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