Analisis Kuantitatif adalah Pengertian, Konsep, Metode Analisis Kimia, Metodologi dan Rumus Perhitungan

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 17:49

Analisis kuantitatif adalah bagian besar kimia analitik yang memungkinkan Anda menentukan komposisi kuantitatif (molekul atau unsur) suatu objek. Analisis kuantitatif telah menyebar luas. Ini digunakan untuk menentukan komposisi bijih (untuk menilai tingkat pemurniannya), komposisi tanah, objek tanaman. Dalam ekologi, metode analisis kuantitatif menentukan kandungan racun dalam air, udara, dan tanah. Dalam kedokteran, digunakan untuk mendeteksi obat palsu.

Masalah dan metode analisis kuantitatif

Tugas utama analisis kuantitatif adalah menetapkan komposisi kuantitatif (persentase atau molekul) zat.

Tergantung bagaimana masalah ini diselesaikan, ada beberapa metode analisis kuantitatif. Ada tiga kelompok di antaranya:

Fisik.
Fisika-kimia.
Kimia.

Yang pertama didasarkan pada pengukuran sifat fisik zat - radioaktivitas, viskositas, densitas, dll. Metode fisik analisis kuantitatif yang paling umum adalah refraktometri, spektral sinar-X, dan analisis radioaktif.

Yang kedua didasarkan pada pengukuran sifat fisikokimia analit. Ini termasuk:

Optik - spektrofotometri, analisis spektral, kolorimetri.
Kromatografi - kromatografi gas-cair, pertukaran ion, distribusi.
Elektrokimia - titrasi konduktometri, potensiometri, koulometri, analisis berat elektro, polarografi.

Metode ketiga dalam daftar metode didasarkan pada sifat kimia zat uji, reaksi kimia. Metode kimia dibagi menjadi:

Analisis berat (gravimetri) - berdasarkan penimbangan yang akurat.
Analisis volume (titrasi) - berdasarkan pengukuran volume yang akurat.

Metode analisis kimia kuantitatif

Yang paling penting adalah gravimetri dan titrimetri. Mereka disebut metode klasik analisis kuantitatif kimia.

Secara bertahap, metode klasik digantikan oleh metode instrumental. Namun, mereka tetap yang paling akurat. Kesalahan relatif dari metode ini hanya 0,1-0,2%, sedangkan untuk metode instrumental adalah 2-5%.

Gavimetri

Inti dari analisis kuantitatif gravimetri adalah isolasi zat yang diinginkan dalam bentuk murni dan penimbangannya. Ekskresi lebih seringsemua dilakukan oleh presipitasi. Terkadang komponen yang akan ditentukan harus diperoleh dalam bentuk zat yang mudah menguap (metode destilasi). Dengan cara ini dimungkinkan untuk menentukan, misalnya, kandungan air kristalisasi dalam hidrat kristalin. Metode pengendapan menentukan asam silikat dalam pengolahan batuan, besi dan aluminium dalam analisis batuan, kalium dan natrium, senyawa organik.

Sinyal analitik dalam gravimetri - massa.

Metode analisis kuantitatif dengan gravimetri meliputi langkah-langkah berikut:

Pengendapan senyawa yang mengandung zat yang diinginkan.
Filtrasi campuran yang dihasilkan untuk mengekstrak endapan dari supernatan.
Mencuci endapan untuk menghilangkan supernatan dan menghilangkan kotoran dari permukaannya.
Pengeringan pada suhu rendah untuk menghilangkan air atau pada suhu tinggi untuk mengubah sedimen menjadi bentuk yang sesuai untuk penimbangan.
Menimbang sedimen yang dihasilkan.

Kerugian kuantifikasi gravimetri adalah durasi penentuan dan non-selektivitas (reagen pengendap jarang spesifik). Oleh karena itu, diperlukan pemisahan awal.

Perhitungan dengan metode gravimetri

Hasil analisis kuantitatif yang dilakukan dengan gravimetri dinyatakan dalam fraksi massa (%). Untuk menghitung, Anda perlu mengetahui berat zat uji - G, massa sedimen yang dihasilkan - m dan rumusnya untuk menentukan faktor konversi F. Rumus untuk menghitung fraksi massa dan faktor konversi disajikan di bawah ini.

Anda dapat menghitung massa suatu zat dalam sedimen, untuk ini digunakan faktor konversi F.

Faktor gravimetri adalah nilai konstan untuk komponen uji dan bentuk gravimetri tertentu.

Analisis Titrimetri (volumetrik)

Analisis kuantitatif titrimetri adalah pengukuran yang akurat dari volume larutan reagen yang dikonsumsi untuk interaksi yang setara dengan zat yang diinginkan. Dalam hal ini, konsentrasi reagen yang digunakan sudah ditentukan sebelumnya. Mengingat volume dan konsentrasi larutan reagen, kandungan komponen yang diinginkan dihitung.

Nama "titrimetri" berasal dari kata "titer", yang mengacu pada salah satu cara untuk menyatakan konsentrasi suatu larutan. Titer menunjukkan berapa gram zat terlarut dalam 1 ml larutan.

Titrasi adalah proses menambahkan larutan dengan konsentrasi yang diketahui secara bertahap ke volume tertentu dari larutan lain. Ini berlanjut sampai saat zat bereaksi satu sama lain sepenuhnya. Momen ini disebut titik ekivalen dan ditentukan oleh perubahan warna indikator.

Metode analisis titrimetri:

Asam-basa.
Redoks.
Hujan.
Kompleksometri.

Konsep dasar analisis titrimetri

Istilah dan konsep berikut digunakan dalam analisis titrimetri:

Titran - larutan,yang dituangkan. Konsentrasinya diketahui.
Larutan yang dititrasi adalah cairan yang ditambahkan titran. Konsentrasinya harus ditentukan. Larutan yang dititrasi biasanya ditempatkan dalam labu, dan titran ditempatkan di buret.
Titik ekivalen adalah momen titrasi ketika jumlah ekivalen titran menjadi sama dengan jumlah ekivalen zat yang diinginkan.
Indikator - zat yang digunakan untuk menentukan titik ekivalen.

Solusi standar dan bekerja

Titran adalah standar dan berfungsi.

Standar diperoleh dengan melarutkan sampel zat tertentu dalam volume air tertentu (biasanya 100 ml atau 1 l) atau pelarut lain. Jadi Anda dapat menyiapkan solusi:

Natrium Klorida NaCl.

Potassium dichromate K₂Cr₂O_7.

Natrium tetraborat Na₂B₄O₇∙10H_{2 O.}

asam oksalat H₂C₂O₄∙2H_{2 O.}

Natrium oksalat Na₂C₂O_4.

asam suksinat H₂C₄H₄O_4.

Dalam praktik laboratorium, larutan standar disiapkan menggunakan fixanals. Ini adalah sejumlah zat (atau larutannya) dalam ampul tertutup. Jumlah ini dihitung untuk persiapan 1 liter larutan. Fixanal dapat disimpan dalam waktu lama, karena tanpa akses udara, kecuali alkali yang bereaksi dengan gelas ampul.

Beberapa solusitidak mungkin untuk memasak dengan konsentrasi yang tepat. Misalnya, konsentrasi kalium permanganat dan natrium tiosulfat berubah selama pelarutan karena interaksinya dengan uap air. Sebagai aturan, solusi inilah yang diperlukan untuk menentukan jumlah zat yang diinginkan. Karena konsentrasinya tidak diketahui, maka harus ditentukan sebelum titrasi. Proses ini disebut standardisasi. Ini adalah penentuan konsentrasi larutan kerja dengan titrasi pendahuluan mereka dengan larutan standar.

Standarisasi diperlukan untuk solusi:

Asam - sulfat, klorida, nitrat.
Alkali.
Potassium permanganate.
Perak nitrat.

Pemilihan indikator

Untuk menentukan titik ekivalen secara akurat, yaitu akhir titrasi, Anda memerlukan pilihan indikator yang tepat. Ini adalah zat yang berubah warna tergantung pada nilai pH. Setiap indikator mengubah warna larutannya pada nilai pH yang berbeda, yang disebut interval transisi. Untuk indikator yang dipilih dengan benar, interval transisi bertepatan dengan perubahan pH di daerah titik ekivalen, yang disebut lompatan titrasi. Untuk menentukannya, perlu untuk membuat kurva titrasi, yang untuknya perhitungan teoretis dilakukan. Tergantung pada kekuatan asam dan basa, ada empat jenis kurva titrasi.

Perhitungan dalam analisis titrimetri

Jika titik ekivalen ditentukan dengan benar, titran dan zat yang dititrasi akan bereaksi dalam jumlah yang setara, yaitu jumlah zat titran(n_e1) akan sama dengan jumlah zat yang dititrasi (n_e2): n_e1=n e2_{. Karena jumlah zat yang setara sama dengan produk dari konsentrasi molar yang setara dan volume larutan, maka persamaan}

C_e1∙V₁=C_e2∙V_{2, di mana:}

-C_{e1 – konsentrasi titran normal, nilai diketahui;}

-V_{1 – volume larutan titran, nilainya diketahui;}

-C_{e2 – konsentrasi normal zat yang dapat dititrasi, harus ditentukan;}

-V_{2 – volume larutan zat yang dititrasi, ditentukan selama titrasi.}

Setelah titrasi, Anda dapat menghitung konsentrasi zat yang diinginkan menggunakan rumus:

C_e2=C_e1∙V₁/ V₂