Beberapa Oksidator Dalam Laboratorium (Ion Permanganat, Ion Kromat dan ion Dikromat)

Artikel ini pernah saya muat di blog saya Wanibesak.wordpress.com.

Dalam laboratorium terdapat beberapa zat yang dapat digunakan sebagai oksidator. Oksidator yaitu zat yang dapat menyebabkan zat lain mengalami oksidasi sehingga dirinya sendiri akan mengalami reduksi. Umumnya unsur-unsur nonlogam merupakan oksidator yang baik karena memiliki keelektronegatifan tinggi sehingga mudah menangkap atau menarik elektron kearah dirinya. Walaupun demikian tidak selalu digunakan unsur dalam semua reaksi kimia.

Dalam laboratorium terutama reaksi redoks yang dilangsungkan dalam bentuk larutan yang biasa digunakan sebagai oksidator adalah: 

- ion permanganat (MnO₄^–)

- ion kromat (CrO₄^2-)

- ion dikromat (Cr₂O₇^2-)

Ketiga zat tersebut merupakan oksidator yang kuat dan mudah melepas oksigen sehingga penanganannya perlu berhati-hati. Zat-zat ini harus disimpan ditempat tersendiri dan tidak boleh berada di dekat zat-zat organik karena dapat menyebabkan kebakaran.

Bila mengenai anggota tubuh segera bilas dengan air yang mengalir. Bila mengenai mata segera rendam mata dalam air, hal ini dapat dilakukan dengan cara membuka mata dalam aquades yang disimpan dalam baskom atau ember besar. Setelah itu segera di bawa ke dokter atau memberi obat tetes mata. Bila sampai tertelan segera minum air sebanyak-banyaknya untuk mengencerkan zat kimia yang tertelan lalu segera di bawa ke dokter. Oleh sebab itu, dalam melakukan praktikum jangan pernah mengambil larutan dengan cara menyedot.

ION PERMANGANANAT (MnO₄^-)

Ion permanganat berwarna ungu demikian pula larutan yang mengandung ion permanganat. Warna tersebut merupakan ciri khas dari ion permanganat. Biasanya dalam laboratorium ion permanganat diperoleh dari garam kalium permanganat (KMnO₄). KMnO₄ merupakan suatu kristal berwarna hitam keunguan.

Gambar Kristal kalium permanganat dan larutan kalium permanganat.
(Sumber gambar  www.alamy.com)

Bila terkena cahaya atau dipanaskan pada suhu 230 °C, kalium permanganat akan terurai sesuai reaksi berikut.

2 KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Bilangan oksidasi mangan dalam KMnO₄ adalah +7. Ketika terjadi reaksi kimia bilangan oksidasi mangan turun atau mengalami reduksi. Reaksi reduksi mangan dalam KMnO₄ bergantung pada keasaman larutan. Dalam suasana larutan asam kuat mangan direduksi menjadi Mn2+ dan warna larutan memudar (hampir tidak berwarna). Setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam suasana asam.

8H⁺ + MnO₄^– + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

Dalam suasana netral atau sedikit basa ion MnO₄^– direduksi menjadi MnO₂ yang tidak larut dalam larutan atau membentuk endapan. Oleh sebab itu dalam melakukan titrasi pada suasana basa atau suasana alkalis, larutan yang mengandung ion MnO₄^– tidak disarankan karena endapan MnO₂ yang terbentuk dapat mengaburkan titik akhir titrasi. Setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam suasana netral atau alkalis.

2H₂O + MnO₄^– + 3e → MnO₂ + 4OH^–

Untuk membuat suasana asamsebaiknya dipakai asam sulfat, karena asam ini tidak menghasilkan reaksi samping. Sebaliknya jika dipakai asam klorida dapat terjadi kemungkinan teroksidasinya ion klorida menjadi gas klor dan reaksi ini mengakibatkan dipakainya larutan permanganat dalam jumlah berlebih. Meskipun untuk beberapa reaksi dengan arsen(III) oksida, antimon(II) dan hidrogen peroksida, karena pemakaian asam sulfat justru akan menghasilkan beberapa tambahan kesulitan.

Kalium pemanganat adalah oksidator kuat, oleh karena itu jika berada dalam HCl akan mengoksidasi ion Cl^– yang menyebabkan terbentuknya gas klor dan kestabilan ion ini juga terbatas. Biasanya digunakan pada medium asam 0,1 N. Namun, beberapa zat memerlukan pemanasan atau katalis untuk mempercepat reaksi. Seandainya banyak reaksi itu tidak lambat, akan dijumpai lebih banyak kesulitan dalam menggunakan reagen ini.

Reaksi reduksi ion permanganat juga dapat berlangsung dalam suasana netral dan basa kuat, Perekasi kalium permanganat tidak merupakan pereaksi baku primer. Sangat sukar untuk mendapatkan pereaksi dalam keadaan murni, bebas dari mangan(IV) oksida (mangan dioksida).

Lagi pula air dipakai sebagai pelarut sangat mungkin masih mengandung zat pengotor lain yang dapat mereduksi permanganat menjadi mangan dioksida.

Timbulnya mangan dioksida justru akan mempercepat reaksi reduksi permanganat. Demikian juga adanya ion mangan(II) dalam larutan akan mempercepat reduksi permanganat menjadi mangan dioksida, reaksi tersebut berlangsung sangat cepat dalam suasana netral. Dengan adanya alasan-alasan tersebut maka pembuatan larutan baku permanganat dilakukan sebagai berikut. Larutkan sejumlah (gram) pereaksi dalam air kemudian didihkan selama satu jam diatas penangas air. Selanjutnya disaring lewat penyaring yang bebas dari zat pereduksi.

Wadah bertutupkan sumbat kaca yang dipakai untuk menyimpan larutan, harus benar-benar bebas dari zat pengotor seperti lemak atau zat pengotor lain. Untuk keperluan ini biasanya wadah tersebut dicuci bersih memakai campuran larutan kalium dikromat dan asam sulfat pekat, diikuti pembilasan dengan aquades. Larutan ini sebaiknya disimpan ditempat gelap, terhindar dari cahaya, karena itu sebaiknya dipakai botol berdinding gelap.

Reaksi asam sulfat pekat dengan KMnO₃ membentuk Mn₂O₇. Reaksi ini berlangsung sangat eksotermsis dan dapat meledak. Demikian juga dengan asam klorida membentuk gas glor yang sangat beracun. Reaksi antara asam nitrat dengan alkena akan memutuskan ikatan rangkap dua dan diperoleh suatu asam karboksilat.

CH₃(CH₂)₁₇CH=CH₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → CH₃(CH₂)₁₇COOH + CO₂ + 4H₂O + K₂SO₄ + 2MnSO₄

KMnO₄ juga dapat mengoksidasi aldehida menjadi asam karboksilat. Misalnya mengoksidasi n-heptanal menjadi asam heptanoat.

5C₆H₁₃CHO + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5C₆H₁₃COOH + 3H₂O + K₂SO₄ + 2MnSO₄

Selain itu KMnO₄ juga dapat mengoksidasi gugus metil yang terikat pada cincin benzena. Misalnya mengoksidasi toluena menjadi asam benzoat.

5C₆H₅CH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 5C₆H₅COOH + 14H₂O + 2K₂SO₄ + 6MnSO₄

ION KROMAT (CrO₄^2-) DAN DIKROMAT (Cr₂O₄^2-)

Dalam laboratorium pasti dijumpai garam yang mengandung ion kromat dan dikromat. Garam yang sering dijumpai yaitu kaliium dan natrium kromat atau dikromat, seperti:

- Na₂CrO₇  (natrium kromat)

- K₂CrO₇  (kalium kromat)

- Na₂Cr₂O₇  (natrium dikromat)

- K₂Cr₂O₇  (kalium dikromat)

Gambat Natrium kromat (Sumber gambar wikipedia.org)

Gambar Kalium Kromat (Sumber gambar wikipedia.org)

Gambar Natrium dikromat (Sumber gambar wikipedia.org)

Gambar kristal kalium dikromat (K2Cr2O7) (Sumber gambar Wikipedia.org)

Baik ion kromat maupun dikromat mengandung kromium dengan bilangan oksidasi +6 yang merupakaan keadaan oksidasi tertinggi dari krom dalam senyawaannya. Oleh sebab itu, dalam reaksi kimia ion kromat dan dikromat akan mengalami reaksi reduksi. Reaksi reduksi ion kromat dan dikromat bergantung pada keasaman larutan.

Warna kuning merupakan ciri khas adanya ion kromat dalam larutan sedangkan warna merah merupakan ciri khas adanya ion dikromat. Larutan yang mengandung ion kromat yang berwarna kuning bila diasamakan, akan diperoleh larutan yang berwarna merah jingga karena ion CrO₄^2- berubah menjadi Cr₂O₇^2-.

2CrO₄^2- + 2H⁺ → Cr₂O₇^2- + H₂O

Sebaliknya jika larutan yang mengandung ion dikromat dibasakan maka ion Cr₂O₇^2- berubah menjadi ion CrO₄^2-.

Cr₂O₇^2- + 2OH^– → 2CrO₄^2- + H₂O

Oleh sebab itu, jika reaksi berlangsung dalam suasana asam yang bertindak sebagai oksidator adalah Cr₂O₇^2- dan sebaliknya bila reaksi dilangsungkan dalam suasana basa yang bertindak sebagai oksidator adalah CrO₄^2-.

Dalam reaksi kimia bila ion kromat dan dikromat bertindak sebagai oksidator (ketika direaksikan dengan suatu reduktor) bilangan oksidasi kromium turun menjadi +3 dan produk yang diperoleh bergantung pada keadaan keasaman larutan.

Dalam larutan asam ion kromium direduksi menjadi ion Cr³⁺, dalam larutan sedikit basa produk reduksinya adalah Cr(OH)₃ yang tidak larut dan dalam larutan sangat basa ion kromat direduksi menjadi ion kromit (CrO₂^–). Persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut.

Larutan asam

6e + 14H⁺ + Cr₂O₇ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

Larutan sedikit basa

3e + 4H₂O + CrO₄^2- → Cr(OH)₃ + 5OH^–

Larutan sangat basa

3e + 2H₂O + CrO₄^2- → CrO₂^– + 4OH^–

Baik Na₂CrO₇ (natrium kromat), K₂CrO₇ (kalium kromat), Na₂Cr₂O₇ (natrium dikromat) mapun K₂CrO₇ (kalium dikromat) bersifat higoskopis sehingga dapat membentuk tetra-, heksa-, dan dekahidrat.

Natrium kromat (Na₂CrO₄) digunakan sebagai inhibitor korosi dalam industri minyak bumi, sebagai reagen pencelupan dalam industri tekstil, sebagai pengawet kayu. Dengan memanfaatkan isotop Cr-51 dengan waktu paruh 27,8 hari, larutan natrium kromat(VI) digunakan dalam obat-obatan untuk penentuan volume sirkulasi sel darah merah, waktu kelangsungan hidup sel dan evaluasi kehilangan darah.

Campuran kalium dikromat dengan asam nitrat 35% diperoleh suatu larutan yang disebut larutan Schwerter’s yang digunakan untuk menguji keberadaan berbagai logam terutama perak. Perak murni mengubah larutan menjadi merah terang, perak sterling (paduan 92,5% perak dengan logam lain biasanya tembaga atau emas) mengubah larutan menjadi merah gelap, larutan menjadi berwarna coklat bila kandungan tembaga tinggi bahkan menjadi hijau.

SUMBER RUJUKAN

- James E. Brady. Kimia universitas asas dan struktur edisi keliama jilid 1.

- Vogel Analisis Anorganik Kualitatif Makro Dan Semimikro (terjemahan Setiono & Pudjaatmaka) Edisi kelima.

- Underwood, A. L & R. A Day, Jr. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif (terjemahan A. Hadyana Pudjaatmaka) Edisi kelima. Jakarta: Penerbit Erlangga.

- Devy Agustyaningsih. 2010. Penetapan Kadar Kalium Permanganat Menggunakan Fotometer Sederhana Berbasis LED dan CdS Fotosel Detektor. Skripsi Universitas Negeri Malang Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Kimia.

- Wikipedia.org

- cromium