Rekristalisasi

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1.Latar Belakang

Rekristalisasi adalah pemurnian suatu zat padat dari campuran/pengotornya dengan cara mengkristalkan kembali zat tersebut setelah dilarutkan dalam pelarut yang cocok. Prinsip rekristalisasi adalah perbedaan kelarutan antara zat yang akan dimurnikan dengan kelarutan zat pencampur/pencemarnya. Larutan yang terjadi dipisahkan satu sama lain, kemudian larutan zat yang diinginkan dikristalkan dengan cara menjenuhkannya.

Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogeen atau larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses ini adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting dalam industri, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100%.

Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam keadaan atau kondisi lewat jenuh (supersaturated). Kondisi tersebut terjadinya karena pelarut sudah tidak mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal dapat terbentuk dengan cara mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat dicapai. Proses pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu, penguapan, pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia.

Pemisahan dengan pembentukan kristal melalui proses penguapan merupakan cara yang sederhana dan mudah kita jumpai, seperti pada proses pembuatan garam.

Air laut dialirkan kedalam tambak dan selanjutnya ditutup. Air laut yang ada dalam tambak terkena sinar matahari dan mengalami proses penguapan, semakin lama jumlah berkurang, dan mongering bersamaan dengan itu pula kristal garam terbentuk. Biasanya petani garam mengirim hasilnya ke pabrik untuk pengolahan lebih lanjut.

Pabrik gula juga melakukan proses kristalisasi, tebu digiling dan dihasilkan nira, nira tersebut selanjutnya dimasukkan kedalam alat vacuum evaporator, Dalam alat ini dilakukan pemanasan sehingga kandungan air di dalam nira menguap, dan uap tersebut dikeluarkan dengan melalui pompa, sehingga nira kehilangan air berubah menjadi Kristal gula.

Ketiga teknik yang lain pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia pada prinsipnya adalah sama yaitu mengurangi kadar pelarut didalam campuran homogeen. Untuk penjelasan lebih lanjut dapat dibaca pada bab selanjutnya.

 

  

BAB II

PEMBAHASAN

Sebagai metoda pemurnian padatan, rekristalisasi memiliki sejarah yang panjang seperti distilasi. Walaupun beberapa metoda yang lebih rumit telah dikenalkan, rekristalisasi adalah metoda yang paling penting untuk pemurnian sebab kemudahannya (tidak perlu alat khusus) dan karena keefektifannya. Ke depannya rekristalisasi akan tetap menjadi metoda standar untuk memurnikan padatan.

Metoda ini sederhana, material padayan ini terlarut dalam pelarut yang cocok pada suhu tinggi (pada atau dekat titik didih pelarutnya) untuk mendapatkan larutan jenuh atau dekat jenuh. Ketika larutan panas perlahan didinginkan, kristal akan mengendap karena kelarutan padatan biasanya menurun bila suhu diturunkan. Diharapkan bahwa pengotor tidak akan mengkristal karena konsentrasinya dalam larutan tidak terlalu tinggi untuk mencapai jenuh.

Rekristalisasi merupakan metode yang sangat penting untuk pemurnian komponen larutan organik. Ada tujuh metode dalam rekristalisasi yaitu: memilih pelarut, melarutkan zat terlarut, menghilangkan warna larutan, memindahkan zat padat, mengkristalkan larutan, mengumpul dan mencuci kristal, mengeringkan produknya (hasil).

Rekristalisasi merupakan salah satu cara pemurnian zat padat yang jamak digunakan, dimana zat-zat tersebut dilarutkan dalam suatu pelarut kemudian dikristalkan kembali. Cara ini bergantung pada kelarutan zat dalam pelarut tertentu di kala suhu diperbesar. Karena konsentrasi total impuriti biasanya lebih kecil dari konsentrasi zat yang dimurnikan, bila dingin, maka konsentrasi impuriti yang rendah tetapi dalam larutan sementara produk yang berkonsentrasi tinggi akan mengendap.

Adapun prinsip dari rekristalisasi adalah dengan perbedaan kelarutan antara zat yang akan dimurnikan dengan kelarutan zat pencampur atau pengotornya. Larutan yang terbentuk dipisahkan satu sama lain dengan menggunakan proses filtrasi kemudian larutan zat yang diinginkan dikristalkan dengan cara menjenuhkannya, yakni dengan menggunakan pendinginan atau dibiarkan pada suhu ruang.

Jika kita gunakan definisi konvensional yang menyatakan bahwa hablur atau kristal adalah padatan homogen yang dibatasi oleh bidang muka rata yang terbentuk secara alamiah, maka adalah benar bahwa kebanyakan padatan yang kita jumpai dalam hidup sehari-hari tidak nampak sebagai kristal. Hal ini pada umumnya disebabkan oleh salah satu dari dua hal berikut : pada satu pihak, banyak padatan merupakan campuran dari berbagai senyawa yang biasanya terdiri dari banyak molekul besar dengan berbagai ukuran. Tetapi kalau bahan tersebut dipisah-pisahkan untuk menghasilkan senyawa murni, maka cenderung terjadi struktur kristal. Misalnya, beberapa jenis protein dan selulosa, yang keduanya adalah bahan penyusun padatan yang terjadi secara alamiah telah diperoleh dalam tahanan kristal, walaupun kedua zat tersebut tidak ditemukan di alam dalam tahanan kristal.

Kristal adalah benda padat yang mempunyai permukaan-permukaan datar. Karena banyak zat padat seperti garam, kuarsa, dan salju ada dalam bentuk-bentuk yang jelas simetris, telah lama para ilmuwan menduga bahwa atom, ion ataupun molekul zat padat ini juga tersusun secara simetris.

Kita tak boleh menyimpulkan begitu saja penataan partikel dalam sebuah kristal besar, semata-mata dari penampilan luarnya. Bila suatu zat dalam keadaan cair atau larutan mengkristal, kristal dapat terbentuk dengan tumbuh lebih ke satu arah daripada ke lain arah. Sebagaimana sebuah kubus kecil dapat berkembang menjadi salah satu dari tiga bentuk yang mungkin sebuah kubs besar, sebuah lempeng datar atau struktur panjang mirip jarum. Ketiga zat padat ini mempunyai struktur kristal kubik yang sama, namun bentuk keseluruhannya berbeda.

Struktur kristal ditentukan oleh gaya antar atom dan ukuran atom yang terdapat dalam kristal. Untuk menyederhanakan persoalan, kita dapat menganggap ion atau atom sebagai bola padat berjari-jari r. Struktur ada yang hexagonal close packing. Cara penyusunan bola dalam kristal tidak dapat sesederhana pada kristal logam, karena kristal ionic terdiri dari ion-ion yang bermuatan dan memiliki jenis yang berbeda.

Peristiwa rekristalisasi berhubungan dengan reaksi pengendapan. Endapan merupakan zat yang memisah dari satu fase padat dan keluar ke dalam larutannya. Endapan terbentuk jika larutan bersifat terlalu jenuh dengan zat yang bersangkutan. Kelarutan suatu endapan merupakan konsentrasi molal dari larutan jenuhnya. Kelarutan bergantung dari suhu, tekanan, konsentrasi bahan lain yang terkandung dalam larutan dan komposisi pelarutnya.

Ada beberapa hal yang dapat dilakukan analis untuk meminimalkan kopresipitasi bersama endapan kristal. Jika ia tahu akan hadirnya suatu ion yang mudah berkopresipitasi, ia dapat mengurangi (tidak sama sekali menghilangkan) banyaknya kopresipitasi dengan metode penambahan kedua reagensia itu. Setelah suatu kristal endapan terbentuk, analisis itu dapat meningkatkan kemurnian. Endapan itu disaring, dilarutkan ulang dan diendapkan ulang. Ion pengotor akan hadir dalam konsentrasi yang lebih rendah selama pengendapan.

Kemudahan suatu endapan dapat disaring dan dicuci tergantung sebagian besar pada struktur morfologi endapan, yaitu bentuk dan ukuran-ukuran kristalnya. Semakin besar kristal-kristal yang terbentuk selamaberlangsungnya pengendapan, makin mudah mereka dapat disaring dan mungkin sekali (meski tak harus) makin cepat kristal-kristal itu akan turun keluar dari larutan, yang lagi-lagi akan membantu penyaringan. Bentuk kristal juga penting. Struktur yang sederhana seperti kubus, oktahedron, atau jarum-jarum sangat menguntungkan, karena mudah dicuci setelah disaring. Kristal dengan struktur yang lebih kompleks, yang mengandung lekuk-lekuk dan lubang-lubang, akan menahan cairan induk (mother liquid), bahkan setelah dicuci dengan seksama. Dengan endapan yang terdiri dari kristal-kristal demikian, pemisahan kuantitatif lebih kecil kemungkinannya bisa tercapai.

Ukuran kristal yang terbentuk selama pengendapan, tergantung terutama pada dua faktor penting: yaitu laju pembentukan inti (nukleasi) dan laju pertumbuhan kristal.

Laju  pembentukan inti dapat dinyatakan dengan jumlah inti yang terbentuk dalam satuan waktu. Jika laju pembentukan inti tinggi, banyak sekali Kristal yang akan terbentuk, tetapi tak satupun dari inti akan tumbuh menjadi terlalu besar, jadi terbentuk endapan yang terdiri dari partikel-partikel kecil. Laju pembentukan inti tergantung pada derajat lewat jenuh (supersaturation) dari larutan. Pengalaman telah menunjukkan bahwa pembentukan Kristal dari larutan yang homogen, sering belum dimulai pada konsentrasi ion yang seharusnya dilihat dari hasil kali kelarutan, tetapi tertunda sampai konsentrasi zat terlarut jauh lebih tinggi daripada konsentrasi larutan jenuhnya. Larutan lewat jenuh demikian bisa berada agak lama dalam keadaan metastabil ini; sering diperlukan prosedur-prosedur khusus (mengocok, menggores-gores dinding bejana dengan batang kaca, inokulasi (pembibitan) dengan suatu Kristal untuk mendorong kristalisasi. Makin tinggi derajat lewat jenuh, makin besarlah kemungkinan untuk membentuk inti baru, jadi makin besarlah laju pembentukan inti.

Laju pembentukan Kristal merupakan faktor lainnya yang mempengaruhi ukuran Kristal yang terbentuk selama pengendapan berlangsung. Jika laju ini tinggi, Kristal yang besar-besar terbentuk. Laju pertumbuhan Kristal juga tergantung pada derajat lewat jenuh. Namun sebaiknya kita menciptakan kondisi-kondisi dimana lewat jenuhnya sedang-sedang saja, yang hanya memungkinkan terbentuknya sejumlah inti yang relative sedikit, yang dimana gilirannya dapat timbul menjadi Kristal-kristal besar.

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pembentukan kristal antara lain adalah:

1.      Derajat lewat jenuh.

2.      Jumlah inti yang ada atau luas permukaan total dari kristal yang ada.

3.      Viskositas larutan.

4.      Jenis dan banyaknya pengotor.

5.      Pergerakan antara larutan dan Kristal

Pelarut yang digunakan dalam proses kristalisasi dan rekristalisasi sebaiknya memenuhi persyaratan sebagai berikut:

1.      Memiliki gradient temperatur yang besar dalam sifat kelarutannya.

2.    Titik didih pelarut harus dibawah titik lebur senyawa yang akan dikristalkan agar zat tersebut tidak terurai.

3. Titik didih pelarut yang rendah sangat menguntungkan saat pengeringan. Hal ini akan mempermudah proses pengeringan kristral yang terbentuk.

4.      Bersifat inert (tidak bereaksi) terhadap senyawa yang akan dikristalkan atau direkristalisasi.

Saran untuk membantu rekristalisasi:

1.  Kelarutan material yang akan dimurnikan harus memiliki ketergantungan yang besar pada suhu. Misalnya, kebergantungan pada suhu NaCl hampir dapat diabaikan. Jadi pemurnian NaCl dengan rekristalisasi tidak dapat dilakukan.

2.   Kristal tidak harus mengendap dari larutan jenuh dengan pendinginan karena mungkin terbentuk super jenuh. Dalam kasus semacam ini penambahan kristal bibit, mungkin akan efektif. Bila tidak ada kristal bibit, menggaruk dinding mungkin akan berguna.

3.   Untuk mencegah reaksi kimia antara pelarut dan zat terlarut, penggunaan pelarut non-polar lebih disarankan. Namun, pelarut non polar cenderung merupakan pelarut yang buruk untuk senyawa polar. Kit a harus hati-hati bila kita menggunakan pelarut polar. Bahkan bila tidak reaksi antara pelarut dan zat terlarut, pembentukan kompleks antara pelarut-zat terlarut.

4.   Umumnya, pelarut dengan titik didih rendah umumnya lebih diinginkan. Namun, sekali lagi pelarut dengan titik didih lebih rendah biasanya non polar. Jadi, pemilihan pelarut biasanya bukan masalah sederhana.

 

Metode rekristalisasi

1. Panaskan pelarut pada penangas. Tempatkan padatan yang akan direkristalisasi pada labu Erlenmeyer.

2.      Tuangkan sedikit pelarut yang panas tersebut ke dalam labu Erlenmeyer yang berisi padatan.

3.      Aduk (dengan memutarkan labu Erlenmeyer) hingga padatan larut.

4.      Tempatkan labu pada penangas untuk menjaga agar larutan tetap hangat/panas.

5.      Apabila padatan masih tidak larut, tambahkan sedikit pelarut dan aduk kembali.

6.      Saat semua padatan larut, tempatkan pada tempat yang dingin. Jangan diapa-apakan (diamkan)!

7.      Setelah beberpa saat keudian Kristal akan Nampak pada labu.

8.      Anda sekarang dapat menempatkan labu pada bake es untuk menyelesaikan proses kristalisasi.

9.      Anda sekarang siap untuk menyaring larutan untuk mengisolasi Kristal.

10.  Basahi kertas saring dengan sedikit pelarut yang digunakan pada proses filtrasi. Nyalakan vakum.(kertas kering- pada kasus ini kertas menempel pada corong dan padatan akan tetap berada pada kertas selama proses penyaringan berlangsung. Pastikan bahwa kertas aman pada saringan, sehingga udara menarik kertas, maka semua peraltan anda aman terjepit. Sekarang anda siap untuk memulai penyaringan.

11.  Tuangkan campuran pada kertas saring. Vakum secara cepat akan menarik cairan melewati corong. Perhatikan bahwa partikulat tidak menembus kertas melalui pinggiran kertas. Jika hal tersebut terjadi jangan membuka keras, jika hal ini terjadi, tuang kembli larutannya (ulangi langkah awal) dan lebih hati-hati menuangkan larutan pada bagian tengah kertas.

12.  Ingat vakum harus menarik pelarut melalui saringan dan masuk ke dalam labu.

13.  Bilas lapisan dengan sedikit pelarut dingin dan segar untuk membantu menghilangkan pengotor yang terlarut dalam filtrate. Lepaskan pipa karet sebelum mematikan penyedot air. Pindahkan saringan kertas dan kumpulkan padatan yang ada pada saringan. Biasanya anda akan menyimpan pada kaca arloji dan membiarkannya kering. Sampai proses ini Kristal berada pada kertas saring.

14.  Hati-hati mengikis Kristal yang akan dipindahkan ke kaca arloji.

 

 

 

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Rekristalisasi adalah pemisahan bahan padat berbentuk kristalin. Seringkali senyawa yang diperoleh dari hasil suatu sintesis kimia memiliki kemurnian yang tidak terlalu tinggi. Untuk memurnikan senyawa tersebut perlu dilakukan rekristalisasi.

Untuk merekristalisasi suatu senyawa kita harus memilih pelarut yang cocok dengan senyawa tersebut. Setelah senyawa tersebut dilarutkan ke dalam pelarut yang sesuai kemudian dipanaskan (direfluks) sampai semua senyawanya larut sempurna. Apabila pada temperatur kamar, senyawa tersebut telah larut sempurna di dalam pelarut, maka tidak perlu lagi dilakukan pemanasan. Pemanasan hanya dilakukan apabila senyawa tersebut belum atau tidak larut sempurna pada keadaan suhu kamar. Salah satu faktor penentu keberhasilan proses kristalisasi dan rekristalisasi adalah pemilihan zat pelarut.

Ada 6 langkah yang perlu dilakukan dalam rekristalisasi :

1.      Melarutkan padatan ke dalam pelarut yang mendidih

2.      Jika perlu ditambahkan karbon aktif untuk menyerap pengotor.

3.      Menyaring larutan dalam keadaan panas

4.      Mendinginkan larutan panas untuk membentuk Kristal

5.      Memisahkan Kristal dari pelarut dengan penyaringan dan mencuci Kristal dengan pelarut baru untuk penyempurnaan pemisahan pengotor

6.      Mengeringkan dengan evaporasi

 

REFERENSI

1.      Arsyad, M.N. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan Istilah. Gramedia. Jakarta.

2.      Bird, Tony. 1987. Kimia Fisika untuk Universitas. Gramedia. Jakarta.

3.      Day, R.A dan Underwood. 1987. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta.

4.      Keenan, C.W. 1999. Kimia untuk Universitas Jilid 2. Erlangga. Jakarta.

5.      Svehla, S. 1985. Buku Ajar Vogel: Analisis Anorganik Kuantitatif Makro dan Semimikro.Jilid I. PT Kalman Media Pusaka. Jakarta.

6.      Williamson, 1999, Macroscale and Microscale Organic Experiments, Houghton Mifflin Company, USA.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii