PEMBUATAN CuSO4.5H2O
MAKING OF CuSO4.5H2O
ANNISA SYABATINI
ABSTRAK
Tujuan dari percobaan ini adalah membuat dan mengenal sifat kristal tembaga (II) sulfat, memahami proses pembentukan kristal. Tembaga (II) sulfat, campuran kimia dengan rumus CuSO4. Garam ini ada sebagai rangkaian campuran yang berbeda di dalam derajat tingkat hidrasi mereka. Tembaga (II) sulfat berbentuk serbuk, manakala tembaga (II) sulfat terhidrat berwarna biru terang. Nama kuno bagi tembaga (II) sulfat ialah vitriol biru. Kebanyakan kuprum sulfat wujud dalam alam semulajadi dalam bentuk pentahidrat (CuSO4·5H2O). Mineral ini dikenali sebagai kalkantit. Tembaga (II) sulfat mengurai sebelum melebur. Bentuk pentahidrat yang lazim terhidratnya, yaitu kehilangan empat molekul airnya pada 110 °C dan kelima-lima molekul air pada 150 °C. Pada 650 °C, tembaga (II) sulfat mengurai menjadi tembaga (II) oksida (CuO), sulfur dioksida (SO2) dan oksigen (O2).
PEDAHULUAN
Dalam suatu Sistem Periodik Unsur (SPU), tembaga (Cu) termasuk ke dalam golongan 11. Tembaga, perak dan emas disebut logam koin karena dipakai sejak lama sebagai uang dalam bentuk lempengan (koin). Hal ini disebabkan oleh logam ini tidak reaktif, sehingga tidak berubah dalam waktu yang lama. Tembaga adalah logam berdaya hantar listrik tinggi, maka dipakai sebagai kabel listrik. Tembaga tidak larut dalam asam yang bukan pengoksidasi tetapi tembaga teroksidasi oleh HNO3 sehingga tembaga larut dalam HNO3 [1]. Bentuk pentahidrat yang lazim terhidratnya, yaitu kehilangan empat molekul airnya pada 110 °C dan kelima-lima molekul air pada 150 °C. Pada 650 °C, tembaga (II) sulfat mengurai menjadi tembaga (II) oksida (CuO), sulfur dioksida (SO2) dan oksigen (O2) [2].
Tembaga (Cu) merupakan salah satu logam yang paling ringan dan paling aktif. Cu+ mengalami disproporsionasi secara spontan pada keadaan standar (baku). Hal ini bukan berarti larutan senyawa Cu(I) tidak mungkin terbentuk. Untuk menilai pada keadaan bagaimana mereka ditemukan, yaitu jika kita mencoba membuat (Cu+) cukup banyak pada larutan air, Cu2+ akan berada pada jumlah banyak (sebab konsentrasinya harus sekitar dua juta dikalikan pangkat dua dari Cu+. Disproporsionasi akan menajdi sempurna. Di lain pihak jika Cu+ dijaga sangat rendah (seperti pada zat yang sedikit larut atau ion kompleks mantap), Cu2+ sangat kecil dan tembaga (I) menjadi mantap [3].
Tembaga (II) sulfat mempunyai banyak kegunaan di bidang industri diantaranya untuk mebuat campuran Bordeaux (sejenis fungisida) dan senyawa tembaga lainnya. Senyawa ini juga digunakan dalam penyepuhan dan pewarnaan tekstil serta sebagai bahan pengawet kayu. Bentuk anhidratnya digunakan untuk mendeteksi air dalam jumlah kelumit. Tembaga sulfat juga dikenal sebagai vitriol biru [4].
Tembaga (II) sulfat merupakan padatan kristal biru, CuSO4.5H2O triklini. Pentahidratnya kehilangan 4 molekul air pada 1100 C dan yang ke lima pada 1500C membentuk senyawa anhidrat berwarna putih. Pentahidrat ini dibuat dengan mereaksikan tembaga (II) oksida atau tembaga (II) karbonat dengan H2SO4 encer, larutannya dipanaskan hingga jenuh dan pentahidrat yang biru mengkristal jika didinginkan. Pada skala industri, senyawa ini dibuat dengan memompa udara melaluicampuran tembaga panas dengan H2SO4 encer. Dalam bentuk pentahidrat, setiap ion tembaga (II) dikelilingi oleh empat molekul air pada setiap sudut segi empat, kedudukan kelima dan keenam dari oktahedral ditempati oleh atom oksigen dari anion sulfat, sedangkan molekul air kelima terikat oleh ikatan hidrogen [4]
Salah satu sifat dari logam tembaga yaitu tembaga tidak larut dalam asam yang bukan pengoksidasi tetapi tembaga teroksidasi oleh HNO3 sehingga tembaga larut dalam HNO3.
3Cu(s) + 8H+(aq) + 2NO3-(aq) 3Cu2+(aq) + 2NO(g) + 4H2O
Logam tembaga dibuat dari tembaga sulfida (Cu2S) yang dioksidasi dengan oksigen.
Cu2S + 2O2 2CuO + SO2
2CuO + Cu2S SO2 + 4Cu
[1].
Garam tembaga dalam larutan berwarna biru pucat, karena membentuk ion Cu(H2O)42+. Jika larutan ini ditambah amonia akan menghasilkan ion Cu(NH3)42+ yang berwarna biru pekat. Senyawa CuCl2, Cu2Br2, Cu2I2 sukar larut dalam air dengan Ksp masing-masing 1,9.10-7, 5.10-9, dan 1.10-12. Senyawa Cu2O dan Cu2S dapat dibuat langsung dari unsurnya pada suhu tinggi. Kedua senyawa ini cenderung nonstoikiometrik karena dapat pula sebagian membentuk CuO dan CuS [1].
Senyawa-senyawa Cu (I) berwarna putih kecuali oksidasinya merah. Sedangkan senyawa Cu (II) hidratnaya biru dan anhidratnya abu-abu. Senyawa-senyawa Cu (II) lebih stabil dalam larutan. Mereka beracun dan mengion yang berwarna gelap (biru gelap) yang terbentuk dengan larutan amonia berlebihan. Cu digunakan buat kabel/kawat/peralatan listrik; dalam logam-logam paduan; monel, perunggu kuningan, perak jerman, perak nikel untuk ketel dan lain-lain [3].
Secara umum garam tembaga (I) tidak larut dalam air dan tidak berwarna, perilakunya mirip perilaku senyawa perak (I). Mereka mudah dioksidasi menjadi senyawa tembaga (II), yang dapat diturunkan dari tembaga(II) oksida, CuO, hitam. Garam-garam tembaga (II) umumnya berwarna biru, baik dalam bentuk hidrat, padat, maupun dalam larutan air; warna ini benar-benar khas hanya untuk ion tetraakuokuprat (II) [Cu(H2O)4]2+ saja. Batas terlihatnya warna ion kompleks tetraakuokuprat(II) (yaitu, warna ion tembaga (II) dalam larutan air), adalah 500 μg dalam batas konsentrasi 1 dalam 104. Garam-garam tembaga (II) anhidrat, seperti tembaga (II) sulfat anhidrat CuSO4, berwarna putih (atau sedikit kuning) [1].
Larutan amonia bila ditambahkan dalam jumlah yang sangat sedikit terbentuk endapan biru suatu garam basa (tembaga sulfat basa). Bila dalam keadaan basah dibiarkan terkena udara, tembaga (II) sulfida cenderung teroksidasi menjadi tembaga (II) sulfat, dan karenanya menjadi dapat larut dalam air. Banyak sekali panas yang dilepaskan pada proses ini [4].
METODE PERCOBAAN
A. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah gelas piala 400 ml, gelas ukur 100 ml, gelas ukur 50 ml, neraca, batang pengaduk, pipet tetes.
Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah H2SO4 pekat,
keping tembaga, HNO3 pekat, aquades dan kertas saring.
B. Cara Kerja
Sebanyak 50 mL air dimasukkan ke dalam gelas piala, ditambahkan 10 mL H2SO4 pekat. 10 gram tembaga dimasukkan, ditambahkan 15 mL HNO3 pekat, kemudian diaduk sehingga semua tembaga melarut. campuran tersebut lalu dipanaskan (setelah gas berwarna coklat tua tidak keluar, sehingga uap tidak lagi berwarna coklat muda). Ketika masih panas campuran disaring (jika masih terdapat tembaga yang tidak melarut). Disimpan larutan sehingga terbentuk kristal, lalu dicuci kristalnya dengan sedikit air, kemudian dilarutkan ke dalam air sedikit mungkin dan kristalkan kembali. Dilakukan terus tahap 9 sehingga kristal bebas dari nitrat. Berat kristal yang diperoleh ditimbang.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
No.
Prosedur Percobaan
Hasil Pengamatan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Dimasukkan air ke dalam gelas beker.
Ditambahkan 10 mL H2SO4 pekat.
Ditambahkan 5 gram tembaga.
Ditambahkan 15 mL HNO3 pekat.
Dilakukan pengadukan terus menerus ± 30 menit.
Dipanaskan.
Disaring larutan
Didiamkan dan Ditimbang kristal yang terbentuk
V = 50 mL
Larutan bening dan hangat.
Larutan berwarna bening, dan tembaga tidak larut.
Larutan mendidih, warna larutan biru keruh, dan terdapat uap berwarna coklat.
Tembaga melarut.
Larutan berwarna biru bening, dan terdapat uap putih.
Filtrat berwarna biru.
Kristal berwarna biru (m = 14,18 gram)
Perhitungan
Diketahui :
m Cu = 10 g
m kristal = 14,18 g
BM CuSO4.5H2O = 249,55 g/mol
BA Cu = 63,55 g/mol
Ditanya : Rendemen = …..
Jawab :
Reaksi : Cu2+ + SO42- + 5H2O → CuSO4.5H2O
mol CuSO4.5H2O = mol Cu = 0,1573mol
Massa CuSO4.5H2O
= mol CuSO4.5H2O x BMCuSO4.5H2O
= 0,1573mol x 249,55 gram/mol
=39,2682 gram
Rendemen
=
=
= 36,1 %
B. Pembahasan
Pada percobaan ini dilakukan pembuatan tembaga (II) sulfat, yang kemudian pada akhirnya akan terbentuk kristal tembaga (II) sulfat. Dari 50 mL akuades dimasukkan ke dalamnya asam sulfat pekat, kemudian ditambah dengan tembaga dan asam nitrat pekat. Tujuan dari diperlukannya bahan-bahan tersebut, terutama asam sulfat adalah ditujukan agar terbentuknya garam CuSO4. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O
Selanjutnya tujuan dari dilakukannya penambahan asam nitrat pekat adalah untuk mengaktifkan tembaga agar ia dapat bereaksi dengan asam sulfat. Dari penambahan asam nitrat pekat ini menyebabkan tembaga melarut dan larutan menjadi berwarna biru keruh serta terdapat uap berwarna coklat. Uap ini terbentuk sebagai akibat tembaga yang ditambahkan atau direaksikan dengan asam nitrat pekat. Karena diperlukan waktu yang tidak sedikit dari reaksi antara tembaga dan asam nitrat pekat, maka dalam proses ini diperlukan pengadukan sampai seluruh tembaga larut. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:
Cu + 4 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 4 H2O
Larutan yang telah ditambahkan beberapa senyawa tadi, selanjutnya dipanaskan dengan tujuan untuk mempercepat proses reaksi. Selain itu, tujuan dari pemanasan ini adalah untuk memperbesar hasil kali dari ion-ionnya dan memperkecil harga hasil kali kelarutannya (Ksp), sehingga hal ini dapat membentuk endapan kristal. Kristal yang terbentuk inilah yang dinamakan tembaga (II) sulfat. Persamaan reaksi yang secara lengkapnya adalah sebagai berikut:
Cu+ 3H2O + H2SO4+2HNO3 → CuSO4+5H2O+2NO2
Dari pemanasan yang telah dilakukan, terbentuk larutan berwarna biru tua. Untuk memisahkan filtrat dengan endapan (zat pengotor) maka dilakukan penyaringan. Penyaringan tidak dilakukan ketika larutan telah dingin, melainkan dilakukan saat larutan tersebut masih panas. Hal ini ditujukan agar pembentukan kristal yang tidak diharapkan (kristal yang masih mengandung zat pengotor) dapat terhindar. Dari hasil penyaringan diperoleh larutan berwarna biru tua dengan endapan (yang mengandung zat pengotor) berwarna hijau. Selanjutnya, filtrat yang telah disaring didiamkan selama satu hari untuk mendapatkan kristal dari tembaga (II) sulfat. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:
Cu(NO3)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2HNO3
CuSO4 + 5H2O → CuSO4.5H2O
Kristal yang diperoleh setelah didiamkan selama satu hari menghasilkan warna biru, dengan bentuk seperti gel yang lembut. Untuk mendapatkan kristal yang murni, maka dilakukan proses pengeringan. Dari proses ini diperoleh zat yang diinginkan yang bebas dari zat pengotor. Proses yang terjadi adalah sebagai berikut:
Cu2++3H2O+H2SO4+2HNO3→CuSO4.5H2O+ 2NO2
Kristal yang diperoleh, kemudian ditimbang. Dari hasil penimbangan didapatkan massa kristal CuSO4.5H2O sebesar 14,18 gram dan dari hasil perhitungan diperoleh rendemen kristal tersebut sebesar 36,1 %.
KESIMPULAN
Pembuatan kristal CuSO4.5H2O dapat dilakukan dengan mereaksikan logam tembaga dengan asam sulfat pekat dan asam nitrat pekat serta dengan air, proses pembuatan CuSO4.5H2O diperlukan waktu satu hari sampai terbentuknya kristal, kristal CuSO4.5H2O merupakan kristal yang berwarna biru berbentuk gel yang lembut, massa kristal CuSO4.5H2O yang diperoleh dari percobaan ini adalah sebesar 14,18 gram dan rendemen dari kristal CuSO4.5H2O adalah sebesar 36,1 %.
REFERENSI
1. Keenan, Kleinfelter, Wood. 1992. Kimia Untuk Universitas. Jilid 2. Edisi Keenam. Erlangga. Jakarta.
2. Dickey, R. D. 1972. Identification and Correction of Copper Deficiency of Rhododendron Simsi ‘George Lindley Taber’ Cuttings. http://www.google.com.
Diakses, 24 November 2008.
3. Petrucci, Ralph H, 1987, alih bahasa Suminar Ahmadi, Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jilid 3, Penerbit Erlangga
4. Shevla, G. 1990. Analisis Organik Kualitatif Makro Dan Semimakro. PT. Kalman Media Pustaka. Jakarta.Jakarta.
