YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Skripsi Komplit

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

Page 2: Skripsi Komplit

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.

Page 3: Skripsi Komplit

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

Page 4: Skripsi Komplit

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)

Page 5: Skripsi Komplit

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

Page 6: Skripsi Komplit

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

Page 7: Skripsi Komplit

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

Page 8: Skripsi Komplit

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

Page 9: Skripsi Komplit

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

Page 10: Skripsi Komplit

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

Page 11: Skripsi Komplit

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

Page 12: Skripsi Komplit

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

Page 13: Skripsi Komplit

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

Page 14: Skripsi Komplit

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.

Page 15: Skripsi Komplit

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.

Page 16: Skripsi Komplit

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.

Page 17: Skripsi Komplit

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.

Page 18: Skripsi Komplit

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

Page 19: Skripsi Komplit

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

Page 20: Skripsi Komplit

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.

Page 21: Skripsi Komplit

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.

Page 22: Skripsi Komplit

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

Page 23: Skripsi Komplit

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.

Page 24: Skripsi Komplit

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)

Page 25: Skripsi Komplit

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:

Page 26: Skripsi Komplit

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

Page 27: Skripsi Komplit

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

Page 28: Skripsi Komplit

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

Page 29: Skripsi Komplit

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

Page 30: Skripsi Komplit

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)

Page 31: Skripsi Komplit

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.

Page 32: Skripsi Komplit

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).

Page 33: Skripsi Komplit

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.

Page 34: Skripsi Komplit

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

Page 35: Skripsi Komplit

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

Page 36: Skripsi Komplit

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

Page 37: Skripsi Komplit

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.

Page 38: Skripsi Komplit

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.

Page 39: Skripsi Komplit

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.

Page 40: Skripsi Komplit

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).

Page 41: Skripsi Komplit

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

Page 42: Skripsi Komplit

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.

Page 43: Skripsi Komplit

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.

Page 44: Skripsi Komplit

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,

Page 45: Skripsi Komplit

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.

Page 46: Skripsi Komplit

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.

Page 47: Skripsi Komplit

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

Page 48: Skripsi Komplit

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

Page 49: Skripsi Komplit

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.

Page 50: Skripsi Komplit

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.

Page 51: Skripsi Komplit

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

Page 52: Skripsi Komplit

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.

Page 53: Skripsi Komplit

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.

Page 54: Skripsi Komplit

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

Page 55: Skripsi Komplit

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.

Page 56: Skripsi Komplit

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

Page 57: Skripsi Komplit

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].

Page 58: Skripsi Komplit

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,

Page 59: Skripsi Komplit

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.

Page 60: Skripsi Komplit

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.

Page 61: Skripsi Komplit

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

Page 62: Skripsi Komplit

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

Page 63: Skripsi Komplit

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].

Page 64: Skripsi Komplit

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).

Page 65: Skripsi Komplit

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.

Page 66: Skripsi Komplit

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.

Page 67: Skripsi Komplit

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&region=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]

Page 68: Skripsi Komplit

LAMPIRAN III

Spektra UV-Vis

Spektra UV-Vis [Cr(acac)3]

Spektra UV-Vis [Cu(acac)2]

Page 69: Skripsi Komplit

Spektra UV-Vis CrCl3.6H2O

Page 70: Skripsi Komplit
Page 71: Skripsi Komplit

Spektra FTIR

Spektra FTIR Asetilaseton

Page 72: Skripsi Komplit

Spektra FTIR [Cu(acac)2]

Page 73: Skripsi Komplit

Spektra FTIR [Cr(acac)3]

Page 74: Skripsi Komplit

Termogram [Cu(acac)2]

Page 75: Skripsi Komplit

Termogram [Cr(acac)3]