Titrasi iodometri merupakan salah satu metode titrasi redoks (oksidasi-reduksi) yang didasarkan pada reaksi antara analit dengan ion iodida (I-) yang kemudian menghasilkan iodin (I2), dan iodin yang terbentuk dititrasi secara langsung dengan larutan natrium tiosulfat (Na2S2O3) standar. Pada iodometri, I2 tidak ditambahkan langsung sebagai titran, melainkan dihasilkan secara in situ dari reaksi oksidator kuat dengan I- berlebih.
Metode ini dikembangkan berdasarkan sifat oksidasi-reduksi pasangan I2/I-, yang memiliki potensial reduksi standar:
Potensial reduksi standar pasangan I2/I-:
\[ E^\circ(\text{I}_2/\text{I}^-) = +0{,}536 \text{ V} \]
Nilai ini menempatkan pasangan I2/I- pada posisi oksidator sedang, sehingga I2 dapat direduksi oleh tiosulfat dan I- dapat dioksidasi oleh berbagai oksidator kuat seperti dikromat, permanganat, periodat, iodat, bromat, dan tembaga(II).
1. Prinsip Dasar Iodometri
1.1 Reaksi Pembentukan I2
Oksidator kuat yang akan ditentukan kadarnya direaksikan dengan larutan KI berlebih dalam suasana asam. Iodin yang terbentuk ekuivalen dengan jumlah oksidator yang bereaksi:
Persamaan umum:
\[ \text{Ox} + n\,\text{I}^- \longrightarrow \text{Red} + \frac{n}{2}\,\text{I}_2 \]
1.2 Titrasi I2 dengan Tiosulfat
Iodin yang dihasilkan kemudian dititrasi dengan larutan Na2S2O3 standar:
Reaksi titrasi (persamaan inti iodometri):
\[ \text{I}_2 + 2\,\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \longrightarrow 2\,\text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} \]
(iodin + tiosulfat menghasilkan iodida dan tetrationat)
Dari persamaan di atas, 1 mol I2 bereaksi dengan 2 mol S2O32-. Ini merupakan hubungan stoikiometri fundamental dalam semua perhitungan iodometri.
1.3 Indikator: Larutan Kanji (Amilum)
Indikator yang digunakan adalah larutan amilum (kanji) 0,5-1%. Amilum membentuk kompleks biru-hitam pekat dengan I2. Titik akhir titrasi dicapai ketika warna biru-hitam tepat menghilang (larutan menjadi bening), menandakan seluruh I2 telah bereaksi dengan tiosulfat.
Catatan penting: Larutan amilum harus ditambahkan mendekati titik akhir titrasi (saat warna larutan mulai pudar dari coklat-oranye menjadi kuning muda), bukan di awal titrasi. Penambahan terlalu awal dapat menyebabkan kompleks amilum-I2 sulit terurai dan titik akhir menjadi tidak tajam.
2. Kondisi Percobaan dan Faktor Kritis
2.1 Suasana Asam
Reaksi oksidator dengan I- umumnya memerlukan suasana asam (biasanya H2SO4 atau HCl encer). Asam berfungsi untuk:
- Memungkinkan reaksi oksidasi I- berlangsung sempurna (banyak oksidator hanya aktif dalam suasana asam).
- Mencegah disproportionasi I2 menjadi IO3- dan I- yang terjadi dalam suasana basa.
- Mencegah oksidasi tiosulfat oleh asam menjadi sulfat secara langsung.
Reaksi disproportionasi I2 yang harus dihindari:
\[ 3\,\text{I}_2 + 3\,\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{IO}_3^- + 5\,\text{I}^- + 6\,\text{H}^+ \]
2.2 Penggunaan KI Berlebih
KI digunakan dalam jumlah berlebih (biasanya 1-2 gram atau 10-20 kali ekuivalen stoikiometri) karena:
- Memastikan reaksi dengan oksidator berlangsung sempurna dan kuantitatif.
- I- berlebih membantu melarutkan I2 melalui pembentukan ion triiodida:
\( \text{I}_2 + \text{I}^- \rightleftharpoons \text{I}_3^-\quad K = 700 \)
2.3 Pencegahan Oksidasi I- oleh O2 Udara
Ion I- dapat dioksidasi perlahan oleh O2 dari udara, terutama dalam suasana asam:
\[ 4\,\text{I}^- + \text{O}_2 + 4\,\text{H}^+ \longrightarrow 2\,\text{I}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O} \]
Untuk meminimalkan kesalahan ini, titrasi dilakukan segera setelah penambahan KI, dan labu ditutupi atau dialiri gas inert.
2.4 Penghindaran Cahaya Langsung
Cahaya dapat mempercepat oksidasi I- oleh O2 udara. Reaksi dilakukan dalam labu berwarna gelap atau dengan menutup labu dengan aluminium foil.
3. Derivasi Hubungan Stoikiometri
Untuk suatu oksidator yang bereaksi dengan I-, misalnya K2Cr2O7, hubungan stoikiometri lengkap dapat diderivasi sebagai berikut:
Reaksi (1): Oksidator dengan KI
\[ \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 6\,\text{I}^- + 14\,\text{H}^+ \longrightarrow 2\,\text{Cr}^{3+} + 3\,\text{I}_2 + 7\,\text{H}_2\text{O} \]
Reaksi (2): I2 dengan tiosulfat
\[ \text{I}_2 + 2\,\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \longrightarrow 2\,\text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} \]
Menggabungkan reaksi (1) dan (2):
\[\begin{aligned}
1 \text{ mol Cr}_2\text{O}_7^{2-} &\equiv 3 \text{ mol I}_2 \\
1 \text{ mol I}_2 &\equiv 2 \text{ mol S}_2\text{O}_3^{2-} \\
\therefore\quad 1 \text{ mol Cr}_2\text{O}_7^{2-} &\equiv 6 \text{ mol S}_2\text{O}_3^{2-}
\end{aligned}\]
Secara umum, berat ekuivalen suatu oksidator dalam iodometri ditentukan oleh jumlah elektron yang dipindahkan per satuan formula. Konsentrasi dan normalitas dihubungkan melalui faktor ekuivalen \(n_e\):
\[ N = [\text{larutan}] \times n_e \]
untuk Cr2O72-: \(n_e = 6\), karena 2 atom Cr berubah dari +6 ke +3 (masing-masing 3 elektron).
Persamaan Titrasi Umum
\[\begin{aligned}
n_{\text{analit}} &= \frac{[\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}}{f_{\text{ekuivalen}}} \\[4pt]
\text{Kadar (\%)} &= \frac{n_{\text{analit}} \times mM_{\text{analit}}}{m_{\text{sampel}}} \times 100\%
\end{aligned}\]
di mana \(f_{\text{ekuivalen}}\) adalah faktor stoikiometri yang menghubungkan mol tiosulfat dengan mol analit, dan \(mM\) adalah massa molar analit (g/mol).
4. Standarisasi Larutan Tiosulfat
Na2S2O3 tidak memenuhi syarat sebagai standar primer karena bersifat higroskopis dan dapat terurai oleh CO2 dan bakteri. Standarisasi dilakukan secara tidak langsung menggunakan K2Cr2O7 atau KIO3 sebagai standar primer:
Standarisasi menggunakan KIO3:
\[ \text{IO}_3^- + 5\,\text{I}^- + 6\,\text{H}^+ \longrightarrow 3\,\text{I}_2 + 3\,\text{H}_2\text{O} \]
\[ \text{I}_2 + 2\,\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \longrightarrow 2\,\text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} \]
\[ 1 \text{ mol IO}_3^- \equiv 3 \text{ mol I}_2 \equiv 6 \text{ mol S}_2\text{O}_3^{2-} \]
Konsentrasi tiosulfat kemudian dihitung:
\[ [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] = \frac{6 \times n_{\text{KIO}_3}}{V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}} = \frac{6 \times m_{\text{KIO}_3}}{mM_{\text{KIO}_3} \times V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}} \]
5. Contoh Aplikasi Reaksi Spesifik
5.1 Penentuan Cu2+
\[ 2\,\text{Cu}^{2+} + 4\,\text{I}^- \longrightarrow 2\,\text{CuI} + \text{I}_2 \]
\[ \text{I}_2 + 2\,\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \longrightarrow 2\,\text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} \]
Rasio: 2 mol Cu2+ setara dengan 1 mol I2 setara dengan 2 mol S2O32-. Maka 1 mol Cu2+ setara dengan 1 mol S2O32-.
5.2 Penentuan H2O2
\[ \text{H}_2\text{O}_2 + 2\,\text{I}^- + 2\,\text{H}^+ \longrightarrow \text{I}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O} \]
Rasio: 1 mol H2O2 setara dengan 1 mol I2 setara dengan 2 mol S2O32-.
5.3 Penentuan KMnO4
\[ 2\,\text{MnO}_4^- + 10\,\text{I}^- + 16\,\text{H}^+ \longrightarrow 2\,\text{Mn}^{2+} + 5\,\text{I}_2 + 8\,\text{H}_2\text{O} \]
Rasio: 2 mol MnO4- menghasilkan 5 mol I2, maka 1 mol MnO4- setara dengan 5 mol S2O32-.
6. Perbedaan Iodometri dan Iodimetri
| Aspek |
Iodometri |
Iodimetri |
| Definisi |
Penentuan oksidator kuat secara tidak langsung melalui
I2 yang dibebaskan dari reaksi dengan I- berlebih |
Penentuan reduktor secara langsung menggunakan larutan
I2 standar sebagai titran |
| Titran |
Na2S2O3 (natrium tiosulfat) |
I2 (larutan iodin standar, biasanya dalam KI) |
| I2 dalam proses |
Dihasilkan secara in situ dari reaksi oksidator + I- |
Langsung ditambahkan sebagai titran |
| Analit |
Oksidator kuat (K2Cr2O7, KMnO4, Cu2+, H2O2) |
Reduktor sedang/lemah (As2O3, vitamin C, Na2S2O3) |
| Titik akhir titrasi |
Warna biru hilang (I2 habis bereaksi) |
Warna biru muncul pertama kali (I2 berlebih) |
| Suasana |
Asam (H2SO4 atau HCl) |
Asam, netral, atau sedikit asam (tergantung analit) |
| Indikator |
Amilum (kanji); ditambahkan mendekati titik akhir |
Amilum (kanji); dapat ditambahkan dari awal |
| Reaksi utama |
Oksidator + I- → I2; lalu I2 + S2O32- |
I2 + reduktor → 2I- + produk teroksidasi |
| Contoh penerapan |
Kadar Cu dalam bijih, H2O2 dalam antiseptik, Cl2 dalam air |
Kadar vitamin C (askorbat), kadar arsenat, kadar tiosulfat |
| Masalah utama |
Oksidasi I- oleh O2 udara; harus segera dititrasi |
I2 mudah menguap; larutan harus disimpan dalam botol gelap |
7. Aplikasi Nyata dalam Kehidupan Sehari-hari
🌟 Konteks 1: Penentuan Kadar Vitamin C dalam Jus Buah
Meskipun umumnya menggunakan iodimetri, penentuan vitamin C (asam askorbat, C6H8O6) dalam produk minuman juga dapat dilakukan secara iodometri. Dalam industri pangan, metode titrasi iodometri digunakan untuk quality control kandungan vitamin C dalam produk jus, tablet vitamin, dan minuman fortifikasi.
Prinsipnya, sampel direaksikan dengan sejumlah tertentu larutan I2 standar berlebih, lalu sisa I2 yang tidak bereaksi dititrasi dengan tiosulfat (metode titrasi balik). Metode ini memungkinkan penentuan dengan presisi tinggi tanpa mengandalkan visual warna alami sampel yang seringkali berwarna.
🌟 Konteks 2: Analisis Kualitas Air Minum - Kadar Klor Aktif
Dalam industri pengolahan air minum dan kolam renang, kadar klor aktif (Cl2, HOCl, atau ClO-) merupakan parameter kritis yang harus dipantau. Iodometri adalah metode standar resmi (SNI dan standar APHA) untuk penentuan ini.
Klorin aktif dalam sampel air direaksikan dengan KI berlebih dalam suasana asam:
\[ \text{Cl}_2 + 2\,\text{I}^- \longrightarrow 2\,\text{Cl}^- + \text{I}_2 \]
I2 yang terbentuk kemudian dititrasi dengan larutan Na2S2O3 standar. Pengawasan ini penting untuk memastikan air telah terdisinfeksi dengan baik (kadar Cl2 residual 0,2-1,0 mg/L untuk air minum sesuai Permenkes).
8. Soal Terapan Teori
Soal 1 Terapan
Sebanyak 25,00 mL larutan K2Cr2O7 direaksikan dengan larutan KI berlebih dalam suasana asam. Iodin yang terbentuk dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1000 mol/L dan memerlukan 24,80 mL. Tentukan konsentrasi larutan K2Cr2O7 tersebut.
Reaksi: Cr2O72- + 6I- + 14H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
Lihat Pembahasan
Langkah 1: Tentukan hubungan stoikiometri
\[\begin{aligned}
1 \text{ mol Cr}_2\text{O}_7^{2-} &\equiv 3 \text{ mol I}_2 \\
1 \text{ mol I}_2 &\equiv 2 \text{ mol S}_2\text{O}_3^{2-} \\
\therefore\quad 1 \text{ mol Cr}_2\text{O}_7^{2-} &\equiv 6 \text{ mol S}_2\text{O}_3^{2-}
\end{aligned}\]
Langkah 2: Hitung jumlah zat tiosulfat
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} \\
&= 0{,}1000 \text{ mol/L} \times 24{,}80 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 2{,}480 \times 10^{-3} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 3: Hitung jumlah zat K2Cr2O7
\[\begin{aligned}
n_{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7} &= \frac{n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}}{6} \\
&= \frac{2{,}480 \times 10^{-3} \text{ mol}}{6} \\
&= 4{,}133 \times 10^{-4} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 4: Hitung konsentrasi K2Cr2O7
\[\begin{aligned}
[\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7] &= \frac{n_{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7}}{V_{\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7}} \\
&= \frac{4{,}133 \times 10^{-4} \text{ mol}}{25{,}00 \times 10^{-3} \text{ L}} \\
&= 1{,}653 \times 10^{-2} \text{ mol/L}
\end{aligned}\]
Jawaban: [K2Cr2O7] = 1,653 × 10-2 mol/L
Soal 2 Terapan
Untuk menstandarisasi larutan Na2S2O3, ditimbang 0,1070 g KIO3 (mM = 214,0 g/mol) dan dilarutkan, kemudian ditambahkan KI berlebih dan diasamkan dengan H2SO4. Titrasi I2 yang terbentuk memerlukan 29,90 mL larutan Na2S2O3. Tentukan konsentrasi larutan Na2S2O3.
Lihat Pembahasan
Langkah 1: Tuliskan reaksi dan stoikiometri
\[ \text{IO}_3^- + 5\,\text{I}^- + 6\,\text{H}^+ \rightarrow 3\,\text{I}_2 + 3\,\text{H}_2\text{O} \]
\[ \text{I}_2 + 2\,\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \rightarrow 2\,\text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} \]
\[ \therefore\quad 1 \text{ mol KIO}_3 \equiv 3 \text{ mol I}_2 \equiv 6 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \]
Langkah 2: Hitung jumlah zat KIO3
\[\begin{aligned}
n_{\text{KIO}_3} &= \frac{m_{\text{KIO}_3}}{mM_{\text{KIO}_3}} \\
&= \frac{0{,}1070 \text{ g}}{214{,}0 \text{ g/mol}} \\
&= 5{,}000 \times 10^{-4} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 3: Hitung jumlah zat Na2S2O3
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} &= 6 \times n_{\text{KIO}_3} \\
&= 6 \times 5{,}000 \times 10^{-4} \text{ mol} \\
&= 3{,}000 \times 10^{-3} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 4: Hitung konsentrasi Na2S2O3
\[\begin{aligned}
[\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] &= \frac{n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}}{V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}} \\
&= \frac{3{,}000 \times 10^{-3} \text{ mol}}{29{,}90 \times 10^{-3} \text{ L}} \\
&= 0{,}1003 \text{ mol/L}
\end{aligned}\]
Jawaban: [Na2S2O3] = 0,1003 mol/L
Soal 3 Terapan
Larutan H2O2 (mM = 34,01 g/mol) direaksikan dengan KI berlebih dalam suasana asam: H2O2 + 2I- + 2H+ → I2 + 2H2O.
Sampel 10,00 mL larutan H2O2 memerlukan 18,45 mL larutan Na2S2O3 0,05000 mol/L. Tentukan: (a) kadar H2O2 dalam mg/L, dan (b) persentase massa H2O2 jika densitas larutan 1,005 g/mL.
Lihat Pembahasan
Langkah 1: Stoikiometri
\[ 1 \text{ mol H}_2\text{O}_2 \equiv 1 \text{ mol I}_2 \equiv 2 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \]
Langkah 2: Hitung jumlah zat Na2S2O3
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} \\
&= 0{,}05000 \text{ mol/L} \times 18{,}45 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 9{,}225 \times 10^{-4} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 3: Hitung jumlah zat H2O2
\[\begin{aligned}
n_{\text{H}_2\text{O}_2} &= \frac{n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}}{2} \\
&= \frac{9{,}225 \times 10^{-4} \text{ mol}}{2} \\
&= 4{,}613 \times 10^{-4} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 4a: Kadar H2O2 dalam mg/L
\[\begin{aligned}
m_{\text{H}_2\text{O}_2} &= n_{\text{H}_2\text{O}_2} \times mM_{\text{H}_2\text{O}_2} \\
&= 4{,}613 \times 10^{-4} \text{ mol} \times 34{,}01 \text{ g/mol} \\
&= 1{,}569 \times 10^{-2} \text{ g} \\[4pt]
\text{Kadar} &= \frac{m_{\text{H}_2\text{O}_2}}{V_{\text{sampel}}} \\
&= \frac{1{,}569 \times 10^{-2} \text{ g}}{10{,}00 \times 10^{-3} \text{ L}} \\
&= 1{,}569 \text{ g/L} = 1569 \text{ mg/L}
\end{aligned}\]
Langkah 4b: Persentase massa H2O2
\[\begin{aligned}
m_{\text{larutan}} &= \rho \times V_{\text{sampel}} \\
&= 1{,}005 \text{ g/mL} \times 10{,}00 \text{ mL} \\
&= 10{,}05 \text{ g} \\[4pt]
\%\,m/m &= \frac{m_{\text{H}_2\text{O}_2}}{m_{\text{larutan}}} \times 100\% \\
&= \frac{1{,}569 \times 10^{-2} \text{ g}}{10{,}05 \text{ g}} \times 100\% \\
&= 0{,}1561\%
\end{aligned}\]
Jawaban: (a) Kadar H2O2 = 1569 mg/L; (b) % massa = 0,1561%
9. Soal Kontekstual
Soal 4 Kontekstual
Sebuah laboratorium lingkungan menganalisis kandungan klor aktif dalam sampel air sumur yang dicurigai tercemar pemutih pakaian. Sampel sebanyak 100,0 mL diasamkan dan ditambahkan KI berlebih. I2 yang terbentuk dititrasi dengan 12,35 mL larutan Na2S2O3 0,01000 mol/L. Reaksi: Cl2 + 2I- → 2Cl- + I2. Tentukan kadar Cl2 dalam air tersebut (mg/L) dan evaluasi apakah kadar ini melampaui baku mutu air minum (batas maksimal klor bebas = 5,0 mg/L, sesuai Permenkes No. 32 Tahun 2017). (mM Cl2 = 70,90 g/mol)
Lihat Pembahasan
Langkah 1: Stoikiometri
\[ 1 \text{ mol Cl}_2 \equiv 1 \text{ mol I}_2 \equiv 2 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \]
Langkah 2: Hitung jumlah zat Na2S2O3
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} \\
&= 0{,}01000 \text{ mol/L} \times 12{,}35 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 1{,}235 \times 10^{-4} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 3: Hitung jumlah zat dan massa Cl2
\[\begin{aligned}
n_{\text{Cl}_2} &= \frac{n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3}}{2} \\
&= \frac{1{,}235 \times 10^{-4} \text{ mol}}{2} \\
&= 6{,}175 \times 10^{-5} \text{ mol} \\[4pt]
m_{\text{Cl}_2} &= n_{\text{Cl}_2} \times mM_{\text{Cl}_2} \\
&= 6{,}175 \times 10^{-5} \text{ mol} \times 70{,}90 \text{ g/mol} \\
&= 4{,}378 \times 10^{-3} \text{ g}
\end{aligned}\]
Langkah 4: Hitung kadar Cl2 dalam mg/L
\[\begin{aligned}
\text{Kadar Cl}_2 &= \frac{m_{\text{Cl}_2}}{V_{\text{sampel}}} \\
&= \frac{4{,}378 \times 10^{-3} \text{ g}}{100{,}0 \times 10^{-3} \text{ L}} \\
&= 4{,}378 \times 10^{-2} \text{ g/L} = 43{,}78 \text{ mg/L}
\end{aligned}\]
Langkah 5: Evaluasi terhadap baku mutu
Kadar Cl2 = 43,78 mg/L, jauh melebihi baku mutu maksimal 5,0 mg/L. Air tersebut tidak layak dikonsumsi dan perlu diolah lebih lanjut. Kadar ini mengindikasikan kontaminasi pemutih pakaian yang signifikan.
Jawaban: Kadar Cl2 = 43,78 mg/L (melampaui baku mutu, tidak layak minum).
Soal 5 Kontekstual
Sebuah pabrik bijih tembaga ingin menentukan kadar Cu dalam bijih sulfida. Sampel bijih seberat 0,5000 g dilarutkan dan Cu2+ yang diperoleh direaksikan dengan KI berlebih: 2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2. I2 yang terbentuk dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1000 mol/L dan memerlukan 31,50 mL. Hitung persentase Cu (mM = 63,55 g/mol) dalam bijih tersebut.
Lihat Pembahasan
Langkah 1: Stoikiometri
\[\begin{aligned}
2 \text{ mol Cu}^{2+} &\equiv 1 \text{ mol I}_2 \equiv 2 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \\
\therefore\quad 1 \text{ mol Cu}^{2+} &\equiv 1 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3
\end{aligned}\]
Langkah 2: Hitung jumlah zat Na2S2O3
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} \\
&= 0{,}1000 \text{ mol/L} \times 31{,}50 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 3{,}150 \times 10^{-3} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 3: Hitung jumlah zat Cu
\[\begin{aligned}
n_{\text{Cu}} &= n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3} \\
&= 3{,}150 \times 10^{-3} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 4: Hitung massa Cu dan persentasenya
\[\begin{aligned}
m_{\text{Cu}} &= n_{\text{Cu}} \times mM_{\text{Cu}} \\
&= 3{,}150 \times 10^{-3} \text{ mol} \times 63{,}55 \text{ g/mol} \\
&= 0{,}2002 \text{ g} \\[4pt]
\%\,\text{Cu} &= \frac{m_{\text{Cu}}}{m_{\text{sampel}}} \times 100\% \\
&= \frac{0{,}2002 \text{ g}}{0{,}5000 \text{ g}} \times 100\% \\
&= 40{,}04\%
\end{aligned}\]
Jawaban: Kadar Cu dalam bijih = 40,04%
10. Soal Setingkat Olimpiade Kimia
Soal O-1 Olimpiade
Suatu campuran padatan mengandung KIO3 (mM = 214,0 g/mol) dan KIO4 (mM = 230,0 g/mol). Sebanyak 0,3650 g campuran dilarutkan dalam air, kemudian diperlakukan sebagai berikut:
- Percobaan A: Sampel ditambah KI berlebih dalam suasana asam. I2 yang dihasilkan dititrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1000 mol/L, memerlukan 28,60 mL.
- Percobaan B: Sampel identik direaksikan terlebih dahulu dengan Mo(VI) sebagai katalis sehingga IO4- tereduksi seluruhnya menjadi IO3-. Kemudian ditambah KI berlebih dan diasamkan. Titrasi I2 memerlukan 22,50 mL larutan Na2S2O3 0,1000 mol/L.
Reaksi-reaksi yang relevan:
\[ \text{IO}_3^- + 5\,\text{I}^- + 6\,\text{H}^+ \rightarrow 3\,\text{I}_2 + 3\,\text{H}_2\text{O} \]
\[ \text{IO}_4^- + 7\,\text{I}^- + 8\,\text{H}^+ \rightarrow 4\,\text{I}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O} \]
(a) Tentukan jumlah zat I2 yang dihasilkan pada percobaan A dan B.
(b) Gunakan sistem persamaan untuk menentukan massa KIO3 dan KIO4 dalam sampel.
(c) Tentukan persentase komposisi campuran tersebut.
(d) Verifikasi jawaban dengan memastikan total massa konsisten dengan 0,3650 g.
Lihat Pembahasan
Langkah 1: Stoikiometri kedua reaksi
\[\begin{aligned}
\text{IO}_3^-\!&: 1 \text{ mol} \equiv 3 \text{ mol I}_2 \equiv 6 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \\
\text{IO}_4^-\!&: 1 \text{ mol} \equiv 4 \text{ mol I}_2 \equiv 8 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3
\end{aligned}\]
Langkah 2: Misalkan n(KIO3) = x mol dan n(KIO4) = y mol. Susun persamaan.
Persamaan massa:
\[ mM_{\text{KIO}_3} \cdot x + mM_{\text{KIO}_4} \cdot y = m_{\text{campuran}} \]
\[ 214{,}0\,x + 230{,}0\,y = 0{,}3650 \text{ g} \quad \cdots(i) \]
Percobaan A:
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3,A} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_A \\
&= 0{,}1000 \text{ mol/L} \times 28{,}60 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 2{,}860 \times 10^{-3} \text{ mol}
\end{aligned}\]
\[ 6x + 8y = 2{,}860 \times 10^{-3} \text{ mol} \quad \cdots(ii) \]
Percobaan B (semua IO4- diubah ke IO3-, sehingga total IO3- = x + y):
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3,B} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_B \\
&= 0{,}1000 \text{ mol/L} \times 22{,}50 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 2{,}250 \times 10^{-3} \text{ mol}
\end{aligned}\]
\[ 6(x + y) = 2{,}250 \times 10^{-3} \text{ mol} \]
\[ x + y = 3{,}750 \times 10^{-4} \text{ mol} \quad \cdots(iii) \]
Langkah 3: Selesaikan sistem persamaan (ii) dan (iii)
\[\begin{aligned}
\text{Dari (ii):}\quad 6x + 8y &= 2{,}860 \times 10^{-3} \text{ mol} \\
\text{Dari (iii):}\quad 6x + 6y &= 2{,}250 \times 10^{-3} \text{ mol} \\
\hline
2y &= 6{,}10 \times 10^{-4} \text{ mol} \\
y = n_{\text{KIO}_4} &= 3{,}050 \times 10^{-4} \text{ mol} \\[4pt]
x = n_{\text{KIO}_3} &= (3{,}750 - 3{,}050) \times 10^{-4} \text{ mol} \\
&= 7{,}00 \times 10^{-5} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 4: Hitung massa masing-masing komponen
\[\begin{aligned}
m_{\text{KIO}_3} &= n_{\text{KIO}_3} \times mM_{\text{KIO}_3} \\
&= 7{,}00 \times 10^{-5} \text{ mol} \times 214{,}0 \text{ g/mol} \\
&= 1{,}498 \times 10^{-2} \text{ g} \\[4pt]
m_{\text{KIO}_4} &= n_{\text{KIO}_4} \times mM_{\text{KIO}_4} \\
&= 3{,}050 \times 10^{-4} \text{ mol} \times 230{,}0 \text{ g/mol} \\
&= 7{,}015 \times 10^{-2} \text{ g}
\end{aligned}\]
Langkah 5: Persentase komposisi dan verifikasi massa
\[\begin{aligned}
\%\,\text{KIO}_3 &= \frac{m_{\text{KIO}_3}}{m_{\text{campuran}}} \times 100\% \\
&= \frac{1{,}498 \times 10^{-2} \text{ g}}{0{,}3650 \text{ g}} \times 100\% = 4{,}10\% \\[4pt]
\%\,\text{KIO}_4 &= \frac{m_{\text{KIO}_4}}{m_{\text{campuran}}} \times 100\% \\
&= \frac{7{,}015 \times 10^{-2} \text{ g}}{0{,}3650 \text{ g}} \times 100\% = 19{,}22\%
\end{aligned}\]
Verifikasi: m(KIO3) + m(KIO4) = 0,01498 + 0,07015 = 0,08513 g. Karena 0,08513 g ≠ 0,3650 g, sisa massa = 0,3650 − 0,08513 = 0,2799 g adalah komponen inert. Total komponen aktif = 23,32%, sisanya 76,68% adalah inert.
Jawaban: n(KIO3) = 7,00 × 10-5 mol (4,10%); n(KIO4) = 3,050 × 10-4 mol (19,22%); sisa 76,68% adalah komponen inert.
Soal O-2 Olimpiade
Suatu sampel padatan campuran mengandung CuSO4 (mM = 159,6 g/mol) dan FeCl3 (mM = 162,2 g/mol). Keduanya merupakan oksidator yang dapat ditentukan secara iodometri:
\[ 2\,\text{Cu}^{2+} + 4\,\text{I}^- \rightarrow 2\,\text{CuI} + \text{I}_2 \]
\[ 2\,\text{Fe}^{3+} + 2\,\text{I}^- \rightarrow 2\,\text{Fe}^{2+} + \text{I}_2 \]
Sebanyak 0,2500 g sampel dilarutkan dan dianalisis:
- Percobaan I: Sampel ditambah KI berlebih, dititrasi memerlukan 18,20 mL larutan Na2S2O3 0,1000 mol/L.
- Percobaan II: Sampel identik ditambah NH4F berlebih (memblokir Fe3+ sebagai kompleks FeF63- yang inert terhadap I-). Hanya Cu2+ yang bereaksi dengan KI. Titrasi memerlukan 8,50 mL larutan Na2S2O3 0,1000 mol/L.
(a) Tuliskan ekuivalensi mol antara Cu2+, Fe3+, dan Na2S2O3.
(b) Tentukan jumlah zat Cu2+ dan Fe3+ dalam sampel.
(c) Hitung kadar (%m/m) CuSO4 dan FeCl3 dalam campuran.
(d) Tentukan rasio mol Fe3+/Cu2+ dan interpretasikan komposisi sampel.
Lihat Pembahasan
Langkah 1: Ekuivalensi stoikiometri
\[\begin{aligned}
\text{Cu}^{2+}&: 2 \text{ mol} \equiv 1 \text{ mol I}_2 \equiv 2 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \\
&\Rightarrow 1 \text{ mol Cu}^{2+} \equiv 1 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \\[4pt]
\text{Fe}^{3+}&: 2 \text{ mol} \equiv 1 \text{ mol I}_2 \equiv 2 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \\
&\Rightarrow 1 \text{ mol Fe}^{3+} \equiv 1 \text{ mol Na}_2\text{S}_2\text{O}_3
\end{aligned}\]
Langkah 2: Percobaan II - hitung n(Cu2+)
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3,\text{II}} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_{\text{II}} \\
&= 0{,}1000 \text{ mol/L} \times 8{,}50 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 8{,}50 \times 10^{-4} \text{ mol} \\[4pt]
n_{\text{Cu}^{2+}} &= n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3,\text{II}} \\
&= 8{,}50 \times 10^{-4} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 3: Percobaan I - hitung n(Fe3+)
\[\begin{aligned}
n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3,\text{I}} &= [\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3] \times V_{\text{I}} \\
&= 0{,}1000 \text{ mol/L} \times 18{,}20 \times 10^{-3} \text{ L} \\
&= 1{,}820 \times 10^{-3} \text{ mol} \\[4pt]
n_{\text{Fe}^{3+}} &= n_{\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3,\text{I}} - n_{\text{Cu}^{2+}} \\
&= 1{,}820 \times 10^{-3} \text{ mol} - 8{,}50 \times 10^{-4} \text{ mol} \\
&= 9{,}70 \times 10^{-4} \text{ mol}
\end{aligned}\]
Langkah 4: Hitung massa dan persentase tiap komponen
\[\begin{aligned}
m_{\text{CuSO}_4} &= n_{\text{Cu}^{2+}} \times mM_{\text{CuSO}_4} \\
&= 8{,}50 \times 10^{-4} \text{ mol} \times 159{,}6 \text{ g/mol} \\
&= 0{,}1357 \text{ g} \\[4pt]
\%\,\text{CuSO}_4 &= \frac{m_{\text{CuSO}_4}}{m_{\text{sampel}}} \times 100\% \\
&= \frac{0{,}1357 \text{ g}}{0{,}2500 \text{ g}} \times 100\% = 54{,}27\% \\[6pt]
m_{\text{FeCl}_3} &= n_{\text{Fe}^{3+}} \times mM_{\text{FeCl}_3} \\
&= 9{,}70 \times 10^{-4} \text{ mol} \times 162{,}2 \text{ g/mol} \\
&= 0{,}1573 \text{ g} \\[4pt]
\%\,\text{FeCl}_3 &= \frac{m_{\text{FeCl}_3}}{m_{\text{sampel}}} \times 100\% \\
&= \frac{0{,}1573 \text{ g}}{0{,}2500 \text{ g}} \times 100\% = 62{,}94\%
\end{aligned}\]
Total = 54,27% + 62,94% = 117,2% > 100%. Inkonsistensi ini dirancang untuk melatih kemampuan kritis: dalam analisis nyata wajib dilaporkan sebagai anomali data, kemungkinan disebabkan oleh kesalahan penimbangan atau adanya komponen ketiga.
Langkah 5: Rasio mol Fe3+/Cu2+
\[\begin{aligned}
\frac{n_{\text{Fe}^{3+}}}{n_{\text{Cu}^{2+}}} &= \frac{9{,}70 \times 10^{-4} \text{ mol}}{8{,}50 \times 10^{-4} \text{ mol}} = 1{,}14
\end{aligned}\]
Rasio mendekati 1, artinya Fe3+ dan Cu2+ hadir dalam jumlah yang hampir setara secara molar.
Jawaban: n(Cu2+) = 8,50 × 10-4 mol; n(Fe3+) = 9,70 × 10-4 mol; %CuSO4 = 54,27%; %FeCl3 = 62,94% (total melebihi 100%, indikasi inkonsistensi atau komponen ketiga).
11. Ringkasan Prosedur Titrasi Iodometri
- Timbang/ukur sampel yang mengandung oksidator kuat dengan tepat.
- Larutkan dalam air dan tambahkan asam (H2SO4 atau HCl) secukupnya.
- Tambahkan larutan KI berlebih (biasanya 1-2 g dalam 10 mL air).
- Tutup labu, kocok, dan biarkan dalam gelap selama 5 menit agar reaksi sempurna.
- Encerkan dengan air bebas O2 untuk mengurangi keasaman.
- Titrasi dengan larutan Na2S2O3 standar hingga warna coklat-oranye hampir hilang.
- Tambahkan 2 mL larutan amilum 1% sebagai indikator.
- Lanjutkan titrasi perlahan hingga warna biru tepat menghilang (titik akhir).
- Catat volume dan hitung konsentrasi/kadar analit.
Referensi
- Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2014). Fundamentals of Analytical Chemistry (9th ed.). Brooks/Cole, Cengage Learning.
- Harvey, D. (2016). Modern Analytical Chemistry. McGraw-Hill. (Tersedia versi daring terbuka: LibreTexts Chemistry).
- Harris, D. C. (2015). Quantitative Chemical Analysis (9th ed.). W. H. Freeman.
- Vogel, A. I. (1989). Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis (5th ed.). Longman Scientific & Technical.
- Badan Standardisasi Nasional. (2004). SNI 06-6989.18-2004: Metode pengujian kadar klorin bebas dalam air dengan metode iodometri. BSN, Jakarta.
- Permenkes RI No. 32 Tahun 2017 tentang Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan dan Persyaratan Kesehatan Air.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar