Panduang Lengkap Titrasi Redoks: Pengertian, Prosedur, Contoh Soal, dan Pembahasan

Titrasi redoks adalah titrasi berdasarkan reaksi oksidasi-reduksi. Pada reaksi ini terjadi transfer elektron (melepas atau menerima elektron) di antara ion yang bereaksi dalam larutan berair. Terkadang titrasi ini dinamai sesuai dengan reagen yang digunakan, seperti:

(i) Titrasi Permanganometri: Pada titrasi ini digunakan kalium permanganat (KMnO₄) sebagai agen pengoksidasi (oksidator) dalam suasana asam dengan penggunaan asam sulfat encer. Untuk menentukan titik akhir titrasi, kalium permanganat bertindak sebagai indikator itu sendiri tanpa perlu penggunaan indikator lain. Persamaan reaksi kalium permanganat bertindak sebagai zat pengoksidasi, adalah:

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

Sebelum titik akhir, larutan tetap tidak berwarna (ketika larutan KMnO₄ diambil dalam buret) tetapi setelah titik ekuivalen lebih satu tetes, larutan KMnO₄ memberikan warna merah muda. Warna merah muda menunjukkan titik akhir. Kalium permanganat digunakan untuk penentuan garam besi, asam oksalat, oksalat, hidrogen peroksida, dan lain-lain. Larutan kalium permanganat selalu distandarisasi sebelum pakai.

(ii) Titrasi dikromat: Pada titrasi ini digunakan kalium dikromat (K₂Cr₂O₇) sebagai zat pengoksidasi dalam suasan asam dengan penggunaan asam sulfat encer. Persamaan reaksinya adalah:

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e → 2Cr³⁺ + 7H₂O

Larutan kalium dikromat dapat langsung digunakan untuk titrasi. Titrasi ini digunakan untuk penentuan garam besi dan iodida. Dalam titrasi K₂Cr₂O₇ dapat digunakan indikator eksternal (kalium ferrisianda) atau indikator interna l(diphenyl amine).

(iii) Titrasi iodimetri dan iodometri: Pada titrasi ini, terjadi reduksi yodium bebas menjadi ion iodida dan oksidasi ion iodida menjadi iodin bebas.

I₂ + 2e → 2I^-  (reduksi) 

2I^- → I₂ + 2e  (oksidasi)

Berikut pembagian dua jenis titrasi tersebut:  

(a) Titrasi iodimetri: Pada titrasi ini digunakan yodium bebas. Karena sulit untuk menyiapkan larutan iodin (mudah menguap dan kurang larut dalam air), maka iodin bebas dilarutkan dalam larutan kalium iodida.

KI + I₂ → KI₃ 

(Kalium triiodida)

Larutan ini terlebih dahulu distandarisasi sebelum digunakan.

(b) Titrasi iodometri: Dalam titrasi iodometri, zat pengoksidasi dibiarkan bereaksi dalam media netral atau media asam, dengan kelebihan kalium iodida untuk melepaskan iodin bebas.

KI + agen pengoksidasi → I₂

Iodin bebas dititrasi terhadap zat pereduksi standar biasanya dengan natrium tiosulfat. Halogen, oksihalogen, dikromat, ion kutrik, peroksida, dan lain-lain dapat ditentukan dengan metode ini.

Contoh Soal 1:

Sebanyak 0,5 gram suatu sampel oksalat dilarutkan dalam air hingga volumenya menjadi 100 mL. Kemudian 10 mL larutan ini dititrasi dengan 15 mL KMnO₄ 0,05 N. Hitung persentase oksalat dalam sampel.

Jawabannya:

V₁ x N₁   =   V₂ x N₂

(KMnO₄)    (Oksalat)

15 x 0,05 = 10 x N₂

0,75 = 10 x N₂

N₂ = 0,75/10 = 0,075 N

Massa molar oksalat (C₂O₄^2-) = (2 x ArC) + (4 x Ar O) = (2x12) + (4x16) = 88 gram/mol

Kemudian kita hitung massa ekuivalen dari oksalat. Ketika oksalat dioksidasi menggunakan KMnO₄ maka oksalat akan berubah menjadi CO₂ sesuai reaksi:

Biloks C pada C₂O₄^2- = +6

Biloks C pada 2CO₂ = 2 x (+4) = +8

Untuk 1 molekul C₂O₄^2- terjadi kenaikan biloks C sebanyak 2 dari +6 ke +8

Massa ekuivalen C₂O₄^2- = massa molar / perubahan biloks = 88/2 = 44 gram/mol ekuivalen

Kemudian kita hitung konsentrasi oksalat dalam g/L :

Konsentrasi (g/L) = N x massa ekuivalen = 0,075 x 44 = 3,3 g/L

Dalam 1 liter (1000 mL) larutan oksalat terkandung 3,3 gram oksalat, maka dalam 100 mL larutan oksalat terkandung :

Massa oksalat = (100 mL/1000 mL) x 3,3 gram = 0,33 gram oksalat

% oksalat = (massa oksalat/massa sampel) x 100% = (0,33/0,5) x 100% = 66%

Contoh Soal 2:

Berapa mL larutan KMnO₄ 0,05 M yang dibutuhkan untuk mengoksidasi 2,0 gram FeSO₄ dalam larutan asam.

Jawabannya:

Pertama-tama kita tuliskan reaksi setara dari KMnO₄ dengan FeSO₄ dalam suasana asam:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 8H₂O

Kemudian hitung massa molar dari FeSO₄:

Massa molar FeSO₄ = (1 x Ar Fe) + (1 x Ar S) + (4 x Ar O) = (1x56) + (1x32) + (4x16) = 152 gram/mol

Hitung mol dari FeSO₄ :

Mol FeSO₄ = massa/massa molar = 2,0/152 = 0,013158 mol

Berdasarkan reaksi dapat dilihat bahwa 10 mol FeSO₄ akan dioksidasi sempurna oleh 2 mol KMnO₄, maka:

Mol KMnO₄ = (koefisien KMnO₄ / koefisien FeSO₄) x mol FeSO₄ = (2/10) x 0,013158 mol = 0,002632 mol

M KMnO₄ = mol/V

V KMnO₄ = mol/M = 0,002632/0,05 = 0,05264 L = 52,64 mL

Jadi volume larutan KMnO₄ yang dibutuhkan adalah 52,64 mL.

Contoh Soal 3:

Sebanyak 50 mL larutan H₂O₂ bereaksi secara sempurna dengan larutan KI dan H₂SO₄. Iodin bebas yang dihasilkan kemudian direaksikan dengan 20 mL larutan Na₂S₂O₃ 0,1 N. Hitung konsentrasi H₂O₂ dalam g/L.  

Jawabannya:

Persamaan reaksi setara yang terjadi yaitu:

H₂O₂ + 2KI + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O + I₂

2Na₂S₂O₃ + I₂ → Na₂S₄O₆ + 2NaI

Massa ekuivalen H₂O₂ = massa molar/elektron yang terlibat = 34/2 = 17 gram/mol ekuivalen

Mol ekuivalen Na₂S₂O₃ = N x V = 0,1 N x 0,02 L = 0,002 mol ekuivalen

Mol ekuivalen I₂ = Mol ekuivalen Na₂S₂O₃ = 0,002 mol ekuivalen

Mol ekuivalen H₂O₂ = Mol ekuivalen I₂ = 0,002 mol ekuivalen

N = mol ekuivalen/V = 0,002 mol / 0,05 L = 0,04 N

Massa molar H₂O₂ = (2 x Ar H) + (2 x Ar O) = (2x1) + (2x16) = 34 gram/mol

Mol elektron yang terlibat dapat dilihat dari perubahan biloks atom O pada H₂O₂ menjadi 2H₂O.

Biloks O pada H₂O₂ = 2x(-1) = -2

Biloks O pada 2H₂O = 2x(-2) = -4

Untuk 1 molekul H₂O₂ terjadi perubahan biloks O dari -2 ke -4 atau turun sebanyak 2.

Massa ekuivalen H₂O₂ = massa molar/perubahan biloks = 34/2 = 17 gram/mol ekuivalen

Konsentrasi (g/L) = N x massa ekuivalen = 0,04 x 17 = 0,68 g/L

Contoh Soal 4:

Sebanyak 0,124 g kawat besi dilarutkan dalam larutan H₂SO₄ encer pada kondisi atmosfer bebas oksigen dan larutan yang dihasilkan dititrasi menggunakan larutan 0,09672 N KMnO_4. Volume KMnO₄ yang dibutuhkan adalah 22,90 mL. Hitung persentase kemurnian kawat besi.

Jawabannya:

Ketika kawat besi dilarutkan dalam larutan H₂SO₄ encer maka besi akan bereaksi dengan H₂SO₄ membentuk FeSO₄. Kemudian FeSO₄ akan bereaksi dengan KMnO₄ saat dititrasi.

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 8H₂O 

Volume KMnO₄ = 22,90 mL = 0,0229 L

Mol ekuivalen KMnO₄ = N x V = 0,09672 x 0,0229 = 0,002215 mol ekuivalen

Mol ekuivalen FeSO₄ = Mol ekuivalen KMnO₄ = 0,002215 mol ekuivalen

Massa molar FeSO₄ = (1 x Ar Fe) + (1 x Ar S) + (4 x Ar O) = (1x56) + (1x32) + (4x16) = 152 gram/mol

Perubahan biloks atom Fe pada FeSO₄ menjadi Fe₂(SO₄)₃ yaitu:

Biloks Fe pada FeSO₄ = +2

Biloks Fe pada Fe₂(SO₄)₃ = +3

Untuk 1 molekul FeSO₄ terjadi perubahan biloks Fe sebanyak 1 dari +2 ke +3.

Massa ekuivalen FeSO₄ = massa molar/perubahan biloks = 152/1 = 152 gram/mol ekuivalen

Massa FeSO₄ = mol ekuivalen x massa ekuivalen = 0,002215 x 152 = 0,33668 gram

Massa Fe dalam FeSO₄= (Ar Fe/Mr FeSO₄) x massa FeSO₄ = (56/152) x 0,33668 gram = 0,124 gram

Jadi massa Fe dalam kawat besi adalah 0,124 gram

% kemurnian Fe =( 0,124/0,124) x 100% = 100%

Contoh Soal 5:

Berapa mL KMnO₄ 0,1 M yang harus digunakan untuk menitrasi 0,158 gram Na₂S₂O₃ ?

Reaksinya redoks yaitu : S₂O₃^2- + MnO₄^- + H₂O → MnO₂ + SO₄^2- + OH^-  (belum setara)

Jawabannya:

S₂O₃^2- → 2SO₄^2-

Biloks S pada S₂O₃^2- = +4

Biloks S pada SO₄^2- = 2(+6) = +12

Untuk 1 molekul S₂O₃^2- terjadi perubahan biloks S sebanyak 8 dari +4+ ke +12.

Massa molar Na₂S₂O₃ = (2 x Ar Na) + (2 x Ar S) + (3 x Ar O) = (2x23) + (2x32) + (3x16) = 158 gram

Massa ekuivalen Na₂S₂O₃ = massa molar/perubahan biloks = 158/8 = 19,75 gram/mol ekuivalen

Mol ekuivalen Na₂S₂O₃ = massa/massa ekuivalen = 0,158/19,75 = 0,008 mol ekuivalen

Mol ekuivalen KMnO₄ = Mol ekuivalen Na₂S₂O₃ = 0,008 mol ekuivalen

MnO₄^- → MnO₂

Biloks Mn pada MnO₄^- = +7

Biloks Mn pada MnO₂ = +4

Untuk 1 molekul MnO₄^- terjadi perubahan biloks Mn sebanyak 3 dari +7+ ke +3.

N KMnO₄ = perubahan biloks x M = 3 x 0,1 = 0,3 N

N KMnO₄ = mol ekuivalen / V

V KMnO₄ = mol ekuivalen / N = 0,008/0,3 = 0,02666 liter = 26,66 mL

Jadi volume KMnO₄ yang harus digunakan adalah 26,66 mL.