Pemisahan dan Identifikasi Kation Golongan II

Pada kesempatan kali ini, Asymmetrical Life akan melanjutkan tulisan sebelumnya mengenai pemisahan kation golongan I.

Yup, sekarang kita akan membahas pemisahan kation golongan II ya.

Bagaimana? Sudah siap? Yuk kita telaah satu per satu pemisahan kation golongan II

Pendahuluan Kation Golongan II

Kation golongan II dikenal juga sebagai kation golongan H₂S karena semua anggotanya mengendap dengan pengaliran gas H₂S.

Golongan II termasuk golongan yang memiliki anggota kation yang paling banyak diantara semua golongan.

Maklum saja, kation-kation yang termasuk ke dalam golongan II antara lain Hg²⁺, Pb²⁺, Bi³⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, dan Sn⁴⁺. Yup, jumlahnya mencapai 11 kation lho! Banyak sekali kan?

Mengapa kation Pb²⁺ masuk ke dalam golongan I dan golongan II?

Hal ini disebabkan karena endapan PbCl₂ pada pemisahan kation golongan I memiliki kelarutan yang relatif tinggi sehingga ion Pb²⁺ masih dapat ditemukan pada larutan golongan II.

Saking banyaknya, kation golongan II juga dibagi lagi menjadi 2 sub-golongan, yaitu:

• Sub-golongan II A yaitu golongan Tembaga yang terdiri dari Hg²⁺, Pb²⁺, Bi³⁺, Cu²⁺, dan Cd²⁺.

• Sub-golongan II B yaitu golongan Arsen yang terdiri dari As³⁺, As⁵⁺, Sb³⁺, Sb⁵⁺, Sn²⁺, dan Sn⁴⁺.

Reaksi Yang Terjadi

Reaksi Kation Merkuri (II)

Hg²⁺ + 2HCl --> HgCl₂ + 2H⁺

HgCl₂ + H₂S --> HgS (hitam) +2HCl

3HgS + 6HCl p + 2HNO₃ p --> 3HgCl₂ + 3S + 2NO + 4H₂O

2HgCl₂ + SnCl₂ --> Hg₂Cl₂ (putih) + SnCl₄

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ --> 2Hg (hitam) + SnCl₄

Reaksi Kation Timbal (II)

Pb²⁺ + 2HCl --> PbCl₂ + 2H⁺

PbCl₂ + H₂S --> PbS (hitam) + 2HCl

3PbS + 8HNO₃ encer --> 3Pb(NO₃)₂ + 3S + 2NO + 4H₂O

Pb(NO₃)₂ + H₂SO₄ --> PbSO₄ (putih) + 2HNO₃

PbSO₄ + 4CH₃COONH₄ --> (NH₄)₂[Pb(CH₃COO)₄] + (NH₄)₂SO₄

(NH₄)₂[Pb(CH₃COO)₄] + K₂CrO₄ --> PbCrO₄ (kuning) + 2CH₃COOK + 2CH₃COONH₄

Reaksi Kation Bismuth (III)

Bi³⁺ + 3HCl --> BiCl₃ + 3H⁺

2BiCl₃ + 3H₂S --> Bi₂S₃ (hitam) + 6HCl

Bi₂S₃ + 8HNO₃ encer --> 2Bi(NO₃)₃ + 3S + 2NO + 4H₂O

2Bi(NO₃)₃ + 3H₂SO₄ --> Bi₂(SO₄)₃ + 6HNO₃

Bi₂(SO₄)₃ + 6NH₄OH berlebih --> 2Bi(OH)₃ putih+ 6(NH₄)₂SO₄

2Bi(OH)₃ + 3Na₂[Sn(OH)₄] --> 2Bi (hitam) + 3Na₂[Sn(OH)₆]

Reaksi Kation Tembaga (II)

Cu²⁺ + 2HCl --> CuCl₂ + 2H⁺

CuCl₂ + H₂S --> CuS (hitam) + 2HCl

3CuS + 8HNO₃ encer --> 3Cu(NO₃)₂ + 3S + 2NO + 4H₂O

Cu(NO₃)₂ + H₂SO₄ --> CuSO₄ + 2HNO₃

CuSO₄ + 4NH₄OH berlebih --> [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4H₂O

[Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4CH₃COOH --> CuSO₄ + 4CH₃COONH₄

2CuSO₄ + K₄[Fe(CN)₆] --> Cu₂[Fe(CN)₆] (merah coklat) + 2K₂SO₄

Reaksi Kation Kadmium (II)

Cd²⁺ + 2HCl --> CdCl₂ + 2H⁺

CdCl₂ + H₂S --> CdS (kuning) + 2HCl

3CdS + 8HNO₃ encer --> 3Cd(NO₃)₂ + 3S + 2NO + 4H₂O

Cd(NO₃)₂ + H₂SO₄ --> CdSO₄ + 2HNO₃

CdSO₄ + 4NH₄OH berlebih --> [Cd(NH₃)₄]SO₄ + 4H₂O

[Cd(NH₃)₄]SO₄ + 4KCN berlebih --> K₂[Cd(CN)₄] + K₂SO₄ + 4NH₃

K₂[Cd(CN)₄] + H₂S --> CdS (kuning) + 2HCN + 2KCN

Reaksi Kation Arsen (III)

As³⁺ + 3HCl --> AsCl₃ + 3H⁺

2AsCl₃ + 3H₂S --> As₂S₃ (kuning) + 6HCl

As₂S₃ + 6(NH₄)₂S₂ --> 2(NH₄)₃AsS₃ + 3(NH₄)₂S₃

2(NH₄)₃AsS₃ + 6CH₃COOH --> As₂S₃ (kuning) + 3H₂S + 6CH₃COONH₄

As₂S₃ + 6NH₄OH --> (NH₄)₃AsO₃ + (NH₄)₃AsS₃ + 3H₂O

(NH₄)₃AsO₃ + H₂O₂ --> (NH₄)₃AsO₄ + H₂O

(NH₄)₃AsO₄ + MgCl₂ --> NH₄MgAsO₄ putih + 2NH₄Cl

Reaksi Kation Antimon (III)

Sb³⁺ + 3HCl --> SbCl₃ + 3H⁺

2SbCl₃ + 3H₂S --> Sb₂S₃ (merah jingga) + 6HCl

Sb₂S₃ + 6(NH₄)₂S₂ --> 2(NH₄)₃SbS₃ + 3(NH4)₂S₃

2(NH₄)₃SbS₃ + 6CH₃COOH --> Sb₂S₃ (merah jingga) + 3H₂S + 6CH₃COONH₄

Sb₂S₃ + HCl pekat --> 2SbCl₃ + 3H₂S

2SbCl₃ + 3H₂S --> Sb₂S₃ (sindur) + 6HCl

Reaksi Kation Timah (IV)

Sn⁴⁺ + 4HCl --> SnCl₄ + 4H⁺

SnCl₄ + 2H₂S --> SnS₂ (kuning) + 4HCl

SnS₂ + 2(NH₄)₂S₂ --> (NH₄)₂SnS₃ + (NH₄)₂S₃

(NH₄)₂SnS₃ + 2CH₃COOH --> SnS₂ (kuning) + H₂S + 2CH₃COONH₄

SnS₂ + 4HCl pekat --> SnCl₄ + 2H₂S

3SnCl₄ + 2Al --> 3SnCl₂ + 2AlCl₃

SnCl₂ + HgCl₂ --> SnCl₄ + Hg (hitam)

Prosedur Identifikasi dan Pemisahan Kation Golongan II

Prosedur Identifikasi dan Pemisahan Kation Golongan II

Perlu diketahui bahwa sampel yang digunakan untuk identifikasi golongan II berasal dari tahapan sebelumnya yaitu golongan I.

Pertama, siapkan larutan sampel yang berasal dari hasil pemisahan kation golongan I.

Ini merupakan syarat yang wajib dipenuhi karena kation golongan I yaitu Ag⁺, Hg⁺, dan Pb²⁺ mampu bereaksi dengan H₂S sehingga ikut mengendap.

Kedua, pH diatur menjadi asam dengan penambahan HCl 0,6 M. Hal ini dilakukan untuk mengubah sub-golongan arsen yang berbentuk anionik menjadi kationik.

Catatan: sub-golongan arsen (As³⁺, Sb³⁺, dan Sn⁴⁺) dapat bersifat sebagai amfoter sehingga dapat bertindak sebagai kationik (contohnya As³⁺) maupun anionik (contohnya AsO₃^3-).

Ketiga, larutan yang sudah diasamkan lalu dialiri gas H₂S selama 3 menit. Apabila tidak ada gas H₂S, bisa diganti dengan larutan H₂S jenuh berlebih.

Proses ini dilakukan untuk memisahkan kation golongan II dari kation golongan III, IV, dan V. Kation golongan II akan mengendap sebagai sulfidanya, sedangkan golongan III sampai V tidak mengendap.

Keempat, larutan diencerkan dengan air hingga konsentrasi HCl menjadi 0,25 M kemudian dialiri gas H₂S kembali selama 3 menit.

Hal ini bertujuan untuk menyempurnakan pengendapan kation golongan II sehingga tidak ada lagi kation yang belum mengendap.

Setelah tahap ini dilakukan, maka kation golongan II sudah berhasil dipisahkan dari golongan yang lainnya dan mengendap:

• Hg²⁺ mengendap sebagai HgS hitam
• Pb²⁺ mengendap sebagai PbS hitam
• Bi³⁺ mengendap sebagai Bi₂S₃ hitam
• Cu²⁺ mengendap sebagai CuS hitam
• Cd²⁺ mengendap sebagai CdS kuning
• As³⁺ mengendap sebagai As₂S₃ kuning
• Sb³⁺ mengendap sebagai Sb₂S₃ merah jingga
• Sn⁴⁺ mengendap sebagai SnS₂ kuning

Kelima, ditambahkan Ammonium Polisulfida (NH₄)₂S₂ dan dipanaskan pada suhu 50-60⁰C. Tahap ini dilakukan untuk memisahkan antara sub-golongan tembaga dengan sub-golongan arsen.

Pada tahap ini:

• HgS tetap mengendap

• PbS tetap mengendap

• Bi₂S₃ tetap mengendap

• CuS tetap mengendap
  

• CdS tetap mengendap

• As₂S₃ larut menjadi AsS₃^3-

• Sb₂S₃ larut menjadi SbS₃^3-

• SnS₂ larut menjadi SnS₃^2-

Preparasi Pemisahan dan Identifikasi Sub-Golongan Tembaga

Pertama, endapan sub-golongan tembaga ditambahkan HNO₃ 2M lalu dipanaskan.

Asam Nitrat berfungsi untuk melarutkan endapan PbS, Bi₂S₃, CuS, dan CdS tetapi tidak melarutkan HgS.

Identifikasi Kation Merkuri (II)

Tahapan pertama yang harus dilakukan untuk mengidentifikasi Hg²⁺ adalah menambahkan Aqua Regia lalu dipanaskan untuk melarutkan endapan HgS. 

Catatan: lakukan di ruang asam karena melibatkan raksa dan menghasilkan gas NO yang berbahaya bagi kesehatan.

Aqua regia adalah campuran 1 bagian HNO₃ pekat dengan 3 bagian HCl pekat.

Kemudian ditambahkan SnCl₂ sebagai reduktor kuat. Keberadaan Hg²⁺ dinyatakan positif apabila terbentuk endapan Hg₂Cl₂ berwarna putih.

Apabila penambahan SnCl₂ berlebih, maka Hg₂Cl₂ akan tereduksi lebih lanjut hingga dihasilkan logam merkuri yang berwarna hitam.

Identifikasi Kation Timbal (II)

Pertama tambahkan H₂SO₄ encer pada larutan yang mengandung Pb²⁺, Bi³⁺, Cu²⁺, dan Cd²⁺. Kation Pb²⁺ akan mengendap sebagai PbSO₄ sedangkan yang lainnya tidak mengendap.

Kemudian endapan PbSO₄ dipisahkan dari larutan jernihnya. Setelah dipisahkan, tambahkan CH₃COOH dan CH₃COONH₄ pada endapan PbSO₄ sambil dipanaskan.

Endapan akan melarut kembali menjadi ion-ionnya.

Yang terakhir, larutan ditambahkan K₂CrO₄. Jika terbentuk endapan PbCrO₄ yang berwarna kuning, maka Pb²⁺ dinyatakan positif.

Identifikasi Kation Bismuth (III)

Tambahkan larutan NH4OH berlebih ke dalam larutan yang mengandung Bi³⁺, Cu²⁺, dan Cd²⁺. Kation Bi³⁺ akan mengendap sebagai Bi(OH)₃ sedangkan Cu²⁺ dan Cd²⁺ larut membentuk senyawa kompleks.

Kemudian endapan dipisahkan dari larutan jernihnya (Cu²⁺ dan Cd²⁺)

Endapan Bi(OH)₃ yang sudah dipisahkan ditambahkan reduktor kuat yaitu Na₂[Sn(OH)₄] yang dinamakan Natrium Tetrahidroksostanat(II).

Jika positif, maka Bi(OH)₃ akan tereduksi menjadi logam Bi yang berwarna hitam.

Identifikasi Kation Tembaga (II) dan Kadmium (II)

Perlu ditekankan bahwa larutan yang mengandung Cu²⁺ dan Cd²⁺ harus dibagi 2 porsi, larutan 1 untuk identifikasi Cu²⁺ dan yang larutan 2 untuk Cd²⁺.

Untuk identifikasi Cu²⁺ pada larutan 1, perlu ditambahkan CH₃COOH berlebih dan K₄[Fe(CN)₆].

Asam asetat berlebih berfungsi sebagai pengatur suasana asetikal sedangkan Kalium Heksasianoferat (II) berfungsi sebagai pengendap.

Jika terbemtuk endapan Cu₂[Fe(CN)₆] yang berwarna merah coklat, maka Cu²⁺ dinyatakan positif.

Sedangkan jika ingin mengidentifikasi Cd²⁺, pada larutan 2 ditambahkan KCN berlebih sebagai masking agent untuk kation Cu²⁺.

Kemudian ditambahkan H₂S, jika terbentuk endapan CdS yang berwarna kuning maka Cd²⁺ dinyatakan positif.

Preparasi Pemisahan dan Identifikasi Sub-Golongan Arsen

Pada tahap sebelumnya, sub-golongan Arsen larut membentuk garam Tio akibat penambahan Ammonium Polisulfida.

Pada tahap preparasi ini, kation sub-golongan Arsen kembali diendapkan menjadi garam sulfidanya dengan penambahan Asam Asetat berlebih.

Kemudian endapan As₂S₃, Sb₂S₃, dan SnS₂ ditambahkan HCl pekat sambil dihomogenkan. Proses ini dilakukan untuk melarutkan Sb₂S₃ dan SnS₂ tetapi tidak melarutkan As₂S₃.

Endapan As₂S₃ dipisahkan dari larutan yang mengandung Sb³⁺ dan Sn⁴⁺ kemudian siap untuk diidentifikasi.

Identifikasi Kation Arsen (III)

Endapan As₂S₃ yang sudah dipisahkan lalu ditambahkan NH₄OH untuk mengubah As³⁺ kationik menjadi AsO₃^3- anionik. Perlu diperhatikan bahwa proses ini tidak melibatkan redoks.

Setelah itu, tambahkan H₂O₂ sebagai oksidator untuk mengoksidasi AsO₃^3- menjadi AsO₄^3-.

Tahap terakhir adalah penambahan campuran magnesia untuk mengendapkan AsO4^3- menjadi endapan NH₄MgAsO₄ yang berwarna putih. Jika terbentuk, maka As³⁺ dinyatakan positif.

Catatan: campuran magnesia adalah larutan campuran yang dibuat dari MgCl₂ · 6H₂O sebanyak 80 gram, NH₄Cl sebanyak 160 gram, dan NH₄OH pekat sebanyak 320 ml.

Identifikasi Kation Antimon (III) dan Timah (IV)

Untuk mengidentifikasi Sb³⁺ dan Sn⁴⁺, larutan dibagi menjadi 2 bagian yaitu larutan 1 untuk identifikasi Sb³⁺ dan larutan 2 untuk identifikasi Sn⁴⁺.

Untuk identifikasi Sb³⁺, pada larutan 1 ditambahkan H₂C₂O₄ kemudian dialiri gas H₂S.

Penambahan Asam Oksalat berfungsi sebagai masking agent untuk kation Sn⁴⁺ sehingga tidak ikut bereaksi dengan H₂S.

Jika Sb³⁺ positif, maka ditandai dengan terbentuknya endapan Sb₂S₃ yang berwarna merah jingga.

Sedangkan untuk identifikasi Sn⁴⁺, pada larutan 2 ditambahkan logam alumunium atau besi kemudian diikuti dengan penambahan HgCl₂.

Logam alumunium atau besi akan mereduksi Sn⁴⁺ menjadi Sn²⁺. Sedangkan penambahan HgCl₂ berfungsi sebagai oksidator bagi kation Sn²⁺ yang terbentuk.

Jika HgCl₂ ditambahkan berlebih, maka akan terbentuk endapan Hg₂Cl₂ yang berwarna putih. Namun apabila HgCl₂ ditambahkan sedikit, maka akan terbentuk endapan logam Hg yang berwarna hitam.

Bagan/Skema Identifikasi Kation Golongan II

Seperti pada bagian sebelumnya, saya akan memberikan prosedur kerja dalam bentuk bagan/skema agar lebih mudah dipahami.

Klik untuk zoom atau download :)

Penutup...

Itulah materi pemisahan kation golongan II, semoga bermanfaat,

Jika ada yang ingin ditanyakan, silakan tulis di kolom komentar ya :)