Pembuatan Kalium Nitrat dan Natrium Klorida

A.    JUDUL PERCOBAAN

Pembuatan Kalium Nitrat dan Natrium Klorida

B.     TUJUAN PERCOBAAN

1.      Untuk membuat kalium nitrat dan natrium klorida

2.      Untuk menguji tingkat kemurnian kalium nitrat dan natrium klorida

C.    KAJIAN TEORI

Natrium klorida atau garam dapur. Industri garam umumnya sama tuanya dengan sejarah manusia. Sejak dulu garam sudah menjadi bagian penting dalam makanan manusia. garam merupakan bahan pokok yang amat vital bagi kehidupan manusia, sumber pembuatan berbagai bahan kimia dan dewasa ini merupakan salah satu soko guru peradaban dan industri dunia yang kompleks ini (Austin, 1996: 219).

Garam merupakan bahan baku dasar untuk bermacam ragam bahan kimia, seperti natrium hidroksida, natrium sulfat, asam klorida, natrium fosfat, dan natrium klorat dan klorit, dan juga merupakan sumber berbagai bahan lain melalui turunan atau derivatifnya. Boleh dikatakan seluruh klor yang dihasilkan di dunia dibuat melalui elektrolisis natrium klorida. Garam digunakan untuk regenerasi natrium zeolit yang digunakan sebagai pelunak air dan banyak pula dipakai dalam pembuatan berbagai bahan kimia organik (Austin, 1996: 219).

Kalium nitrat pernah merupakan bahan yang sangat penting dalam pembuatan mesin, tetapi sekarang lebih berguna untuk pupuk, piroteknik, dan sebagai medium perpindahan kalor (dalam campuran eutektik dengan NaNO₃), untuk perlakuan panas baja dan dalam bahan makanan. Dahulu, zat ini dikumpulkan dari bintik-bintik di mana ia terbentuk oleh aksi bakteri pada kotoran hewan dan manusia dan mengkristalisasi karena evaporasi (gulung bawah tanah di Persia dan kandang kuda di India). Sekarang kalium nitrat dipulihkan dari selpeter Chili yang mengandung kira-kira 10% kalium nitrat. Zat ini sekarang dibuat melalui dekomposisi ganda antara NaNO₃ dan KCl:

NaNO₃(aq)   +   KCl(s)   →   NaCl(s)   +   KNO₃(aq)           ∆H = + 13,2 kJ

Mula-mula dibuat larutan panas NaNO₃ pekat dan HCl padat, lalu dicurahkan ke dalam bejana itu. Pada waktu pemanasan, kristal KCl akan berubah menjadi kristal NaCl, dan larutan kalium nitrat itu dialirkan melalui kristal NaCl di dasar bejana. Kemudian ditambahkan air sedikit untuk mencegah pengembangan NaCl lebih jauh pada waktu larutan itu didinginkan (Austin, 1996: 306).

NaCl dapat dikatakan mempunyai bangunan kemas rapat bangun kubus maka ion Cl^- dan ion Na⁺ yang lebih kecil menempati rongga okatahedral. Selain itu bangun ini juga akan memperlihatkan adanya bentuk kubus pusat muka yang dibangun oleh ion-ion Na⁺ seperti halnya dibangun ion-ion Cl^-. Oleh karena itu, kisi kristal NaCl merupakan dua kisi kubus pusat muka yang saling tertanam di dalamnya (interpenetrasi), (Sugiyarto, 2003 : 36).

Kristal adalah benda padat yang mempunyai permukaan-permukaan datar karena banyak zat padat seperti garam, kuarsa, dan salju ada dalam bentuk-bentuk yang jelas simetris. Telah lama para ilmuan menduga bahwa atom, ion, maupun molekul zat padat juga tersususn secara simetris (Svehla, 1986 : 306).

Struktur kristal. Padatan dapat dibagi menjadi dua kelompok: kristal dan amorf. Es merupakan padatan kristal (crystalline solid), yang memiliki keteraturan yang kaku dan menjangkau-jauh atom-atomnya, molekul-molekulnya, atau ion-ionnya menempati tempat tertentu. Susunan atom, molekul, atau ion dalam padatan kristal adalah sedemikian rupa sehingga gaya tarik-menarik antarmolekul neto pada keadaan maksimumnya. Gaya yang menyebabkan kestabilan kristal dapat berupa gaya ion, ikatan kovalen, gaya van der Waals, ikatan hidrogen atau kombinasi gaya-gaya ini. Padatan amorf seperti gelas tidak memiliki susunan yang tertata baik dan keteraturan molekul yang menjangkau-jauh. Satuan struktur dasar yang berulang pada padatan kristal disebut sel satuan (Chang, 2005: 378).

Dalam arti yang luas, senyawa kompleks adalah senyawa yang terbentuk karena penggantian dua atau lebih senyawa sederhana yang masing-masingnya dapat berdiri sendiri misalnya dalam proses penggantungan sifat berikut :

A   +   B    →    AB

Senyawa ini dianggap senyawa kompleks.

Contoh lain yang benar-benar bersifat elektrostatik dapat terjadi dalam larutan ion kalium dan ion nitrat, misalnya ternyata bergabung dalam larutan, meskipun sedikit jumlahnya. Menurut persamaan reaksi berikut :

K⁺   +   NO₃^-    →    K⁺NO₃^-

Dalam persamaan reaksi ini senyawa kompleks K⁺NO₃^- disebut pasangan ion atau senyawa kompleks gabungan ion. Reaksi jenis ini terutama terjadi dalam pelarut-pelarut yang mempunyai tetapan dielektrika rendah (Underwood, 2002).

D.    ALAT DAN BAHAN

1.      Alat-alat yang digunakan:

a.      Neraca analitik

b.      Gelas kimia 100 mL

c.      Pembakar bunsen

d.     Kaki tiga dan kasa asbes

e.      Termometer

f.       Gelas ukur 10 mL dan 50 mL

g.      Kaca arloji

h.      Corong biasa

i.        Pipet tetes

j.        Mikroskop

k.      Tabung reaksi

l.        Labu semprot

m.    Lap kasar dan lap halus

2.      Bahan kimia yang dibutuhkan:

a.       KCl

b.      Aquadest

c.       NaNO₃

d.      Es batu / air es

e.       KNO₃

f.       Larutan AgNO₃ 0,1M

g.      Larutan HNO₃ 6M

h.      Larutan FesO₄ jenuh

i.        Larutan H₂SO₄

j.        Kertas saring

k.      Tissue

E.     PROSEDUR KERJA

1.      Perlakuan I

1)      Menimbang 15 gram KCl kemudian dilarutkan dalam 50 mL air panas

2)      Menimbang 15 gram kemudian dilarutkan NaNO₃ dalam 50 mL air panas

3)      Mencampur larutan KCl dan NaNO₃

4)      Menguapkan larutan sampai terbentuk ktistal X

5)      Memisahkan kristal X dari filtratnya

6)      Menguapkan filtrat hingga kristal X tidak terbentuk lagi, kemudian mengumpulkan semua kristal X dan menyimpan filtratnya

7)      Menguapkan filtrat terakhir hingga terbentuk kristal Y, kemudian direkristalisasi beberapa kali

8)      Mengeringkan kristal X dan kristal Y, kemudian menimbang hasilnya.

2.      Perlakuan II

1)      Menimbang 15 gram KCl kemudian dilarutkan dalam 50 mL air pada suhu kamar

2)      Menimbang 15 gram kemudian dilarutkan NaNO₃ dalam 50 mL air pada suhu kamar

3)      Mencampur larutan KCl dan NaNO₃

4)      Mendinginkan larutan dalam air es sampai terbentuk kristal X

5)      Memisahkan kristal X dari filtratnya

6)      Mendinginkan filtrat hingga kristal X tidak terbentuk lagi, kemudian mengumpulkan semua kristal X dan menyimpan filtranya

7)      Menguapkan filtrat terakhir hingga terbentuk kristal Y

8)      Mengeringkan kristal X dan kristal Y, kemudian menimbang hasilnya

3.      Perlakuan III

1)      Menimbang 15 gram KCl, kemudian dilarutkan dalam 50 mL air pada suhu 50^oC

2)      Menimbang 15 gram NaNO₃, kemudian dilarutkan dalam 50 mL air pada suhu 50^oC

3)      Mencampur larutan KCl dan NaNO₃

4)      Mendinginkan larutan dengan air es sampai terbentuk kristal X

5)      Memisahkan kristal X dari filtratnya

6)      Menguapkan filtrat hingga terbentuk kristal Y

7)      Menyaring kristal Y dan menyimpan filtrat yang ke-2 tersebut

8)      Mendinginkan kembali filtrat ke-2 dengan air es sehingga terbentuk kristal X

9)      Menguapkan kembali filtrat yang ke-3 sehingga terbentuk kristal Y

10)  Mengeringkan kristal X dan kristal Y, kemudian menimbang hasilnya

4.      Uji Kemurnian Kristal X dan Y

1)      Melakukan uji nyala terhadap kristal X dan kristal Y

2)      Menguji adanya ion dan ion nitrat pada krital X dan Kristal Y

3)      Pengujian ion klorida dilakukan dengan melarutkan 0,1 gram kristal ke dalam 2 mL air yang diasamkan dengan 2 tetes HNO₃ 6M. Setelah itu ditetesi dengan larutan AgNO₃ 0,1M

4)      Pengujain ion nitrat dilakukan dengan melarutkan 0,1 gram kristal ke dalam 2 mL air, kemudian ditambahkan 2 mL larutan jenuh FeSO₄. Mengalirkan 1 mL H₂SO₄ melalui pinggir dalam tabung dengan posisi tabung dalam keadaan miring

5)      Memeriksa bentuk kristal X dan kristal Y dengan mikroskop

F.     HASIL PENGAMATAN

1.        Perlakuan I

15 gram KCl (putih)  +  25 mL air panas  →  larutan bening KCl

15 gram NaNO₃ (putih)  +  25 mL air panas  →  larutan bening NaNO₃

Larutan KCl + larutan NaNO₃ → kristal (butiran; 25,29 gram) + filtrat   kristal (jarum; 4,1 gram)

2.        Perlakuan II

15 gram KCl (putih) + 25 mL air (27^oC)  →  larutan bening KCl

15 gram NaNO₃ (putih) + 25 mL air (27^oC)  →  larutan bening NaNO₃

Larutan KCl + larutan NaNO₃    kristal (jarum; 6,27 gram) + filtrat   kristal (serbuk; 11,73 gram)

3.        Perlakuan III

15 gram KCl (putih) + 25 mL air (50^oC)  →  larutan bening KCl

15 gram NaNO₃ (putih) + 25 mL air (50^oC)  →  larutan bening NaNO₃

Larutan KCl + larutan NaNO₃   kristal (jarum; 10,02 gram) + filtrat   kristal (serbuk; 12,31 gram)

4.        Uji kemurnian kristal X dan Y

a.       Pengujian ion klorida

0,1 gram kristal (serbuk) + 2 mL air (bening)  →  larutan bening + 2 tetes HNO₃ (bening) → larutan bening + AgNO₃ (bening) → larutan keruh, ↓putih

b.      Pengujian ion nitrat

0,1 gram kristal (jarum) + 2 mL air (bening) → larutan bening + 2 mL FeSO₄ jenuh (kuning) → larutan kuning + 1 mL H₂SO₄ (bening) → terbentuk 2 lapisan, atas :  kuning

             bawah :  bening

c.       Pemeriksaan bentuk kristal (dengan mikroskop)

Kristal NaCl     :  berbentuk kubus

Kristal KNO₃   :  berbentuk jarum

d.      Uji nyala kristal X dan Y

NaCl     :  kuning

KNO₃   :  ungu

G.    ANALISIS DATA

Dik :  m KCl             = 15 gram

          Mm KCl         = 74,5 gram/mol

          m NaNO₃        = 15 gram

          Mm NaNO₃    = 85 gram/mol

          Mm NaCl        = 58,5 gram/mol

          Mm KNO₃      = 101 gram/mol

Dit : m KNO₃ teori = ....?

          M NaCl teori  = ....?

          Rendemen (%)   = ....?

Peny :

n KCl  =     =   = 0,201 mol

                 KCl     +    NaNO₃    →    KNO₃     +    NaCl

mula-mula  : 0,201 mol     0,176 mol               -                   -

bereaksi      : 0,176 mol     0,176 mol       0,176 mol     0,176 mol

sisa             : 0,025 mol             -              0,176 mol     0,176 mol

m KNO₃ teori    =  (n x Mm) KNO₃

                                    =   0,176 mol x 101 gram/mol

                                    =   17,776 gram

          m NaCl teori     =   (n x Mm) NaCl

                                    =   0,176 mol x 58,5 gram/mol

                                    =   10,296 gram

1.        Perlakuan 1

Dik : m KNO₃ teori        = 17,776 gram

          m NaCl teori          = 10,296 gram

          m KNO₃ praktek    = 4,1 gram

          m NaCl praktek     = 25,29 gram

Dit : rendemen = ...?

Peny :

Rendemen NaCl    =    x  100%

                                               =     x  100%

                                               =  245%

Rendemen KNO₃ =  

                               = 

                               =  23%            

2.        Perlakuan II

Dik : m KNO₃ teori        = 17,776 gram

     m NaCl teori          = 10,296 gram

     m KNO₃ praktek    = 6,27 gram

     m NaCl praktek     = 11,73 gram

Dit : rendemen = ...?

Peny :

Rendemen NaCl    =    x  100%

                               =     x  100%

                               =  114%

Rendemen KNO₃ =  

                                   = 

                                    =  35%

3.        Perlakuan III

Dik :  m KNO₃ teori        = 17,776 gram

     m NaCl teori          = 10,296 gram

     m KNO₃ praktek    = 10,02 gram

     m NaCl praktek     =  12,31gram

Dit : rendemen = ...?

Peny :

Rendemen NaCl    =    x  100%

                                   =     x  100%

                                   =  119%

Rendemen KNO₃   =  

                                   = 

                                   =  56%

H.    PEMBAHASAN

a.         Pembuatan kristal NaCl dan KNO₃

Pada percobaan ini, kristal NaCl dan KNO₃ dibuat dengan 3 perlakuan yang berbeda, di mana pada perlakuan pertama NaCl dan KNO₃ dibuat dengan mereaksikan kristal KCl yang telah dilarutkan dalam air panas dengan kristal NaNO₃ yang juga telah dilarutkan dalam air panas. Pada perlakuan kedua, KCl dan NaNO₃ dilarutkan masing-masing dalam air pada suhu kamar (27^oC). Pada perlakuan ketiga, KCl dan NaNO₃ dilarutkan dalam air pada suhu 50^oC. Penggunaan suhu yang berbeda ini perlu dilakukan untuk mengetahui adanya pengaruh suhu terhadap pembentukan kristal NaCl dan KNO₃. Larutan KCl dan NaNO₃ yang digunakan harus dalam keadaan jenuh karena dengan konsentrasi yang tinggi, pembentukan kristal akan lebih maksimal.

Pada perlakuan pertama dan kedua, kedua larutan ini dicampur kemudian diuapkan untuk menghilangkan kelebihan air (pelarut). Kristal yang terbentuk pada saat penguapan ini kemudian disaring dan disebut sebagai kristal X dan rendemen yang diperoleh pada perlakuan pertama 245% dan pada perlakuan kedua 114% dengan berat 1 dan 2 yaitu 25,29 gram dan 6,27 gram. Selanjutnya filtrat yang diperoleh didinginkan dan terbentuk kristal Y. Pada perlakuan pertama sebesar 4,1 gram dengan rendemen sebesar 23%. Pada perlakuan 2 sebesar 11,73 gram dengan rendemen sebesar 35%.

Pada perlakuan yang ketiga, larutan KCL dan NaNO₃ dicampur dan didinginkan untuk mendinginkan larutan agar cepst mengkristal. Kristal yang terbentuk sebanyak 10,02 gram. Setelah itu krstal yang terbentuk ini diuapkan bersama filtrat pada saat didinginkan dan diperoleh kristal yang berbentuk serbuk dengan berat 12,31 gram. Rendemen yang diperoleh untuk masing-masing perlakuan ini yaitu 119% dan 56%.

Reaksi yang terjadi pada perlakuan pertama, kedua dan ketiga:

-       Reaksi Ionisasi

KCl(s)  +  H2O   →  K⁺(aq)  +  Cl^-(aq)

-       Reaksi pembentukan

NaNO₃(s)   +   H2O   →   Na⁺(aq)   +   NO₃^-(aq)

K⁺(aq)   +   NO₃^-(aq)  →   KNO₃(s)

Na⁺(aq)   +   Cl^-(aq)   →   NaCl(s)

Setelah mengamati suhu pembentukan kristal NaCl dan KNO₃, dapat disimpulkan bahwa kristal NaCl terbentuk pada saat diuapkan di mana kelarutan NaCl pada suhu tinggi itu rendah sehingga NaCl mengkristal pada suhu tinggi. Sedangkan kristal KNO₃ terbentuk pada saat pendinginan di mana KNO₃ memiliki kelarutan yang rendah pada suhu rendah sehingga KNO₃ mengkristal pada suhu rendah.

b.        Uji Nyala

Salah satu cara untuk mengidentifikasi suatu Kristal adalah dengan melakukan uji nyala terhadap kristal. Kristal X dan kristal Y yang akan diuji dibakar dalam spiritus. Kristal X memancarkan warna kuning yang menandakan terdapat ion Na⁺ pada kristal sedangkan kristal Y memancarkan warna ungu yang menandakan terdapat ion K⁺ pada kristal. Dari hasil ini dapat diketahui bahwa kristal X adalah NaCl dan kristal Y adalah KNO₃.

Adapun penyebab timbulnya warna nyala ini adalah karena adanya energi tertentu nyala api yang diserap oleh elektron pada ion Na⁺ dan K⁺ dengan panjang gelombang tertentu menyebabkan terjadinya eksitasi dan kembalinya elektron ke peringkat dasar membebaskan energi nyala yang khas sesuai dengan panjang gelombang yang dimilikinya.

c.         Uji adanya ion klorida

Untuk menguiji adanya ion klorida pada kristal, masing-masing kristal dilarutkan dalam air untuk menguraikan kristal menjadi ion-ion penyusunnya. Setelah itu, ditambahkan HNO₃ yang bertujuan untuk mengasamkan larutan. Selanjutnya ditambahkan AgNO₃ di mana ion Ag⁺ akan bereaksi dengan ion Cl^- membentuk AgCl berupa endapan yang berwarna putih. Kristal X (yang diperoleh pada proses penguapan) maupun kristal Y yang diperoleh pada proses pendinginan menunjukkan hasil positif pada uji ini, yaitu terbentuk endapan putih pada larutan. Kristal NaCl yang bereaksi membentuk endapan putih dengan reaksi :

NaCl(s)  +  HNO₃(aq)  +  AgNO₃(aq)   →  AgCl(s)  +  NaNO₃(aq)  +  HNO₃

d.        Uji adanya ion nitrat

Untuk menguji adanya ion nitrat, dilakukan dengan melarutkan kristal X dan Y dengan aquadest dalam tabung reaksi yang berbeda. Setelah itu ditambahkan larutan FeSO₄ jenuh, kemudian ditambahkan dengan H₂SO₄. Pada percobaan ini, kristal X yang diperoleh pada proses penguapan dan kristal Y yang diperoleh pada proses pendinginan memberikan hasil reaksi positif pada uji ini yaitu terbentuk cincin coklat pada larutan yang merupakan ion [Fe(NO)]²⁺.

Adapun reaksi yang terjadi :

2KNO₃  +  4H₂SO₄  +  6FeSO₄   →   Fe₂(SO₄)₃  +  2NO  +  4H₂O  +  K₂SO₄

Fe₂(SO₄)₃   →   Fe³⁺ + SO₄^2-

Fe³⁺   +   e   →   Fe²⁺

Fe²⁺   +   NO   →   [Fe(NO)]²⁺

e.         Uji Mikroskop

Pada pengujian ini, terlihat bahwa kristal X berbentuk kubus sedang kristal Y berbentuk jarum. Dari hasil tersebut dapat dikatehui bahwa kristal X yang diperoleh dari proses penguapan adalah NaCl dan kristal Y yang diperoleh pada proses pendinginan adalah KNO₃.

Adapun bentuk kisi kristal NaCl yaitu fcc (face centered cubic)

Dan bentuk kisi kristal KNO₃ yaitu bcc (body centered cubic)

I.       KESIMPULAN DAN SARAN

1.        Kesimpulan

Kristal NaCl dan KNO3 dibuat dengan mereaksikan KCl dengan NaNO₃ di mana kristal NaCl terbentuk pada suhu tinggi dan kristal KNO₃ terbentuk pada suhu rendah. Pada uji nyala, kristal KNO₃ memncarkan warna ungu dan kristal NaCl memancarkan warna kuning.

Pada uji klorida, NaCl membentuk endapan putih. Pada uji nitrat, KNO₃ membentuk cincin coklat dan. Bentuk fisik kristal KNO₃ yaitu berbentuk jarum, bentuk fisik kristal NaCl yaitu berupa serbuk, bentuk kisi kristal KNO₃ yaitu bcc dan bentuk kristal NaCl yaitu fcc.

2.        Saran

Diharapkan kepada praktikan selanjutnya agar lebih teliti ketika meilakukan pengamatan terhadap bentuk kristal dan penmbangan kristal agar diperoleh hasil yang dapat disesuaikan dengan teori

DAFTAR PUSTAKA

Austin, George T. 1996. Industri Proses Kimia Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga

Chang, Raymond. 2005. Konsep Dasar Kimia. Jakarta: Erlangga

Tim Dosen Kimia Anorganik. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik. Makassar: Laboratorium Kimia FMIPA UNM

Svehla. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semi Mikro Bagian I. Jakarta: PT Kalman Media Pustaka.

Sugiyarto, Kristian. H. 2003. Kimia Anorganik II. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta

Underwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga

JAWABAN PERTANYAAN

1.      Buatlah diagram yang memperlihatkan proses kerja secara menyeluruh dari pembuatan kalium nitrat dan natrium klorida yang Anda lakukan!

Jawab:

1)      Perlakuan I

dilarutkan, diuapkan, disaring, didinginkan

2)      Perlakuan II

dilarutkan, diuapkan, disaring, didinginkan

3)      Perlakuan III

dilarutkan, diuapkan, disaring, didinginkan, disaring, diuapkan, disaring, didinginkan.

2.    Bagaimana upaya yang dapat dilakukan untuk meningkatkan rendemen dan tingkat kemurnian kalium nitrat dan natrium klorida yang Anda peroleh?

Jawab:  Pada saat pembuatan kristal harus benar-benar teliti dalam setiap perlakuan dan larutan jenuh yang dibuat jangan sampai terlewat jenuh karena akan mempengaruhi kemurnian kristal dan pada saat penguapan maupun pendinginan Kristal yang diperoleh harus secara maksimal sebelum dilakukan penyaringan.

3.      Manakah metode yang efektif untuk memperoleh kalium nitrat paling murni, berikan rasionalisasinya!

Jawab:  Metode yang efektif adalah metode yang ketiga karena KNO₃ akan terbentuk secara maksimal pada proses pendinginan dibandingkan dengan penguapan pada awal percobaan yang memungkinkan seluruh Kristal NaCl belum terbentuk sehingga kristalisasi selanjutnya Kristal KNO₃ akan lebih murni karena NaCl belum terbentuk.

4.      Mengapa kenaikan suhu kelarutan NaCl dan KCl tidak meningkat secara tajam, sedangkan kelarutan NaNO₃ dan KNO₃ meningkat sangat tajam?

Jawab:  Karena suhu kelarutan NaCl dan KCl memiliki ion yang terabsorpsi lebih kuat disbanding NaNO₃ dan KNO₃. NaCl memiliki kisi yang sama sehingga beradsorpsi lebih kuat dalam larutan

5.      Berapakah kelarutan kalium nitrat pada 25^oC?

Jawab:  Kelarutan KNO₃ pada suhu 25^oC adalah
25 : 30 = x : 45,4
Maka,
X = 25 : 30 x 45,4
X = 37,83 gram

6.      Apa yang terjadi jika 50 gram kalium nitrat dalam 100 gram air didinginkan dari 40^oC menjadi 20^oC?

Jawab:  Apabila hal tersebut dilakukan maka kelarutannya menurun

Description: Pembuatan Kalium Nitrat dan Natrium Klorida
Reviewer: Unknown
Rating: 4.0
ItemReviewed: Pembuatan Kalium Nitrat dan Natrium Klorida

Artikel Terkait :