potensiometri

9:32:00 PM potensiometri 1 Comments

Prinsip Percobaan

Pengukuran kuantitatif dalam kimia analitik secara umum dibedakan menjadi potensiometri (berdasarkan potensial sel) dan voltammetri (berdasarkan arus sel).(Rouessac 2007) Potensiometri adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan pengukuran potensial atau voltage dari suatu sel elektrokimia yang terdiri dari elektroda dan larutan. Larutan tersebut berisi komponen utama yang mempunyai kemampuan mengion.(Harvey 2000) Dasar metode potensiometri adalah membuat sel elektrik dari analat suatu larutan sehingga perbedaan potensial sel tersebut berkaitan dengan konsentrasi larutan.(Rouessac 2007)

Metode potensiometri memerlukan setidaknya dua macam elektroda, yaitu elektroda referensi eksternal yang memiliki potensial konstan dan elektroda selektif ion atau biasa disebut juga elektroda referensi internal yang digunakan untuk pengukuran dan dipisahkan dari larutan oleh suatu membran.(Wang 2001) Elektroda yang dipakai pada percobaan adalah elektroda membran gelas yang digunakan pada potensiometer. Elektrodanya adalah Ag-AgCl yang dirancang sebaik mungkin sehingga voltage hanya bergantung pada konsentrasi ion H⁺ yang terletak di luar tabung elektroda.

Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan mengenalkan prinsip potensiometri dan mengaplikasikannya dalam penentuan konsentrasi suatu zat.

Alat dan Bahan

Alat-alat yang dipakai adalah potensiometer, elektroda kalomel, elektroda gelas, pengaduk magnet, gelas piala, buret 50 ml, dan pipet volumetrik 10 ml. Bahan-bahan yang digunakan adalah NaOH 0,1 N, HCl 0,1 N, dan asam oksalat 0,1 N.

Prosedur Percobaan

· Kalibrasi pH meter

pH meter dikalibrasi menggunakan bufer dengan cara kalibrasi satu nilai pH, yaitu bufer pH 10. Nilai potensial dari bufer yang disediakan diukur.

· Standardisasi NaOH

Sebanyak 10 ml asam oksalat 0,1 N diambil ke dalam gelas piala 200 ml. Larutan kemudian diencerkan sampai 100 ml dengan akuades. Elektroda gelas kombinasi dicelupkan dan stirer ditempatkan ke dalam larutan. GGL larutan kemudian dibaca. Titrasi dengan NaOH 0,1 N dengan penambahan 0,5 ml sampai 10 ml.

· Penentuan Konsentrasi HCl

Sebanyak 10 ml HCl 0,1 N diambil dan dimasukkan ke dalam gelas piala 400 ml, diencerkan dengan 100 ml air. Alat dipasang dan elektroda dihubungkan dengan potensiometer lalau alat dihubungkan dengan sumber arus. Titiuk nol ditepatkan dari potensiometer dan besar potensial larutan ditetapkan dengan memakai skala 0-100 mV. Larutan kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N. Pada 1-5 ml volume titran tiap kali penambahan 1 ml, kemudian 0,5 ml. Bila mendekati titik ekivalen penambahan 0,1 ml (antara 9-11 ml).

Data Hasil Pengamatan

Standardisasi NaOH

Volume Terpakai (ml)	E (mV)	ΔV (ml)	ΔE (mV)	ΔE/ΔV (mV/ ml)	Δ (ΔE/ΔV)	Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV
0	183,8	-	-	-	-	-
0-0,5	183,4	0,5	-0,4	-0,8	-	-
0,5-1,0	183,1	0,5	-0,3	-0,6	0,2	0,4
1,0-1,5	183,1	0,5	0	0	0,6	1,2
1,5-2,0	182,5	0,5	-0,6	-1,2	-1,2	-2,4
2,0-2,5	181,5	0,5	-1	-2	-0,8	-1,6
2,5-3,0	180,7	0,5	-0,8	-1,6	0,4	0,8
3,0-3,5	179,0	0,5	-1,7	-3,4	-1,8	-3,6
3,5-4,0	177,3	0,5	-1,7	-3,4	0	0
4,0-4,5	174,8	0,5	-2,5	-5	-1,6	-3,2
4,5-5,0	171,0	0,5	-3,8	-7,6	-2,6	-5,2
5,0-5,5	166,1	0,5	-4,9	-9,8	-2,2	-4,4
5,5-6,0	161,0	0,5	-5,1	-10,2	-0,4	-0,8
6,0-6,5	154,8	0,5	-6,2	-12,4	-2,2	-4,4
6,5-7,0	148,2	0,5	-6,6	-13,2	-0,8	-1,6
7,0-7,5	141,1	0,5	-7,1	-14,2	-1	-2
7,5-8,0	133,2	0,5	-7,9	-15,8	-1,6	-3,2
8,0-8,5	127,0	0,5	-6,2	-12,4	3,4	6,8
8,5-9,0	120,8	0,5	-6,2	-12,4	0	0
9,0-9,5	115,3	0,5	-5,5	-11	1,4	2,8
9,5-10,0	110,8	0,5	-4,5	-9	2	4
10,0-10,5	105,7	0,5	-5,1	-10,2	-1,2	-2,4
10,5-11,0	101,0	0,5	-4,7	-9,4	0,8	1,6
11,0-11,5	96,1	0,5	-4,9	-9,8	-0,4	-0,8
11,5-12,0	91,1	0,5	-5	-10	-0,2	-0,4
12,0-12,5	86,3	0,5	-4,8	-9,6	0,4	0,8
12,5-13,0	81,8	0,5	-4,5	-9	0,6	1,2
13,0-13,5	76,8	0,5	-5	-10	-1	-2
13,5-14,0	72,2	0,5	-4,6	-9,2	0,8	1,6
14,0-14,5	67,3	0,5	-4,9	-9,8	-0,6	-1,2
14,5-15,0	61,9	0,5	-5,4	-10,8	-1	-2

Contoh Perhitungan (Ambil data ke-6) :

· ΔV = Vakhir – Vawal

= 2,5 ml – 2,0 ml

= 0,5 ml

· ΔE = E6 – E5

= 181,5 mV – 182,5 mV

= -1 mV

· ΔE/ΔV = -1 mV/ 0,5 ml

= -2 mV/ ml

· Δ (ΔE/ΔV) = (ΔE/ΔV)6 - (ΔE/ΔV)5

= (-2) mV/ ml – (-1,2) mV/ ml

= -0,8 mV/ ml

· Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV = - 0,8 mV/ml / 0,5 ml

= -1,6 mV/ ml²

Titik ekivalen dari kurva adalah :

· Pada kurva reguler, TE ditentukan tepat di tengah perubahan E yang paling curam. Digunakan metode jajar genjang.

· Pada kurva orde pertama, TE ditentukan pada titik maksimum atau minimum. Dari kurva hubungan volume terpakai dengan ΔE/ΔV pada standardisasi NaOH :

TE = ΔE/ΔV = - 15,8, untuk volume terpakai sebanyak 8 ml.

· Pada kurva orde kedua, TE ditentukan dengan garis yang melalui titik nol pada absis vertikal, garisnya adalah yang terpanjang (Amplitudo terbesar)

TE = ½ (V pada [Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV] -3,2 + V pada [Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV] 6,8)

= ½ (7,5 ml + 8 ml)

= ½ (15,5 ml)

= 7,75 ml

Di kurva orde pertama dapat dihitung :

TE x N NaOH x FP = V asam oksalat x N asam oksalat

8 ml x N NaOH x 100/10 = 100 ml x 0,1 N

N NaOH = 0,1250 N

Di kurva orde kedua dapat dihitung :

V NaOH x N NaOH x FP = V asam oksalat x N asam oksalat

7,75ml x N NaOH x 100/10 = 100 ml x 0,1 N

N NaOH = 0,1290 N

Karena perhitungan orde kedua lebih teliti, maka NaOH adalah 0,1290 N.

Penentuan Konsentrasi HCl

Volume Terpakai	E	ΔV	ΔE	ΔE/ΔV	Δ (ΔE/ΔV)	Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV
0	241	-	-	-	-	-
0-1,0	244	1,0	3	3	-	-
1,0-2,0	243	1,0	-1	-1	-4	-4
2,0-3,0	242	1,0	-1	-1	0	0
3,0-4,0	240	1,0	-2	-2	-1	-1
4,0-5,0	238	1,0	-2	-2	0	0
5,0-5,5	236	0,5	-2	-4	-2	-4
5,5-6,0	234	0,5	-2	-4	0	0
6,0-6,5	233	0,5	-1	-2	2	4
6,5-7,0	231	0,5	-2	-4	-2	-4
7,0-7,5	230	0,5	-1	-2	2	4
7,5-8,0	228	0,5	-2	-4	-2	-4
8,0-8,5	225	0,5	-3	-6	-2	-4
8,5-9,0	222	0,5	-3	-6	0	0
9,0-9,1	222	0,1	0	0	6	60
9,1-9,2	221	0,1	-1	-10	-10	-100
9,2-9,3	220	0,1	-1	-10	0	0
9,3-9,4	219	0,1	-1	-10	0	0
9,4-9,5	219	0,1	0	0	10	100
9,5-9,6	219	0,1	0	0	0	0
9,6-9,7	218	0,1	-1	-10	-10	-100
9,7-9,8	217	0,1	-1	-10	0	0
9,8-9,9	217	0,1	0	0	10	100
9,9-10,0	216	0,1	-1	-10	-10	-100
10,0-10,1	215	0,1	-1	-10	0	0
10,1-10,2	214	0,1	-1	-10	0	0
10,2-10,3	213	0,1	-1	-10	0	0
10,3-10,4	213	0,1	0	0	10	100
10,4-10,5	212	0,1	-1	-10	-10	-100
10,5-10,6	211	0,1	-1	-10	0	0
10,6-10,7	210	0,1	-1	-10	0	0
10,7-10,8	209	0,1	-1	-10	0	0
10,8-10,9	208	0,1	-1	-10	0	0
10,9-11,0	208	0,1	0	0	10	100

TE

TE

Contoh Perhitungan (Ambil data ke-5) :

· ΔV = Vakhir – Vawal

= 4,0 ml – 3,0 ml

= 1,0 ml

· ΔE = E5 – E4

= 240 mV – 242 mV

= -2 mV

· ΔE/ΔV = -2 mV/ 1,0 ml

= -2 mV/ ml

· Δ (ΔE/ΔV) = (ΔE/ΔV)5 - (ΔE/ΔV)4

= (-2) mV/ ml – (-1,0) mV/ ml

= -1,0

· Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV = - 1,0/ 1,0 ml

= -1,0

Titik ekivalen dari kurva adalah :

· Pada kurva reguler, TE ditentukan tepat di tengah perubahan E yang paling curam. Digunakan metode jajar genjang.

· Pada kurva orde pertama, TE ditentukan pada titik maksimum atau minimum. Dari kurva hubungan volume terpakai dengan ΔE/ΔV pada standardisasi NaOH :

TE = ΔE/ΔV = - 10, untuk volume terpakai sebanyak 10,5 ml.

· Pada kurva orde kedua, TE ditentukan dengan garis yang melalui titik nol pada absis vertikal, garisnya adalah yang terpanjang (Amplitudo terbesar)

TE = ½ (V pada [Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV] -100 + V pada [Δ(ΔE/ΔV)/ ΔV] 100)

= ½ (10,5 ml + 10,4 ml)

= ½ (20,9 ml)

= 10,45 ml

Di kurva orde pertama dapat dihitung :

TE x N NaOH x FP = V HCl x N HCl

10,5 ml x 0,1290 N x 100/10 = 100 ml x N HCl

N HCl = 1,3545 N

Di kurva orde kedua dapat dihitung :

V NaOH x N NaOH x FP = V HCl x N HCl

10,45ml x 0,1290 N x 100/10 = 100 ml x N HCl

N HCl = 0,1348 N

Karena perhitungan orde kedua lebih teliti, maka HCl adalah 0,1348 N.

Pembahasan

Potensiometri adalah suatu proses pengukuran potensial atau voltase suatu sel elektrokimia.(Patnaik 2004) Pengukuran potensial yang dilakukan pada percobaan kali ini merupakan pengukuran potensiometrik langsung yang berdasarkan perbandingan antara potensial yang terjadi pada saat elektroda indikator dicelupkan pada larutan uji dengan potensial yang terjadi pada saat dicelupkan pada standar analat. Penentuan titik akhir potensiometri dapat dilakukan dengan berbagai macam metode, salah satunya dengan membuat kurva antara voltase sel terhadap volume titran yang ditambahkan. Titik akhir diambil pada titik dengan slope (kemiringan maksimum). Kenaikan slope akan sampai pada titik akhir dan akan menurun setelah titik akhir tercapai.

Metode potensiometri digunakan untuk standardisasi NaOH dengan cara titrasi asam oksalat dengan menggunakan NaOH. Penentuan konsentrasi HCl dilakukan dengan melakukan titrasi HCl dengan NaOH yang telah distandardisasi dengan metode potensiometri sebelumnya. Dari data percobaan, diperoleh volume titran dan potensial listrik (E). Terdapat tiga macam kurva untuk menentukan Titik Ekivalen (TE), yaitu kurva reguler (hubungan volume dan E), kurva orde pertama (hubungan antara ΔE/ΔV dengan volume), dan kurva orde kedua (hubungan antara volume dengan Δ(ΔE/ΔV)/ΔV).

Titik ekivalen pada kurva reguler diperjelas oleh kurva orde pertama. Kurva orde pertama semakin dijelaskan oleh kurva orde kedua. Titik ekivalen pada kurva reguler adalah tepat di tengah perubahan E yang paling curam pada kurve, ditentukan dengan metode jajar genjang. Pada metode ini, peluang kesalahan sangat besar. Kurva orde pertama dibuat dengan memplot slope dari kurve terhadap titran yang ditambahkan (ΔE/ΔV). Kurva orde kedua dibuat dengan memplot kurva derivatif pertama terhadap volume titran yang ditambahkan (Δ(ΔE/ΔV)/ΔV). Percobaan ini menghasilkan titik ekivalen standardisasi NaOH terjadi pada volume 7,75 ml dan konsentrasi NaOH adalah 0,1290 N. Titik ekivalen penentuan konsentrasi HCl terjadi pada volume 10,45 ml dan konsentrasi HCl adalah 0,1348 N.

Simpulan

Percobaan portensiometri menggunakan metode titrasi secara tidak langsung untuk menentukan titik ekivalen dengan melihat nilai tegangan selama titrasi. Titik ekivalen standardisasi NaOH tercapai pada volume 7,75 ml dan konsentrasi NaOH adalah 0,1290 N. Titik ekivalen penentuan konsentrasi HCl terjadi pada volume 10,45 ml dan konsentrasi HCl adalah 0,1348 N.

Pustaka Rujukan

Harvey David. 2000. Modern Analytical Chemistry. New York: McGraw-Hill Comp.

Patnaik Pradyot. 2004. Dean’s Analytical Chemistry Handbook Second Edition. New York: McGraw-Hill Comp.

Rouessac Francis, Annick Rouessac. 2007. Chemical Analysis: Modern Instrumentation Methods and Techniques Second Edition. West Sussex: John Wiley & Sons, Ltd.

Wang Joseph. 2001. Analytical Electrochemistry Second Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc.