Analisis Kualitatif

Analisis Kualitatif

Topic Progress:

Analisis kualitatif adalah studi penentuan informasi-informasi non-numerikal dari sebuah spesi, senyawa, atau reaksi kimia. Dalam analisis kualitatif, seringkali dilakukan serangkaian uji-coba untuk menentukan kandungan atau komposisi kimia dari sebuah reagen.

Pada topik ini, akan diberikan uji-uji skala kecil yang umum dan sering dilakukan di laboratorium. Pada featured image, diberikan tabel yang dapat digunakan sebagai petunjuk utama dalam menentukan senyawa-senyawa berdasarkan warna endapannya.

Kelarutan garam

Tidak semua garam larut dalam air. Ada garam yang memiliki nilai ${K_{sp}}$ yang besar sehingga larut sempurna dalam air, ada juga yang kecil sehingga hanya larut sebagian. Selain itu, nilai pH juga menentukan derajat ionisasi dari suatu kation atau anion, sehingga mempengaruhi nilai ${Q_{sp}}$.

Garam-garam yang larut dalam air umumnya juga larut dalam asam. Garam sulfat, klorida, bromida, dan iodida yang tidak larut dalam air juga tidak larut dalam asam, namun garam karbonat, sulfit, nitrit, kromat, dan sulfida yang tidak larut dalam air bisa larut dalam asam. Alasannya adalah anion-anion ini dapat terprotonasi sehingga mengurangi konsentrasinya spesi ioniknya, akibatnya nilai ${Q_{sp}}$ nya akan berkurang.

Berikut ini serangkaian aturan dalam menentukan kelarutan garam dalam air. Apabila ada dua atau lebih aturan yang bertentangan, aturan dengan peringkat paling tinggi yang akan berlaku:

  1. Garam dengan kation dari golongan IA ($\ce{Li+}$, $\ce{Na+}$, $\ce{K+}$, $\ce{Cs+}$, dan $\ce{Rb+}$) semuanya larut dalam air. Hanya ada sedikit pengecualian dan biasanya senyawanya tidak umum. Garam dengan kation ammonium ($\ce{NH4+}$) juga larut.
  2. Garam yang mengandung anion nitrat ($\ce{NO3-}$) juga umumnya larut.
  3. Garam yang mengandung anion halida ($\ce{Cl-}$, $\ce{Br-}$, $\ce{I-}$) umumnya larut kecuali untuk kation $\ce{Ag+}$, $\ce{Pb^2+}$, $\ce{Hg2^2+}$ (Lihat tabel).
  4. Kebanyakan senyawa dengan ion perak tidak larut atau hanya sedikit larut, kecuali perak asetat ($\ce{AgCH3COO}$) dan perak nitrat ($\ce{AgNO3}$).
  5. Kebanyakan senyawa sulfat larut, kecuali kalsium ($\ce{CaSO4}$), barium ($\ce{BaSO4}$), strontium ($\ce{SrSO4}$), dan timbal ($\ce{PbSO4}$). Tips: buatlah jembatan keledai, seperti Cari Baginda Sri Pakubumi.
  6. Kebanyakan senyawa hidroksida hanya sedikit larut. Hidroksida golongan IA larut, golongan IIA sedikit larut, hidroksida golongan IIIA dan logam transisi tidak larut.
  7. Kebanyakan senyawa sulfida tidak larut. Kemungkinan lain, senyawa tersebut akan larut namun terhidrolisis dan melepaskan gas $\ce{H2S}$
  8. Kebanyakan senyawa karbonat tidak larut. $\ce{MgCO3}$ hanya sedikit larut.
  9. Kebanyakan senyawa kromat, fosfat, dan fluorida tidak larut.

Warna Larutan

Seringkali, larutan logam transisi memiliki warna-warna yang khas. Berikut ini adalah warna-warna larutan yang sering dijumpai di laboratorium:

  • $\ce{Cu^2+}$ = biru
  • $\ce{Cr^3+}$ = hijau gelap / ungu (bergantung pada ligan dan pH)
  • $\ce{Ni^2+}$ = hijau
  • $\ce{Fe^2+}$ = hijau keruh, namun bila dioksidasi menjadi $\ce{Fe^3+}$ = kuning (agak jingga apabila ligannya adalah $\ce{Cl-}$)
  • $\ce{MnO4–}$ = ungu
  • $\ce{Cr2O7^2-}$ = jingga, namun dalam larutan basa mengalami kesetimbangan menjadi $\ce{CrO4^2-}$ = kuning
  • $\ce{Co^2+}$ = pink

Aroma

Beberapa senyawa kimia (terutama gas) memiliki aroma yang khas dan dapat diketahui identitasnya dengan mudah. Berikut ini adalah contoh gas-gas tersebut:

  • Gas $\ce{H2S}$ berbau seperti telur busuk
  • Gas ammonia ($\ce{NH3}$) berbau sangat menusuk
  • Gas $\ce{CO2}$ tidak berbau
  • Gas $\ce{SO2}$ berbau busuk dan juga dapat menyebabkan batuk atau asfiksia serta sanggup mereduksi spesi $\ce{CrO4^2-}$ (kuning) menjadi $\ce{Cr3+}$ (hijau)
  • Uap cuka $\ce{CH3COOH}$ berbau busuk yang khas
  • Gas $\ce{NO}$ berwarna coklat dan berbau busuk menyengat

Warna gas

Beberapa gas (terutama halogen) memiliki warna yang khas. Berikut ini adalah contoh gas-gas tersebut:

  • Gas $\ce{F2}$ berwarna hijau
  • Gas $\ce{Cl2}$ berwarna kuning kehijauan
  • Gas $\ce{Br2}$ berwarna kecoklatan gelap
  • Gas $\ce{I2}$ berwarna ungu

Uji Nyala Ion Logam (Flame Test)

Uji nyala adalah sebuah prosedur penentuan ada tidaknya suatu unsur (biasanya logam, tapi bisa juga non-logam seperti Boron) dalam senyawa kimia berdasarkan spektrum emisinya. Berikut ini hasil uji nyala beberapa ion logam yang penting:

  • Barium: hijau pucat
  • Kalsium: oranye – merah bata
  • Lithium: merah crimson
  • Tembaga: hijau atau kebiruan
  • Natrium: kuning
  • Kalium: ungu
  • Magnesium: putih terang/menyala
  • Strontium: merah

Untuk ion logam lainnya, kalian dapat melihat data di wikipedia. Tips: buatlah jembatan keledai untuk menghafalkan uji nyala. Misalnya, yang saya gunakan adalah AKu makan Nasi kuning lauknya Bayam minumnya es CaO SiRupnya merah (Kalium = ungu, Natrium = kuning, Barium = hijau, Calcium = oranye, Strontium = merah).

Senyawa Amfoter

Senyawa amfoter adalah senyawa yang dapat berperan sebagai asam maupun sebagai basa dalam suatu pelarut. Umumnya, senyawa-senyawa yang bersifat amfoter dalam air akan larut apabila diasamkan atau ditambahkan basa ($\ce{OH-}$) berlebih. Contoh senyawa-senyawa tersebut adalah $\ce{Zn(OH)2}$, $\ce{Al(OH)3}$, $\ce{Sn(OH)2}$, $\ce{Sn(OH)4}$, $\ce{Sb(OH)2}$, $\ce{Sb(OH)4}$, $\ce{Pb(OH)2}$ , $\ce{Cr(OH)3}$, $\ce{As(OH)3}$, dan $\ce{As(OH)5}$.

Reaksi-reaksi atau Sifat Senyawa Spesifik

Berikut ini adalah reaksi-reaksi ataupun sifat-sifat spesifik yang dimiliki oleh berbagai senyawa kimia (dan sering keluar di soal olimpiade!):

  • $\ce{BaSO4}$ adalah endapan putih yang sangat halus dan akan lewat bila disaring menggunakan kertas saring biasa.
  • $\ce{PbCl2}$ adalah endapan putih yang akan larut kembali dalam larutan panas.
  • Ion besi (III) membentuk kompleks dengan ligan $\ce{SCN–}$ menjadi senyawa berwarna merah darah.
  • Anion $\ce{CH3COO–}$ ditambahkan $\ce{Pb^2+}$ tidak mengendap, namun apabila kemudian ditambahkan $\ce{FeCl3}$ dan dipanaskan akan terbentuk endapan merah.
  • $\ce{NO3–}$ apabila ditambahkan $\ce{ Fe^2+}$ dan ditetesi $\ce{H2SO4}$ pekat akan terbentuk cincin coklat (Brown Ring Test).
  • Larutan ion perak apabila diendapkan sebagai kloridanya dapat larut kembali apabila ditambahkan $\ce{NH3}$ atau $\ce{S2O3^2-}$ (membentuk kompleks). Namun, $\ce{AgI}$ tidak dapat dilarutkan kembali karena nilai ${K_{sp}}$ nya sangat kecil.
  • Larutan ion tembaga apabila ditambahkan $\ce{NH3}$ akan terbentuk kompleks berwarna biru pekat $\ce{Cu(NH3)4^2+}$. Larutan ini sering digunakan dalam pengujian kadar ion tembaga dengan spektrofotometri UV-Vis.
  • Senyawa hidroksida berikut akan langsung berubah menjadi oksidanya: $\ce{Ag(OH) -> Ag2O}$ (coklat), $\ce{Hg(OH)2 -> HgO}$ (kuning), $\ce{Hg2(OH)2 -> Hg2O}$ (hitam)
  • Garam-garam berikut akan langsung terdekomposisi: $\ce {Fe2S3 -> FeS}$ (hitam) + $\ce {S}$ (kuning), $\ce {CuI2 -> CuI}$ (putih) + $\ce{I2}$ (larutan coklat dalam KI berlebih), $\ce {Fe2I3 -> FeI2}$ (abu-abu) + $\ce {I2}$ (larutan coklat dalam KI berlebih)
  • Logam apabila dilarutkan dalam aqua regia akan teroksidasi ke bilangan oksidasi tertinggi dari logam, dan ada kemungkinan membentuk kompleks/endapan dengan $\ce{Cl–}$ dengan produk samping = $\ce{NO}$. Apabila kita mengoksidasi ion logam bervalensi rendah dengan aqua regia, terbentuk produk yang sama namun dengan produk samping $\ce{NOCl}$.

Analisis Kualitatif: Praktikkum

Materi analisis kualitatif ini sering sekali keluar di lomba universitas atau OSN. Ada beberapa tips dari saya yang mungkin dapat berguna:

  • Perhatikan penyelenggara lombanya. OSN atau lomba yang diadakan universitas yang (maaf) bukan top biasanya tidak akan memakai reagen mahal, contohnya larutan ion perak ($\ce{AgNO3}$).
  • Senyawa berbahaya tidak mungkin dikeluarkan di soal, misalnya senyawa dengan ion sianida.
  • Membau aroma reagen memang mungkin tidak sesuai prosedur, tapi seringkali sangat membantu pengerjaan. Selain itu, tidak perlu terlalu khawatir karena biasanya senyawa yang digunakan tidak terlalu pekat.
  • Gunakan kertas indikator pH dengan bijak. Kertas indikator sangat berharga dalam memperkirakan senyawa yang mungkin. Misalnya, senyawa garam dengan anion dari asam kuat ($\ce{NO3-}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{SO4^2-}$, dsb) pH nya hampir pasti di bawah atau sama dengan 7, sedangkan senyawa dengan ion logam dari basa kuat ($\ce{Na+}$, $\ce{K+}$, $\ce{Ba^2+}$) pH nya di atas atau sama dengan 7.
  • HATI-HATI dan jangan menumpahkan reagen, karena biasanya ada penalti poin apabila kalian meminta reagen pengganti atau yang lebih parahnya tidak ada reagen tambahan.
  • Ada baiknya mencoba melakukan analisis di laboratorium sekolah (bila bisa), karena dari sana kalian mungkin dapat mengetahui ciri reagen tertentu (misal: basa akan terasa licin di tangan, dsb).
  • Apabila suatu reagen menghasilkan gas saat diasamkan, kemungkinan gas tersebut yakni $\ce{CO2}$ atau $\ce{H2S}$. Apabila terbentuk gas saat dibasakan, kemungkinan yakni $\ce{NH3}$.
  • Terkadang, analisis kualitatif bukan hanya melibatkan reaksi-reaksi biasa, tapi bisa saja melibatkan redoks. Contohnya, $\ce{KMnO4}$ dengan oksalat, atau $\ce{I2}$ dengan tiosulfat.

Apabila kalian ingin belajar lebih dari yang ada di sini, silahkan mengakses sumber berikut.