LAPORAN PRAKTIKUM METODE ANALISIS FISIKOKIMIAFA-3204

PERCOBAAN VIIBIAMPEROMETRI

Disusun oleh :Kelompok VIII Shift Kamis

Tyas Kiranandaru Pawestri 10710072Endang Setyaningsih 10710075Aa Andineke Nurhanifa 10710081Tia Utami 10710087Alvia Magdalena Malau 10710096Indriani Mustika 10710104

Tanggal praktikum : 21 Maret 2013Tanggal pengumpulan : 28 Maret 2013Asisten : Ni Wayan Wiwik (10709089)

LABORATORIUM FISIKOKIMIAPROGRAM STUDI SAINS DAN TEKNOLOGI FARMASI

SEKOLAH FARMASIINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2013

PERCOBAAN VIIBIAMPEROMETRI

A. Tujuan

Menentukan konsentrasi Sulfanilamid dalam sampel (% b/b ) dengan menggunakan

teknik biamperometri.

B. Data dan Pengolahan Data

1. Data

2. Data

Waktu

(menit)

Volume

peniter (mL)

Arus

(mikro A)

1 0.5 0

2 1 0

3 1.5 0

4 2 0

5 2.5 0

6 3 0

7 3.5 0

8 4 0

9 4.5 0

10 5 0

11 5.5 0

12 6 0

13 6.5 0

14 7 0

15 7.5 0

16 8 0

17 8.5 0

18 9 0

19 9.5 0

20 10 0

21 10.5 0

22 11 0

23 11.5 0

24 12 0

25 12.5 0

26 13 0

27 13.5 0

28 14 0

29 14.5 0

30 15 0

31 15.5 0

32 16 0

33 16.5 0

34 17 0

35 17.5 0

36 18 0

37 18.5 0

38 19 0

39 19.5 0

40 20 0

41 20.5 0

42 21 0

43 21.5 0

44 22 0

45 22.5 0

46 23 0

47 23.5 0

48 24 0

49 24.5 0

50 25 0

51 25.5 0

52 26 0

53 26.5 0

54 27 0

55 27.5 0

56 28 0

57 28.5 0

58 29 0

59 29.5 0

60 30 0

61 30.5 0

62 31 0

63 31.5 0

64 32 0

65 32.5 0

66 33 0

67 33.5 0.03

68 34 1.07

3. Pengolahan Data

0.5 2 3.5 5 6.5 8 9.5 1112.5 14

15.5 1718.5 20

21.5 2324.5 26

27.5 2930.5 32

33.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Kurva Arus terhadap Volume NaNO2

Volume NaNO2 (mL)

Aru

s (µ

A)

a. Pengolahan data

Kadar sulfanilamide

V saat titik akhir titrasi = 33 mL

M NaNO2 = 0.1 M

Mr Sulfailamid = 172,21

M sulfanilamid × V sulfanilamid = M NaNO2 × V NaNO2

n sulfanilamid = M NaNO2 × V NaNO2

m sulfanilamid / Mr sulfanilamid = M NaNO2 × V NaNO2

m sulfanilamid = M NaNO2 × V NaNO2 × Mr sulfanilamid

= 0,1 M × 33 mL × 172,21

= 567,93 mg

C. Pembahasan

1. Pembahasan teori dasar dan prinsip spektroflourometri

Biamperometri adalah aplikasi dari voltametri yang digunakan untuk

menentukan titik ekivalen titrasi. Dalam proses titrasinya, paling tidak satu komponen

dari reaksi tersebut harus mengalami reaksi oksidasi atau reduksi. Spesi yang mengalami

reaksi tersebut dapat disebut sebagai spesi elektroaktif. Titrasi biamperometri dilakukan

menggunakan sepasang mikroelektroda identik, yaitu elektroda platinum, yang tercelup

ke dalam larutan sampel dan diantara keduanya terdapat perbedaan potensial sebesar

0-200 mV yang sudah diatur. Pada titrasi ini, arus tidak akan timbul apabila tidak ada

spesi yang mudah teroksidasi maupun tereduksi di dalam larutan dan salah satu

elektroda terpolarisasi. Ketika terdapat spesi yang mudah teroksidasi maupun tereduksi

di dalam larutan, maka salah satu elektroda tidak akan terpolarisasi (terdepolarisasi).

Hal ini dapat terjadi karena oksidasi atau reduksi terjadi pada keberadaan spesi

tersebut. Hasil dari serangkaian reaksi di atas adalah perubahan arus. Besarnya arus ini

berbanding lurus dengan konsentrasi kelebihan reagen, sehingga metode ini dapat

digunakan untuk mengestimasi titik ekivalen titrasi.

Komponen-komponen dalam titrasi biamperometri yaitu:

1. Buret

Sebagai alat penitrasi yang berisi larutan peniter.

2. Pengecek suhu

Sebagai alat yang digunakan untuk mengecek suhu sehingga suhu titrasi dapat selalu

dikontrol agar sesuai dengan standar titrasi.

3. Biamperometer

Sebagai detektor perubahan arus yang terjadi ketika titrasi.

4. Elektroda

Elektroda yang digunakan dapat berupa elektroda platinum, elektroda merkuri, dan

elektroda emas. Pemilihan jenis elektroda didasarkan pada besarnya range potensial

yang diinginkan untuk menguji sampel.

Pada analisis dengan teknik biamperometri, terdapat berbagai kemungkinan terjadinya

reaksi yang bergantung pada sifat-sifat spesi dalam titrasi. Berbagai kurva yang

menunjukkan kemungkinan reaksi yaitu:

1. Analit tidak elektroaktif, peniter elektroaktif

Pada titrasi ini, analit yang diuji tidak bersifat elektroaktif atau tidak mudah mengalami

oksidasi maupun reduksi. Oleh karena itu, analit sebagai spesi bebas tidak akan

menimbulkan perubahan arus sampai titik ekivalen. Sehingga sebelum titik ekivalen

tercapai, kurva yang terbentuk hanyalah garis datar karena reaksi analit dengan peniter

menghasilkan spesi nonelektroaktif. Sedangkan setelah titik ekivalen tercapai, jumlah

peniter yang berlebih menyebabkan adanya spesi peniter bebas yang bersifat

elektroaktif. Hal tersebut akan mendepolarisasi elektroda sehingga ada arus yang timbul

dan menyebabkan kenaikan kurva.

2. Analit elektroaktif, peniter tidak elektroaktif

Pada titrasi jenis ini, analit bersifat elektroaktif atau mudah mengalami oksidasi maupun

reduksi, sedangkan peniter yang digunakan bersifat nonelektroaktif. Ketika dilakukan

penambahan peniter, terjadi penurunan arus yang mengakibatkan kurva menurun. Hal

ini disebabkan oleh terbentuknya spesi stabil dari spesi analit bebas dengan peniter

yang nonelektroaktif. Kurva yang dihasilkan akan menurun sampai tercapai titik ekivalen

dimana seluruh analit telah bereaksi dengan peniter. Setelah melewati titik ekivalen,

kelebihan peniter tidak akan menghasilkan perubahan arus karena sifatnya tidak

elektroaktif dan menyebabkan kurva hanya berupa garis datar.

3. Analit dan peniter elektroaktif

Pada titrasi ini baik analit maupun peniter memiliki sifat elektroaktif atau mudah

mengalami oksidasi maupun reduksi. Kurva yang dihasilkan pada penambahan peniter

adalah menurun karena terjadi pembentukan spesi stabil antara spesi analit bebas

dengan peniter. Hal ini terjadi sampai titik ekivalen dimana arus bernilai nol, yaitu saat

semua analit telah bereaksi dengan peniter sehingga tidak ada spesi analit maupun

peniter dalam bentuk bebas. Selanjutnya kelebihan peniter menyebabkan kenaikan arus

karena peniter tersebut berada dalam bentuk bebas dan bersifat elektroaktif, sehingga

kurva yang dihasilkan adalah kurva menaik.

Polarografi merupakan suatu metode analisis yang didasarkan pada prinsip

elektrolisis dengan elektroda mikro tetes air raksa. Peristiwa redoks digunakan di

dalam metode ini, terutama reaksi reduksi. Ion-ion logam dan senyawa organik yang

dapat direduksi dapat ditentukan jenis maupun konsentrasinya dengan metode

ini.Selanjutnya teknik polarografi ini dijadikan dasar bagi pengembangan metode

voltametri. Polarografi merupakan sub bagianVoltametri dengan menggunakan

elektroda kerja elektroda tetes merkuri (dropping mercury electrode, DME).

Susunan alat polarografi terdiri atas sel polarografi dan alat pencatat

polarogram.Sedangkan dalam sel polarografi terdiri atas:

a. Elektroda pembanding. Dalam sel polarografi elektroda pembanding yang digunakan

adalahelektroda kalomel jenuh (SCE)

b. Elektroda indikator Dalam hal ini elektroda yang digunakan adalah elektroda tetes air

raksa(DME). Digunakannya DME karena elektroda ini mempunyai daerahelektroaktivitas

yang luas dan merupakan elektroda yang selalu segar permukaannya sehingga reaksi

reduksi dapat berlangsung dengan cepat

c. Pipa saluran gas N2

Pipa ini dimaksudkan untuk mengusir gas O2 yang kemungkinan terlarutdalam larutan

yang sedang dianalisis. Hal ini bila ada gas O2 maka gas tersebut akan ikut tereduksi

sehingga mempengaruhi hasil analisis

Berikut merupakan komponen polarogram.

a. Polarograf

Polarograf terdiri dari 2 bagian, sel polarografi (sel elektrolisis) dan pencatat

polarogram. Secara umum, polarograf tersusun dari tiga komponen:

1. Mercury Elektroda (Elektroda Merkuri)

Elektroda merkuri merupakan elektroda kerja dalam sistem polarografi,disamping 2

elektroda yang lain yaitu elektroda pembanding (Ag/AgCe atau kolonel jenuh) dan

elektroda pembantu (Auxiallary elektroda) yaitu Pt atau Au. Ketiga elektroda

ditempatkan dalam satu tabung yang mengandung analit.Adapun bentuk skema

elektroda tersebut adalah sebagai berikut :

Gambar X. Elektroda Merkuri

2. Potensiostat

Potensiostat merupakan bagian instrument yang terdiri dari rangkaianlistrik yang

berguna untuk menjaga potensial dan mengatur potensial tetap padanilai

tertentu.Secara sederhana:

Gambar X. Potensiostat

3. Alat pembaca (Readout)

Pada prinsipnya polarografi adalah mengukur arus yang keluar akibatpemberian

potensial tertentu. Alat ukur yang paling sederhana adalah mikroampermeter.Pada

perkembangannya , pembacaan arus dapat dibaca secara digital menggunakan

komputer.

Sel elektrolisis merupakan bagian yang paling penting dari polarograf. Sel ini dapat

dituliskan sebagai,

SCE // Mn+ (x M) Hg

Sel terdiri dari 2 elektroda yaitu elektroda kalomel sebagai elektroda pembanding

dan elektroda tetes raksa (DME / dropping mercury electrode)sebagai elektroda

indikator. Dan pipa saluran gas N2 semuanya dicelupkan kedalam larutan yang sedang

dianalisis, gas N2 dimasukkan untuk mengusir gas O2 yang terlarut karena O2 dapat

direduksi.

Pereduksian O2 terjadi dalam 2 tahap pada proses ini.Oleh karena elektroda Hg

bekerja pada pengukuran ini maka elektroda Hg disebut working elektrode. Reaksi

reduksi terjadi pada permukaan air raksa. Bila larutan mengandung ion logam Mn+,

maka semua ion logam akan bergertak menuju permukaan tetesan Hg untuk direduksi.

Ion logam berubah menjadi amalgam dengan Hg. Selama reaksi reduksi berlamngsung

arus kana mengalir dan jumlahnya dapat teramati, biasanya dinyatakan dalam

mikroamapere. Reaksireduksi ini berlangsung pada harga potensial tertentu, bergantung

pada jenis zat/ion yang sedang direduksi.Selama pengukuran berlangsung, air raksa

diteteskan secara teratur denganbesar tetesan tertentu. Umumnya elektroda Hg

diapakai dalam metode polarografikarena dengan penetaesan yang teratur diperoleh

permukaan elektroda yang selalusegar dan bersih sehingga reaksi reduksi berlangsung

cepat. Elektrode-elektrodeplatina (Pt) dan emas (Au) juga dapat diapakai dalam metode

polarografi.

b. Polarogram

Polarogram adalah kurva yang diperoleh dari pengukuran secara polarografi

yangmenyatakan hubungan antara arus (µA) dengan potensial (volt). Contoh bentuk

polarogram dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar X. Polarogram

Pengukuran polarografi menghasilKan grafik (kurva) yang menyatakan hubungan

antara

arus (mA) dan potensial (Volt). Sumbu horisontal diberi namapotensial (volt) sedangkan

sumbu vertikal diberi nama arus(µA). Arus konstan yang diperoleh setelah peningkatan

arus secara tajam disebut limiting current ,sedangkan arus konstan yang diperoleh

sebelum peningkatan arus secara tajam disebut residual current. Limiting current (i1)

dihasilkan pada pengukuran analit, sedangkan residual current dihasilkan pada

pengukuran larutan blangko sebelumanalit ditambahakan.

Perbedaan antara limiting current dengan residual curent disebut arus difusi, id .

Harga potensial ketika arus mulai meningkat disebut potensial penguraian

(decomposisting potensial).

Analisa kualitatif dalam polarografi didasarkan pada potensial setengah gelombang

(E1/2). Sedangkananalisa kuantitatif menggunakan besarnya arus difusi. Dari kurva pada

gambar 1. ada beberapa istilah yang perlu diketahui, yaitu:

a. Potensial penguraian (potensial dekomposisi) adalah potensial dimana terjadi

peningkatan arus yang tajam

b. Arus limit (i1) adalah arus konstan yang diperoleh setelah terjadipeningkatan arus

secara tajam. Arus ini diperoleh pada saat pengukuran analit.

c. Arus residu (ir ) adalah arus konstan yang diperoleh sebelum terjadipeningkatan arus

yang tajam. Arus ini diperoleh pada saat pengukuran blanko.

d. Arus difusi (id) diperoleh dari selisih antara arus limit dengan arus residu,jadi id= i1± ir .

Arus difusi bergantung pada konsentrasi zat yang direduksi, oleh karena itu penting

untuk analisa secara kuantitatif (persamaan Ilkovic).

e. Potensial setengah gelombang (E1/2) adalah harga potensial pada setengaharus difusi

(Id1/2).Potensial setengah gelombang tergantung pada jenis zat yang direduksi, oleh

karena itu penting untuk analisis kualitatif.

Dasar dari polarografi adalah elektrolisis dari suatu larutan yang mengandunganalit

eletroaktif, artinya zat-zat yang dapat dioksidasi secara listrik (electrooxidable) dan yang

dapat direduksi secara listrik (electro reductible) padaelektroda tetes air raksa. Misalnya

dalam larutan mengandung ion logam, Mn+,maka akan terjadi reaksi reduksi secara

listrik :

Mn+ + ne + Hg (s) = M (Hg)

Apabila elektroda elektroda pada sel polarografi tersebut bekerja , maka

reaksireduksi akan terjadi pada permukaan air raksa. Oleh Karena itu untuk larutan

yangmengandung ion logam Mn+ akan direduksi pada permukaan tetes air raksa

(Hg)sesuai reaksi. Dengan notasi sel adalah:

SCE // Mn+(x M) / Hg

Selama reaksi berlangsung dengan potensial tertentu yang dapat diamati adalaharus

yang mengalir (µA) dan air raksa yang akan menetes dengan besaran tetes

tertentu.Ilkovic telah mempelajari perilaku tetes air raksa yang dikenal dengan

persamaan Ilkovic , yaitu:

Id = 607 . n . D1/2. M2/3. t1/6. C

Dimana, Id = arus difusi (µA)

607 = koefisien persamaan Ilkovicn = jumlaah electron yang terlibat

D = koefisien difusi

M = kecepatan mengalir Hg(mg/ dt)

T = waktu yang diperlukan untuk setiap tetesan (dt)

C = konsentrasi(mol/L)

Dari persamaan diatas dapat dilihat adanya hubungan yang linier antara arus difusi

dengan konsentrasi.

Perpindahkan materi yang berlangsung di dalam larutan pada umumnya

dapatterjadi dengan 3 cara :

1. Perpindahan secara migrasi. Materi yang bermuatan, karena adanya gaya tarik menarik

elektrostatik,maka materi bermuatan bergerak menuju kutub dengan muatan

yangberlawanan, yakni kation-kation menuju katoda dan anion-anion menuju anoda.

2. Perpindahan secara difusi. Partikel-partikel mengalir dari daerah yang lebih rapat

(pekat) menuju daerah yang lebih renggang.

3. Perpindahan secara konveksi. Pengaruh temperatur dan goyangan atau pengadukan

menyebabkanpartikel berpindah dari tempat ke tempat lain.

Dari ketiga jenis perpindahan tersebut menyebabkan laju perpindahan massayang

berimplikasi pada besarnya arus total (itot) yang terjadi :

it = arus total

im = arus migrasi

id = arus difusi

ik = arus konveksi

Dalam polarografi, diusahakan agar arus yang terukur adalah semata-mataberasal dari

arus difusi saja, maka im dan ik harus dihilangkan atau diperkecil.Arus konveksi dapat

it = im + id + ik

dikurangi dengan cara melakukan percobaan tanpa pengadukan dan arus migrasi

dikurangi atau ditekan dengan penggunakan elektrolit pendukung.

Hal-hal Pendukung pada Polarografi

1. Pelarut dan elektrolit pendukungElektrolit pendukung berfungsi untuk menekan arus

migrasi, mengontrolpotensial agar tahanan larutan dikurangi serta menjaga kekuatan

ion total yang konstan. Polarografi dapat dilakukan pada fase air dan fase organik. Pada

fase air biasanya digunakan elektrolit pendukung garam-garam seperti KCl, KNO3, NH4Cl

dan NH4NO3.

Pada polarografi dengan fase organik (asetonitril, propilen karbonat,dimetil formamid,

dimetil sulfoksid dan alkohol) biasanya dipakai elektrolit pendukung garam tetra alkil

amonium. Sedangkan buffer (seperti asetat, fostat atapun sitrat) digunakan apabila pH

larutan sangat perlu untuk dikontrol.

2. Pengusir Oksigen

Oksigen dapat mengalami reduksi dalam dua tahap, yaitu

O2 + 2H+ + x = H2O2 E = -0,1 Volt

H2O2+ 2H+ + x =2H2O E = -0,9 Volt

Apabila polarografi digunakan untuk analisis spesi zat yang mempunyai nilai potensial

reduksi sekitar ±0,1 Volt dan ±0,9 Volt, maka adanya oksigen akan mengganggu

pengukuran. Oleh sebab itu diperlukan zat pengusir gas oksigen. Umumnya untuk kasus

ini digunakan gas nitrogen untuk mengusir gas oksigen.

Perbedaan Biamperometri dan Polarografi

No Komponen Biamperometri Polarografi

1. Elektroda Platina (Pt) Merkuri (Hg)

2. Perpindahan

panas

Konveksi Difusi

3. Analisa Kuantitatif Kualitatif dan kuantitatif

4 Sampel terdestruktif Tidak terdestruktif

1. Biamperometri

Kelebihan :

3. Pembahasan Hasil

D. Kesimpulan

E. Daftar Pustaka

Kar, Ashutosh. 2005. Pharmaceutical Drug Analysis. New Age Publisher: India. Hal. 255.