Kimia-Laporan Dekomposisi Termal Karbonat

PERCOBAAN I

DEKOMPOSISI TERMAL KARBONAT

I.                   TUJUAN

              Adapun tujuan dari percobaan ini adalah agar mahasiswa dapat mempelajari pendekomposisian natrium hidrogen karbonat melalui pemanasan dan titrasi menggunakan hidrogen klorida.

II.                DASAR TEORI

                              Dekomposisi thermal karbonat merupakan proses  penguraian  karbonat   yang diuraikan dengan cara pemanasan. Penguraian karbonat ini akan menghasilkan dua senyawa sederhana pada saat pemanasan Hidrogenkarbonat Golongan 1 cukup stabil dalam wujud padat, walaupun mudah terdekomposisi jika dipanaskan. Seperti untuk natrium hidrogenkarbonat:
            2NaHCO_3(s) + Na₂CO_3(s)                        CO_2(g) + H₂O_(l)

                  Pada saat pemanasan NaHCO₃ akan terurai melepaskan CO₂ dan H₂O, sehingga yang tersisa hanyalah natrium karbonat dalam bentuk padatan Untuk basa lemah yang memiliki pH di bawah 7 indikator yang sering digunakan adalah metil merah (4,2 – 6,2) dan metil oranye (3,1 – 4,4). Na₂CO₃ merupakan garam yang basa lemah maka pada percobaan ini menggunakan indikator metil oranye. Karena dalam melakukan titrasi kita harus menggunakan indikator yang berubah warna disekitar titik ekivalen dari titrasi (Clark, 2010).

                              Asam karbonat merupakan salah satu contoh senyawa yang mengandung karbon. Terdapat dua jenis garam-garam karbonat yang dapat diperoleh dengan cara netralisasi larutan asam karbonat yaitu hidrogen bikarbonat HCO^3-  yang diperoleh dari hasil parsial netralisasi dari karbonat CO₃^2- hasil dari netralisasi yang lengkap. Dalam percobaan ini mahasiswa akan mendekomposisi NaHCO₃ yang diketahui massanya menjadi Na₂CO₃ lalu menimbang beratnya kemudian membandingkan massa Na₂CO₃ prediksi berdasarkan kuantitas awal dari NaHCO_3. Dari hasil ini maka persen konversi dari NaHCO₃ menjadi Na₂CO₃ dapat dihitung, larutan Na₂CO₃ dapat juga dititrasi dengan HCl yang diketahui konsentrasinya untuk mendapatkan nilai kedua dari massa Na₂CO₃ yang dihasilkan dari dekomposisi termal. Perkembangan mengenai cara-cara bagaimana industri-industri memperoleh natrium karbonat mengilustrasikan bahwa betapa pentingnya faktor-faktor ekonomi dan lingkungan dalam proses kimia industri (Penanggung Jawab Mata Kuliah, 2011).           

                              Pada percobaan ini akan mendekomposisi NaHCO₃ yang diketahui massanya menjadi Na₂CO₃ lalu menimbang beratnya kemudian membandingkan massa Na₂CO₃ prediksi berdasarkan kuantitas awal dari NaHCO₃, maka dari hasil ini persen konversi dari NaHCO₃ menjadi Na₂CO₃ dapat dihitung. Larutan Na₂CO₃ dapat dititrasi dengan HCl yang diketahui konsentrasinya untuk mendapatkan nilai kedua dari massa Na₂CO₃ yang dihasilkan pada dekomposisi termal (Penanggung Jawab Mata Kuliah, 2011)

                              Pada percobaan ini, Na₂CO₃ dititrasi dengan menggunakan larutan HCl standar. Larutan standar adalah larutan yang konsentrasinya telah ditetapkan secara akurat (Buku Ajar Kimia Analitik I, 2006)

                              Larutan Na₂CO₃ dititrasi dengan larutan HCl karena Na₂CO₃ merupakan garam yang bersifat basa karena merupakan garam yang dihidrolisis dari asam lemah H₂CO₃ dengan basa kuat NaOH. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat akan terhidrolisis sebagian (parsial) dan bersifat basa (Purba, 2002)

III.             ALAT DAN BAHAN            Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

a)                  Alat

1.         Erlenmeyer 100 mL

2.         Gelas kimia 100 mL

3.         Tabung reaksi

4.         Rak tabung reaksi

5.         Pipet tetes

6.         Klem dan statif

7.         Buret

8.         Pipet gondok 25 mL

9.         Karet penghisap

10.     Batang pengaduk

11.     Penjepit tabung

12.     Neraca digital

13.     Penangas listrik

14.     Botol semprot

15.     Labu ukur 100 mL

16.     Gelas ukur

17.     Corong

b)                  Bahan

1.         Padatan NaHCO₃

2.         Larutan HCl 0,1 M

3.         Larutan indikator metil oranye

4.         Aquades

IV.             PROSEDUR KERJA

      Adapun prosedur kerja dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

D1. Dekomposisi Termal NaHCO₃

1.      Menimbang sebuah tabung reaksi yang bersih dan kering, lalu mencatat beratnya. Kemudian menambahkan 1,06 gram padatan NaHCO₃ dan mencatat massa dari NaHCO₃ yang ditambahkan ke dalam tabung reaksi.

2.      Memanaskan tabung reaksi yang berisi padatan NaHCO₃ dengan menggunakan penjepit tabung di atas penangas listrik secara hati-hati. Setelah terdapat uap pada leher tabung, memanaskannya secara hati-hati untuk menguapkan air yang terkondensasi tersebut sehingga tabung reaksi dan padatan yang ada di dalamnya dalam keadaan kering.

3.      Membiarkan sejenak untuk mendinginkan tabung reaksi dan isinya (pada temperatur kamar) dengan meletakkan tabung reaksi pada rak tabung reaksi, lalu menimbang dan mencatat massanya.

4.      Menghitung NaHCO₃ + Na₂CO₃yang tidak bereaksi.

                  D2. Titrasi Na₂CO₃ dengan HCl

1.      Menambahkan beberapa mL air destilat ke dalam tabung reaksi yang berisi padatan hasil tahapan D1, lalu menuangkannya ke dalam gelas kimia dan membilasnya dua sampai tiga kali. Kemudian memanaskan di atas penangas listrik sambil mengaduknya secara hati-hati untuk melarutkan padatan Na₂CO₃.

2.      Menuangkan larutan tersebut ke dalam labu ukur 100 mL dan mengencerkan larutan tersebut hingga 100 mL. Kemudian mengambil 10 mL dari larutan tersebut dan mengencerkannya lagi menjadi 100 mL.

3.      Mengambil 25 mL larutan yang berada dalam labu ukur dengan menggunakan pipet gondok, lalu memasukkannya ke dalam erlenmeyer I.

4.      Menyiapkan buret dan mengisi buret dengan larutan HCl standar dan mengalirkan sedikit larutan untuk mengeluarkan udara kosong dan mencatat volume larutan dalam buret.

5.      Menambahkan 2 tetes indikator metil oranye ke dalam erlenmeyer yang berisi larutan Na₂CO₃, lalu menitrasinya dengan larutan HCl standar.

6.      Mencatat volume HCl standar yang digunakan untuk menitrasi larutan Na₂CO₃ dan mengamati perubahan warna yang terjadi.

7.      Mengulangi langkah 3-6 untuk erlenmeyer II.

V.                HASIL PENGAMATAN

            Adapun hasil pengamatan yang diperoleh pada percobaan ini adalah sebagai berikut :

Hasil Pengamatan :

Dekomposisi Termal NaHCO₃

Ø  Berat tabung                                                               = 18,70 gram

Ø  Massa NaHCO₃ yang ditambahkan                            = 1,06 gram

Ø  Berat tabung reaksi + NaHCO₃ sebelum dipanaskan = 19,76 gram

Ø  Berat tabung reaksi + NaHCO₃ sesudah dipanaskan  = 19,56 gram

Ø  Massa(Na₂CO₃ + NaHCO₃ yang tidak bereaksi)        = 0,86 gram

Titrasi Na₂CO₃ dengan HCl

·         Titrasi 1

Volume Na₂CO₃                            = 25 mL

Volume HCl                                  = 3,5 mL

Warna larutan sebelum dititrasi    = kuning

Warna larutan setelah dititrasi      = oranye

·         Titrasi 2

Volume Na₂CO₃                            = 25 mL

Volume HCl                                  = 3,5 mL

Warna larutan sebelum dititrasi    = kuning

Warna larutan setelah dititrasi      = oranye

·         Perhitungan :

Dekomposisi Termal NaHCO₃

 

Mol NaHCO₃

Mol Na₂CO₃  = x mol natrium bikarbonat

                        

                      = x 0,01 mol = 5 x 10^-3 mol

Massa Na₂CO₃ = n Na₂CO₃ x Mr Na₂CO₃

                          = 5x10^-3 mol x 106 gram/mol

                          = 0,53 gram

Titrasi Na₂CO₃ + HCl

·         Erlenmeyer 1

V. Na2CO3 x [Na2CO3] = V. HCl x [HCl]

                                             V  Na₂CO₃

                                          = 0,082 N

Massa Na₂CO₃ = [Na₂CO₃] x V Na₂CO₃ x BE Na₂CO₃

                          = 0,014 N x 0,025 mL x 53 gram/ekiv

                          = 0,018 gram

·         Erlenmeyer 2

            V. Na2CO3 x [Na2CO3] = V. HCl x [HCl]

                                             V  Na₂CO₃

                                          = 0,024 N

Massa Na₂CO₃ = [Na₂CO₃] x V Na₂CO₃ x BE Na₂CO₃

                          = 0,012 N x 0,025 mL x 53 gram/ekiv

                          = 0,015 gram

Rata-rata massa Na₂CO₃ hasil titrasi

= 0,016 gram

VI.             PERSAMAAN REAKSI

            NaHCO_3(s)            Na₂CO_3(s) + H₂O_(aq) + CO_2(g)

                Na₂CO_3(s) + HCl_(l)                 NaCl_(aq) + H₂O_(aq) + CO_2(g) 

VII.          PEMBAHASAN

              Asam karbonat merupakan salah satu contoh senyawa yang mengandung karbon. Karbonat juga merupakan golongan I yang paling tidak larut adalah litium karbonat. Dalam karbonat terdapat  dua jenis garam-garam karbonat yang dapat diperoleh dengan cara netralisasi larutan asam karbonat yaitu, hidrogen bikarbonat HCO₃^- yang diperoleh dari hasil parsial netralisasi dari karbonat CO₃^2- hasil dari netralisasi yang lengkap (Tim pengajar, 2009)

A.                Dekomposisi Termal Karbonat

            Dekomposisi termal karbonat adalah proses penguraian karbonat dengan cara pemanasan. Pada perlakuan ini pertama-tama menimbang sebuah tabung reaksi yang bersih dan kering, yaitu 18,70 gram. Kemudian menambahkan 1,06 gram padatan NaHCO₃ sehingga massa dari tabung reaksi yang ditambahkan NaHCO₃ menjadi 19,76 gram. Lalu memanaskan tabung reaksi yang berisi padatan NaHCO₃ dengan menggunakan penjepit tabung di atas penangas listrik secara hati-hati. Pemanasan ini bertujuan untuk menguapkan kandungan air yang terdapat dalam padatan NaHCO₃ dan juga mempercepat reaksi. Setelah terdapat uap pada leher tabung, memanaskannya secara hati-hati untuk menguapkan air yang terkondensasi tersebut sehingga tabung reaksi dan padatan yang ada di dalamnya dalam keadaan kering. Lalu membiarkan sejenak untuk mendinginkan tabung reaksi dan isinya (pada temperatur kamar) dengan meletakkan tabung reaksi pada rak tabung reaksi, lalu menimbang dan mencatat massanya. Massa yang diperoleh setelah pemanasan yaitu 19,56 gram. NaHCO₃ ketika dipanaskan menghasilkan Na₂CO₃, H₂O, dan gas CO₂. Sehingga dapat diketahui massa Na₂CO₃ dan NaHCO₃ yang tidak bereaksi sebanyak 0,86 gram. Hasil yang diperoleh pada percobaan berbeda dengan yang ada pada literatur (Chaterine, 2009).

        Secara teoritis massa Na₂CO₃ adalah 0,53 gram. Perbedaan ini disebabkan adanya kesalahan pada saat melakukan percobaan, yaitu pada saat pemanasan yang terlalu cepat sehingga tidak semua kandungan air dalam padatan NaHCO₃ menguap. Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode gravimetri, yaitu metode analisis kimia secara kuantitatif berdasarkan pemisahan dan penimbangan suatu unsur atau senyawa tertentuk dalam bentuk yang semurni mungkin (Tutus, 2009).

B.                 Titrasi Na₂CO₃ dengan HCl

        Pada perlakuan ini metode yang digunakan adalah titrimetri, yaitu metode analisis kuantitatif berdasarkan pengukuran pada titrasi. Pada percobaan ini perlakuan pertama adalah menambahkan beberapa mL aquades ke dalam tabung reaksi yang berisi padatan hasil tahapan D1, lalu menuangkannya ke dalam gelas kimia dan membilasnya dua sampai tiga kali lalu menuangkannya kembali ke dalam gelas kimia. Pembilasan sebanyak dua sampai tiga kali bertujuan untuk memastikan bahwa semua padatan Na₂CO₃ larut dalam air dan tidak tersisa pada dinding tabung reaksi sehingga massa padatan Na₂CO₃ yang bereaksi tidak mengalami pengurangan. Kemudian memanaskan sambil mengaduknya secara hati-hati untuk melarutkan padatan Na₂CO₃ sehingga larutan menjadi bening. Hasil yang diperoleh berbeda dengan teori. Dalam teori, ketika padatan Na₂CO₃ dicampurkan dengan air maka hasilnya keruh karena sifatnya yang sukar larut dalam air. Namun pada percobaan ini hasil yang diperoleh larutan menjadi bening. Hal ini dikarenakan pengaruh pemanasan pada saat melarutkan padatan yang menyebabkan reaksi berlangsung cepat sehingga kekeruhan pada larutan menjadi bening (Rohaeti, 2008).

         Perlakuan selanjutnya adalah mengencerkan larutan tersebut hingga 100 mL. Kemudian mengambil 10 mL dari larutan tersebut dan mengencerkannya lagi menjadi 100 mL. Pengenceran yang dilakukan sebanyak dua kali ini akan menurunkan konsentrasi larutan Na₂CO₃. Sehingga konsentrasi titran dan titrat berbeda. Konsentrasi titran yaitu larutan HCl standar adalah 0,1 N sedangkan konsentrasi titrat yaitu larutan Na₂CO₃ adalah 0,01 N.Perbedaan konsentrasi ini menyebabkan volume titran yang digunakan menjadi lebih kecil dibandingkan dengan volume titrat saat mencapai titik ekivalen. Lalu mengambil 25 mL larutan yang berada dalam labu ukur dengan menggunakan pipet gondok, dan memasukkannya ke dalam erlenmeyer 100 mL. Setelah itu menyiapkan buret. Kemudian mengisi buret dengan larutan HCl standar dan mengalirkan sedikit larutan untuk mengeluarkan udara kosong dan mencatat volume larutan dalam buret. Selanjutnya menambahkan 2 tetes indikator metil oranye ke dalam erlenmeyer yang berisi larutan Na₂CO₃, lalu menitrasinya dengan larutan HCl standar. Larutan HCl standar adalah larutan HCl yang telah diketahui konsentrasinya secara akurat. Larutan HCl yang digunakan pada percobaan ini memiliki konsentrasi 0,1 M. Kemudian mencatat volume HCl standar yang digunakan untuk menitrasi larutan Na₂CO₃ dan mengamati perubahan warna yang terjadi. Titrasi ini merupakan standaraisasi sekunder karena dilakukan dengan menggunakan larutan standar primer HCl 0,1 M. Larutan Na₂CO₃ dititrasi dengan larutan HCl karena Na₂CO₃ merupakan garam yang bersifat basa karena merupakan garam yang dihidrolisis dari asam lemah H₂CO₃ dengan basa kuat NaOH. Garam yang berasal dari asam lemah dan basa kuat akan terhidrolisis sebagian (parsial) dan bersifat basa (Purba, 2002).

         Pada titrasi Na₂CO₃ dengan HCl menggunakan indikator metil oranye, yang pada awalnya larutan berwarna kuning kemudian mencapai titik akhir titrasi warnanya berubah menjadi oranye. Pada percobaan ini menggunakan metil oranye karena metil oranye memiliki trayek pH dari 3,1 – 4,4. Na₂CO₃ merupakan garam yang bersifat basa lemah yang berasal dari NaOH dan H₂CO₃ dan kemudian ditambahkan dengan HCl yang merupakan asam kuat sehingga larutan yang diperoleh bersifat asam. Maka pada percobaan ini menggunakan indikator metil oranye. Karena dalam melakukan titrasi kita harus menggunakan indikator yang berubah warna disekitar titik ekivalen dari titrasi (Chaterine, 2009).

        Titrasi dilakukan sebanyak 2 kali dengan volume Na₂CO₃ yang sama yaitu 25 mL, dari 2 kali perlakuan diperoleh volume HCl berturut-turut adalah 3,5 mL dan 3,2 mL. Dan dari perhitungan diperoleh massa Na₂CO₃ untuk kedua perlakuan berturut-turut 0,018 gram dan 0,015 gram. Sehingga berat rata-rata massa Na₂CO₃ yang diperoleh dari titrasi adalah 0,016 gram.

            Kestabilan antara NaHCO₃ dengan Na₂CO₃ ditinjau dari polaritas yaitu NaHCO₃ lebih stabil dan lebih polar karena mengandung hidrogen dibanding dengan Na₂CO₃ yang tidak mengandung unsur hidrogen karena telah mengalami penguapan. Hidrogen karbonat golongan 1 cukup stabil dalam wujud padat, walaupun mudah terdekomposisi jika dipanaskan. Sebuah ion positif yang kecil memiliki banyak muatan yang tertata dalam sebuah ruang yang bervolume kecil – khususnya jika ion tersebut memiliki lebih dari satu muatan positif. Ion ini memiliki kepadatan muatan yang tinggi dan memiliki efek distorsi yang besar terhadap setiap ion negatif yang terdapat di dekatnya.

Ion positif yang lebih besar memiliki muatan yang sama seperti ion positif yang kecil seperti disebutkan di atas, hanya saja muatannya tersebar pada ruang yang bervolume lebih besar. Kepadatan muatannya lebih rendah, dan menyebabkan efek distorsi yang lebih kecil terhadap ion-ion negatif di dekatnya. Dua ikatan tunggal antara karbon-oksigen dan satu ikatan rangkap, dimana dua dari oksigen masing-masing membawa satu muatan negatif. Sayangnya, pada ion karbonat yang sebenarnya semua ikatan identik, dan muatan-muatan tersebar pada seluruh ion – walaupun sebenarnya terpusat pada atom-atom oksigen. Muatan-muatan ini dikatakan terdelokalisas. Ikatan pada ion karbonat ini mirip dengan ikatan pada benzen atau pada ion-ion seperti etanoat, hanya saja sedikit lebih rumit. Ion positif akan menarik elektron-elektron terdelokalisasi dalam ion karbonat ke arahnya. Ion karbonat menjadi mengutub atau terpolarisasi (Clark, 2010).

VIII.       KESIMPULAN

            Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari percobaan ini adalah sebagai berikut :

1.      NaHCO₃ terdekomposisi menjadi Na₂CO₃, H₂O, dan gas CO₂.

2.      Na₂CO₃ ditambahkan dengan HCl terdekomposisi menjadi NaCl, H₂O,            dan gas CO₂

           

       

     

 

DAFTAR PUSTAKA

Clark, Jim. 2010. http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Beberapa Senyawa dari           Unsur Golongan 1 /(diakses : 12 November 2011).

Chaterine. 2009. http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=NatriumKarbonat/(diakses

         : 12 November 2011).

Penanggung Jawab Mata Kuliah. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik 1.   Untad Press. Palu.

Purba, Michael. 2002. Kimia SMA Kelas XI. Erlangga. Jakarta.

Rohaeti. 2008. Kimia Anorganik Universitas. Wahyu Media. Surabaya.

Tim Dosen Kimia Analitik. 2006. Buku Ajar Kimia Analitik 1. Untad Press. Palu.

Tim Pengajar. 2009. Kimia Dasar 1. Untad Press. Palu.

Tutus, Fari. 2009. http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=gravimetri/(diakses : 12          November 2011).

LAMPIRAN

1.      Tuliskan reaksi yang terjadi pada tahapan D1 dan D2!

2.      Dalam tahapan D2, mengapa sangat penting untuk mentransfer semua Na₂CO₃ yang terdapat pada tabung reaksi ke dalam labu volumetrik?

3.      Bandingkan kedua metode perhitungan massa Na₂CO₃ pada tahapan D1 dan D2!

Jawab :

1.      NaHCO_3(s)            Na₂CO_3(s) + H₂O_(aq) + CO_2(g)

                Na₂CO_3(s) + HCl_(l)                 NaCl_(aq) + H₂O_(aq) + CO_2(g) 

2.      Pembilasan sebanyak dua sampai tiga kali bertujuan untuk memastikan bahwa semua padatan Na₂CO₃ larut dalam air dan tidak tersisa pada dinding tabung reaksi sehingga massa padatan Na₂CO₃ yang bereaksi tidak mengalami pengurangan.

3.      NaHCO₃ terdekomposisi menjadi Na₂CO₃, H₂O, dan gas CO₂ sedangkan Na₂CO₃ ditambahkan dengan HCl terdekomposisi menjadi NaCl, H₂O, dan gas CO₂ dengan massa masing-masing 0,018 gram dan 0,015 gram.