View
264
Download
17
Category
Preview:
Citation preview
1
MAKALAH KIMIA ANALITIK
PEMICU II
“Potensiometri”
Oleh:
Kelompok 7
Anggota:
1. Chandra
2. Evania
3. Fitra
4. Klanita
5. Shella
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS INDONESIA
2013
2
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, oleh
karena berkat dan rahmat-Nya maka penyusunan makalah ini dapat diselesaikan. Adapun
maksud dari penyusunan makalah ini adalah untuk memenuhi salah satu persyaratan tugas
Kimia Fisika Departemen Teknik Kimia Universitas Indonesia. Makalah ini memiliki
lingkup bahasan mengenai Potensiometri.
Dalam pengerjaan makalah ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan serta
bantuan moral maupun material dari berbagai pihak sehingga makalah ini dapat
diselesaikan tepat pada waktunya. Karenanya pada kesempatan ini, penulis mengucapkan
terima kasih kepada Ibu Dian Nursanti, selaku dosen pembimbing mata kuliah Kimia
Analitik dan orang-orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu-satu.
Penulis menyadari bahwa makalah ini belum sempurna. Oleh karena itu, dengan
senang hati penulis menerima seluruh saran dan kritik yang membangun dari semua pihak
demi perbaikan makalah ini.
Akhir kata, penulis berharap agar makalah ini bukanlah buah karya terakhir.
Semoga makalah ini dapat menjadi salah satu sumber referensi ilmiah yang bermanfaat
bagi banyak pihak.
Depok, 7 Oktober 2013
Tim Penyusun
3
Daftar Isi
Kata Pengantar........................................................................................................... i
Daftar Isi..................................................................................................................... ii
BAB I
PENDAHULUAN
Potensiometri merupakan bagian dari ilmu kimia elektroanalitik yang merupakan
metode pengukuran potensial yang menggunakan dua buah elektroda dimana aliran listrik
(biasanya mendekati nol / tidak ada arus listrik) yang berada di antara elektroda tersebut
diatur. Metode pengukuran potensial elektroda ini dapat digunakan untuk menentukan
konsentrasi dari suatu zat yang merupakan komponen dari sel yang digunakan dalam
analisis potensiometri.
4
Secara sederhana sel yang digunakan dalam potensiometri dapat digambarkan
sebagai berikut:
Elektroda referensi Jembatan Garam analyte solution Elektroda indikator
Eref Ej Eind
Elektroda acuan adalah elektroda yang potensial standarnya diketahui, konstan,
dan mengikuti persamaan Nernst yaitu:
Ecell = Eind – Eref + Ej ......(1)
Keterangan:
Ecell : Potensial sel
Eind : Potensial elektroda indikator
Eref : Potensial elektroda acuan
Ej : Potensial sambungan cair (liquid junction potential)
Elektroda pembanding ada beberapa macam, diantaranya elektroda kalomel (gambar 1)
dan elektroda Ag/AgCl. Elektroda kalomel adalah elektrode yang terdiri dari lapisan Hg
yang ditutupi dengan pasta Merkuri (Hg), Merkuri Klorida /Komel (Hg2Cl2) dan kalium
klorida (KCl).
Elektroda indikator adalah elektroda yang potensial elektrodanya bervariasi terhadap
aktivitas analit yang diukur. Elektroda indikator dikelompokkan menjadi elektroda logam,
elektroda inert, dan elektroda membran. Elektroda logam terbagi lagi menjadi elektroda
logam jenis pertama, kedua dan ketiga.
Dalam potensiometri terdapat beberapa metode, diantaranya potensiometri langsung,
adisi sampel, adisi standar, dan titrasi potensiometri. Pada metode potensiometri
langsung, elektroda indikator selalu dianggap sebagai katoda dan elektroda referensi
sebagai anoda, yang dibutuhkan hanyalah pengukuran potensial sebuah indikator elektron
ketika dicelupkan dalam larutan yang konsentrasinya tidak diketahui dan ketika dicelupkan
dalam larutan yang konsentrasinya diketahui. Sedangkan pada metode adisi sampel yang
dilakukan adalah sejumlah LARUTAN STANDAR YANG TELAH DIKETAHUI
POTENSIALNYA ditambahkan sedikit larutan sampel sehingga terjadi beda potensial. Kemudian
untuk menentukan konsentrasinya digunakan persamaan:
5
(V u +V s ) ×10( E2−E1 )
s =Cu
C s
× V u+V s….. (2)
Keterangan:
Cu = Konsentrasi sampel yang tidak diketahui;
Cs = Konsetrasi ion dari larutan standar;
Vu = Volume larutan sampel yang digunakan;
Vs = Volume larutan standar yang digunakan;
E1 = Potensial sel terukur tanpa ada larutan sampel;
E2 = Potensial sel terukur setelah ada tambahan larutan sampel;
S = Slope elektroda (yang diukur dengan menggunakan larutan standar).
Sebaliknya pada metode adisi standar, sejumlah LARUTAN SAMPEL YANG INGIN
DIKETAHUI POTENSIALNYA ditambahkan dengan sedikit larutan standar sehingga
terjadi beda potensial dan selanjutnya mengikuti persamaan (2). Dan terakhir, metode
titrasi potensiometri, pada metoda ini dilakukan proses titrasi terhadap larutan asam oleh
larutan bersifat basa atau sebaliknya dan kemudian potensial diukur setelah penambahan
sejumlah kecil volume titran secara kontinu dengan perangkat automatik. Titik akhir titrasi
adalah ketika terjadi perubahan potensial yang tajam, ini dapat dilihat dari kemiringan
kurva (slop). Reaksi yang terjadi pada titrasi potensiometri ini meliputi reaksi netralisasi,
reaksi pembentukan kompleks, dan pengendapan.
A. Tujuan Penulisan
1. Tujuan Umum
Tujuan umum dari penulisan makalah ini adalah untuk menjelaskan mengenai
potensiometri beserta konsep-konsep dasarnya
2. Tujuan Khusus
- Untuk menjelaskan apa itu potensiometri
- Untuk menjelaskan metode-metode potensiometri
- Untuk menjelaskan aplikasi potensiometri pada kehidupan
B. Ruang Lingkup
6
Makalah ini akan menjelaskan mengenai potensiometri dan metode-metode
didalamnya. Contoh yang diambil pada pembahasan potensiometri adalah pengukuran
kandungan logam pada perhiasan murah.
C. Perumusan Masalah
1. Apakah potensi bahaya dari perhiasan murah?
2. Prinsip dasar potensiometri
3. Apa saja metode potensiometri?
4. Bagaimana aplikasi potensiometri dalam pengukuran kandungan terhadap
logam-logam pada perhiasan?
5. Jelaskan tentang metode TISAB.
6. Bagaimana cara penghitungan potensiometri?
7. Perbedaan dari masing-masing metode standard addition dan sample addition ?
D. Metode dan Teknik
Metode yang digunakan dalam pembuatan makalah ini adalah metode Problem
Based Learning (PBL). Setiap anggota kelompok membuat tugas yang diberikan yang
berkaitan dengan pemicu dalam bentuk Laporan Tugas Mandiri (LTM), dan menjamin
bahwa anggota kelompok memahami bahan yang dipelajarinya dengan menjelaskan
bagiannya ke setiap anggota kelompok. Setelah seluruh materi dipahami, kegiatan
dilanjutkan dengan menjawab pertanyaan pemicu dan membuat makalah.
BAB II
PEMBAHASAN
1. Menurut anda mengapa penggunaan perhiasan murah di atas memiliki potensi
bahaya jika ditinjau dari sisi jenis bahan yang digunakan?
Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3
Dapat juga dikarenakan sifat toksiknya. Unsur-unsur logam berat adalah unsur yang
mempunyai nomor atom dari 22 sampai 92 yaitu sejumlah unsur seperti merkuri (Hg),
arsenik (As), timbal (Pb), kadmium (Cd), dan kromium (Cr).
7
Toksisitas logam adalah terjadinya keracunan dalam tubuh manusia yang
diakibatkan oleh bahan berbahaya yang mengandung logam beracun. Zat-zat beracun
dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui pernapasan, kulit, dan mulut. Pada
umumnya, logam terdapat di alam dalam bentuk batuan, bijih tambang, tanah, air,
dan udara. Kadar logam dalam tanah, air, dan udara umumnya rendah, namun dapat
meningkat apabila manusia menggunakan produk-produk dan peralatan yang mengandung
logam, pabrik-pabrik yang menggunakan logam, pertambangan logam, dan pemurnian
logam.
Bahaya logam berat merkuri (Hg):
Merkuri adalah logam non radioaktif yang paling beracun yang ada di lingkungan.
Sangat beracun bagi manusia. Toksisitas Hg dapat disebabkan oleh dua bentuk
senyawa kimia yaitu merkuri inorganik (Hg+(HgCl) dan Hg2+) dan merkuri organik
(penil-Hg, metoksi-Hg dan alkil-Hg). Merkuri organik mempunyai daya racun
yang lebih tinggi dari merkuri inorganik yaitu diperkirakan 4-31 kali lebih beracun
dari bentuk merkuri inorganik.
Manusia dapat terpapar merkuri melalui oral dan inhalasi. Sistem saraf pusat
adalah target organ dari toksisitas metil merkuri, sehingga gejala yang terlihat erat
hubungannya dengan kerusakan saraf pusat. Gejala yang timbul adalah:
o Gangguan saraf sensorik: paraesthesia, kepekaan menurun dan sulit
menggerakkan jari tangan dan kaki, penglihatan menyempit, daya
pendengaran menurun, serta rasa nyeri pada lengan dan paha.
o Gangguan saraf motorik: lemah, sulit berdiri, mudah jatuh, ataksia, tremor,
gerakan lambat dan sulit bicara
o Gangguan lain: gangguan mental, sakit kepala
Bahaya logam berat arsenik (As):
Toksisitas senyawa arsenik dan sangat bervariasi. Minimal dosis akut arsenik yang
mematikan pada orang dewasa diperkirakan 70-200 mg atau 1 mg/hari. Sebagian
besar melaporkan keracunan arsenik tidak disebabkan oleh unsur arsenik, tapi oleh
salah satu senyawa arsen, terutama arsenik trioksida, yang sekitar 500 kali lebih
beracun daripada arsenik murni.
8
Mekanisme Masuknya Arsen dalam tubuh manusia umumnya melalui oral, dari
makanan/minuman. Arsen yang tertelan secara cepat akan diserap lambung dan
usus halus kemudian masuk ke peredaran darah. Gejala yang timbul akibat paparan
arsenik adalah:
o Toksisitas akut arsen biasanya memperlihatkan gejala sakit perut, gejala
tersebut disebabkan oleh adanya vasodilatasi (pelebaran pembuluh darah)
yang akan mengakibatkan terbentuknya vesikel pada lapisan submukose
lambung dan usus. Gangguan tersebut mengakibatkan rasa mual, muntah,
diare (kadang bercampur darah) dan sakit perut yang parah. Gas arsenik
dapat mengakibatkan hemolisis dalam waktu 3-4 jam dan mengakibatkan
nekrosis tubulus ginjal akut sehingga terjadi kegagalan ginjal.
o Tanda-tanda toksisitas As yang akut juga terlihat jelas ialah dengan
ditemukannya gejala rambut rontok kebotakan (alopesia) , tidak
berfungsinya saraf tepi yang ditandai dengan kelumpukan anggota gerak
bagian bawah,kaki lemas,persendian tangan lumpuh, dan daya reflex
menurun
o Toksisitas kronis arsen Gejala akan timbul dalam waktu 2 - 8 minggu sejak
penderita mulai mengonsumsi air yang terkontaminasi tersebut. Gejala yang
jelas terlihat adalah adanya kelainan pada kulit dan kuku, terciri dengan
adanya hyperkeratosis, hiperpigmentasi, dermatitis dengan terkelupasnya
kulit dan adanya warna putih pada persambungan kulit dan kuku.terjadinya
kanker pada kulit, paru-paru, hati, kantung kencing, ginjal, dan kolon.
Bahaya logam berat timbal (Pb):
Pengaruh toksisitas akut Pb agak jarang ditemui, tetapi pengaruh toksisitas kronik
paling sering ditemukan. Pengaruh toksisitas kronis sering dijumpai pada pekerja
tambang dan pabrik pemurnian logam, pabrik mobil (proses pengecatan),
penyimpanan bateri, percetakan, pelapisan logam dan pengecatan sistem semprot
Timbal yang masuk ke dalam tubuh manusia akan menyebabkan kerusakan pada
jaringan tubuh. Hal itu disebabkan karena senyawa timbal dapat memberikan efek
racun terhadap banyak fungsi organ yang terdapat dalam tubuh. Gejala yang timbul
akibat paparan timbal adalah:
9
o Senyawa timbal yang terdapat dalam tubuh akan mengikat gugus aktif dan
enzim ALAD. Enzim ALAD merupakan enzim jenis sitoplasma yang akan
bereaksi secara aktif pada tahap awal sintesa dan selama sirkulasi sel darah
merah berlangsung. Sehingga dapat meningkatkan kadar ALA dalam darah
dan urine, meningkatkan kadar protophorphirin dalam sel darah merah,
memperpendek umur sel darah merah, menurunkan jumlah sel darah merah,
menurunkan kadar retikulosit (sel-sel darah merah yang masih muda).
o Pengaruh keracunan timbal dapat menimbulkan kerusakan otak dan
penyakit-penyakit yang berhubungan dengan otak. Sebagai akibat dari
keracunan timbal adalah epilepsy, halusinasi, kerusakan pada otak besar,
dan delirium (sejenis penyakit gula).
o Timbal yang masuk ke dalam tubuh akan masuk ke dalam aliran darah. Ikut
sertanya senyawa timbal yang terlarut dalam darah ke sistem urinaria dapat
mengakibatkan terjadinya kerusakan pada saluran ginjal. Kerusakan yang
terjadi disebabkan terbentuknya intranuclear inclusion bodies yang disertai
dengan membentuk amnociduria (terjadinya kelebihan asam amino dalam
urine).
o Efek pada sistem reproduksi dapat berupa gangguan produksi sperma,
peningkatan resiko keguguran, kehamilan preterm, penurunan umur gestasi,
berat lahir rendah dan gangguan perkembangan neurologi.
o Timbal yang masuk ke dalam tubuh juga dapar merusak organ jantung.
Namun sejauh ini perubahan otot jantung sebagai akibat dari keracunan
timbal baru ditemukan pada anak-anak. Perubahan tersebut dapat dilihat
dari ketidaknormalan EKG.
Bahaya logam berat kadmium (Cd):
Kadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena
elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium berpengaruh
terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat terakumulasi pada
tubuh khususnya hati dan ginjal. Gejala yang timbul akibat paparan kadmium
adalah:
10
o kerusakan yang dapat terjadi pada ginjal akibat logam kadmium yaitu
terjadinya asam amniouria dan glokosuria, dan ketidaknormalan kandungan
asam urat kalsium dan fosfor dalam urine.
o Keracunan yang disebabkan oleh peristiwa terhirupnya uap dan atau debu
kadmium juga mengakibatkan kerusakan terhadap organ respirasi paru-
paru.
o Efek keracunan kadmium juga dapat mebgakibatkan kerapuhan pada tulang.
Gejala rasa sakit pada tulang sehingga menyulitkan untuk berjalan. Terjadi
pada pekerja yang bekerja pada industri yang menggunakan kadmium.
o Daya racun yang dimiliki oleh kadmium juga mempengaruhi sistem
reproduksi dan organ-organnya. Pada konsentrasi tertentu kadmium dapat
mematikan sel-sel sperma.
Bahaya logam berat kromium (Cr):
Kromium digunakan dalam pembuatan baja, batu bata dalam tungku, pewarna,
pigmen untuk meningkatkan ketahanan logam, penyamakan kulit, dan
kayu. Penjualan produk atau bahan kimia yang mengandung kromium dan
bahan bakar fosil menyebabkan terjadinya pembakaran ke udara, tanah, dan
air. Partikel menetap di udara dalam waktu kurang dari 10 hari, akan
menempel pada partikel tanah, dan dalam air dengan sedikit larut. Efek racun
akan timbul, jika menghirup udara tempat kerja yang terkontaminasi, misalnya
dalam pengelasan stainless steel, kromat atau produksi pigmen krom, pelapisan
krom, dan penyamakan kulit. Selain itu, jika menghirup serbuk gergaji dari
kayu yang mengandung kromium akan menimbulkan efek keracunan.
Gejala yang timbul akibat paparan kromium adalah:
Efek toksik kromium dapat merusak dan mengiritasi hidung, paru-paru, lambung,
dan usus. Dampak jangka panjang yang tinggi dari kromium menyebabkan
kerusakan pada hidung dan paru-paru. Mengonsumsi makanan berbahan kromium
dalam jumlah yang sangat besar, menyebabkan gangguan perut, bisul, kejang,
ginjal, kerusakan hati, dan bahkan kematian
2. Laboratorium di tempat anda memiliki sebuah pH meter/volt meter, titrator dan
sebuah elektroda standar kalomel jenuh serta elektroda indicator untuk analisis zat
11
besi. Dapatkah anda menjelaskan usulan tentang metode analisis elektrokimiawi
untuk menentukan kandungan ion logam Cr (sebagai salah satu logam yang sering
digunakan untuk bahan baku perhiasan) pada sample perhiasan yang diuji.
Bagaimana anda menjelaskan kepada anggota tim lain, bahwa zat krom dapat
dianalisis dengan teknik analisis tersebut. Apa alasan anda memilih teknik analisis
ini dibandingkan teknik lain untuk menganalisis darah atau serum?
Untuk menentukan kadar zat krom dalam perhiasan digunakan prinsip
potensiometri dimana konsentrasi suatu ion ditentukan melalui potensial dua elektroda
yaitu elektroda acuan dan elektroda indicator.
Elektroda indikator yang digunakan untuk analisis zat besi adalah jenis elektroda
indikator membran dimana pada elektroda ini terdapat suatu membran yang menyaring
ion-ion yang melewatinya sehingga elektroda ini sering disebut sebagai elektroda ion
selektif (ISE). ISE ini menggunakan membran sebagai sensor. Sensor merupakan
elektroda yang digunakan untuk analisis secara kuantitatif yang menunjukkan
selektifitas terhadap aktivitas ion yang diukur dan ditandai dengan perubahan potensial
secara reversibel (Evans, 1987). Sensor terdiri atas membran yang responsif secara
selektif terhadap suatu spesi tertentu sehingga cocok untuk mendeteksi kadar ion
tertentu dalam darah yang dalam kasus ini adalah Fe. Membran yang digunakan dalam
kasus ini haruslah yang bersifat inert terhadap larutan uji (darah), selektif terhadap ion
Fe, memiliki kepekaan yang baik, memenuhi nilai sensitivitas teoritis dan dapat dicetak
sesuai dengan ukuran yang diinginkan (Pungor and Klara, 1970).
Dalam penerapan prinsip potensiometri terdapat beberapa metode, seperti titrasi
potensiometri, potensiometri langsung, standard-addition, sample-addition, dan
electrode-calibration. Pengaplikasian metode-metode tersebut dapat dilakukan sesuai
dengan kebutuhan dan instrument yang tersedia. Untuk mengetahui kadar Fe dalam
darah, metode sample addition mungkin lebih cocok digunakan karena pada metode ini
sample yang dibutuhkan tidak terlalu banyak (dengan catatan bahwa konsentrasi sampel
tinggi). Metode dengan prinsip potensiometri ini cukup menguntungkan dalam
penentuan konsentrasi suatu ion karena memerlukan biaya yang relatif rendah
(voltmeter dan elektroda yang digunakan dapat dengan mudah didapatkan dengan harga
yang relatif murah). Selain itu, metode dalam potensiometri melibatkan proses yang
tidak sulit, sehingga tidak diperlukan keahlian khusus dalam melakukannya. Dan juga
potensiometri pada dasarnya bersifat nondestruktif terhadap sampel, dalam artian
12
bahwa penyisipan elektroda tidak mengubah komposisi uji larutan, karena jika spesies
yang direspon oleh elektroda indikator berpartisipasi dalam kesetimbangan larutan,
maka aktivitasnya diukur ketika ia hadir, tanpa mengganggu kesetimbangan itu sendiri.
3. Bagaimana anda menjelaskan rancangan analisis ion krom dengan metode
potensiometri langsung? Lengkapi dengan informasi yang cukup jelas baik dari
segi instrumentasi maupun prinsip dasar teoritis tentang metoda analisis ini.
Pengukuran potensiometri langsung merupakan metode yang berlangsung cepat
dan cocok dalam menjelaskan perubahan aktivitas pada kation dan anion. Perubahan
aktivitas pada kation dan anion ini disebabkan oleh ditambahkannya jenis larutan lain ke
dalam larutan standar yang sudah tersedia. Penambahan ini akan mengakibatkan
perubahan aktivitas larutan, di mana larutan sudah bercampur. Prinsip yang digunakan
dalam potensiometri langsung adalah perbandingan nilai antara potensial elektrode ketika
dimasukkan dalam satu larutan standar dengan nilai potensial elektrode ketika
ditambahkan satu atau lebih lagi larutan. Nilai perbandingan kedua potensial elektrode
ini dapat dihubungkan dengan nilai konsentrasi dari masing-masing larutan, baik larutan
standar (mula-mula) maupun larutan yang ditambahkan. Pengukuran potensiometri
langsung juga siap untuk diaplikasikan pada proses yang kontinu (berlangsung secara
terus-menerus) dan pengambilan data analitis secara otomatis.
Metode potensiometri langsung merupakan suatu metode potensiometri yang
memanfaatkan prinsip perbedaan potensial antara sampel yang ingin diukur kadar ion
natriumnya dengan suatu analit lain yang telah diketahui potensial dan konsentrasinya.
Analit tersebut merupakan merupakan hasil kalibrasi. Secara umum, potensial sel
dirumuskan dengan:
Esel = Eind. - ( Eref + Eja )…… ……………………………(1)
Dimana Esel adalah potensial sel, Eind adalah potensial pada elektroda indicator
yang digunakan, dalam kasus ini Eind=EISE dan Eja adalah potensial liquid junction.
Untuk menganalisis ion kromm dalam perhiasan, kita perlu menentukan elektroda yang
akan digunakan. Untuk elektroda indicator sebaiknya digunakan elektroda ion selektif
(ISE). Hal ini dikarenakan konsentrasi ion yang akan kita ukur adalah tertentu yaitu ion
Natrium. Elektroda ion selektif yang digunakan untuk hasil yang akurat ada 2 yaitu
glass membrane ISE dan Polymer membrane ISE. Notasi selnya:
Elektroda ion selektif | sample || jembatan garam | elektroda pembanding
13
4. Bagaimana anda menjelaskan tentang yang anda baca di beberapa literatur bahwa
bila menggunakan teknik potensiometri langsung perlu penambahan senyawa
penjaga kekuatan ion dalam larutan atau TISAB(Total Ionic Strength Adjustmen
Buffer), kapan tidak diperlukan TISAB dan untuk apa dilakukan teknik
penambahan larutan standar atau larutan sampel tak diketahui (standard addition
atau sample addition method)?
Teknik potensiometri langsung adalah salah satu metode pengukuran
potensiometri dimana menggunakan metode analisis pengukuran tunggal dari potensial
sel untuk menentukan aktivitas suatu zat di dalam campuran yang setimbang. Metode
ini membandingkan potensial elektrode indikator saat di larutan yang ingin dicari
konsentrasinya, lalu membandingkan saat elektrode indikator yang sama dimasukkan
ke dalam larutan lain yang diketahui konsentrasinya.
Pada teknik potensiometri langsung, dapat terjadi suatu kendala dimana kekuatan
ion antara larutan standar dan larutan sampel mempunyai perbedaan yang relatif besar.
Hal ini tentu saja akan membuat proses analisis berjalan rumit. Kekuatan ion yang tidak
sama antara larutan standar dengan larutan standar akan membuat suatu nilai potensial
sel yang jauh dari kenyataannya. Oleh karena itu, diperlukan suatu cara untuk
menyeimbangkan kekuatan ion kedua larutan.
Salah satu cara yang paling efektif adalah dengan menggunakan TISAB (Total
Ionic Strength Adjusment Buffer) yang merupakan senyawa buffer penjaga kekuatan ion
suatu larutan. TISAB merupakan larutan yang mempunyai kekuatan ion yang relatif
tinggi dimana ion-ion yang berada dalam larutan tersebut tidak akan mengganggu sama
sekali proses analisis, atau dengan kata lain ion-ion yang ada merupakan ion-ion asing
yang tidak akan terukur potensial selnya sehingga TISAB dapat menghilangkan
perbedaan kekuatan ion dari 2 larutan. Idenya adalah dengan menambahkan TISAB
secukupnya pada kedua larutan standar dan larutan sampel secara ekuivalen, sehingga
didapatkan larutan-larutan baru dengan kekuatan ion yang sama. Perlu dicatat bahwa
selama kedua larutan mendapatkan perlakuan yang sama dalam hal penambahan
TISAB, konsentrasi larutan standar yang baru tidak perlu dihitung kembali. Sehingga
dapat disimpulkan bahwa, TISAB berfungsi untuk memastikan bahwa setiap larutan
yang diukur mempunyai kekuatan ion yang sama dan menghindari terjadinya kesalahan
pengukuran akibat perbedaan antara aktivitas ion yang terukur dengan konsentrasi ion
yang sebenarnya dalam suatu larutan. Selain itu, TISAB juga dapat membuat nilai
14
potensial jungsi (Ejunc) menjadi lebih stabil, sehingga kesalahan pengukuran dapat
dihindari dan waktu yang diperlukan untuk mencapai kestabilan akan menjadi lebih
singkat.
Untuk meniadakan penggunaan TISAB, ada suatu kondisi yang harus dipenuhi
yaitu adalah ketika sampel dapat diencerkan tanpa membuat perbedaan yang signifikan
antara aktifitas ion dengan konsentrasi ion. Namun demikian, dalam konteks ini
diperlukan data mengenai kekuatan ion dari larutan sampel. Selain itu, pengenceran
yang berlebihan harus dihindari demi upaya mencegah terjadinya pengukuran di luar
batas kekuatan pengukuran elektroda. Dalam aplikasinya, dimana hanya diketahui
aproksimasi dari konsentrasi larutan sampel, efek dari kekuatan ion dapat diabaikan.
Dalam hal ini, terdapat suatu metode alternatif (teknik penambahan larutan standar)
untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat dari metode potensiometri langsung yaitu
dengan menggunakan metode adisi¸ baik adisi standar maupun adisi sampel.
Adapun, metode adisi ini mempunyai beberapa keunggulan dibanding metode
potensiometri langsung. Keunggulan-keunggulan tersebut, antara lain :
Pada metode adisi, keberadaan kedua elektroda dipertahankan di dalam
larutan selama proses berlangsung. Hal ini akan membuat perubahan yang
sangat kecil bagi potensial sel pada bagian perbatasan cairan dari
elektroda referensi (yang biasanya dapat dengan mudah berubah beberapa
milivolt ketika elektroda-elektroda tersebut dipindahkan dari satu larutan
ke larutan lainnya). Dalam hal ini, kesalahan pengukuran dapat dikatakan
telah teratasi atau tidak ada.
Kalibrasi dan pengukuran sampel dilakukan dalam waktu yang bersamaan,
sehingga perbedaan kekuatan ion dan temperatur antara larutan standar
dan larutan sampel yang digunakan dapat dikurangi dan pada akhirnya
senyawa penjaga kekuatan ion dalam larutan tidak perlu dipergunakan.
Begitu aproksimasi dari konsentrasi larutan sampel diketahui, kalibrasi
bagi kemiringan dari kurva potensial sel terhadap volume larutan dapat
dengan mudah disesuaikan. Caranya adalah dengan menganalisis
konsentrasi dari larutan standar yang terletak pada jangkauan konsentrasi
larutan sampel (pada temperatur yang sama) dan kemudian menyesuaikan
kemiringan dari kurva dan dilakukan perhitungan kembali hingga
didapatkan hasil yang benar. Prosedur penyesuaian ini dapat mudah dan
15
cepat software tertentu yang dikhususkan untuk penghitungan semacam
ini.
Metode ini memperbolehkan penggunaan elektroda-elektroda yang sudah
dipergunakan sebelumnya, selama kurva yang dihasilkan setelah proses
berlangsung stabil dan dapat dihitung kemiringannya.
Secara umum, dapat disimpulkan bahwa metode adisi ini dapat memberikan hasil
yang lebih tepat dibandingkan dengan metode potensiometri langsung, meski
menggunakan larutan sampel dengan kekuatan ionik yang lemah.
Adapun kelemahan utama dari metode adisi ini adalah
Pencampuran kedua larutan dengan pengukuran volume larutan standar
dan larutan sampel harus dilakukan secara akurat.
Memerlukan teknik perhitungan yang lebih rumit dibandingkan dengan
metode potensiometri langsung, diperlukan prosedur yang memakan
waktu dan kemampuan berhitung yang baik (walaupun telah ditemukan
suatu program pada komputer yang dapat memudahkan perhitungan untuk
mendapatkan hasil yang diinginkan).
Perhitungan hanya dapat dilakukan pada data-data yang berada pada
jangkauan elektroda dan karena itu tidak dapat digunakan suatu larutan
sampel dengan konsentrasi yang rendah.
Aproksimasi dari konsentrasi larutan sampel harus diketahui sebelum
memulai analisi dalam hal menentukan konsentrasi dan volume larutan
standar yang sesuai bagi proses tersebut. Namun demikian, apabila
konsentrasi dari larutan sampel tidak diketahui, hal tersebut dapat diatasi
dengan mudah dengan cara mengukur terlebih dahulu konsentrasi larutan
sampel dengan menggunakan metode potensiometri langsung.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa metode penambahan ini terdiri
dari 2 jenis, yaitu :
Metode Adisi Standar
Metode adisi standar merupakan metode yang paling umum dipakai. Metode
ini biasanya digunakan pada instrumentasi analisis seperti dalam atomic absorption
spectroscopy and gas chromatography untuk mencari nilai konsentrasi subtansi
(analit) dalam sampel yang tidak diketahui dengan perbandingan untuk susunan
sampel yang diketahui konsentrasinya. Hal pertama yang dilakukan ialah mengukur
voltase sampel murni yang tersedia dalam volume yang besar ( sekitar 25, 50 atau 100
16
ml). Setelah pembacaan pertama selesai dilakukan, selanjutnya ditambahkan sedikit
larutan standar pekat (sekitar 2, 5 atau 10 ml) dan dicampurkan hingga merata. Setelah
larutan standar tersebut benar-benar tercampur dengan baik maka dilakukan
pengukuran kedua dan kemudian dapat dilakukan perhitungan konsentrasi sampel.
Keterbatasan dari metode ini ialah kita harus menyediakan sampel dalam volume yang
cukup banyak.
Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk metoda ini adalah sebagai
berikut:
Siapkan beberapa aliquot identik, Vx dari sampel
Menambahkan sejumlah volume tertentu secara bervariasi, Vs, larutan baku
yang telah diketahui konsentrasinya pada tiap aliquot
Mengencerkan masing-masing larutan hingga volume tertentu Vt
Mengukur dengan instrumen untuk mendapatkan respon instrument, S
(potensial elektroda)
Hitunglah konsentrasi sampel, Cu, dengan persamaan:
(Vu+Vs) . 10( E 2−E 1)/S= Vs + CuVuCs
Dimana:
Cu = konsentrasi analit dalam sampel yang tidak diketahui
Cs = konsentrasi larutan standar
Vs = volume standar
Vu = volume sampel
E1 = potensial elektroda (mV) dalam larutan murni
E2 = potensial elektroda (mV) setelah diadisi
s = slop elektroda
Slop (m) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
m =E2−E1
Log C3− Log C1 , dan C3=
C1V 1+C2 V 2
V 1+V 2
Dengan:
C1 dan V 1 : konsentrasi dan volume larutan standar mula-mula
C2 dan V 2 : konsentrasi dan volume larutan standar yang ditambahkan
C3 : konsentrasi campuran setelah penambahan larutan standar
Metode Adisi Sampel
17
Metode Adisi Sampel umumnya hampir sama dengan metode adisi standar.
Perbedaannya hanya terdapat pada jenis larutan dengan volume yang lebih besar, atau
lebih spesifiknya pada sejumlah kecil volume sampel (misalnya 1-10 ml) yang
ditambahkan ke dalam volume standar yang lebih besar (25-100 ml).
Metode ini paling baik digunakan ketika volume sampel yang kita miliki
terbatas atau sampel dengan konsentrasi yang sangat tinggi (pada umumnya untuk
bekerja dengan baik konsentrasi larutan harus di bawah 100ppm). Yang perlu
diperhatikan ialah perlunya dilakukan pengenceran matriks sampel yang cukup
sehingga sampel tersebut tidak secara signifikan memengaruhi kekuatan ionik larutan
standar, tetapi perlu dipastikan juga bahwa konsentrasi sampel tersebut cukup untuk
dideteksi dalam pembacaan mV dalam standar murni karena pada banyak kasus
metoda ini tidak sesuai untuk sampel yang lebih kecil dari 100 ppm.
Perhitungan dalam metode adisi sampel berdasarkan kurva/grafik antara
potensial elektrode (mV) dan konsentrasi (ppm atau mol/L).:
Cu=C s× ¿
Cu = konsentrasi dalam sampel yang tidak diketahui
Cs = konsentrasi larutan standar
Vs = volume larutan standar
Vu = volume sampel
E1 = potensial elektrode pada larutan murni (Mv)
E2 = potensial elektrode setelah penambahan
m = kemiringan
5. Bila anda menggunakan metode sample addition pada teknik potensiometri,
bagaimana anda menjelaskan cara penentuan konsentrasi natrium pada sampel?
Anda membaca suatu rumus hasil penurunan untuk menentukan konsentrasi suatu
ion dengan metode sample addition adalah sbb :
(V u +V s ) ×10( E2−E1 )
s =V s+Cu
C s
∙V u
yang berasal dari rumus awal
Ecell=Sloga2
a1
Dimana,
18
Cu = Konsentrasi sampel yang tidak diketahui (unknown);
Cs = Konsetrasi ion dari larutan standar;
Vu = Volume larutan sampel yang digunakan;
Vs = Volume larutan standar yang digunakan;
E1 = Potensial sel terukur tanpa ada larutan sampel;
E2 = Potensial sel terukur setelah ada tambahan larutan sampel;
S = Slope elektroda (yang diukur dengan menggunakan larutan standar);
a1 dan a2 = keaktifan ion yang sama dengan konsentrasinya.
Bagaimana anda mendapatkan persamaan di atas?
Penurunan rumus bagi metode penambahan larutan sampel tak diketahui (sample
addition) :
Jawab :
6. Anda memperoleh data dari laboratium sbb:
Vol lar. Na standar (750 mg/L) (ml) Potensial Sel (mV)
200 -35.6
100 -17.8
50 0.4
25 16.8
12.5 34.9
6.25 52.8
3.125 70.4
1.563 89.3
0.781 107.1
0.391 125.5
0.195 142.9
Bagaimana menentukan kemiringan kurva kalibrasi yang merupakan ukuran
respons elektroda ion selektif yang digunakan?
19
Dalam beberapa tahun terakhir, potensiometri telah menjadi hal yang penting
dalam sebagian besar teknik analisis karena perkembangan elektroda selektif ion (ESI).
Metode ini dapat digunakan secara langsung untuk menentukan konsentrasi suatu ion.
Metoda potensiometris didasarkan pada pengukuran beda potensial yang terjadi antara
sepasang elektroda dalam larutan yakni elektroda pembanding (EP) dengan elektroda
indikator (EI) ion tertentu, dimana besarannya merupakan fungsi logaritma dari aktifitas
ion tertentu yang ditunjuknya. Penentuan secara langsung suatu ion dalam larutan
dimungkinkan dengan pemilihan elektroda indikator bagi ion yang dimaksud. Pada
elektroda ion selektif sistem elektrodanya menggunakan suatu sistem penyekat khusus
yang memungkinkan dia dapat respon selektif terhadap ion tertentu, dapat berupa
membran gelas, kristal garam tertentu maupun resin penukar ion. ESI akan lebih merespon
analit yang disensornya dibandingkan ion lain yang berada bersama-sama dalam sampel.
Membran merupakan lapisan tipis bersifat semipermeabel yang memisahkan 2 fasa dengan
permeabilitas yang terkontrol. Pada saat kontak dengan larutan analit, bahan aktif
membran akan mengalami disosiasi menjadi ion-ion bebas pada antarmuka membran
dengan larutan. Jika anion yang berada dalam larutan dapat menembus batas antarmuka
membran dengan larutan yang tidak saling campur, maka akan terjadi reaksi pertukaran
ion dengan ion bebas pada sisi aktif membran sampai mencapai kesetimbangan
elektrokimia.
Hubungan yang linear antara besaran dengan potensial dengan konsentrasi ion
dapat dialurkan pada yaitu:
a. Kurva semi logaritma dimana besaran konsentrasi ion pada absis dengan
skala log-nya dan potensial sel (E) pada skala biasa
b. Pada grafik biasa (mm block) antara beda potensial terhadap nilai minus
logaritma konsentrasi ionnya
Elektroda ini mengandung membran gelas, kristal atau cairan yangmempunyai sifat
perbedaan potensial antara membran dan elektrolit yang kontak dengan membran tersebut
ditentukan oleh aktifitas dari ion tertentu. Elektroda membran yang paling tua dan paling
banyak digunakan adalah elektroda gelas. Elektroda ini dikatakan selektif-ion karena
hanya spesifik untuk ion H+. Elektroda ini dapat dilihat pada Gambar.
20
Elektroda gelas ini terdiri dari membran yang sangat tipis yang terbuat dari gelas yang
permeabel terhadap ion H+.
Proses kalibrasi bertujuan menentukan grafik pembacaan mV versus log kegiatan
(atau kegiatan yang sebenarnya pada logaritmik X-axis). Ini harus memberikan garis lurus
selama rentang konsentrasi seluruh linier. Namun, seperti disebutkan di atas, aktivitas sulit
untuk menentukan dalam solusi yang kompleks dan umumnya lebih berguna untuk unit
konsentrasi plot. Dalam hal ini pengaruh koefisien aktivitas variabel dalam larutan dengan
kekuatan ion yang tinggi dapat diminimalkan dengan menambahkan Buffer Kekuatan
Penyesuaian Ionic untuk semua standar dan sampel.
Kemiringan grafik kalibrasi adalah respon mV per dekade perubahan konsentrasi.
Ini biasanya sekitar 54 mV / dekade untuk ion monovalen dan 27 untuk ion divalen dan
akan memiliki nilai negatif untuk ion negatif - yaitu konsentrasi yang lebih tinggi berarti
lebih banyak ion negatif dalam larutan dan karenanya tegangan yang lebih rendah.
Rentang linear dari elektroda didefinisikan sebagai bagian dari kurva kalibrasi melalui
mana regresi linier akan menunjukkan bahwa titik data tidak menyimpang dari linearitas
oleh lebih dari 2 mV. Melalui regresi linier dapat ditentukan kemiringan kurva tersebut.
7. Bila anda memiliki sampel dengan konsentrasi yang relatif tinggi, metode
penambahan mana yang anda gunakan? Standard addition atau sample addition?
Jelaskan argumentasi anda.
Dalam kasus ini, metode penambahan yang lebih efektif dan efisien untuk
dilakukan adalah metode adisi sampel. Penggunaan metode adisi sampel akan membuat
proses berlangsung lebih efektif dan efisien :
21
Konsentrasi ion larutan sampel yang tinggi akan lebih mudah disesuaikan terhadap
larutan standar. Karena, jika konsentrasi dari larutan sampel terlalu tinggi maka
dapat dilakukan penyesuaian berupa suatu pengenceran yang cukup bagi larutan
sampel, sehingga konsentrasi larutan sampel tidak akan mengubah kekuatan ion
larutan standar secara signifikan.
Konsentrasi larutan sampel yang relatif tinggi juga menguntungkan dalam hal tidak
diperlukannya larutan sampel dalam jumlah (volume) yang banyak sesuai dengan
prinsip adisi.
Sebaliknya, jika kita menggunakan metode adisi standar maka kita akan
Memerlukan larutan standar dengan kadar yang cukup tinggi untuk membuat
perubahan yang cukup signifikan pada potensial sel elektroda. Hal ini cukup sulit
untuk dilakukan dan untuk melakukannya diperlukan larutan sampel dalam volume
yang tidak sedikit.
Maka dari itu, hal ini bertentangan dengan prinsip metode adisi, dimana
larutan yang ditambahkan (larutan standar) harus mempunyai volume yang relatif jauh
lebih kecil dari larutan awal, agar tidak terjadi perubahan kekuatan ion dari larutan awal
(larutan sampel). Sehingga dapat disimpulkan bahwa metode adisi sampel lebih tepat
digunakan daripada situasi dan kondisi yang diberikan daripada di soal diatas.
Daftar Pustaka
PUSTAKA BUKU
Skoog, et.al. 2004. Fundamentals of Analytical Chemistry. Edisi Delapan. Belmont: Thomson
Learning Inc.
PUSTAKA INTERNET
22
Sahetapy, Jacqueline M.F. 2011.
http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/52474/2011jms.pdf
http://www.nico2000.net/Book/Guide8.html
http://chemlab.truman.edu/CHEM222manual/pdf/ise.pdf
Anonim. 2012. Titrasi Potensiometri. [Elektronik].
http://selviozan.wordpress.com/2012/06/20/titrasi-potensiometri/#more-35 diakses tanggal 1
Oktober 2013
Recommended