BAB VI
POTENSIOMETRI
6.1. Tujuan Percobaan
-
Menentukan titik akhir reaksi netralisasi secara potensiometri dan dengan
indikator.
-
Membuat kurva reaksi titrasi netralisasi secara potensiometri.
6.2. Tinjauan Pustaka
Potensimetri adalah salah satu metode analisis
yang paling sering digunakan. Potensiometri adalah sebuah metode pengukuran
perbedaan potensial antara dua elektroda yang diukur ketika arus listrik antara
dua elektroda berada bernilai sedikit dibawah nilai nol. Pada kondisi
potensiometri paling ideal, potensi yang ditimbulkan elektroda bermacam-macam
tergantung bergantung pada konsentrasi analit sedangkan potensial meningkat
taip detiknya sejak elektroda dalam kondisi konstan (Wilson, 2006).
Titrasi potensiometri bisa didefinisikan
sebagai tirasi yang titik akhirnya dideteksi dengan cara mengukur perubahan
potensal dari elektroda yang sesuai (yang memeberikan respon karena adanya
perubahan konsentrasi) selama titrasi. Eletroda yang merespon perubahan
konsentrasi ion pada larutan disebut elektroda indikator. Elektroda indikator
dikombinasikan dengan elektroda referensi (yang potensialnya tidak berubah
ketika proses titrasi berlangsung) untuk membentuk sebuah sel dan e.m.f. dari
sel yang terbentuk kemudian diukur selama titrasi. e.m.f. sel berubah secara
berangsur-angsur. Hingga titik akhir titrasi dan berubah dengan cepat pada
titik yang sangat dekat dengan titik akhir titrasi dan perubahan secara
berangsur-angsur lagi-lagi terjadi setelah melewati titik akhir. Ketika e.m.f.,
E direncanakan sebagai ordinat dan volume dari titran yang ditambahkan sebagai
absis, nilai dari inflaksi (jarak rata-rata ke titik sadel) (Gadag, 2006).
Pada potensiometri, informasi mengenai
komposisi dari sampel didapatkan melalui munculnya perbedaan potensial yang
terjadi antara dua elektroda. Potensiometri adalah sebuah metode analisis
klasik yang ada sebelum abad ke-20. Pemilihan elektroda potensiometri yang saat
ini digunakan secara meluas diberbagai bidang, termasuk diagnosa klinis,
kontrol proses industri, pengawasan lingkungan hidup, serta fisologi. Sebagai
contoh, metode ini digunakan di seluruh rumah sakit di seluruh dunia untuk
mengakses berbagai elektrolit darah yang penting secara fisiologis (K+,
Na+, Ca2+, Mg2+, H+, Cl-)
yang sesuai dengan jenis berbagai masalah kesehatan. Kecepatan perkembagan
metode potensimetri pada bidang ini adalah karena kebutuhan akan derajat
perhitungan potensiometris yang bertemu dengan kebutuhan akan analisis kimia
secara cepat, murah, dan akurat. Prinsip utama perhitungan potensiometrik
didasarkan pada Ion-Selective Electrodes (ISEs) (Wang, 2006).
pH meter adalah instrumen yang sangat sensitif
yang digunakan untuk mengukur konsentrasi ion hidrogen (pH) sebuah larutan.
Pada dasarnya, pH meter digunakan pada preparasi dan mengontrol kualitas
reagen. Pengukuran pH juga merujuk pada analisis potensiometrik. pH yang
didapatkan dari pengukuran berbeda-beda berdasarkan pada pH dari kedua larutan
(Ochei, 2008).
Salah satu alat yang sering digunakan di
laboratorium adalah pHmeter. pH meter modern dilengkapi denan instruksi pabrik
untuk mengkalibrasi dan menggunakan. Instruksi ini harus diikuti sebagaimana
yang tertulis.
Derajat keasaman (pH) merupakan salah satu pengukuran yang paling
banyak digunakan di laboratorium. Pengukuran pH banyak diterapkan di berbagai
bidang, diantaranya industri, kesehatan, pengolahan limbah, bioteknologi dan di
dalam pengendalian berbagai proses industri. Pengukuran pH
yang digunakan untuk tujuan tersebut harus valid, terutama untuk produk yang
terkait dengan kesehatan manusia, seperti obat-obatan, makanan, minuman dan
pembuangan limbah industri. Hasil pengukuran pH yang valid dapat diperoleh
apabila pH meter telah dikalibrasi menggunakan bahan acuan tersertifikasi, bahan acuan tersertifikasi adalah suatu
bahan acuan yang telah dikarakterisasi satu atau lebih sifatnya dengan suatu
prosedur yang valid secara metrologi, disertai dengan suatu sertifikat yang
memberikan nilai dan ketidakpastian bagi sifat tersebut serta pernyataan
ketertelusurannya. Dengan demikian, CRM bertanggung
jawab atas ketertelusuran pengukuran. Terdapat ratusan laboratorium yang
memiliki pH meter di Indonesia, baik laboratorium penguji, laboratorium
pendidikan (universitas dan sekolah menengah) maupun laboratorium industri. Seluruh
laboratorium tersebut memerlukan larutan standar pH untuk keperluan
kalibrasinya (Nuryatini, 2016).
Terdapat beberapa jenis elektroda yang
digunakan sebagai indikator, antar lain:
1. Elektroda ion logam-logam
Elektroda jenis pertama terdiri dari elektroda logam meliputi elektroda
perak, raksa, tembaga, kadmium, seng, dan timah hitam yang bisa bertindak
sebagai elektroda bagi ion-ion mereka. Misalnya potensial elektroda tunggal
untuk sepotong kawat perak yang dicelupkan ke dalam suatu larutan garam perak
berubah-ubah menurut besarnya aktivitas ion perak sesuai dengan persamaan
Nernst:
Ag+
+ e
Ag Eo = +0,80
V..............(6.1)
E = +0,80 –0,0592 log
.....................(6.2)
Elektroda logam jenis kedua adalah elektroda perak-perak klorida yang
bekerja sebagai elektroda referensi. Sedangakan elektroda logam jenis ketiga
yang digunakan sebagai indikator dalam titrasi-titrasi EDTA potensiometrik dari
29 ion logam termasuk logam alkali dan tanah serta logam transisi dan logam
berat.
2. Elektroda Inert
Sebuah elektroda Inert, biasanya platina , juga bekerja dengan baik
sebagai elektroda indikator untuk beberapa pasangan redoks. Fungsi logamnya
semata-mata untuk membangkitkan kecenderungan sistem tersebut dalam mengambil
atau melepaskan elektron; logam itu sendiri tidak ikut serta secara nyata dalam
reaksi redoks.
3. Elektroda membran
Dilihat dari segi mekanisme terbentuknya potensial, elektroda membran pada
dasarnya berbeda dengan elektroda logam. Elektroda-elektroda itu tidak langsung
terlibat; alih-alih, membran-membran tersebut berfungsi melalui jenis dari
penetrasi diferensial ion-ion (Underwood, 2002).
Dasar dari pH analisis ini adalah perubahan
perbedaan potensial melalui lapisan transparan tipis yang membatasi dua larutan
dengan pH yang berbeda. Perbedaan potensial ini dideteksi oleh dua elektroda
referensi yang berkontak dengan tegangan kontak yang dikenali. Kedua elektroda
referensi ditempatkan di kedua sisi membran.
Persamaan Nernst digunakan untuk
memperhitungkan efek dari aktivitas yang berbeda pada potensial elektroda
(Manahan, 2000).
Jika larutan buffer pada bagian dalam
elektroda mempunyai pH=7, maka tidak ada tegangan yang terbaca, bila elektroda
tersebut digunakan untuk mengukur larutan dengan pH 7,0, maka:
E = 0,145 – 0,0591 log (H+) = 0,145 –
0,0591 pH..................(6.3)
Eg = Esel
– 0,0591 pH..........................................................................................(6.4)
Eg = 0 – (0,0591)
(7) = - 0,4137 V.....................................................................(6.5)
(Khopkar 2010)
Dalam titrasi yang terjadi tidak secara
otomatis, potensial diukur setelah penambahan tiap tetes berurutan dari titran, dan pembacan yang diperoleh
dialurkan lawan volume titran pada kertas grafik, untuk memperoleh kurva
titrasi seperti yang dipaparkan pada gam ba 6.1.(a). Dalam bayak hal dapat
digunakan suatu potensiometer sederhana. Tetapi jika digunakan elektroda kaca
seperti dalam kebanyakan titrasi asam basa, diperlukan peranti ukur dengan
impedansi masukan yang tinggi; secara khas orang menggunakan pH-meter
komersial. Karena pH-meter ini telah biasa digunakan, alat ini digunakan secara
meluas untuk semua jenis titrasi, bahkan dalam hal-hal penggunaanya tak
diwajibkan.
Gambar 6.1. Kurva titrasi potensiometri
Jika kurva titrasi sudah didapatkan, maka
unsur subjektif akan masuk ke dalam prosedur itu. Analis harus menetapkan di
bagian mana kurva itu paling curam, umumnya dengan memilihnya. Mungkin ia
menarik garis vertikal lewat bagian kurva yang curam dan mencari titik potong
ini dengan sumbu volume. Pasti ada suatu ketidakpastian dalam prosedur ini, dan
tentu saja ini akan tercermin dalam pembacaan volume yang mutakhir. Untuk suatu
reaksi yang memang berlangsung lengkap, kurva titrasi itu begitu curam di dekat
titik kesetaraan sehingga ketidaktentuan itu kecil saja; untuk suatu reaksi
yang tetapan kesetimbangannya kecil, kecermatan mereproduksi titik akhir akan
menjadi jelek.
Gambar 6.1.(b) menunjukkan suatu alur arah
lereng suatu kurva titrasi, yakni berubahnya volume (
) lawan volume titran. Kurva yang diperoleh meningkat ke maksimum pada
titik kesetaraan. Volume pada titik kesetaraan ditetapkan dengan menarik garis
vertikal dari puncak ke sumbu volume. Tentu masih ada suatu ketidakpastian
dalam mencari letak yang eksak puncak kurva tersebut. Makin dapat lengkap
reaksi itu, makin tajam puncak itu, dan makin akurat lokasi titik
kesetaraannya.
Gambar 6.1.(c) mennujukkan suatu alur dari
perubahan arah lereng suatu kurva titrasi
lawan volume titran. Pada titik dimana arah lereng
mencapai maksimum turunan arah lereng itu adalah nol. Titik
akhir dicari letaknya dengan menarik garis vertikal saat
adalah nol ke sumbu
volume. Bagian dari kurva yang menghubungkan nilai maksimum dan minimum
makin curam dengan makin dapat lengkapnya reaksi titran itu
(Underwood, 1986).
Kelebihan metode potensiometri adalah biayanya
yang murah. Voltmeter dan elektroda jauh lebih murah daripada
instrumen-instrumen saintifik modern lainnya. Potensiometri umumnya bersifat
nondestruktif terhadap sampel dalam artian bahwa penyisipan elektroda tidak
mengubah komposisi larutan uji (kecuali untuk sedikit kebocoran elektrolit dari
elektroda acuan). Jika spesies yang direspon oleh elektroda indikator
berpartisipasi dalam kesetimbangan larutan, maka aktivitasnya diukur ketika ia
hadir tanpa mengganggu kesetimbangan itu sndiri; dengan demikian potensiometri
langsung seringkali sanagat bermanfaat untuk menetapkan tetapan kesetimbangan.
Potensial-potensial yang stabil sering diperoleh dengan cukup cepat dan
tegangan mudah dicatat sebagai fungsi waktu. Dengan demikian potensiometri
kadang-kadang bermanfaat untuk pemantauan yang kontinu dan tidak diawasi
seperti sampel-sampel seperti sumber air uum, aliran proses industri, limbah
cair yang mengalir untuk pH dan ion-ion
lain seperti flourida, nitrat, sulfiadia dan sianidi (Underwood, 2002).
Pengembangan elektroda yang digunakan dalam potensiometri merupakan
area yang cukup menjanjikan. Keberhasilan penggunaan tungsten oksida sebagai
elektroda selektif pH yang dilakukan oleh Fenster et al. (2008) menjadi
acuan dalam meneliti kemungkinan penggunaan tungsten oksida sebagai elektroda
dalam analisis asam amino. Sifat tungsten oksida yang responsif terhadap adanya
ion H+ dalam larutan dapat dikembangkan untuk analisis asam amino.
Asam amino merupakan salah satu jenis senyawa yang mampu menghasilkan H+
dalam larutan, sehingga keberadaannya dapat dideteksi oleh tungsten oksida
secara potensiometri (Maulidah, 2014).
Kekurangan metode potensiometri adalah
-
Seringkali terlalu sensitif terhadap jeni-jenis lain melebihi kebutuhan
-
Membutuhkan waktu untuk kalibrasi
-
Memiliki batas deteksi yang tinggi (Stec, 2010).
Bisa disertakan daftar pustakanya?
BalasHapus