Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12 · Grades 1–12
36Titrasi
Kotak sebuah suplemen zat besi menjanjikan besi dalam setiap tablet, dalam bentuk ion besi(II). Benarkah? Seorang ahli kimia menggerus sebutir tablet, melarutkannya dalam asam, lalu meneteskan larutan kalium permanganat yang ungu dari sebuah tabung panjang bergaris skala, tetes demi tetes. Setiap tetes langsung kehilangan warnanya, karena ion-ion permanganat dihabiskan oleh ion-ion besi(II), sampai satu tetes, yang terakhir, meninggalkan warna merah muda samar yang tidak memudar. Volume yang dituangkan pada saat itu memberikan jumlah besinya. Bab ini mengubah sebuah reaksi menjadi sebuah pengukuran.
Yang sudah kamu ketahui
Oksidator menerima elektron, reduktor memberikannya; ion permanganat mengoksidasi ion besi(II) menurut (Bab 35). Konsentrasi molar dan pengenceran (Bab 26); tabel kemajuan dan pereaksi pembatas (Bab 27).
36.1 Menitrasi
Definisi 36.1 (Titrasi, titran, larutan yang dititrasi)
Sebuah titrasi mengukur jumlah sebuah spesies terlarut dengan mereaksikannya dengan spesies lain yang konsentrasinya diketahui dengan teliti. Larutan yang konsentrasinya diketahui, yang ditambahkan dari buret, disebut titran; larutan yang mengandung spesies yang akan diukur, yang ditempatkan di dalam labu, disebut larutan yang dititrasi.
Proposisi 36.2 (Syarat reaksi titrasi)
Sebuah reaksi dapat dipakai untuk titrasi jika reaksi itu tuntas (agar satu pereaksi habis seluruhnya), cepat (agar setiap tetes langsung bereaksi), dan tunggal (titran tidak bereaksi dengan apa pun yang lain di dalam labu).
Bukti. Jika reaksinya berhenti sebelum tuntas, atau tertinggal di belakang tetes-tetesnya, atau menghabiskan titran di tempat lain, volume yang dituangkan tidak lagi mengukur jumlah spesies yang dititrasi. ∎
36.2 Titik ekuivalen
Definisi 36.3 (Titik ekuivalen, volume ekuivalen)
Yang disebut titik ekuivalen adalah saat dalam titrasi ketika titran yang ditambahkan dan spesies yang dititrasi berada dalam perbandingan yang sesuai dengan persamaan reaksi: keduanya habis. Volume titran yang dituangkan pada saat itu disebut volume ekuivalen, .
Proposisi 36.4 (Hubungan pada titik ekuivalen)
Untuk reaksi titrasi produk, dengan A yang dititrasi (jumlah ) oleh titran B berkonsentrasi , pada titik ekuivalen
Bukti. Pada titik ekuivalen campurannya stoikiometris (Bab 27): A dan B, dengan jumlah awal dan , habis bersama-sama, sehingga . ∎
36.3 Menentukan titik ekuivalen dari perubahan warna
Proposisi 36.5 (Melihat titik ekuivalen)
Jika salah satu spesies dalam titrasi berwarna, titik ekuivalen terlihat sebagai perubahan warna isi labu: warna titran muncul dan bertahan begitu titran berlebih, atau warna spesies yang dititrasi hilang ketika spesies itu habis.
Bukti. Sebelum titik ekuivalen, setiap ion titran yang jatuh ke dalam labu langsung habis; sesudah titik ekuivalen, ion itu tersisa. Karena itu spesies yang berwarna hanya ada di dalam labu pada satu sisi titik ekuivalen. ∎
Contoh 36.6 (Permanganat, indikator bagi dirinya sendiri)
Ion permanganat berwarna ungu tua, dan ion mangan yang dihasilkannya hampir tak berwarna; ion-ion besi hanya memberi larutan itu rona kuning pucat. Sebelum titik ekuivalen, setiap tetes ungu kehilangan warnanya begitu jatuh; tetes pertama yang tidak kehilangan warnanya menandai titik ekuivalen: isi labu menjadi merah muda pucat dan tetap begitu.
Contoh 36.7 (Vitamin C dan iodin)
Vitamin C, asam askorbat (), adalah reduktor; iodin mengoksidasinya:
Sebanyak sari jeruk, dengan sedikit amilum, dititrasi dengan larutan iodin . Sebelum titik ekuivalen, iodinnya habis terpakai; tetes pertama yang berlebih membuat amilum berwarna biru tua. Jika , sari jeruk itu mengandung vitamin C, yaitu dalam : .
36.4 Menghitung konsentrasi yang tidak diketahui
Metode 36.8 (Menghitung konsentrasi dari titrasi)
- Tuliskan persamaan setara reaksi titrasinya dan bacalah koefisien (spesies yang dititrasi) dan (titran).
- Bacalah pada buret, lalu hitung jumlah titran yang dituangkan, .
- Pada titik ekuivalen, .
- Bagilah dengan volume yang dititrasi: . Jika sampelnya diencerkan sebelum titrasi, kalikan dengan faktor pengencerannya.
Contoh 36.9 (Larutan besi(II))
Sebanyak larutan besi(II), yang telah diasamkan, memerlukan permanganat . Di sini () dan (): , jadi , dan .
36.5 Titrasi sebagai pengukuran
Di laboratorium — Membaca buret
Buret dibilas dengan titran, diisi, dan ujungnya dibebaskan dari gelembung udara. Permukaannya dibaca pada dasar meniskus, dengan mata sejajar, sebelum dan sesudah titrasi: volume yang dituangkan adalah selisihnya. Garis skalanya setiap , dan pembacaan dapat diperkirakan sampai . Mendekati titik ekuivalen, titran ditambahkan tetes demi tetes, sementara labunya digoyang atau diaduk.
Catatan 36.10 (Seberapa teliti titrasi?)
Setiap pembacaan buret dapat meleset sekitar , dan volume yang dituangkan adalah selisih dua pembacaan: meleset sampai . Untuk , itu berarti . yang lebih besar membuat kesalahan relatif ini lebih kecil, itulah sebabnya konsentrasi titran dipilih agar memberikan volume ekuivalen 10 sampai dengan buret . Titrasi diulangi sampai dua hasil sesuai dalam batas sekitar . Pembahasan yang lebih cermat tentang ketidakpastian pengukuran diberikan dalam buku Tahun Pertama universitas.
Keselamatan
Kalium permanganat padat adalah oksidator yang dapat memperbesar api, korosif, dan berbahaya; larutan encernya menodai kulit dan pakaian menjadi cokelat. Larutan iodin berbahaya. Pakai kacamata pelindung dan sarung tangan; limbahnya dikumpulkan, tidak pernah dibuang ke bak cuci.
36.6 Latihan
Latihan 36.1 ★
Dalam titrasi, apa itu titran? Apa itu larutan yang dititrasi? Apa yang terjadi pada titik ekuivalen?
Solusi
Solusi Latihan 36.1.
Titran adalah larutan yang konsentrasinya diketahui dengan teliti, di dalam buret; larutan yang dititrasi mengandung spesies yang akan diukur, di dalam labu. Pada titik ekuivalen, titran yang ditambahkan dan spesies yang dititrasi berada dalam perbandingan yang sesuai dengan persamaan: keduanya habis.
Latihan 36.2 ★
Berapa jumlah ion permanganat yang terkandung dalam larutan ?
Solusi
Solusi Latihan 36.2.
.
Latihan 36.3 ★
Pada gambar jumlah zat terhadap volume yang dituangkan, bacalah volume ekuivalennya. Berapa jumlah besi(II) di dalam labu pada awalnya?
Solusi
Solusi Latihan 36.3.
; garis besi(II) dimulai pada , yaitu .
Latihan 36.4 ★
Mengapa tidak diperlukan indikator untuk titrasi dengan permanganat?
Solusi
Solusi Latihan 36.4.
Titran itu sendiri berwarna (ungu) dan produknya hampir tak berwarna: warnanya muncul di dalam labu begitu permanganat berlebih.
Latihan 36.5 ★
Pada titik ekuivalen titrasi besi(II) dengan permanganat, berapa perbandingan jumlah besi(II) terhadap jumlah permanganat yang dituangkan? Mengapa?
Solusi
Solusi Latihan 36.5.
5: persamaannya menghabiskan 5 ion besi(II) per ion permanganat, dan pada titik ekuivalen pereaksi-pereaksinya telah dipertemukan dalam perbandingan itu.
Latihan 36.6 ★★
Sebanyak larutan besi(II) yang telah diasamkan memerlukan permanganat . Hitung konsentrasi molar besi(II), lalu konsentrasi massanya.
Solusi
Solusi Latihan 36.6.
; ; ; .
Latihan 36.7 ★★
Sebutir tablet vitamin C dilarutkan menjadi larutan. Sebanyak larutan itu, dengan amilum, memerlukan iodin . Berapa massa vitamin C yang dikandung tablet itu?
Solusi
Solusi Latihan 36.7.
Perbandingan 1:1: dalam , jadi dalam , yaitu : sekitar .
Latihan 36.8 ★★
Sebuah reaksi tuntas tetapi memerlukan waktu beberapa menit. Mengapa reaksi itu tidak dapat dipakai begitu saja untuk titrasi dengan perubahan warna?
Solusi
Solusi Latihan 36.8.
Setiap tetes tidak akan langsung bereaksi: warna titran akan bertahan sebelum titik ekuivalen, dan akhirnya akan terlihat terlalu cepat (atau orang harus menunggu beberapa menit setelah setiap tetes).
Latihan 36.9 ★★
Lihatlah ketiga labu. Seorang siswa berhenti pada labu yang seungu labu ketiga. Apakah volume ekuivalennya terlalu besar atau terlalu kecil? Apa yang seharusnya ia lakukan mendekati titik ekuivalen?
Solusi
Solusi Latihan 36.9.
Terlalu besar: ia telah melewati titik ekuivalen, menambahkan permanganat berlebih. Mendekati titik ekuivalen seharusnya ia menambahkan titran tetes demi tetes, sambil menggoyang labu, lalu berhenti pada warna merah muda samar pertama yang bertahan.
Latihan 36.10 ★★
Sebuah larutan besi(II) pekat mula-mula diencerkan sepuluh kali. Lalu larutan encer itu memerlukan permanganat . Tentukan konsentrasi larutan pekatnya.
Solusi
Solusi Latihan 36.10.
dalam : untuk larutan encer, dan untuk larutan pekatnya.
Latihan 36.11 ★★
Larutan besi(II) pada contoh soal dalam bab ini memiliki . Berapa massa besi yang dikandung larutan itu?
Solusi
Solusi Latihan 36.11.
.
Latihan 36.12 ★★★
Sebuah titrasi memberikan . Perkirakan kesalahan relatif akibat pembacaan buret, lalu bandingkan dengan . Usulkan dua cara untuk memperoleh volume ekuivalen yang lebih besar.
Solusi
Solusi Latihan 36.12.
, dibandingkan untuk . Titrasilah volume larutan yang lebih besar (atau sampel yang lebih pekat), atau pakailah titran yang lebih encer.
Latihan 36.13 ★★★
Hidrogen peroksida dititrasi dengan permanganat dalam suasana asam:
Sebuah disinfektan diencerkan sepuluh kali; larutan encer itu memerlukan permanganat . Tentukan konsentrasi molar hidrogen peroksida dalam disinfektan itu, lalu konsentrasi massanya (: ).
Solusi
Solusi Latihan 36.13.
; dalam : dalam larutan encer, dalam disinfektan, yaitu (larutan sekitar 3 %).
Latihan 36.14 ★★★
Sebutir tablet besi seharusnya mengandung sekitar besi(II). Konsentrasi permanganat berapa yang memberikan volume ekuivalen sekitar dengan buret ? Apa yang akan salah dengan larutan yang sepuluh kali lebih pekat?
Solusi
Solusi Latihan 36.14.
, yang harus dialirkan dalam sekitar : , jadi larutan . Jika sepuluh kali lebih pekat, akan sekitar : kesalahan buret akan mencapai sekitar .
Latihan 36.15 ★★★
Persamaan titrasi itu memperlihatkan untuk setiap . Untuk volume ekuivalen pada , berapa jumlah ion hidrogen yang terpakai? Cukupkah asam yang mengandung ion hidrogen? Mengapa labunya harus diasamkan?
Solusi
Solusi Latihan 36.15.
ion hidrogen. pada mengandung : cukup, lebih dari empat kali lipat. Tanpa asam, reaksi dalam bab ini tidak dapat berlangsung seperti yang tertulis (ion hidrogen adalah pereaksinya), dan permanganat akan bereaksi secara lain.
36.7 Soal: Jujurkah Tablet Besi Itu?
Soal 36.1
Soal akhir pekan — sebuah suplemen zat besi mengaku mengandung 80 mg besi per tablet: apakah hasil titrasi sesuai?
Kotak sebuah suplemen zat besi mencantumkan besi, dalam bentuk besi(II), per tablet. Sebutir tablet digerus dan dilarutkan dalam sekitar asam sulfat encer, lalu dititrasi dengan kalium permanganat . Warna merah muda samar bertahan pada .
Bagian I — Reaksinya.
- Sebutkan kedua pasangan redoks yang terlibat. Spesies mana yang oksidator, mana yang reduktor?
- Tuliskan kedua setengah reaksinya.
- Gabungkan keduanya menjadi persamaan titrasi, lalu periksalah bahwa persamaan itu setara dalam muatan.
- Mengapa tablet itu dilarutkan dalam asam?
- Tunjukkan bahwa reaksi itu memenuhi syarat-syarat titrasi, lalu jelaskan bagaimana titik ekuivalen terlihat.
Bagian II — Titrasinya.
- Di dalam alat gelas apa larutan permanganat berada? Bagaimana volumenya dibaca?
- Apa warna isi labu sebelum titik ekuivalen, dan mengapa setiap tetes kehilangan warnanya?
- Hitung jumlah permanganat yang dituangkan pada titik ekuivalen.
Bagian III — Besinya.
- Simpulkan jumlah besi(II) dalam tablet itu.
- Hitung massanya dalam miligram.
- Bandingkan dengan labelnya: berapa selisih relatifnya?
- Volume yang dituangkan dapat meleset . Berapa miligram massa besi itu dapat meleset? Apakah labelnya terbukti?
Bagian IV — Beberapa tablet.
- Dua tablet lagi memberikan dan . Hitung massa besinya.
- Hitung rata-rata ketiga tablet itu.
- Ketiga hasil itu berbeda lebih besar daripada kesalahan buret. Apa yang ditunjukkan hal ini tentang tablet-tablet itu?
- Apakah permanganat akan menjadi pilihan yang lebih baik? Jelaskan.
- Banyak suplemen juga mengandung vitamin C, sebuah reduktor. Apa pengaruhnya pada titrasi, dan pada massa besi yang diperoleh?
- Besi itu terdapat sebagai besi(II) sulfat, . Berapa massa besi(II) sulfat yang dikandung satu tablet?
- Berapa ion besi(II) itu?
- Nyatakan jawaban akhirnya: berapa massa besi yang dikandung satu tablet?
Solusi
Solusi Soal 36.1.
1. / dan /. Oksidatornya ion permanganat, reduktornya ion besi(II).
2. ; .
3. Yang kedua dikalikan 5: . Muatan di kiri ; di kanan .
4. Ion hidrogen adalah pereaksi: reaksinya memerlukan larutan asam.
5. Reaksinya tuntas, cepat, dan satu-satunya reaksi permanganat di dalam labu; permanganat yang ungu habis terpakai sebelum titik ekuivalen dan mewarnai labu menjadi merah muda sesudahnya.
6. Di dalam buret; dibaca pada dasar meniskus, mata sejajar, sebelum dan sesudah, sampai .
7. Kuning pucat (ion-ion besi); setiap tetes ungu langsung dihabiskan oleh ion-ion besi(II) yang masih ada.
8. .
9. .
10. .
11. .
12. dari adalah , sekitar : hasilnya, mg, sesuai dengan labelnya.
13. : ; : .
14. .
15. Tablet-tablet itu sendiri sedikit berbeda dalam kandungan besinya, sekitar .
16. Tidak: akan sekitar , dan kesalahan buretnya , lima kali lebih buruk.
17. Vitamin C juga akan dioksidasi oleh permanganat: reaksinya tidak lagi tunggal, akan terlalu besar, dan besinya akan dihitung terlalu tinggi.
18. , sekitar .
19. ion.
20. Sekitar besi per tablet: labelnya jujur.