Prinsip Umum Analisis Gravimetri

Gravimetri merupakan cara pemeriksaan jumlah zat yang paling tua dan paling sederhana dibandingkan dengan cara pemeriksaan kimia yang lainnya. Analisis gravimetri adalah cara analisis kuantitatif berdasarkan berat tetap atau berat constant-nya. Dalam analisis ini, unsur atau senyawa yang dianalisis dipisahkan dari sejumlah bahan yang dianalisis. Bagian terbesar analisis gravimetric menyangkut perubahan unsur atau gugus dari senyawa yang dianalisis menjadi senyawa murni yang stabil, sehingga dapat diketahui berat tetapnya. Berat unsur atau senyawa yang dianalisis selanjutnya dihitung dari rumus senyawa serta berat atom penyusunnya.

Suatu metode analisis gravimetri didasarkan pada reaksi kimia seperti: aA + rR AaRr yang mana sejumlah a analit A akan bereaksi dengan sejumlah r pereaksi R membentuk produk AaRr yang biasanya merupakan suatu senyawa yang sangat sedikit larut dan dapat ditimbang setelah pengeringan atau produk tersebut dapat dibakar menjadi senyawa lain yang komposisinya diketahui untuk kemudian ditimbang.
Sebagai contoh, kalsium dapat ditetapkan kadarnya secara gravimetric setelah diendapkan menjadi kalsium oksalat. Selain itu, kalsium oksalat yang diendapkan selanjutnya dapat dibakar menjadi kalsium oksida menurut reaksi:

Ca2- + C2O42- CaC2O4 (s)

CaC2O4 (s) CaO(s) + CO2 (g) + CO (g)

Biasanya reagen atau pereaksi (R) yang ditambahkan adalah berlebihan untuk menekan kelarutan endapan. Agar analisis gravimetric berhasil, maka persyaratan berikut harus dipenuhi:

1.      Proses pemisahan analit yang dituju harus berlangsung secara sempurna sehingga banyaknya analit yang tidak terendapkan secara analitis tidak terdeteksi.

2.      Zat yang akan ditimbang harus murni atau mendekati murni dan mempunyai susunan yang pasti. Jika syarat ini tidak terpenuhi maka akan menimbulkan kesalahan yang besar.
Kelebihan cara analisis gravimetric dibanding dengan volumetric adalah bahwa penyusunnya yang dicari dapat diketahui pengotornya jika ada, dan bila diperlukan dapat dilakukan pembetulan (koreksi). Kekurangan dari metode gravimetric adalah cara ini sangat memakan waktu (time consuming).

Alat-Alat Untuk Gravimetri

Sebagian besar alat untuk analisis gravimetric adalah alat-alat gelas. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan selama analisis makan harus digunakan alat-alat gelas yang tahan terhadap panas. Biasanya lebih disukai alat gelas pyrex daripada yang lain. Berikut akan diuraikan beberapa alat yang sering digunakan:

1.      Gelas Piala. 

Gelas piala (gelas beker) yang digunakan adalah gelas piala yang ada bagiannya untuk menuang pada bibirnya, dengan keuntungan:

a.       Sebagian tempat gelas pengaduk pada waktu gelas piala ditutup dengan gelas arloji.

b.      Merupakan lubang tempat keluarnya uap/ gas meskipun ditutup dengan gelas arloji.
Untuk suatu kebutuhan menampung dipilih gelas piala yang ukurannya dapar memuat volume cairan yang akan diisikan ke dalamnya,sedangkan untuk penguapan dipilih gelas piala yang dangkal.

2.      Labu Erlenmeyer

Digunakan untuk menampung tapisan pada penyaringan, labu Erlenmeyer mempunyai keuntungan yakni corong tidak perlu di-klem. Pada penyaringan memakai penghisapan digunakan labu hisap yang bentuknya adalah labu Erlenmeyer dengan cabang pipa untuk hisapan. Yang lazim digunakan adalah labu dengan ukuran 400-500 mL.

3.      Corong

Terbuat dari gelas dengan sudut kerucut 60o dengan berbagai ukuran garis tengah 5,7 dan 9 cm. Pipa paruh bergaris tengah sedikitnya 4 mm dan panjang paruh tidak melebihi 15 cm.corong untuk penyaringan harus disesuaikan dengan banyaknya zat yang akan disaring.

4.      Botol Pencuci

Dapat terbuat dari gelas dan dari plastik. Yang dari gelas lebih baik yang tidak perlu dihembus. Akhir-akhir ini lebih banyak digunakan botol pencuci dari plastik polietilena, akan tetapi kualitasnya tidak sebaik dari gelas. Botol pencuci diisi dengan cairan pencuci endapan saja atau dengan akuades saja.

5.      Gelas Pengaduk.

Terbuat dari batang gelas padat, garis tengah 3-5 mm dan panjang 20-25 cm. untuk melepaskan endapan yang melekat pada dasar gelas piala tempat pengendapan, digunakan gelas pengaduk yang ujungnya dipasangi pipa karet atau plastik yang melekat secara tepat. Ada yang ujungnya dipipihkan yang berguna untuk memudahkan pelepasan endapan yang melekat tadi. Gelas pengaduk semacam ini disebut dengan policeman.

6.      Alat Pemanas

Untuk pemanasan yang tinggi digunakan pembakar Bunsen atau Meker yang menggunakan bahan bakar gas. Penting disini untuk melakukan pengaturan aliran gas atau udara. Dengan menggunakan pembakar Meker yang disertai dengan pengaturan udara yang tepat serta bahan bakar yang baik, maka dapat dicapai suhu dalam krus platina bertutup hingga 1100-1200oC. jika krusnya porselin hanya sampai 800-900oC. Saat ini banyak digunaka dapur Muffle yang dipanasi dengan listrik yang disertai dengan pengatur suhu. Dengan Muffle Furnace (tungku Muffle)ini dapat dicapai suhu sampai 1200oC untuk pemanasan yang lebih rendah misalnya pengeringan (electric oven) dengan listrik sebagai sumber panasnya. Suhu dapat diatur dengan tahanan sampai ketelitan 1-2oC dan dapat mencapai suhu pemanasan 250-300

7.      Eksikator 

Eksikator digunakan untuk mendinginkan krus yang habis dipijarkan atau krus penyaring setelah dikeringkan sampai suhu kering sama dengan suhu kamar. Selama pendinginan, eksikator harus tertutup dari udara luar sehingga tidak akan menyerap lembab. Sebagai bahan pengering biasanya CaO, CaCl2 anhidrous atau asam sulfat pekat, silica gel, fosfor, pentaoksida, dll. Tutup eksikator pada bibirnya dilapisi dengan vaselin supaya penutupan berlangsung secara rapat sampai kedap udara, akibatnya tekanan udara didalam eksikator selalu berkurang dari tekanan udara luar. Waktu membuka penutup harus hati-hati yakni dengan menggeser ke samping dan tidak diangkat. Memegang krus atau benda lain yang panas untuk dimasukkan ke dalam eksikator, maka sebelum eksikator ditutup harus diberi kesempatan 5-10 detik agar udara di dalam eksikator mengembang serta menjadi panas.
Tang krus yang masih dingin harus pula dipanasi sehingga untuk memegang krus (panas) benda tidak menjadikannya retak. Memegang benda dingin cukup dengan tang dingin. Meletakkan benda-benda dalam eksikator terutama yang berisi bahan kimia harus semantap mungkin. Jangan sampai ketika tutup eksikator dibuka rebah atau jadi berantakan.

8.      Krus

Untuk pemijaran digunakan krus porselin atau krus platina, akan tetapi krus platina ini hraganya mahal. Yang paling sering digunakan adalah krus porselin karena harganya murah. Selain untuk pemijaran krus porselin digunakan untuk melebur bahan yang memerlukan peleburan. Beberaa reaks kimia yang tidak boleh dilakukan dalam tempat porselin misalnya peleburan dengan soda, hydrogen florida dan pirosulfat. Suhu tinggi yang dapat dialami sampai 1000oC lebih. Krus yang masih panas tidak boleh diletakkan di atas meja laboratorium terutama yang terbuat dari kayu sehingga untuk keperluan ini dibutukan adanya ubin porselin atau eternity.Krus porselin untuk keperluan penyaringan alasannya porous. Untuk menyaring harus dengan penghisapan. Krus penyaring lainnya dibahas dalam bagian menyaring.

9.      Segitiga

Untuk pemijaran krus memakai pembakar gas digunakan segitiga dari tembikar yang dirangkai pakai kawat. Segitiga ini diletakkan di atas gelang besi yang di-klem diatas nyala pembakar gas. Tinggi letak krus di atas nyala diatur sebaik-baiknya hingga pemijaran semprna. Meletakkan krus di atas segitiga juga diatur dan juga ditutup krus yang ditaruh dalam keadaan miring.

10.  Kompor Listrik (Hot Plate)

Kompor listrik yang baik mempunyai tiga pengaturan yaitu rendah (low), sedang (medium), dan tinggi (high). Bagian kawat pemanas harus tertutup rapat, hal ini berguna untuk melindungi dari uap dan percikan cairan.

11.  Penangas Uap (Steam-Bath)

Biasanya digunakan untuk penguapan pelan-pelan dan menggumpalkan endapan. Yang biasa menggunakan alat logam tembaga yang tengahnya diisi dengan air setengah muat, dipanaskan dengan kompor listrik/minyak. Bagian atas ditutup dengan gelang-gelang dari tembaga dan juga dipakai yang lubangnya sesuai dengan dasar atau alas alat gelas yang akan dipanasi. Air yang ada dalam penangas harus selalu diperiksa serta tetap dijaga jangan sampai habis/kering.

Berikut ini adalah cara salah satu contoh analisis gravimetri yaitu menentukan kadar sulfat dalam sampel BaSO₄

a.      Proses pengendapan Sulfat dengan larutan BaCl₂

Untuk lebih mengetahui kandungan sulfat (SO₄^2-), dalam sampel (BaSO₄) proses yang dilakukan adalah membuat larutan sulfat dari 0,3 gram padatan sulfat yang kemudian melarutkannya ke dalam 25 mL akuades. Setelah itu menambahkan 0,3 mL larutan HCl pekat dan BaCl₂ setetes demi setetes sampai tetesan BaCl₂ tidak menghasilkan endapan. Penambahan larutan HCl dan BaCl₂  ini bertujuan untuk mengurangi kelarutan padatan sulfat sehingga BaSO₄ akan menghasilkan BaSO₄ yang berwarna putih dengan reaksi sebagai berikut :

SO₄^2- + BaCl₂                 BaSO₄    (putih)  +   2Cl^-  

Selanjutnya adalah memanaskan larutan, setelah  larutan dipanaskan kemudian menambahkan larutan BaCl₂  namun jangan terlalu banyak, penambahan larutan BaCl₂  dihentikan jika larutan tidak membentuk endapan lagi. Pemanasan ini bertujuan untuk membentuk endapan yang stabil karena endapan yang stabil akan terbentuk pada larutan yang bertemperatur tinggi. Setelah larutan dipastikan telah tercampur , kemudian larutan tersebut didiamkan untuk mendapatkan endapan.

b.        Proses Isolasi dan Pengeringan Endapan

Setelah mendapatkan endapan, selanjutnya adalah  menyaring endapan tersebut dengan  menggunakan kertas waltman, lalu endapan yang terbentuk kemudian dicuci dengan menggunakan air panas. Selah dicuci, untuk memastikan bahwa endapan sudah  bersih maka yang dilakukan adalah dengan menambahkan larutan AgNO₃ 0,1 M pada filtrat sampai tidak terbentuk lagi filtrat yang warna putih (jernih). Kemudian endapan yang sudah disaring tersebut dimasukan kedalam cawan kemudian dipijarkan pada suhu 130-150^oC dengan tujuan untuk menghilangkan air yang dikandung sehingga didapatkan endapan Sulfat yang lebih murni. Namun  pemijaran tidak boleh terlalu tinggi dan juga tidak boleh terlalu lama karena pemijaran yang berlebih dapat menyebabkan sebagian endapan akan mengurai.