Titrimetri
Titrimetri, dikenal juga sebagai titrasi, adalah metode analisis kimia kuantitatif yang umum digunakan untuk menentukan konsentrasi dari suatu analit yang telah diketahui. Oleh karena pengukuran volume memainkan peran kunci dalam titrasi, metode ini dikenal juga dengan analisis volumetri. Pereaksi, disebut juga sebagai titer atau titrator adalah larutan standar yang telah dipersiapkan. Titer
dengan konsentrasi dan volume yang telah diketahui bereaksi dengan larutan analit atau titran untuk menentukan konsentrasinya. Volume titer yang bereaksi disebut volume titrasi.
Sebutan "titrasi" berasal dari bahasa Latin titulus, yang berarti prasasti atau gelar. Istilah Perancis titre, berarti rangking atau peringkat.
Analisis volumetri pertama kali ditemukan pada akhir abad ke-18 di Perancis. François-Antoine-Henri Descroizilles mengembangkan buret pertama (yang mirip dengan gelas ukur) pada tahun 1791. Joseph Louis Gay-Lussac mengembangkan versi perbaikan buret dengan menambahkan lengan samping, dan memberikan nama "pipet" dan "buret" dalam makalah tahun 1824 pada standardisasi larutan indigo. Terobosan penting dalam metodologi dan
popularisasi analisis volumetri dilakukan oleh Karl Friedrich Mohr, yang merancang ulang buret dengan memasang klem dan tip pada bagian bawah, dan menulis buku teks pertamanya dengan judul, Lehrbuch der chemisch-analytischen Titrirmethode (Buku teks metode titrasi kimia analitik), dipublikasikan tahun 1855.
Analisis sampel tanah menggunakan titrasi Titrasi dimulai dengan gelas piala (beaker) atau labu Erlenmeyer yang berisi analit dengan volume yang sangat tepat dan sejumlah kecil indikator (misalnya: fenolftalein) yang diletakkan di bawah buret atau pipet semprit kimia yang berisi titer dan telah dikalibrasi. Sejumlah kecil titer kemudian ditambahkan ke dalam
analit dan indikator hingga indikator berubah warna karena bereaksi dengan kelebihan titer, menunjukkan titrasi telah mencapai titik akhir. Bergantung pada titik akhir yang diinginkan, setetes titer atau kurang dapat membuat perbedaan permanen atau temporer dari indikator. Ketika titik akhir reaksi dicapai, volume reaktan yang dikonsumsi diukur dan digunakan untuk menghitung konsentrasi analit dengan persamaan:
C a = C t V t M V a displaystyle mathbf C _a=frac mathbf C _tmathbf V _tmathbf M mathbf V _a
dimana Ca adalah konsentrasi analit, biasanya dalam molaritas; Ct adalah konsentrasi titer, biasanya dalam molaritas; Vt adalah volume titer yang digunakan, biasanya dalam liter; M adalah rasio mol analit dan pereaksi dari persamaan kesetimbangan kimia; dan Va adalah volume analit yang digunakan, biasanya dalam liter.
Umumnya titrasi memerlukan titer dan analit dalam bentuk cairan (larutan). Meskipun padatan biasanya dilarutkan terlebih dahulu dalam larutan air, beberapa pelarut seperti asam asetat glasial atau etanol digunakan untuk kepentingan khusus (seperti dalam petrokimia). Analit pekat seringkali diencerkan untuk meningkatkan akurasi.
Kebanyakan titrasi non asam-basa memerlukan pH yang konstan selama reaksi. Oleh karena itu, larutan dapar dapat ditambahkan ke dalam bejana titrasi untuk mempertahankan pH.
Jika dua pereaksi dalam satu sampel dapat bereaksi dengan titer dan hanya satu analit yang dikehendaki, larutan penopeng (masking agent) dapat ditambahkan ke dalam bejana reaksi untuk menopengi ion yang tidak diinginkan.
Beberapa reaksi redoks memerlukan pemanasan larutan sampel dan titrasi dilakukan selama masih panas untuk menaikkan laju reaksi. Sebagai contoh, oksidasi beberapa larutan oksalalt memerlukan pemanasan hingga 60 °C (140 °F) untuk menjaga agar laju reaksi tetap.
Kurva titrasi adalah kurva planar dengan sumbu x adalah volume titer yang ditambahkan sejak awal titrasi, sementara sumbu y adalah konsentrasi analit pada setiap tahapan titrasi (dalam titrasi asam-basa, sumbu y biasanya adalah pH larutan).
Dalam titrasi asam-basa, kurva titrasi merefleksikan kekuatan asam dan basa terkait. Untuk asam kuat dan basa kuat, kurva relatif halus dan sangat tajam di sekitar titik ekivalen. Oleh karena itu, sejumlah kecil volume titer di sekitar titik ekivalen menghasilkan perubahan pH yang besar dan banyak indikator yang mampu mendeteksinya (misalnya: lakmus, fenolftalein, atau bromotimol biru).
Jika salah satu pereaksinya adalah asam atau basa lemah dan lainnya adalah basa atau asam kuat, kurva titrasi tidak wajar dan pH hanya bergeser sedikit dengan penambahan sedikit titer di sekitar titik ekivalen. Sebagai contoh, kurva titrasi untuk titrasi antara asam oksalat (asam lemah) dan natrium hidroksida (basa kuat) seperti tampak pada
gambar. Titik ekivalen terjadi pada pH antara 8-10, menunjukkan larutan bersifat basa pada titik ekivalen dan indikator yang sesuai adalah fenolftalein. Kurva titrasi untuk basa lemah dan asam kuat mempunyai gambaran yang asma, dengan larutan sedikit asam pada titik ekivalen dan indikator yang sesuai adalah metil jingga dan bromotimol biru.
Titrasi antara asam lemah dan basa lemah mempunyai kurva titrasi yang sangat tidak wajar. Oleh karena itu, tidak ada indikator yang pasti cocok dan seringkali digunakan pH meter untuk memonitor reaksi.
Terdapat berbagai macam titrasi dengan prosedur dan tujuan yang berbeda. Jenis paling umum titrasi kualitatif adalah titrasi asam-basa dan titrasi redoks.
Titrasi asam-basa bergantung pada netralisasi antara asam dan basa ketika dicampur dalam larutan. Selain sampel, indikator pH yang sesuai ditambahkan ke dalam bejana titrasi, merefleksikan rentang pH pada titik ekivalen. Indikator asam-basa menunjukkan titik akhir titrasi dengan perubahan warna. Titik akhir dan titik ekivalen tidak persis sama, karena titik ekivalen ditentukan secara
stoikiometri reaksi sementara titik akhir hanyalah perubahan warna indikator. Oleh karena itu, kehati-hatian dalam pemilihan indikator akan mengurangi kesalahan indikator. Sebagai contoh, jika titik ekivalen berada pada pH 8.4, maka indikator fenolftalein yang digunakan, bukan alizarin kuning karena fenolftalein akan mengurangi kesalahan indikator. Indikator-indikator umum, warnanya dan rentang
pH perubahan warna disajikan dalam tabel di atas. Jika diperlukan hasil yang lebih presisi, atau pereaksi adalah asam lemah dan basa lemah, dapat digunakan pH meter atau konduktometer.
Basa yang sangat kuat, misalnya pereaksi organolitium, logam amida, dan hidrida, air biasanya bukan pelarut yang cocok dan indikator dengan pKa pada rentang perubahan pH air jarang digunakan. Untuk kasus ini biasanya titer dan indikator yang digunakan adalah asam yang sangat lemah, dan digunakan pelarut anhidrat seperti THF.
Titrasi redoks berdasarkan reaksi reduksi-oksidasi antara oksidator dan reduktor. Suatu potensiometer atau indikator redoks biasanya digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi, misalnya ketika salah satu konstituennya adalah kalium dikromat. Perubahan warna larutan dari jingga ke hijau tidak jelas, oleh karenanya perlu digunakan suatu indikator seperti natrium
difenilamina. Analisis belerang dioksida dalam wine memerlukan iodium sebagai oksidator. Dalam kasus ini, amilum digunakan sebagai indikator; kompleks iodium-amilum berwarna biru terbentuk dengan adanya kelebihan iodium, menunjukkan titik akhir titrasi.
Beberapa titrasi redoks tidak memerlukan indikator, karena warna konstituennya cukup tajam. Misalnya, dalam permanganometri warna merah jambu yang sangat tipis menandakan titik akhir titrasi karena warna dari kelebihan oksidator kalium permanganat. Dalam iodometri, pada konsentrasi yang cukup besar, pudarnya warna merah-coklat ion triiodida dapat digunakan sebagai petunjuk
titik akhir, meskipun pada konsentrasi yang lebih rendah sensitivitasnya perlu ditingkatkan dengan penambahan indikator amilum, yang membentuk kompleks biru tajam dengan triiodida.