4 + 2CO2

c. Reaksi Redoks

13

Reduksi    :    Fe3+ + e-                      Fe2+

x2   

Oksidasi   :    C2O42-                         2CO2 + 2e x1

                      2Fe3+ + 2e-                   2Fe2+

                      C2O42-                         2CO2 + 2e-

                      2Fe3+ + C2O42-             2Fe2+ + 2CO2

d. Reaksi pencelupan pada kalium heksasianoferrat

[K3Fe(CN)6]

Fe2+ + [Fe (CN)6]3- Fe3+ + [Fe (CN)6]4-

4Fe3+ + [Fe (CN)6]4- Fe4[Fe (CN)6]3 Biru Trunbull

e. Reaksi pencelupan terhadap kalium dikromat (K2Cr2O7)

dan asam klorida (HCl)

3 K2Cr2O7+ 2[Fe(CN)6]3-                    2K3[Fe(CN)6] +

3Cr2O72-

K2Cr2O7 + 2HCl                2KCl + H2Cr2O7

B. Pembahasan

Percobaan pertama yang dilakukan yaitu mencampurkan

besi (III) klorida dengan diamonium fosfat dalam ruang gelap

agar larutan tidak tereduksi karena adanya sinar yang

mempengaruhi proses reduksi Fe3+ menjadi besi Fe2+. Besi (III)

klorida (FeCl3) berfungsi sebagai pengoksidasi dan juga sebagai

sampel yang menghasilkan ion Fe3+. Sementara diamonium

10

14

hidrofosfat [(NH4)2HPO4] berfungsi sebagai zat yang

memperlambat terjadinya reaksi reduksi Fe3+ karena Fe3+ akan

bereaksi dengan PO43-  membentuk FePO4 dengan ikatan yang

stabil sehingga membutuhkan energi yang besar untuk

mereduksi Fe3+. Mencampurankan besi (III) klorida (FeCl3) dan

diamonium hidrofosfat [(NH4)2HPO4], dicampur dengan asam

oksalat (H2C2O4) yang berfungsi sebagai reduktor yang akan

mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+, memasukkan 8 kertas saring

dalam campuran larutan hingga seluruh permukaannya

terendam dan mengeringkanya dalam kamar gelap selama

semalam hingga campuran larutan dapat menyerap.

Menggambar objek di atas kertas kalkir dengan

menggunakan tinta cina karena tinta cina memiliki partikel yang

sangat rapat sehingga cahaya tidak bisa menembus yang

menyebabkan tidak terjadinya reduksi, tinta cina juga bersifat

mudah meresap pada kertas kalkir. Kertas kalkir yang berisi

tulisan atau objek diletakkan di atas kertas peka kemudian

dijepit dengan dua pelat kaca, dimana pelat kaca untuk

menghindari pengaruh dari sinar matahari yangb langsung pada

objek dan kertas peka sehingga objek yang dihasilkan nampak

dengan jelas pada hasil akhir. Menyinari rangkaian tersebut agar

pemindahan gambar dapat berlangsung dengan baik.

Memasukkan kertas peka ke dalam larutan kalium

15

heksasianoferat (III) [K3Fe(CN)6] 0,1 M yang berfungsi untuk

memperjelas tulisan objek yang terdapat pada kertas peka yang

membentuk kompleks berwarna biru hal ini membuktikan

terjadinya reduksi Fe3+ menjadi besi Fe2+, kertas peka dicuci

kembali dengan kalium bikromat berfungsi untuk menghilangkan

kotoran dari ion heksasianoferat (III) dan juga mengikat

kelebihan ion heksasianoferat (III) yang digunakan dan dicuci lagi

dengan asam klorida (HCl) berfungsi untuk menghilangkan

kotoran yang menempel pada kertas yang mengganggu proses

percetakan, mencuci dengan aquadest berfungsi memperjelas

tulisan dari kertas peka, lalu kertas dikeringankan agar hasil

cetakan terlihat jelas.

Berdasarkan percobaan yang dilakukan maka percobaan

berdasarkan teori, dimana penyinaran kertas peka dengan

cahaya diperoleh warna biru pada kertas peka pada masing-

masing waktu sinar 5, 10, 15 dan 20 menit pertama dengan

tulisan yang jelas. Penyinaran kedua pada masing-masing waktu

sinar 5, 10, 15 dan 20 menit juga terbentuk warna biru pada

kertas peka tetapi kurang jelas, hal ini karena campuran larutan

telah tereduksi dan proses pencucian yang kurang baik sehingga pada kertas

peka masih terdapat banyak ion heksasianoferrat (III) sehingga menyebabkan

kertas peka menjadi berwarna biru prusi.

16

17

BAB V

PENUTUP

A.Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat disampaikan dalam percobaan ini

yaitu pengaruh cahaya terhadap proses reduksi garam besi (III)

oksalat menandakan terbentuknya warna biru pada kertas

saring setelah ditambahkan kalium heksasianoferrat (III).

B.Saran

Saran yang dapat disampaikan dalam percobaan ini yaitu

sebaiknya pada percobaan selanjutnya menggunakan tinta

pulpen untuk membandingkan cetakan warna tinta cina.

18

14

19

DAFTAR PUSTAKA

Alberty, Robert A. Physical Chemistry. terj. Surdia, dkk., Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga, 1981.

Buchari, “Studi Elektrokimia Sistem Fe(III)/Fe(II) dalam Lelehan KOH secara Voltametri Siklis”. Jurnal Matematika dan Sains 9 No. 1 (2004), h. 193-197.

Harper dan Row, General College Chemistry. terj. Aloysius Hadyana Pudjaatnaka, Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga, 1984.

Ralph H. Petrucci, dkk. General Chemistry principles and modern application. terj. Suminar Setiati Achmadi. Kimia Dasar Prinsip-prinsip dan aplikasi moderen. Jakarta: erlangga, 2011.

Svehla G. Textbook Of Macro and Semimicro Qualitative Inorganic Analysis, terj. Setiono dan Hadyana Pujaatmaka, Buku teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta: PT. Kalman Media Pustaka, 1985.

20

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan praktikum Kimia Anorganik dengan judul “Reduksi

Besi (III) dengan Cahaya” yang disusun oleh:

Nama : Riskayanti

Nim : 60500112028

Kelompok : IV (Empat)

telah diperiksa secara teliti oleh Asisten atau Koordinator asisten

dan dinyatakan diterima.

Samata, Mei

2014

Koordinator Asisten

Asisten

Nur Amalia P. Siti Hardiyanti R. L NIM: 60500110040

Mengetahui, Dosen Penanggung Jawab

Syamsidar HS, S.T., M.SiNIP: 19760330 200912 2 002