Titrasi Kompleksometri dan Presipitasi Sederhana Serta Kurva Simulasi

Titrasi kompleksometri dan presipitasi merupakan dua metode analisis volumetri yang didasarkan pada reaksi pembentukan kompleks koordinasi dan pengendapan, masing-masing digunakan secara luas dalam analisis kimia kuantitatif untuk menentukan konsentrasi ion logam maupun anion tertentu dalam suatu larutan. Pemahaman mendalam terhadap keduanya mencakup aspek kesetimbangan kimia, pemilihan indikator yang tepat, serta kondisi reaksi yang optimal agar diperoleh titik ekivalen yang akurat dan dapat direproduksi.

Bagian 1: Titrasi Kompleksometri

1.1 Konsep Dasar

Titrasi kompleksometri adalah metode titrasi yang memanfaatkan reaksi pembentukan kompleks koordinasi antara ion logam (analit) dengan ligan (titran). Titran yang paling umum digunakan adalah EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid, H₄Y) atau lebih tepatnya garam dinatriumnya (Na₂H₂Y).

Mengapa EDTA?
EDTA adalah ligan heksadentat (enam donor pasangan elektron: 2 atom N dan 4 atom O dari gugus karboksilat). Ini memungkinkan EDTA membentuk kompleks kelat yang sangat stabil dengan rasio 1:1 terhadap hampir semua kation logam bervalensi 2, 3, maupun 4.

1.2 Reaksi Pembentukan Kompleks EDTA

Secara umum, reaksi antara ion logam Mⁿ⁺ dengan EDTA (ditulis sebagai Y^4- pada pH tinggi) adalah:

Mⁿ⁺ + Y^4- ⇌ MY^(n-4)+

Konstanta stabilitas (kestabilan) kompleks didefinisikan sebagai:

\[ K_f = \frac{[\text{MY}^{(n-4)+}]}{[\text{M}^{n+}][\text{Y}^{4-}]} \]

Nilai K_f yang besar (sering 10⁸ hingga 10²⁵) menunjukkan kompleks yang sangat stabil, sehingga reaksi berlangsung sempurna.

Pengaruh pH: Faktor α_Y(H)

Dalam larutan asam, ion Y^4- terprotonasi membentuk HY^3-, H₂Y^2-, dst., sehingga konsentrasi Y^4- bebas berkurang. Untuk memperhitungkan hal ini, digunakan konstanta stabilitas kondisional:

\[ K_f' = \alpha_{Y(H)} \cdot K_f \]

di mana \(\alpha_{Y(H)}\) adalah fraksi molar EDTA yang berada dalam bentuk Y^4- pada pH tertentu. Nilai \(\alpha_{Y(H)}\) meningkat dengan naiknya pH, sehingga titrasi lebih efektif pada pH lebih tinggi.

pH	\(\alpha_{Y(H)}\)	log Kf' (Ca2+)	log Kf' (Zn2+)
4	3,6 × 10-9	1,3	7,7
6	2,2 × 10-5	5,6	11,9
8	5,4 × 10-3	7,9	14,2
10	0,36	9,9	16,2
12	0,98	10,6	16,9

1.3 Indikator Metalokromik

Indikator dalam titrasi kompleksometri adalah senyawa yang dapat membentuk kompleks berwarna dengan ion logam, namun kompleks logam-indikator lebih lemah dibanding kompleks logam-EDTA. Pada titik akhir, EDTA merebut ion logam dari indikator, menyebabkan perubahan warna.

Indikator umum:

• EBT (Eriochrome Black T): Merah anggur (terikat logam) → Biru (bebas). Digunakan pada pH 10 untuk Ca²⁺, Mg²⁺.
• Mureksid: Merah (terikat logam) → Ungu. Untuk Ca²⁺ pada pH 12.
• Kalkon (Eriochrome Black A): Merah → Biru untuk Ca²⁺.

1.4 Kurva Titrasi Kompleksometri

Kurva titrasi menggambarkan perubahan pM (= -log[Mⁿ⁺]) terhadap volume EDTA yang ditambahkan. Sebelum titik ekivalen, pM rendah (konsentrasi logam tinggi). Tepat pada titik ekivalen, terjadi lompatan tajam pM. Sesudah titik ekivalen, pM ditentukan oleh kelebihan EDTA dan nilai K_f'.

Bila simulasi tampak sedikit bermasalah di versi mobile (mungkin ada penggeseran nilai slider tidak disengaja) sila klik tombol reset lebih dahulu.

Simulasi Kurva Titrasi Kompleksometri

Dirancang oleh Urip.Info

Kompleksometri pM

Konsentrasi logam C_M (M)

0.010

Volume awal V₀ (mL)

50

Konsentrasi EDTA C_y (M)

0.010

log K_f (stabilitas)

10.0

pH larutan

10.0

💧 Volume EDTA (mL)

0.0

Titik Ekuivalen--

pM saat ini--

[Mⁿ⁺] (M)--

Kurva bertambah per 0,5 mL

1.5 Aplikasi Kehidupan Nyata

Konteks 1

Penentuan Kesadahan Air: Air sadah mengandung ion Ca²⁺ dan Mg²⁺ yang berasal dari mineral tanah. Kesadahan total ditentukan dengan titrasi EDTA menggunakan indikator EBT pada pH 10 (buffer amonia). Pengukuran ini penting untuk industri boiler dan PDAM agar kerak tidak terbentuk pada pipa dan pemanas air.

Konteks 2

Analisis Kadar Seng dalam Suplemen: Tablet suplemen Zn (Zinc) dapat dianalisis kadar Zn²⁺-nya menggunakan titrasi EDTA dengan indikator EBT pada pH 10. Karena Ca²⁺ dan Mg²⁺ dari eksipien tablet dapat mengganggu, dilakukan masking dengan NaCN untuk menutupi gangguan logam transisi lain.

Bagian 2: Titrasi Presipitasi

2.1 Konsep Dasar

Titrasi presipitasi adalah titrasi yang didasarkan pada reaksi pembentukan endapan (presipitat) yang sukar larut antara analit dan titran. Metode yang paling banyak digunakan adalah argentiometri, yaitu titrasi menggunakan larutan AgNO₃ sebagai titran.

Ag⁺ + Cl^- → AgCl(s)    K_sp = 1,8 × 10^-10

2.2 Hasil Kali Kelarutan (K_sp) dan Kelarutan

Untuk endapan biner M_aX_b, kesetimbangan kelarutan adalah:

M_aX_b(s) ⇌ a M^b+(aq) + b X^a-(aq)

\[ K_{sp} = [\text{M}^{b+}]^a [\text{X}^{a-}]^b \]

Untuk AgCl (a = b = 1):

\[ s = \sqrt{K_{sp}(\text{AgCl})} = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-10}} \approx 1{,}34 \times 10^{-5} \text{ mol/L} \]

2.3 Metode Titrasi Argentiometri

Metode	Indikator	pH	Prinsip Titik Akhir
Mohr	K2CrO4	6,5-10	Ag2CrO4 merah bata terbentuk setelah AgCl habis mengendap
Volhard	Fe3+ (FeNH4(SO4)2)	Asam	FeSCN2+ merah darah saat kelebihan SCN-
Fajans	Fluorescein / Diklorofluorescein	7-10	Adsorpsi indikator pada permukaan endapan berubah warna

Metode Mohr: Derivasi Konsentrasi CrO₄^2- Optimal

Agar Ag₂CrO₄ terbentuk tepat setelah AgCl habis mengendap (titik ekivalen), konsentrasi CrO₄^2- dihitung dari kondisi [Ag⁺] pada titik ekivalen:

\[ [\text{Ag}^+]_{TE} = \sqrt{K_{sp}(\text{AgCl})} = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-10}} \approx 1{,}34 \times 10^{-5} \text{ mol/L} \]

\[ [\text{CrO}_4^{2-}]_{\min} = \frac{K_{sp}(\text{Ag}_2\text{CrO}_4)}{[\text{Ag}^+]^2} = \frac{1{,}12 \times 10^{-12}}{(1{,}34 \times 10^{-5})^2} \approx 6{,}2 \times 10^{-3} \text{ mol/L} \]

Dalam praktik, konsentrasi K₂CrO₄ sekitar 0,005 mol/L digunakan agar tidak memberikan warna kuning yang terlalu pekat.

2.4 Kurva Titrasi Presipitasi

Kurva titrasi pengendapan menggambarkan perubahan pX (misalnya pCl = -log[Cl⁻]) terhadap volume titran (misalnya AgNO₃) yang ditambahkan. Sebelum titik ekuivalen, pX rendah (konsentrasi analit tinggi). Tepat pada titik ekuivalen, terjadi lompatan tajam pX. Sesudah titik ekuivalen, pX ditentukan oleh kelebihan titran dan nilai Ksp endapan yang terbentuk.

Bila simulasi tampak sedikit bermasalah di versi mobile (mungkin ada penggeseran nilai slider tidak disengaja) sila klik tombol reset lebih dahulu.

Simulasi Kurva Titrasi Presipitasi

Dirancang oleh Urip.Info

Pengendapan (AgCl) pCl

Konsentrasi Cl⁻ C_Cl (M)

0.010

Volume awal Cl⁻ V₀ (mL)

50

Konsentrasi AgNO₃ C_Ag (M)

0.010

log K_sp (AgCl)

-10.0

💧 Volume AgNO₃ (mL)

0.0

Titik Ekuivalen--

pCl saat ini--

[Cl⁻] (M)--

Kurva bertambah per 0,5 mL

2.5 Aplikasi Kehidupan Nyata

Konteks 1

Penentuan Kadar NaCl dalam Garam Dapur: Metode Mohr digunakan untuk menentukan kadar ion Cl^- dalam sampel garam dapur, air laut, atau produk makanan. Standar SNI mensyaratkan kadar NaCl dalam garam konsumsi minimal 94%. Titrasi dilakukan pada pH 6,5-10 agar Ag₂CrO₄ tidak mengendap terlalu dini.

Konteks 2

Analisis Klorida dalam Sampel Klinis: Metode Volhard digunakan dalam uji klorida urin dan serum darah karena kondisi asam mencegah pengendapan AgOH/Ag₃PO₄. Nilai normal klorida urin 110-250 mmol/24 jam merupakan indikator keseimbangan elektrolit tubuh.

Latihan Soal

Soal Terapan 1 - Kompleksometri

Sebanyak 25,00 mL larutan CaCl₂ dititrasi dengan EDTA 0,0100 mol/L menggunakan indikator EBT pada pH 10. Titik akhir titrasi dicapai setelah penambahan 18,75 mL EDTA. Tentukan konsentrasi ion Ca²⁺ dalam larutan tersebut (dalam mol/L).

Lihat Pembahasan

Reaksi titrasi: Ca²⁺ + Y^4- → CaY^2- (rasio mol 1:1)

Langkah 1: Hitung mol EDTA yang digunakan

\[\begin{aligned} n_{\text{EDTA}} &= [\text{EDTA}] \times V_{\text{EDTA}} \\ &= 0{,}0100 \text{ mol/L} \times 18{,}75 \text{ mL} \times \frac{1 \text{ L}}{1000 \text{ mL}} \\ &= 1{,}875 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 2: Mol Ca²⁺ = mol EDTA

\[\begin{aligned} n_{\text{Ca}^{2+}} &= n_{\text{EDTA}} \\ &= 1{,}875 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 3: Hitung konsentrasi Ca²⁺

\[\begin{aligned} [\text{Ca}^{2+}] &= \frac{n_{\text{Ca}^{2+}}}{V_{\text{sampel}}} \\ &= \frac{1{,}875 \times 10^{-4} \text{ mol}}{25{,}00 \times 10^{-3} \text{ L}} \\ &= 7{,}50 \times 10^{-3} \text{ mol/L} \end{aligned}\]

Hasil: [Ca²⁺] = 7,50 × 10^-3 mol/L

Soal Terapan 2 - Presipitasi (Metode Mohr)

Sampel garam dapur seberat 0,585 g dilarutkan dalam air dan dititrasi dengan AgNO₃ 0,100 mol/L menggunakan metode Mohr. Titik akhir tercapai setelah 98,0 mL AgNO₃ ditambahkan. Hitunglah persentase kadar NaCl dalam sampel tersebut! (mM NaCl = 58,5 g/mol)

Lihat Pembahasan

Reaksi: Ag⁺ + Cl^- → AgCl(s), dan NaCl → Na⁺ + Cl^- (1:1)

Langkah 1: Mol AgNO₃

\[\begin{aligned} n_{\text{AgNO}_3} &= [\text{AgNO}_3] \times V_{\text{AgNO}_3} \\ &= 0{,}100 \text{ mol/L} \times 98{,}0 \times 10^{-3} \text{ L} \\ &= 9{,}80 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 2: Mol Cl^- = mol NaCl = mol AgNO₃

\[\begin{aligned} n_{\text{NaCl}} &= 9{,}80 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 3: Massa NaCl

\[\begin{aligned} m_{\text{NaCl}} &= n_{\text{NaCl}} \times \text{mM}_{\text{NaCl}} \\ &= 9{,}80 \times 10^{-3} \text{ mol} \times 58{,}5 \text{ g/mol} \\ &= 0{,}5733 \text{ g} \end{aligned}\]

Langkah 4: Persentase kadar NaCl

\[\begin{aligned} \% \text{NaCl} &= \frac{m_{\text{NaCl}}}{m_{\text{sampel}}} \times 100\% \\ &= \frac{0{,}5733 \text{ g}}{0{,}585 \text{ g}} \times 100\% \\ &\approx 97{,}9\% \end{aligned}\]

Hasil: Kadar NaCl = 97,9% (memenuhi standar SNI ≥ 94%)

Soal Kontekstual 1 - Kesadahan Air

Sebuah laboratorium PDAM menganalisis kesadahan total air sungai. Sampel 100 mL air dititrasi dengan EDTA 0,0100 mol/L pada pH 10 menggunakan indikator EBT. Dibutuhkan 22,4 mL EDTA untuk mencapai titik akhir. Jika diasumsikan kesadahan hanya disebabkan oleh Ca²⁺ dan Mg²⁺ dengan rasio mol Ca²⁺ : Mg²⁺ = 3 : 1, hitunglah konsentrasi masing-masing ion dalam mg/L. (mM Ca = 40 g/mol, mM Mg = 24 g/mol)

Lihat Pembahasan

Langkah 1: Total mol kation (Ca²⁺ + Mg²⁺) = mol EDTA

\[\begin{aligned} n_{\text{total}} &= [\text{EDTA}] \times V_{\text{EDTA}} \\ &= 0{,}0100 \text{ mol/L} \times 22{,}4 \times 10^{-3} \text{ L} \\ &= 2{,}24 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 2: Mol masing-masing ion (rasio Ca:Mg = 3:1)

\[\begin{aligned} n_{\text{Ca}^{2+}} &= \frac{3}{4} \times 2{,}24 \times 10^{-4} = 1{,}68 \times 10^{-4} \text{ mol} \\ n_{\text{Mg}^{2+}} &= \frac{1}{4} \times 2{,}24 \times 10^{-4} = 5{,}60 \times 10^{-5} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 3: Konsentrasi dalam mg/L (ppm)

Volume sampel = 100 mL = 0,100 L

\[\begin{aligned} [\text{Ca}^{2+}]_{\text{mg/L}} &= \frac{n_{\text{Ca}^{2+}} \times \text{mM}_{\text{Ca}}}{V_{\text{sampel}}} \\ &= \frac{1{,}68 \times 10^{-4} \text{ mol} \times 40 \text{ g/mol} \times 1000 \text{ mg/g}}{0{,}100 \text{ L}} \\ &= 67{,}2 \text{ mg/L} \end{aligned}\] \[\begin{aligned} [\text{Mg}^{2+}]_{\text{mg/L}} &= \frac{5{,}60 \times 10^{-5} \text{ mol} \times 24 \text{ g/mol} \times 1000 \text{ mg/g}}{0{,}100 \text{ L}} \\ &= 13{,}4 \text{ mg/L} \end{aligned}\]

Hasil: [Ca²⁺] = 67,2 mg/L; [Mg²⁺] = 13,4 mg/L

Kesadahan total (sebagai CaCO₃) dapat dihitung lebih lanjut sebagai ukuran standar kualitas air.

Soal Kontekstual 2 - Analisis Klorida Air Laut

Seorang peneliti menganalisis kadar klorida dalam sampel air laut yang diambil di Selat Makassar. Sebanyak 10,00 mL air laut tersebut diencerkan menjadi 100,0 mL, kemudian 25,00 mL larutan hasil pengenceran dititrasi secara Volhard dengan larutan SCN^- (tiosianat) 0,0500 mol/L. Dalam titrasi balik Volhard, pertama-tama 30,00 mL AgNO₃ 0,0500 mol/L ditambahkan berlebih, kemudian kelebihan Ag⁺ dititrasi balik dengan SCN^- menggunakan indikator Fe³⁺. Titik akhir dicapai setelah 8,45 mL SCN^-. Berapa kadar Cl^- dalam air laut tersebut (dalam g/L)? (mM Cl = 35,5 g/mol)

Lihat Pembahasan

Prinsip titrasi balik Volhard:

Ag⁺(berlebih) + Cl^- → AgCl(s)   (langkah 1)
Ag⁺(sisa) + SCN^- → AgSCN(s)   (langkah 2, titrasi balik)

Langkah 1: Mol AgNO₃ yang ditambahkan ke 25,00 mL larutan encer

\[\begin{aligned} n_{\text{Ag}^+,\text{awal}} &= [\text{AgNO}_3] \times V_{\text{AgNO}_3} \\ &= 0{,}0500 \text{ mol/L} \times 30{,}00 \times 10^{-3} \text{ L} \\ &= 1{,}50 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 2: Mol SCN^- yang dipakai untuk titrasi balik

\[\begin{aligned} n_{\text{SCN}^-} &= [\text{SCN}^-] \times V_{\text{SCN}^-} \\ &= 0{,}0500 \text{ mol/L} \times 8{,}45 \times 10^{-3} \text{ L} \\ &= 4{,}225 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 3: Mol Ag⁺ yang bereaksi dengan Cl^-

\[\begin{aligned} n_{\text{Ag}^+,\text{bereaksi}} &= n_{\text{Ag}^+,\text{awal}} - n_{\text{SCN}^-} \\ &= 1{,}50 \times 10^{-3} - 4{,}225 \times 10^{-4} \\ &= 1{,}0775 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 4: Mol Cl^- dalam 25,00 mL larutan encer

\[\begin{aligned} n_{\text{Cl}^-,\text{encer}} &= n_{\text{Ag}^+,\text{bereaksi}} = 1{,}0775 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 5: Mol Cl^- dalam 100,0 mL larutan encer (seluruhnya)

\[\begin{aligned} n_{\text{Cl}^-,\text{total encer}} &= 1{,}0775 \times 10^{-3} \times \frac{100{,}0}{25{,}00} \\ &= 4{,}31 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 6: Kadar Cl^- dalam 10,00 mL air laut asli (g/L)

Seluruh Cl^- dari 10,00 mL = 4,31 × 10^-3 mol

\[\begin{aligned} m_{\text{Cl}^-} &= n_{\text{Cl}^-} \times \text{mM}_{\text{Cl}} \\ &= 4{,}31 \times 10^{-3} \text{ mol} \times 35{,}5 \text{ g/mol} \\ &= 0{,}1530 \text{ g} \end{aligned}\] \[\begin{aligned} [\text{Cl}^-]_{\text{g/L}} &= \frac{m_{\text{Cl}^-}}{V_{\text{sampel asli}}} \\ &= \frac{0{,}1530 \text{ g}}{10{,}00 \times 10^{-3} \text{ L}} \\ &= 15{,}3 \text{ g/L} \end{aligned}\]

Hasil: Kadar Cl^- = 15,3 g/L (nilai ini wajar untuk air laut Selat Makassar).

Soal Setara Olimpiade Kimia Nasional

★ Olimpiade 1 - Kompleksometri Berjenjang

Suatu sampel padatan campuran CaCO₃ dan MgCO₃ seberat 0,4820 g dilarutkan dalam HCl encer, kemudian dinetralkan dan larutan diencerkan menjadi 250,0 mL. Selanjutnya:

• Titrasi A: 25,00 mL larutan sampel dititrasi dengan EDTA 0,0200 mol/L pada pH 10 menggunakan indikator EBT. Volume EDTA yang diperlukan = 21,50 mL.
• Titrasi B: 25,00 mL larutan sampel lain diperlakukan dengan NaOH untuk mengendapkan Mg(OH)₂, disaring, lalu filtratnya (hanya berisi Ca²⁺) dititrasi dengan EDTA 0,0200 mol/L menggunakan indikator mureksid pada pH 12. Volume EDTA yang diperlukan = 14,30 mL.

Tentukan: (a) Persentase massa CaCO₃ dan MgCO₃ dalam sampel. (b) Berapa massa Ca²⁺ dan Mg²⁺ dalam seluruh larutan 250 mL? (mM CaCO₃ = 100 g/mol; mM MgCO₃ = 84 g/mol)

Lihat Pembahasan

Langkah 1: Tentukan mol Ca²⁺ dan Mg²⁺ dalam 25,00 mL aliquot

Dari Titrasi B (hanya Ca²⁺):

\[\begin{aligned} n_{\text{Ca}^{2+},25\text{mL}} &= [\text{EDTA}] \times V_{B} \\ &= 0{,}0200 \times 14{,}30 \times 10^{-3} \\ &= 2{,}860 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{aligned}\]

Dari Titrasi A (Ca²⁺ + Mg²⁺):

\[\begin{aligned} n_{\text{Ca}^{2+}+\text{Mg}^{2+},25\text{mL}} &= 0{,}0200 \times 21{,}50 \times 10^{-3} \\ &= 4{,}300 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{aligned}\] \[\begin{aligned} n_{\text{Mg}^{2+},25\text{mL}} &= 4{,}300 \times 10^{-4} - 2{,}860 \times 10^{-4} \\ &= 1{,}440 \times 10^{-4} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 2: Extrapolasi ke seluruh 250,0 mL

Faktor pengali = 250,0 / 25,00 = 10

\[\begin{aligned} n_{\text{Ca}^{2+},\text{total}} &= 2{,}860 \times 10^{-4} \times 10 = 2{,}860 \times 10^{-3} \text{ mol} \\ n_{\text{Mg}^{2+},\text{total}} &= 1{,}440 \times 10^{-4} \times 10 = 1{,}440 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Langkah 3: Massa masing-masing karbonat

Karena CaCO₃ → Ca²⁺ (1:1) dan MgCO₃ → Mg²⁺ (1:1):

\[\begin{aligned} m_{\text{CaCO}_3} &= n_{\text{Ca}^{2+}} \times \text{mM}_{\text{CaCO}_3} \\ &= 2{,}860 \times 10^{-3} \times 100 = 0{,}2860 \text{ g} \end{aligned}\] \[\begin{aligned} m_{\text{MgCO}_3} &= n_{\text{Mg}^{2+}} \times \text{mM}_{\text{MgCO}_3} \\ &= 1{,}440 \times 10^{-3} \times 84 = 0{,}1210 \text{ g} \end{aligned}\]

Langkah 4: Persentase massa

\[\begin{aligned} \% \text{CaCO}_3 &= \frac{0{,}2860}{0{,}4820} \times 100\% = 59{,}34\% \\ \% \text{MgCO}_3 &= \frac{0{,}1210}{0{,}4820} \times 100\% = 25{,}10\% \end{aligned}\]

Catatan: Total tidak mencapai 100% mengindikasikan kemungkinan adanya pengotor inert dalam sampel (± 15,56%).

Langkah 5: Massa Ca²⁺ dan Mg²⁺ (dalam 250 mL)

\[\begin{aligned} m_{\text{Ca}^{2+}} &= 2{,}860 \times 10^{-3} \text{ mol} \times 40{,}08 \text{ g/mol} = 0{,}1146 \text{ g} \\ m_{\text{Mg}^{2+}} &= 1{,}440 \times 10^{-3} \text{ mol} \times 24{,}31 \text{ g/mol} = 0{,}03501 \text{ g} \end{aligned}\]

★ Olimpiade 2 - Presipitasi dan Kesetimbangan K_sp

Dalam sebuah eksperimen, 50,00 mL larutan yang mengandung campuran ion Cl^- dan Br^- dititrasi dengan AgNO₃ 0,0800 mol/L menggunakan metode Fajans (diklorofluorescein). Titik akhir titrasi dicapai setelah 36,25 mL AgNO₃ ditambahkan. Selanjutnya, pada eksperimen terpisah: 25,00 mL larutan yang sama diolah dengan AgNO₃ berlebih untuk mengendapkan semua Cl^- dan Br^-. Endapan yang terbentuk (campuran AgCl dan AgBr) disaring, dicuci, dan ditimbang: massanya 0,5765 g. Tentukan:

• (a) Konsentrasi Cl^- dan Br^- dalam larutan awal.
• (b) Rasio [Cl^-]/[Br^-] awal.
• (c) Bila titrasi dihentikan pada volume setengah titik ekivalen, berapakah rasio [Br^-]/[Cl^-] yang tersisa dalam larutan? (K_sp AgCl = 1,8 × 10^-10; K_sp AgBr = 5,0 × 10^-13; mM AgCl = 143,5 g/mol; mM AgBr = 187,8 g/mol)

Lihat Pembahasan

Langkah 1: Tetapkan variabel

Misalkan [Cl^-] = x mol/L dan [Br^-] = y mol/L dalam 50,00 mL asli; konsentrasi dalam 25,00 mL sama.

Persamaan 1: Total mol anion (dari titrasi)

Titrasi terhadap 50,00 mL memberikan total mol Cl^- + Br^-:

\[\begin{aligned} n_{\text{total}} &= [\text{AgNO}_3] \times V \\ &= 0{,}0800 \times 36{,}25 \times 10^{-3} \\ &= 2{,}900 \times 10^{-3} \text{ mol} \end{aligned}\]

Sehingga dalam 50,00 mL: \((x + y) \times 0{,}05000 = 2{,}900 \times 10^{-3}\)

\[\begin{aligned} x + y &= 0{,}05800 \text{ mol/L} \quad \cdots (1) \end{aligned}\]

Persamaan 2: Massa endapan (dari 25,00 mL)

Endapan dari 25,00 mL = setengah dari total mol:

\[\begin{aligned} n_{\text{Cl}^-,25} &= x \times 0{,}02500 \\ n_{\text{Br}^-,25} &= y \times 0{,}02500 \end{aligned}\]

Massa total endapan:

\[\begin{aligned} m &= n_{\text{Cl}^-,25} \times \text{mM}_{\text{AgCl}} + n_{\text{Br}^-,25} \times \text{mM}_{\text{AgBr}} \\ 0{,}5765 &= (0{,}02500 x)(143{,}5) + (0{,}02500 y)(187{,}8) \\ 0{,}5765 &= 3{,}5875 x + 4{,}695 y \quad \cdots (2) \end{aligned}\]

Langkah 2: Selesaikan sistem persamaan (1) dan (2)

Dari (1): \(x = 0{,}05800 - y\)

Substitusi ke (2):

\[\begin{aligned} 0{,}5765 &= 3{,}5875(0{,}05800 - y) + 4{,}695 y \\ 0{,}5765 &= 0{,}20808 - 3{,}5875 y + 4{,}695 y \\ 0{,}5765 - 0{,}20808 &= 1{,}1075 y \\ 0{,}36842 &= 1{,}1075 y \\ y &= 0{,}3326 \text{ mol/L} \end{aligned}\] \[\begin{aligned} x &= 0{,}05800 - 0{,}03326 = 0{,}02474 \text{ mol/L} \end{aligned}\]

Hasil (a): [Cl^-] = 0,02474 mol/L; [Br^-] = 0,03326 mol/L

Hasil (b): Rasio [Cl^-]/[Br^-]

\[\begin{aligned} \frac{[\text{Cl}^-]}{[\text{Br}^-]} &= \frac{0{,}02474}{0{,}03326} \approx 0{,}744 \end{aligned}\]

Langkah 3 (c): Rasio sisa saat volume = setengah titik ekivalen

Saat AgNO₃ ditambahkan, AgBr mengendap lebih dulu karena K_sp-nya jauh lebih kecil. Pada kondisi pengendapan bersamaan, selama ada Br^- dan Cl^-, konsentrasi Ag⁺ di larutan ditentukan oleh kesetimbangan endapan yang paling tidak larut (AgBr).

Pada titik mana pun selama titrasi (sebelum semua Br^- mengendap), terdapat kesetimbangan simultan:

\[\begin{aligned} [\text{Ag}^+] &= \frac{K_{sp}(\text{AgBr})}{[\text{Br}^-]} \end{aligned}\]

Dan untuk Cl^- yang tersisa:

\[\begin{aligned} [\text{Cl}^-]_{\text{sisa}} &= \frac{K_{sp}(\text{AgCl})}{[\text{Ag}^+]} \end{aligned}\]

Sehingga rasio kesetimbangan sisa anion adalah:

\[\begin{aligned} \frac{[\text{Br}^-]}{[\text{Cl}^-]} &= \frac{K_{sp}(\text{AgBr})}{K_{sp}(\text{AgCl})} = \frac{5{,}0 \times 10^{-13}}{1{,}8 \times 10^{-10}} = 2{,}78 \times 10^{-3} \end{aligned}\]

Hasil (c): Rasio [Br^-]/[Cl^-] = 2,78 × 10^-3

Ini menunjukkan bahwa saat setengah titrasi, hampir semua Br^- telah terendapkan sebagai AgBr, sedangkan sebagian besar Cl^- masih bebas di larutan, sesuai dengan prinsip selektivitas pengendapan berdasarkan K_sp.

Referensi

1. Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J., & Crouch, S.R. (2014). Fundamentals of Analytical Chemistry, 9th ed. Cengage Learning. Bab 13 (Kompleksometri) & Bab 12 (Presipitasi).
2. Harvey, D. (2016). Modern Analytical Chemistry, 2nd ed. DePauw University (Open Access). Bab 9.
3. Christian, G.D., Dasgupta, P.K., & Schug, K.A. (2014). Analytical Chemistry, 7th ed. Wiley. Bab 10-11.
4. Day, R.A. & Underwood, A.L. (1998). Analisis Kimia Kuantitatif, edisi ke-5 (terjemahan). Penerbit Erlangga.
5. Badan Standardisasi Nasional. (2010). SNI 3556:2010 tentang Garam Konsumsi Beryodium. BSN Jakarta.