Interkonversi antara Ion Kromat (CrO4^2-) dan Ion Dikromat (Cr2O7^2-)

Interkonversi (Kesetimbangan Dinamis) CrO₄²⁻, Cr₂O₇²⁻, dan Spesi Antara dalam Larutan Berair

Ion kromat (CrO₄²⁻) dan dikromat (Cr₂O₇²⁻) adalah dua spesi kromium(VI) yang paling dikenal dan saling bertransformasi melalui reaksi asam-basa sederhana.

Interkonversi keduanya sangat bergantung pada pH larutan: dalam suasana basa, CrO₄²⁻ (kuning) dominan; dalam suasana asam, Cr₂O₇²⁻ (jingga) terbentuk.

Artikel ini mengulas mekanisme interkonversi, spesi antara seperti HCrO₄⁻ dan H₂CrO₄, serta kemungkinan pembentukan polikromat (Cr₃O₁₀²⁻, Cr₄O₁₃²⁻) pada konsentrasi tinggi dan pH sangat rendah.

Analisis didasarkan pada prinsip kesetimbangan kimia, konstanta disosiasi asam, dan pengaruh konsentrasi terhadap distribusi spesi. Pemahaman ini penting dalam kimia analitik, sintesis anorganik, serta aplikasi industri seperti pelapisan logam dan pigmentasi.

1.

Pendahuluan

Ketika kalium kromat (K₂CrO₄) kuning dilarutkan dalam air dan diasamkan, warna larutan berubah menjadi jingga karena terbentuknya kalium dikromat (K₂Cr₂O₇).

Sebaliknya, penambahan basa pada larutan jingga dikromat akan mengembalikan warna kuning kromat. Fenomena sederhana ini mencerminkan kesetimbangan kimia yang dinamis antara ion kromat dan dikromat, yang melibatkan spesi terprotonasi sebagai perantara.

Lebih dari sekadar perubahan warna, interkonversi ini memiliki implikasi luas pada reaktivitas redoks (Cr₂O₇²⁻ adalah oksidator kuat dalam asam), toksisitas, dan metode pemisahan.

2.

Kesetimbangan Utama: Kromat ⇄ Dikromat

Reaksi interkonversi yang paling mendasar adalah:

2CrO₄²⁻(aq) + 2H⁺(aq) ⇌ Cr₂O₇²⁻(aq) + H₂O(l)

Reaksi ini dapat dipandang sebagai kondensasi dua ion kromat dengan bantuan proton. Tetapan kesetimbangan (K) pada 25°C sekitar 4,2 × 10¹⁴, menunjukkan bahwa dalam suasana asam, kesetimbangan sangat bergeser ke kanan (pembentukan dikromat).

Sebaliknya, dalam basa, konsentrasi H⁺ rendah sehingga kesetimbangan bergeser ke kiri (pembentukan kromat).

Secara termodinamika, perubahan warna dari kuning (CrO₄²⁻) ke jingga (Cr₂O₇²⁻) merupakan indikator visual perubahan pH. Namun, mekanisme sebenarnya tidak langsung, melainkan melalui tahap protonasi.

2.1 Tahap Protonasi: Peran HCrO₄⁻

Ion kromat adalah basa konjugat dari asam kromat (H₂CrO₄). Protonasi terjadi bertahap:

CrO₄²⁻ + H⁺ ⇌ HCrO₄⁻    K_a2 = 3,2 × 10⁻⁷ (pK_a2 ≈ 6,5)
HCrO₄⁻ + H⁺ ⇌ H₂CrO₄    K_a1 ≈ 1,8 × 10⁻¹ (pK_a1 ≈ 0,74)

Spesi HCrO₄⁻ (hidrogen kromat) adalah kunci dalam kondensasi. Dua ion HCrO₄⁻ dapat bereaksi membentuk dikromat melalui eliminasi air:

2HCrO₄⁻ ⇌ Cr₂O₇²⁻ + H₂O

Dengan demikian, pada pH sekitar 6,5 (pK_a2), konsentrasi HCrO₄⁻ maksimum, dan pembentukan dikromat mulai signifikan.

Pada pH di bawah 2, H₂CrO₄ menjadi dominan, tetapi spesies ini tidak stabil dan cenderung terdehidrasi membentuk CrO₃ (kromium trioksida) atau berpolimerisasi.

3.

Diagram Distribusi Spesi terhadap pH

Distribusi relatif spesi Cr(VI) dalam larutan encer (~10^-3 M) sebagai fungsi pH dapat dirangkum sebagai berikut:

Rentang pH	Spesi Dominan	Warna Larutan
pH > 8	CrO42− (kromat)	Kuning cerah
pH 6 – 8	CrO42− dan HCrO4− (hidrogen kromat)	Kuning kehijauan
pH 2 – 6	HCrO4− dan Cr2O72− (dikromat)	Jingga
pH < 2	H2CrO4, Cr2O72−, polikromat	Merah hingga jingga tua

Perlu dicatat bahwa pada pH sangat rendah (< 1) dan konsentrasi Cr(VI) tinggi (> 0,1 M), spesi polimer seperti trikromat (Cr₃O₁₀²⁻) dan tetrakromat (Cr₄O₁₃²⁻) dapat terbentuk.

Pengamatan Eksperimental: Jika larutan K₂Cr₂O₇ jingga ditambahkan NaOH, warna berubah menjadi kuning (CrO₄²⁻).

Sebaliknya, penambahan H₂SO₄ pekat ke dalam larutan kromat pekat dapat menghasilkan kristal merah CrO₃ yang mengendap. Ini menunjukkan dehidrasi total asam kromat.

4.

Spesi Lain dalam Sistem Krom(VI)

Selain kromat dan dikromat, beberapa spesi lain dapat hadir tergantung kondisi.

4.1 Asam Kromat (H₂CrO₄) dan Kromium Trioksida (CrO₃)

H₂CrO₄ hanya stabil dalam larutan asam kuat encer. Pada konsentrasi tinggi, ia kehilangan air membentuk CrO₃, padatan merah gelap yang sangat higroskopis dan oksidator kuat. CrO₃ larut dalam air membentuk kembali H₂CrO₄ dan spesi turunannya.

H₂CrO₄ ⇌ CrO₃ + H₂O

4.2 Polikromat: Trikromat (Cr₃O₁₀²⁻) dan Tetrakromat (Cr₄O₁₃²⁻)

Dalam larutan asam pekat dengan konsentrasi Cr(VI) tinggi, dikromat dapat bereaksi lebih lanjut dengan HCrO₄⁻ membentuk polimer rantai melalui jembatan oksigen (ikatan Cr–O–Cr):

Cr₂O₇²⁻ + HCrO₄⁻ + H⁺ ⇌ Cr₃O₁₀²⁻ + H₂O
Cr₃O₁₀²⁻ + HCrO₄⁻ + H⁺ ⇌ Cr₄O₁₃²⁻ + H₂O

Polikromat memiliki warna merah lebih pekat dan merupakan oksidator yang lebih kuat. Mereka relevan dalam proses pelapisan krom (chrome plating) di mana larutan asam kromat pekat digunakan.

4.3 Spesi dalam Pelarut Organik

Dalam pelarut organik seperti eter atau aseton, spesi seperti CrO₂Cl₂ (kromil klorida) dapat terbentuk jika ada ion klorida dan asam sulfat pekat. Reaksi ini digunakan sebagai uji kualitatif untuk klorida.

5.

Faktor yang Mempengaruhi Interkonversi

Selain pH, beberapa faktor lain memengaruhi posisi kesetimbangan:

• Konsentrasi total Cr(VI): Pada konsentrasi rendah (< 10^-4 M), bahkan dalam asam, spesi monomer (HCrO₄⁻) lebih dominan daripada dikromat karena hukum aksi massa.
• Suhu: Peningkatan suhu umumnya menggeser kesetimbangan ke arah monomer (kromat) karena reaksi kondensasi bersifat eksotermik.
• Keberadaan ion lain: Ion seperti Ba²⁺ atau Pb²⁺ dapat mengendapkan kromat (BaCrO₄ kuning, PbCrO₄ kuning) sehingga menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan CrO₄²⁻.

Aplikasi dalam Pemisahan:
Perbedaan kelarutan antara kromat dan dikromat dimanfaatkan dalam analisis kualitatif.

Misalnya, BaCrO₄ mengendap dari larutan kromat (basa), tetapi tidak dari larutan dikromat asam karena [CrO₄²⁻] terlalu rendah. Dengan mengatur pH, kita dapat mengendapkan kromat secara selektif.

6.

Implikasi dalam Reaksi Redoks

Interkonversi kromat–dikromat erat kaitannya dengan kekuatan oksidasi. Seperti telah dijelaskan pada artikel sebelumnya, Cr₂O₇²⁻ adalah oksidator kuat dalam suasana asam (E° = +1,33 V), sedangkan CrO₄²⁻ dalam basa jauh lebih lemah (E° ≈ –0,13 V).

Perubahan pH tidak hanya mengubah spesi dominan, tetapi juga potensial reduksi karena keterlibatan H⁺ dalam setengah-reaksi.

Oleh karena itu, untuk aplikasi oksidasi menggunakan dikromat (misalnya titrasi dikromatometri), kondisi asam harus dijaga agar reaksi berlangsung sempurna.

7.

Ringkasan Spesi dan Karakteristiknya

Spesi	Rumus	Biloks Cr	Warna	Kondisi Stabil
Kromat	CrO42−	+6	Kuning	Basa (pH > 8)
Hidrogen kromat	HCrO4−	+6	Kuning pucat	pH 2–6, konsentrasi rendah
Dikromat	Cr2O72−	+6	Jingga	Asam (pH 2–6), konsentrasi sedang
Asam kromat	H2CrO4	+6	Merah (larutan)	Asam kuat encer
Kromium trioksida	CrO3	+6	Merah tua (padat)	Asam pekat, dehidrasi
Trikromat	Cr3O102−	+6	Merah jingga	Asam sangat pekat

8.

Kesimpulan

Interkonversi antara CrO₄²⁻ dan Cr₂O₇²⁻ adalah contoh klasik kesetimbangan yang dikendalikan pH, melibatkan protonasi dan kondensasi. Spesi HCrO₄⁻ bertindak sebagai perantara kunci. Pada konsentrasi tinggi dan keasaman ekstrem, polimer seperti trikromat dan tetrakromat dapat terbentuk.

Pemahaman tentang distribusi spesi ini sangat penting karena menentukan warna, kekuatan oksidasi, kelarutan garam, dan perilaku dalam berbagai proses kimia.

Dengan mengontrol pH dan konsentrasi, kimiawan dapat mengarahkan sistem Cr(VI) menuju spesi yang diinginkan untuk aplikasi spesifik, mulai dari titrasi redoks hingga sintesis pigmen.

Disusun berdasarkan prinsip kesetimbangan asam-basa dan kimia koordinasi - urip.info | 2026
Referensi:
Cotton & Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry; Greenwood & Earnshaw, Chemistry of the Elements.