Analisis Kualitatif Dan Kuantitatif

Pada dasarnya, konsep analisis kimia dapat dibagi atas 2 bagian: 

1.    analisis kualitatif, analisis yang berhubungan dengan identifikasi suatu zat atau campuran yan tidak diketahui.

2.    analisis kuntitatif, analisis kimia yang menyangkut penentuan jumlah zat tertentu yang ada dalam suatu sample (contoh).

Ada dua langkah utama dalam analisis adalah identifikasi dan estimasi komponen-komponen suatu senyawa. Langkah identifikasi ini dikenal sebagai analisis kualitatif sedangkan estimasinya adalah analisi kuantitatif. 

 Walaupuan analisis kualitatif sudah banyak ditingagalkan, namun analisis kualitatif ini merupakan aplikasi prinsip-prnsip umum dan konsep-konsep dasar yang telah dipelajari
dalam kimia dasar. Analisis kualitatif digunakan sebelum analisis kuantitatif. Setelah mengetahui komponen/ pengotor apa melelui analisis kualitatif, barulah dilakukan analisis kuantitatif. Tujuan utama analisis kauntittatif adalah unutk mengetahui kuantitas (jumlah) dari setiap komponen yang menyusun analit. Langkah ini terbilang sederhana.

Dalam analisis kualitatif pengamatan visual merupakan hal yang penting. Bila kita dihadapkan pada suatu larutan yang tidak diketahui, pertanyaan yang timbul adalah “ apakah warnanya? “. Warna adalah penting, karena beberapa ion anorganik dapat diketahui dari warnanya yang spesifik. Walau demikian kita tidak boleh menarik kesimpulan secara tepat terutama bila yang dianalisi berupa larutan yang terdiri atas campuran beberapa ion harus dilakukan dengan hati-hati agar tidak terjadi kesimpulan yang salah.

Misalnya, larutan yang mengandung ion Co2+ berwarna pink dalam larutan yang mengandung Ni2+ berwarna hijau, bila saling bercampur menjadi tidak berwarna. Amatan visual berkaitan dengan warna dari sampel padatan juga penting. Warna-warna endapan yang dihasilkan dari reaksi dalam larutan kadang-kadang menunjukan identitas dari endapan yang terbentuk. Larutan Pb2+ dan I- keduanya tidak berwarna, yang apabila dicampurkan akan terbentuk endapan kuning terang dari PbI2. komponen-komponen penyusun campuran padat seringkali diidentifikasi dari masing-masing warnanya.     

Analisis kuantitatif dapat diklasifikasikan dengan dasar perbedaan metode analisis atau diklasifikasikan dengan dasar skala analisisnya.

Analisis kuantitatif menghasilkan data numerik yang memilki satuan tertentu. Data analisis kuantitatif umumnya dinyatakan dalam satuan volume, berat maupun konsentrasi dengan menggunakan analisis tertentu. Analisis kuantitatif agak lebih rumit. 

Analisis kuantitatif adalah pengukuran banyaknya komponen yang diinginkan Dalam cuplikan yang dianalisis. Analisis kuantitatif berkaitan dengan penetapan berapa banyak suatu zat tertentu yang terkandung dalam suatu sampel. Zat yang ditetapkan tesebut, sering kali dinyatakan sebagai konstituen atau analit, menyusun entah sebagian kecil atau sebagian besar sampel yang dianalisis jika zat yang dianalisa menyusun lebih 1% dari sampel, maka analit ini dianggap sebagai konstituen utama.

Analisis kuantitatif dapat diklasifikasikan dengan dasar metode analisis atau diklasifikasikan berdasarkan skala analisisnya. Klasifikasi itu dapat dibagi atas metode-metode yang mencakup metode analisis klasik seperti gravimetri atau volumetri dan yang mencakup instrumentasi cangih, yang kemudian dikenal sebagai tekhnik analisis moderen. Pada mulanya metode yang baru ini tidak dapat menjamin hasil yang reprodusibel. Untuk mendapatkan hasil yang reprodusibel maka harus diperoleh contoh yang benar-benar reprpresentaitif dan bebas dari unsur-unsur pengganggu. Karena unsur-unsur pengganggu dapat membuat hasil pengukuran yang tidak akurat.

Masalah seorang analis yang berhubungan dengan penarikan sampel dan unsur-unsur pengganggu dapat teratasi dengan pengetahuan penarikan sampel yang baik, netode pemisahan yang cukup sempurna seperti ekstraksi pelarut, pertukaran ion dan berbagai metode kromatografi. Namun, dapat dikatakan bahwa metode-metode isilasi dan pemurnian seperti ini belum cukup banyak. Bila jumlah contohnya berkisar pada konsentrasi milligram, langkah yang digunakan adalah gravimetric atau volumetri. Bila komponen yang dianalisa terdapat pada konsentrasi yang sangat rendah, digunakan metode-metode optik atau spektroskopi seperti UV-visible.

Analisis kualitatif membahas tentang identifikasi suatu zat, fokus kajiannya adalah unsur apa yang terdapat dalam suatu sampel (contoh). Analisis kualitatif sampel terdiri atas golongan kation.

Pada dasarnya konsep analisis kimia dapat dibagi atas dua bagian, yaitu:

1.    analisis kualitatif, analisis yang berhubungan dengan identifikasi suatu zat atau campuran yang tidak diketahui

2.    analisis kuantitatif, analisis kimia yang menyangkut penentuanjumlah zat tertentu yang ada didalam suatu sample (contoh)

ada dua aspek penting dalam analisis kualitatif, yaitu pemisahan dan identifikasa. Kedua aspek ini dilandasa oleh kelarutan, keasaman pembentukan senyawa kompleks, oksidasi reduksi, sifat penguapan dan ekstraksi. Sifat-sifat ini sebagai sifat periodik menunjukkan kecenderungan dalam kelarutan klorida, sulfide, hidroksida karbonat sulfat dan garam-garam lainnya dari logam.

Walaupun analisis kualitatif (analisis klasik) sudah banyak ditinggalkan, namun analisis kualitatif inimerupakan aplikasi prinsip-prinsip umum dan konsep-konsep dasar yang telah dipelajari dalam kimia dasar.

Setelah melakukan analisis kualitatif, diketahui komponen apa atau pengotor apa yang ada dalam sample tertentu, seringkali ditemukan informasi tambahan mengenai berapa banyaknya masing-masing komponen atau pengotor tersebut. Beberapa tekhik analisis kuantitatif diklasifikasikan atas dasar:

1.    pengukuran banyaknya pereaksi yang diperlukan untuk menyempurnakan suatu reaksi / banyaknyahasil reaksi yang terbentuk.

2.    pengukuran besarnya sifat listrik (misalnya potensiometri)

3.    pengukuran sifat optis (pengukuran obsorbans)

4.    kombinasi dari 1 dan 2 atau 1 dan 3.

        Analisis kimia kuantitatif yang klasik menyangkut analisis grafimetri dan titrimetri. Dalam analisis grafimetri, zat yang akan ditentukan diubah ke dalam bentuk endapan yang sukar larut, selanjutnya dipisah dan ditimbang.

        Sedangkan analisis titrimetri yang sering disebut analisis volumetric, zat yang akan ditentukan dibiarkan bereaksi dengan suatu pereaksi yang diketahui sebagai larutan standar (baku). Kemudian volume larutan tersebut yang diperlukan untuk dapat bereaksi sempurna tersebut diukur. Selain kedua metode analisis tersebut diatas, dalam analisis dasar ini akan dipelajari pula metode spektroskopi absorbsi.

1.    Sistematika analisis kation

        Prosedur yang biasa digunakan untuk menguji suatu zat yang tidak diketahui, pertama kali adalah membuat sample (contoh) yang dianalisis dalam bentuk cairan (larutan). Selanjutnya terhadap larutan yang dihasilkan dilakukan uji ion-ion yang mungkin ada.

        Kesulitan yang lebih besar dijumpai pada saat mengidentifikasi berbagai konsentrasi dalam suatu campuran untuk ion, biasanya dilakukan pemisahan ion terlebih dahulu melalui proses pengendapan, selanjutnya dilakukan pelarutan kembali endapan tersebut. Kemudian diadakan uji-uji spesifik untuk ion-ion yang akan diidentifikasi. Uji spesifik dilakukan dengan menambahkan reagen (pereaksi) tertentu yang akan memberikan larutan atau endapan berwarna yang merupakan karakteristik (khas) untuk ion-ion tertentu.

        Analisis campuran kation-kation memerlukan pemisahan kation secara sistematik dalam golongan dan selanjutnya diikuti pemisahan masig-masing golongan kedalam sub golongan dan komponen-komponennya. Pemisahan dalam golongan didasarkan perbedaan sifat kimianya dengan cara menambahkan pereaksi yang akan mengendapkan klorida dari ion-ion timbal (Pb2+),perak (Ag+) dan raksa (Hg2+). Setelah ion-ion ini diendapkan dan dipisahkan, ion-ion lain yang ada dalam larutan tersebut dapat diendapkan dan penambahan H2S dalam suasana asam setelah endapan dipisahkan perlakuan selanjutnya dengan pereaksi tertentu memungkinkan terpisah golongan ini.

        Jadi dalam analisis kualitatif sistematik kation-kation diklasifikasikan dalam lima golongan berdasarkan sifat-sifat kation terhadap beberapa pereaksi antara lain adalah asam klorida (HCl),hidrogen sulfida, amonium sulfida dan amonium karbonat.

        Umumnya klasifikasi kation didasarkan atas perbedaan kelarutan dari klorida, sulfida dan karbonat dari kation-kation tersebut. Skema dibawah ini memperlihatkan pemisahan-pemisahan kation-kation dalam golongan I sampai dengan V berdasarkan sifat kimianya. Setelah pemisahan dilakukan uji spesifik untuk masing-masing kation.

v    Analisis golongan kation 

Pada analisis sistematik dari kation maka golongan logam-logam yang akan diidentifikasi dipisahkan menurut golongan berikut: 

- Golongan I, Disebut golongan asam klorida terdiri atas: Pb2+, Ag+, Hg2+ 

- Golongan II, disebut golongan hidrogen sulfida, terdiri atas: As, Sn, Sb, Cu, Pb2+, Bi2+, Hg2+, Cd2+ 

- Golongan III, disebut golongan amonium sulfida terdiri atas: Al, Cr, Fe, Zn, MN, Co, dan Ni 

- Golongan IV, disebut golongan amonium karbonat, terdiri atas: Ba, Sr, dan Ca 

- Golongan V, disebut golongna sisa, terdiri atas: Mg, K, NH4+ 

v    Analisis golongan anion 

Analisis anion dilakukan dengan mengamati perubahan spesifik dari sampel yang diuji meliputi perubahan warna/terjadinya gas/bau dari sampel yang diuji, atas penambahan asam sulfat encer atau pekat. Untuk menganalisis anion dalam larutan, maka harus bebas dari logam berat dengan cara menambah larutan Na2CO3 jenuh, lalu dididihkan. Dalam hal ini logam-logam tersebut akan terlarutkan sebagai garam karbonat, sedangkan anionnya terlarut sebagai garam natrium. 

Analisis kuantitatif fokus kajiannya adalah penetapan banyaknya suatu zat tertentu (analit) yang ada dalam sampel. Analisis kuantitatif terhadap suatu sampel terdiri atas empat tahapan pokok: 

1. Pengambilan atau pencuplikan sampel (sampling), yakni memilih suatu sampel yang  mewakili dari bahan yang dianalisis. 

2. Mengubah analit menjadi suatu bentuk sediaan yang sesuai untuk pengukuran. 

3. Pengukuran. 

4. Perhitungan dan penafsiran pengukuran. 

Langkah pengukuran dalam suatu analisis dapat dilakukan dengan cara-cara kimia, fisika, biologi. Teknik laboratorium dalam analisis kuantitatif digolongkan ke dalam titrimetri (volumetri), gravimetri dan instrumental. Analisis titrimetri berkaitan dengan pengukuran volume suatu larutan dengan konsentrasi yang diketahui yang diperlukan untuk bereaksi dengan analit. Pada cara gravimetri pengukuran menyangkut pengukuran berat. Istilah analisis instrumental berhubungan dengan pemakaian peralatan istimewa pada langkah pengukuran. 

Metode yang baik dalam suatu analisis kuantitatif seharusnya memenuhi kriteria yaitu: 

1)    Peka (sensitive), artinya metode harus dapat digunakan untuk menetapkan kadar senyawa dalam konsentrasi yang kecil. Misalnya pada penetapan kadar zat-zat beracun, metabolit obat dalam jaringan dan sebagainya. 

2)    Presisi (Precise), artinya dalam suatu seri pengukuran (penetapan) dapat diperoleh hasil yang satu sama yang lain hampir sama. 

3)    Akurat (Accurate), artinya metode dapat menghasilkan nilai rata-rata (mean) yang sangat dekat dengan nilai sebenarnya (true value). 

4)    Selektif, artinya untuk penetapan kadar senyawa tertentu, metode tersebut tidak banyak terpengaruh oleh adanya senyawa lain yang ada. 

5)    Praktis, artinya mudah dikerjakan serta tidak banyak memerlukan waktu dan biaya. 

Syarat ini perlu sebab banyak senyawa-senyawa yang tidak mantap apabila waktu penetapan terlalu lama. Pemilihan metode yang memenuhi semua syarat di atas hampir tidak mungkin kita peroleh, sehingga perlu kita pilih kriteria yang sesuai dengan keadaan sampel yang kita uji. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan metode analisis adalah tujuan analisis, macam dan jumlah bahan yang dianalisis, ketepatan dan ketelitian yang diinginkan, lamanya waktu yang diperlukan untuk analisis, dan peralatan yang tersedia. Misalnya apabila sampel terlalu kecil kadarnya, maka sensitivitas menjadi dasar pemilihan metode analisis. Kriteria utama yang perlu diperhatikan dalam suatu analisis adalah ketepatan, ketelitian, dan selektifitas 

v    Kesetimbangan

Tetapan kesetimbangan untuk reaksi berikut:

aA + bB _ cC + dD

adalah : K = [C]c + {D]d

[A]a + [B]b

Nilai K tersebut konstan pada suhu dan tekanan tertentu. Dalam analisa kualitatif nilai K tersebut dapat digunakan untuk menggeser kesetimbangan ke arah reaksi yang dikehendaki. Kesetimbangan kimia dapat digeser ke arah pembentukan hasil reaksi dengan menambahkan lebih banyak pereaksi atau dengan mengeluarkan salah satu hasil reaksi dari sistem kesetimbangan. Dalam prakteknya hal ini berarti menambahkan pereaksi-pereaksi dengan berlebih, atau mengeluarkan hasil reaksi dari fase larutan misalnya dengan pengendapan, penguapan atau pun ekstraksi. Pergeseran kesetimbangan juga dapat dilakukan dengan cara merubah suhu atau pun tekanan.

v    Reaksi Pengendapan

Banyak reaksi-reaksi yang menghasilkan endapan berperan penting dalam analisa kualitatif. Endapan tersebut dapat berbentuk kristal atau koloid dan dengan warna yang berbeda-beda. Pemisahan endapan dapat dilakukan dengan penyaringan atau pun sentrifus. Endapan tersebut terbentuk jika larutan menjadi terlalu jenuh dengan zat yang bersangkutan. Kelarutan suatu endapan adalah sama dengan konsentrasi molar dari larutan jenuhnya. Kelarutan bergantung pada berbagai kondisi seperti tekanan, suhu, konsentrasi bahan lain dan jenis pelarut. Perubahan kelarutan dengan perubahan tekanan tidak mempunyai arti penting dalam analisa kualitatif, karena semua pekerjaan dilakukan dalam wadah terbuka pada tekanan atmosfer. Kenaikan suhu umumnya dapat memperbesar kelarutan endapan kecuali pada beberapa endapan, seperti kalsium sulfat, berlaku sebaliknya. Perbedaan kelarutan karena suhu ini dapat digunakan sebagai dasar pemisahan kation. Misalnya, pemisahan kation Ag, Hg(I), dan Pb dapat dilakukan dengan mengendapkan ketiganya sebagai garam klorida, kemudian memisahkan Pb dari Ag dan Hg(I) dengan memberikan air panas. Kenaikan suhu akan memperbesar kelarutan Pb sehingga endapan tersebut larut sedangkan kedua kation lainnya tidak. Kelarutan bergantung juga pada sifat dan konsentrasi bahan lain yang ada dalam campuran larutan itu. Bahan lain tersebut dikenal dengan ion sekutu dan ion asing. Umumnya kelarutan endapan berkurang dengan adanya ion sekutu yang berlebih dan dalam prakteknya ini dilakukan dengan memberikan konsentrasi pereaksi yang berlebih. Tetapi penambahan pereaksi berlebih ini pada beberapa senyawa memberikan eek yang sebaliknya yaitu melarutkan endapan. Hal ini terjadi karena adanya pembentukan kompleks yang dapat larut dengan ion sekutu tersebut. Sedangkan adanya ion asing menyebabkan kelarutan endapan menjadi sedikit bertambah, kecuali jika terjadi reaksi kimia antara endapan dengan ion asing. Penambahan ion asing seperti penambahan asam atau basa kuat dan ligan dapat menyebabkan endapan menjadi larut kembali, Contohnya pada reaksi berikut:

Ni(OH)2 (s) + 2H+      Ni2+ + 2H2O

AgCl (s) + 2NH3         Ag(NH3)2+ +  Cl-

Perubahan kelarutan karena komposisi pelarut mempunyai sedikit arti penting dalam analisis kualitatif. Meskipun kebanyakan pengujian dilakukan dalam larutan air, dalam beberapa hal lebih menguntungkan jika digunakan pelarut lain misalnya pelarut organik seperti alkohol,eter, dan lain-lain. Hasil kali kelarutan suatu endapan yang dipangkatkan dengan bilangan yang sama dengan jumlah masing-masing ion bersangkutan menghasilkan tetapan yang dikenal dengan Ksp. Misalnya, jika endapan perak klorida ada dalam kesetimbangan dengan larutan jenuhnya:

AgCl         Ag+ + Cl-

Maka Ksp = [Ag+]1 [Cl-]1

Tetapan ini dalam analisis kualitatif mempunyai nilai yang berarti, karena tidak saja dapat menerangkan, tetapi juga dapat membantu meramalkan reaksi-reaksi pengendapan. Jika hasil kali ion lebih besar dari hasil kali kelarutan suatu endapan, maka akan terbentuk endapan, sebaliknya jika hasil kali ion lebih kecil dari hasil kali kelarutan maka endapan tidak akan terbentuk. Berdasarkan nilai Ksp ini maka kation-kation dapat dipisahkan menjadi beberapa kelompok kecil yang selanjutnya dapat memudahkan identifikasi masing-masing kation.

Analisis Anion Kation

           Analisis kualitatif adalah suatu analisa yang bertujuan mencari dan menyelidiki ada atau tidaknya suatu unsur dalam sampel.

       Analisis kuantitatif adalah yang bertujuan mencari atau menyelidiki banyaknya suatu unsur dalam sampel.

          Kation adalah ion yang bermuatan positif,ada juga pengertian lain yaitu atom yang bermutan positif jika kekurangan elektron.

          Anion adalah ion yang bermuatan positif, dan bisa juga di artikan atom yang bermuatan negatif jika kelebihan elektron.

         Untuk menganalisis anion kation ada beberapa tahapan yang bisa kita lakukan yaitu:

1. Uji Pendahuluan bertujuan untuk memperkirakan dan memberi arah sehingga memperoleh gambaran       terhadap contoh sample yang ingin di ketahui atau uji. Uji pendahuluan meliputi :

a. Organoleptis ( menggunakan panca indra) yang di uji biasanya berupa bentuk,warna,bau dan rasa.

b. Uji sifat fisik,yaitu berupa kelarutan,keasaman,sublimasi.

c. Mikroskopis, yaitu melihat bentuk kristal senyawa uji yang khas di bawah mikroskop.

d. Reaksi nyala ( Flame Test ) di lakukan dengan cara menggunakan kawat Pt atau Nicr yang di bakar di atas api bunsen atau api oksidasi.

Warna-warna  apa saja yang akan muncul jika kawat Pt atau Nicr di bakar dalam uji warna nyala????

Kation warna nyala

Li⁺       = Merah

Na⁺      = Kuning

K⁺        = Ungu

Ba²⁺     = Kuning Hijau

Ca²⁺     = Merah Kuning

       Sesuai dengan namanya yaitu reaksi nyala ternyata setiap logam memberikan warna yang berbeda-beda mempunyai warna khasnya masing-masing. warna nyala tersebut  terjadi karena adanya eksitansi elektron. Eksitansi yaitu perpindahan elektron ke energi yang lebih besar.

           

      Reaksi nyala (Flame Test) termasuk reaksi kering, selain reaksi kering di kenal juga reaksi cara basah. Yaitu hasil reaksi dapat diketahui dengan mengamati adanya perubahan yang terjadi, umumnya berupa terbentuknya endapan, timbulnya gas, dan perubahan warna.

Reaksi Pengendapan

         Banyak sekali reaksi-reaksi yang menghasilkan endapan yang berperan penting dalam analisa kualitatif. Bentuk endapan dapat berupa kristal,  atau koloid dan dengan warna yang berbeda-beda . Pemisahan endapan dapat dilakukan dengan penyaringan atau pun sentrifus. Endapan tersebut terbentuk jika larutan menjadi terlalu jenuh dengan zat yang bersangkutan.

 Analisis Kation

          Penggolongan kation yang paling umum berdasarkan pada kelarutan dari klorida , sulfida, dan karbonat kation tersebut. Kation digolongkan dalam 5 golongan berdasarkan sifat-sifat kation tersebut terhadap beberapa pereaksi.

Golongan - golongan kation memiliki ciri khas yaitu :

• Golongan I : membentuk endapan dengan asam klorida encer, ion - ion yang termasuk dalam golongan ini adalah timbal, raksa, dan perak.
• Golongan II : membentuk endapan dengan hydrogen sulfide dalam suasana asam mineral encer. Ion-ion yang termasuk dalam golongan ini adalah mercurium (II) , tembaga , cadmium, bismuth, stibium , timah .
• Golongan III : membentuk endapan dengan ammonium sulfit dalam suasana netral . Kation golongan ini antara lain nikel, besi, kromium, allumunium , seng, mangan, dan kobalt.
• Golongan IV : membentuk endapan dengan ammonium karbonat dengan adanya ammonium klorida dalam suasana netral atau sedikit asam .
• Golongan V : disebut juga golongan sisa karena tidak bereaksi dengan pereaksi - pereaksi golongan sebelumnya. Ion kation yang termasuk dalam golongan ini antara lain magnesium, natrium, kalium ammonium, lithium, dan hidrogen.

Analisis Anion 

          Analisis anion tidak jauh berbeda dengan analisis kation, hanya saja pada analisis anion tidak memiliki metode analisis standar yang sistematis.

          Untuk mengetahui adanya anion dapat diperkirakan dengan mengetahui kation apa saja yang terdapat dalam larutan sample pada percobaan sebelumnya, yaitu percobaan analisis kation.

         Pengujian antara reaksi asam sulfat encer dan pekat merupakan salah satu cara untuk mengetahui anion apa saja yang terdapat dalam larutan sample. Hal tersebut di sebabkan asam sulfat yang merupakan asam kuat mampu mendesak anion lemah keluar dari senyawanya. Sebagai contoh, larutan yang mengandung garam karbonat akan keluar dan terurai menjadi air dan gas karbondioksida dengan bantuan asam sulfat yang mendesak asam karbonat. 

 

Umumnya anion dibagi menjadi tiga golongan, yaitu :

a.  Golongan Sulat : SO₄^2-, SO₃^2-, PO₄^3-, Cr₂O₄^2-, BO₂^-, CO₃^2-, C₂O₄^2- , AsO₄^3- ,

b.  Golongan halida : Cl^- , Br^- , I^- , S^2- ,

c.  Golongan nitrat  : NO₃^- , NO₂^- , C₂H₃O₂^- .