16.11 Penerapan Prinsip Hasil Kali Kelarutan untuk Analisis Kualitatif

Dalam Bagian 4.6, telah dibahas prinsip analisis gravimetri, dimana jumlah ion diukur dalam sampel yang belum diketahui. Di sini akan dibahas secara singkat analisis kualitatif, penentuan jenis ion yang ada dalam larutan. Pembahasan akan difokuskan pada kation.

Ada sekitar 20 kation umum yang dapat dianalisis dengan mudah dalam larutan air. Kation-kation ini dapat dibagi menjadi lima kelompok sesuai dengan produk kelarutan garam tak larutnya (Tabel 16.5). Karena larutan yang tidak diketahui dapat mengandung dari satu sampai semua 20 ion, analisis apapun harus dilakukan secara sistematis dari kelompok 1 sampai kelompok 5. Mari kita pertimbangkan prosedur umum untuk memisahkan 20 ion ini dengan menambahkan reagen pengendap ke larutan yang tidak diketahui.

• Kation Golongan 1. Ketika HCl encer ditambahkan ke larutan yang tidak diketahui, hanya ion Ag⁺, Hg₂²⁺, dan Pb²⁺ yang mengendap sebagai klorida yang tidak larut. Ion lain, yang kloridanya larut, tetap berada dalam larutan.
• Kation Golongan 2. Setelah endapan klorida dihilangkan dengan filtrasi, hidrogen sulfida direaksikan dengan larutan asam yang tidak diketahui. Dalam kondisi ini, konsentrasi ion S²⁻ dalam larutan dapat diabaikan. Oleh karena itu, pengendapan logam sulfida paling baik direpresentasikan sebagai M²⁺(aq) + H₂S(aq) ⇋ MS(s) + 2H⁺(aq). Menambahkan asam ke dalam larutan akan menggeser kesetimbangan ini ke kiri sehingga hanya logam sulfida yang paling tidak larut, yaitu logam dengan nilai Ksp terkecil, yang akan mengendap keluar dari larutan. Ini adalah Bi₂S₃, CdS, CuS, HgS, dan SnS (lihat Tabel 16.5).
• Kation Golongan 3. Pada tahap ini, natrium hidroksida ditambahkan ke larutan untuk membuatnya menjadi basa. Dalam larutan basa, kesetimbangan di atas bergeser ke kanan. Oleh karena itu, sulfida yang lebih larut (CoS, FeS, MnS, NiS, ZnS) sekarang mengendap dari larutan. Perhatikan bahwa ion Al³⁺ dan Cr³⁺ sebenarnya mengendap sebagai hidroksida Al(OH)₃ dan Cr(OH)₃, bukan sebagai sulfida, karena hidroksida kurang larut. Larutannya kemudian disaring untuk menghilangkan sulfida dan hidroksida yang tidak larut.
• Kation Golongan 4. Setelah semua kation golongan 1, 2, dan 3 dikeluarkan dari larutan, natrium karbonat ditambahkan ke larutan basa untuk mengendapkan ion Ba²⁺, Ca²⁺, dan Sr²⁺ sebagai BaCO₃, CaCO₃, dan SrCO₃. Endapan ini juga dikeluarkan dari larutan dengan filtrasi.
• Kation Golongan 5. Pada tahap ini, satu-satunya kation yang mungkin tersisa dalam larutan adalah Na⁺, K⁺, dan NH₄⁺. Keberadaan NH₄⁺ dapat ditentukan dengan menambahkan natrium hidroksida: NaOH(aq) + NH₄⁺(aq) → Na⁺(aq) + H₂O(l) + NH₃(g) Gas amonia dideteksi baik dengan mencatat bau khasnya atau dengan mengamati selembar kertas lakmus merah basah yang membiru ketika ditempatkan di atas (tidak bersentuhan dengan) larutan. Untuk memastikan keberadaan ion Na1 dan K1, kita biasanya menggunakan uji nyala api, sebagai berikut: Sepotong kawat platina (dipilih karena platina bersifat inert) dibasahi dengan larutan dan kemudian dipegang di atas api pembakar Bunsen. Setiap jenis ion logam memberikan warna yang khas jika dipanaskan dengan cara ini. Misalnya, warna yang dipancarkan oleh ion Na1 adalah kuning, warna ion K1 adalah ungu, dan warna ion Cu21 adalah hijau (Gambar 16.13).

Gambar 16.13 Kiri ke kanan: Warna nyala litium, natrium, kalium, dan tembaga.

Gambar 16.14 merangkum skema ini untuk memisahkan ion logam.

Gambar 16.14 Diagram alir untuk pemisahan kation dalam analisis kualitatif.

Dua poin tentang analisis kualitatif harus disebutkan. Pertama, pemisahan kation menjadi kelompok dilakukan selektif mungkin; artinya, anion yang ditambahkan sebagai reagen harus sedemikian rupa sehingga akan mengendapkan jenis kation yang paling sedikit. Misalnya, semua kation dalam golongan 1 juga membentuk sulfida yang tidak larut. Jadi, jika H₂S direaksikan dengan larutan di awal, sebanyak tujuh sulfida yang berbeda mungkin mengendap keluar dari larutan (sulfida golongan 1 dan golongan 2), hasil yang tidak diinginkan. Kedua, penghilangan kation pada setiap langkah harus dilakukan selengkap mungkin. Misalnya, jika kita tidak menambahkan cukup HCl ke larutan yang tidak diketahui untuk menghilangkan semua kation golongan 1, mereka akan mengendap dengan kation golongan 2 sebagai sulfida yang tidak dapat larut, mengganggu analisis kimia lebih lanjut dan mengarah pada kesimpulan yang salah.