Upload
risa-hashimoto
View
82
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
kitik bu rita
Citation preview
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat
dan karuani-Nya lah kami dapat menyelesaikan makalah Pemicu II Potensiometri Kimia
Analitik ini tepat pada waktunya. Penulisan makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas PBL
Kimia Analitik dan juga sebagai media pembelajaran yang mandiri untuk dapat lebih
memahami topik mengenai Potensiometri beserta isu-isu yang biasa kami hadapi dalam
kehidupan sehari-hari.
Dalam proses penulisan makalah ini, kami menemui banyak kesulitan. Namun, berkat
bantuan dan bimbingan berbagai pihak, makalah ini akhirnya dapat terselesaikan dengan baik.
Oleh karena itu, kami mengucapkan kepada:
1. Dr. Dianursanti, S.T., M.T. selaku fasilitator dan pembimbing kami dalam
penyusunan makalah ini.
2. Teman-teman kelompok 11 yang selalu kompak walaupun dihadapkan oleh situasi
yang sesulit apapun itu.
3. Semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini yang tidak dapat
kami sebutkan satu persatu
Selain itu, kami juga menyadari bahwa baik dalam segi sistematika penyusunan
maupun materi yang dipaparkan masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami
berharap agar adanya kritik dan saran yang sekiranya dapat membantu kami untuk perbaikan
di masa yang akan datang. Semoga makalah ini bisa bermanfaat.
Depok, 15 Oktober 2013
Kelompok 11
1
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .............................................................................................................................. 1
DAFTAR GAMBAR, TABEL DAN GRAFIK......................................................................... 1
BAB I: PENDAHULUAN ......................................................................................................... 2
BAB II: JAWABAN PEMICU .................................................................................................. 4
BAB III: KESIMPULAN ........................................................................................................ 19
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 20
DAFTAR GAMBAR, TABEL DAN GRAFIK
Gambar 1. Arsen ....................................................................................................................... 4
Gambar 2. Merkuri..................................................................................................................... 4
Gambar 3. Timbal ...................................................................................................................... 5
Gambar 4. Kadmium .................................................................................................................. 5
Gambar 5. Kromium .................................................................................................................. 5
Gambar 6. ISE dan pengukur tegangan sel ................................................................................ 6
Gambar 7. Beberapa jenis ISE dan struktur membrannya ......................................................... 7
Gambar 8. Potensiometri ........................................................................................................... 8
Tabel 1. Data Topik 6 .............................................................................................................. 15
Grafik 1. Kurva Kalibrasi (logV vs Tegangan sel) .................................................................. 15
2
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Costume Jewelry atau perhiasan palsu adalah pengganti perhiasan asli untuk
wanita yang berharga murah. Costume Jewelry tidak hanya digemari oleh wanita saja,
tetapi juga oleh anak anak kecil terutama balita, pasalnya ukuran perhiasan yang besar
dan tak kalah berkilau dibandingkan perhiasan bahan asli membuat anak anak semakin
tertarik untuk memainkannya dan memasukkannya ke mulut.
Akan tetapi, Costume Jewelry ini ternyata mengandung logam-logam berbahaya
untuk tubuh balita seperti kromium (Cr), cadmium (Cd), dsb. yang melebihi dari batas
kandungan dalam perhiasan tersebut. Tentunya walaupun jumlah logam berbahaya
yang terkandung didalamnya masih dalam jumlah sedikit, pasti logam berbahaya
tersebut akan memberikan efek negatif terhadap tubuh walaupun dalam konsentrasi
yang kecil.
Untuk mendeteksi keberadaan logam berbahaya pada perhiasan, tentunya
dengan metode analisis sederhana seperti titimetri tidak valid untuk digunakan karena
sensitivitasnya terhadap konsentrasi zat kecil. Akan tetapi dengan metode analisis
elektrokimia, terutama metode potensiometri, keberadaan logam berbahaya dapat
terdeteksi dengan akurat walaupun konsentrasi logam sangat kecil, bahkan metode ini
dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan ion logam berbahaya ketika sudah
termakan dan mengalir kedalam darah kita.
B. Tujuan Penulisan
1. Mengetahui dasar teori dan cara kerja dari metode analisis elektrokimiawi,
terutama potensiometri.
2. Mengetahui fungsi dari elektroda camomel dan ISE pada metode potensiometri
3. Mengetahui cara mengolah data hasil eksperimen potensiometrik dan mengukur
respons dari elektrodanya.
4. Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode analisis elektrokimiawi,
terutama potensiometri, untuk menganalisis kandungan zat tertentu
5. Mengetahui fungsi penambahan TISAB dalam potensiometri.
3
C. Rumusan Masalah
1. Mengetahui kegunaan dan cara kerja metode analisis potensiometri dengan
menggunakan ISE untuk mengetahui kandungan ion logam berbahaya pada darah.
2. Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode potensiometri untuk mengetahui
kandungan ion logam berbahaya.
4
BAB II
JAWABAN PEMICU
1. Menurut anda mengapa penggunaan perhiasan murah diatas memiliki potensi
bahaya, jika ditinjau dari sisi jenis bahan yang digunakan?
Penggunaan perhiasan murah diatas memiliki potensi bahaya, karena perhiasan
tersebut mengandung logam berat yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia. Logam
berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat didegradasi maupun
dihancurkan. Logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui makanan, air
minum, udara bahkan melalui kontaminasi dari costume jewerly. Logam berat seperti
tembaga, selenium, atau seng dibutuhkan tubuh manusia untuk membantu kinerja
metabolisme tubuh. Akan tetapi, dapat berpotensi menjadi racun jika konsentrasi dalam
tubuh berlebih. Logam berat menjadi berbahaya ketika mengalami sistem bioakumulasi,
yaitu peningkatan konsentrasi unsur kimia didalam tubuh mahluk hidup. Yang termasuk
logam berat ialah Hg, Cr, Cd, As, dan Pb (Am.geol. Inst., 1976). Lalu apa bahaya dari
masing-masing logam berat tersebut?
Arsen
Arsen (As) atau sering disebut arsenik adalah suatu zat kimia
yang ditemukan sekitar abad-13. Sebagian besar arsen di alam
merupakan bentuk senyawa dasar yang berupa substansi
inorganik. Arsen inorganik dapat larut dalam air atau
berbentuk gas dan terpapar pada manusia. Menurut National
Institute for Occupational Safety and Health (1975), arsen
inorganik bertanggung jawab terhadap berbagai gangguan
kesehatan kronis, terutama kanker. Arsen juga dapat merusak ginjal dan bersifat racun
yang sangat kuat bagi tubuh.
Merkuri
Merkuri (Hg) atau air raksa adalah logam yang ada secara
alami, merupakan satu-satunya logam yang pada suhu kamar
berwujud cair. Logam murninya berwarna keperakan, cairan
tak berbau, dan mengkilap. Bila dipanaskan sampai suhu
3570C, Hg akan menguap. Selain untuk kegiatan
penambangan emas, logam Hg juga digunakan dalam
Gambar 1. Arsen http://www.lookchem.com/Period
ic-Table/Arsenic/
Gambar 2. Merkuri http://www.lookchem.com/Periodic
-Table/Mercury/
5
produksi gas klor dan soda kaustik, termometer, bahan tambal gigi dan baterai. Hg dapat
meracuni manusia dan merusak sistem saraf otak, serta menyebabkan cacat bawaan seperti
yang terjadi pada kasus Teluk Minamata, Jepang (bila dalam proporsi yang besar).
Timbal
Logam timbal (Pb) merupakan logam yang sangat populer dan
banyak dikenal oleh masyarakat awam. Hal ini disebabkan oleh
banyaknya Pb yang digunakan di industri nonpangan dan paling
banyak menimbulkan keracunan pada makhluk hidup. Bahaya
dari timbal ialah dapat merusak sistem saraf, mengganggu sistem
peredaran darah, ginjal dan perkembangan otak anak.
Kadmium (Cd)
Penggunaan kadmium di perhiasan imitasi murah adalah sebagai
pengkilap, agar kuat dan dapat ditempa dalam temperatur rendah.
Harga kadmium ini sangat murah sehingga kadar kadmium di
perhiasan bisa mencapai 89-91%, dari pembatasan yang
seharusnya, yaitu 0,1%. Bahaya dari kadmium adalah karsinogen.
Dan bila dalam jangka panjang, kadmium akan terakumulasi di
hati, pankreas, ginjal dan tiroid yang dapat menyebabkan
hipertensi.
Kromium (Cr)
Kromium digunakan untuk pembuatan baja, batu bata, pewarna
dan pigmen untuk meningkatkan ketahanan logam dan krom.
Efek racun dari kromium akan timbul, jika menghirup udara
tempat kerja yang terkontaminasi, misalnya dalam pengelasan
stainless steel, pelapisan krom dan penyimakan kulit.Bahaya yang
ditimbulkan oleh krom ialah dapat merusak dan mengiritasi
hidung, paru-paru lambung dan usus.
2. Laboratorium di tempat anda memiliki sebuah PH meter/voltemeter, titrator, dan
sebuah elektroda standar kalomel jenuh serta elektroda indikator untuk analisis zat
besi. Dapatkah anda menjelaskan usulan tentang metoda analisis elektrokimiawi untuk
menentukan kandungan ion logan Cr (sebagai salah satu logam yang sering digunakan
Gambar 3. Timbal http://www.washingtonpost.co
m/blogs/wonkblog/files/2013/0
4/lead.jpg
Gambar 4. Kadmium http://images-of-
elements.com/cadmium-4.jpg
Gambar 5. Kromium http://www.hobart.k12.in.us/k
sms/PeriodicTable/About%20
Graphics/chromium.jpg
6
untuk bahan baku perhiasan) pada sampel perhiasan yang diuji. Bagaimana anda
menjelaskan kepada tim yang 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?
Metode analitis elektrokimiawi merupakan metode yang cocok untuk mendeteksi
kandungan kromium adalah metode yang cocok dibandingkan dengan metode analitis
yang lain. Metode analisis elektrokimiawi memiliki kelebihan yaitu:
a. Memiliki sensitivitas yang tinggi bahkan pada jumlah zat pada sampel dan konsenterasi
analit (ion target) yang kecil. Jika dibandingkan dengan metode Titimetri, metode
analitis elektrokimiawi memiliki sensitivitas pada konsenterasi zat yang jauh lebih
besar.
b. Alatnya relatif tidak terlalu mahal. Jika dibandingkan dengan spektroskopi, metode
analisis elektrokimiawi membutuhkan alat yang harganya lebih murah, akurasi dan
presisi dari data yang didapat pun sebanding dengan jika kita menggunakan metode
spektroskopi.
c. Mempunyai selektivitas yang tinggi, dengan metode analitis lain seperti titimetri,
respons yang didapat tidak spesifik untuk suatu zat. Lain halnya dengan metode analisis
elektrokimiawi yang memiliki selektivitas yang tinggi, respons yang dihasilkan pasti
akan menunjukan adanya ion Cr karena potensial yang diukur (jika menggunakan
metode potensiometri dengan ISE), karena membrane ion selektif dari ISE dapat
menahan ion ion lain dan membiarkan ion Cr untuk bereaksi, sehingga data yang
dihasilkan hanyalah respons dari ISE terhadap keberadaan ion Cr, bukan ion lain.
d. Dapat dilaksanakan dengan langsung dan cepat, tidak seperti metode titimetri yang
prosesnya cenderung lama.
Gambar 6. ISE dan pengukur tegangan sel,
diambil dari
http://www.hach.com/SmartProbes
7
Metode analisis elektrokimiawi juga memungkinkan kita untuk menganalisis
konsenterasi dan aktivitas dari ion-ion yang terdapat pada zat biologis, termasuk darah dan
serum nya. Dengan menggunakan ISE membran cair, ion Cr yang terkandung pada darah dapat
diketahui walaupun jika konsenterasi ion Cr sangat rendah.
Jenis ISE membrane cair yang digunakan adalah neutral-carriers electrode. Yaitu
elektroda yang menggunakan carrier netral seperti polyester siklik yang dapat menyerap ion
target secara lebih efektif dan tentunya dapat digunakan pada sampel zat biologis seperti darah.
Carrier netral yang digunakan juga tentunya berbeda untuk setiap ion target. Untuk mendeteksi
ion lithium, digunakan 14-crown-4-ether sebagai carrier netral, dan untuk mendeteksi ion
natrium, digunakan monensin sebagai carrier netral. Tentunya hal tersebut membuktikan
tingginya selektivitas dari metode ISE
Dengan menggunakan ISE, dapat dihasilkan data yang lebih akurat daripada
menggunakan metode titimetri atau penambahan reagen (seperti pendeteksi keberadaan protein
pada makanan dengan penambahan biuret) karena memiliki sensitivitas pada konsentrasi zat
yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode tersebut.
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
Potensiometri merupakan salah satu metode analisis elektrokimia. Metode tersebut
dibagi ada yang berdasarkan konsentrasi ion, pH larutan, maupun aktivitas anion dan
kation. Salah satu teknik potensiometri adalah direct potentiometry atau potensiometri
langsung yang didalamnya membandingkan perbedaan potensial yang terjadi di dalam sel.
Dari persamaan Nerst dan hasil pengukuran kedua potensial, kita dapat
menentukan konsentrasi spesi kimia dalam larutan uji dengan melihat adanya aktivitas
Gambar 7: Beberapa jenis ISE dan struktur membrannya, diambil dari:
http://mmadou.eng.uci.edu/classes/biomems/Biomems%204.Ion%20Selective%20Electrode.ppt
8
atau perubahan yang terjadi. Metode analisis potensiometri langsung memiliki kelebihan
diantara metode lainnya, antara lain teknik ini hanya memerlukan pengukuran potensial
sebuah indikator elektron ketika dicelupkan dalam larutan yang mengandung konsentrasi
yang tidak diketahui & diketahui dari sebuah analit, selain itu metoda ini juga tidak
merusak komposisi larutan uji. Hanya saja, untuk mendapatkan potensial yang stabil
sangat sulit apabila dilakukan pengukuran menggunakan voltmeter.
Untuk melakukan metode analisis potensiometri langsung diperlukan adanya
elektroda standar sebagai elektroda acuan, elektroda indikator sebagai elektroda
pembanding, serta voltmeter. Berikut penjelasan singkat dari ketiganya:
Elektroda acuan
Elektroda acuan adalah elektroda yang potensial standarnya diketahui dan bernilai konstan
pada temperatur konstan selama pengukuran berlangsung. Jenis-jenis elektroda acuan
dapat berupa elektroda Ag / AgCl, elektroda kalomel jenuh, dan elektroda hidrogen
standar.
Elektroda indikator
Elektroda indicator adalah elektroda yang potensialnya ikut berubah seiring adanya
perubahan aktivitas dalam larutan uji atau potensial dari elektroda indikator ikut merespon
setiap adanya perubahan. Elektroda indikator terbagi atas elektroda logam (elektroda jenis
pertama, elektroda jenis kedua, elektroda jenis ketiga), elektroda inert, serta elektroda
membran (elektroda kaca)
Voltmeter
Voltmeter adalah alat untuk mengukur potensial listrik
Gambar 8. Potensiometri
http://www.lookchem.com/Potentiometer
9
Untuk rancangan analisis ion krom dengan metode potensiometri langsung,
pertama ambil sampel perhiasan yang diuji. Pada perhiasan tidak hanya mengandung ion
logam Cr. Ion tersebut hanya sebagai salah satu logam yang sering digunakan untuk bahan
baku perhiasan. Perhiasan yang akan diuji hanya dapat diambil dalam jumlah kecil.
Berdasarkan hal tersebut, kita dapat menentukan instrumen yang sesuai untuk melakukan
metode potensiometri langsung. Elektroda indikator selalu dianggap sebagai katoda dan
elektroda referensi sebagai anoda.
Untuk elektroda referensi (yang akan digunakan), kita dapat menggunakan tiga
jenis elektroda yang telah disebutkan sebelumnya, namun masing-masing dari ketiga
elektroda tersebut pasti mempunyai kelebihan maupun kekurangan dalam penggunaannya.
Kita harus menyesuaikan hal tersebut dengan kebutuhan atau pilih yang paling cocok
untuk menganalisis ion logam Cr ini.
Elektroda hidrogen standar sebaiknya digunakan pada skala yang besar dan jumlah
sampel yang banyak karena elektroda ini membutuhkan tangki gas yang berat, bertekanan
tinggi dan kaku untuk beroperasi. Apabila kita menganalisis menggunakan elektroda ini
maka ada kemungkinan terbentuknya senyawa yang eksplosif (mudah meledak) dalam
proses penggunaan. Dengan demikian, elektroda hidrogen standar tidak sesuai untuk
digunakan sebagai instrumen analisis ion logam Cr.
Biasanya yang umum digunakan untuk analisis kimia skala laboratorium yaitu
elektroda kalomel dan elektroda Ag / AgCl. Namun keduanya tentu memiliki perbedaan.
Elektroda Ag/AgCl biasanya digunakan pada kisaran suhu yang lebih tinggi dibandingkan
elektroda kalomel jenuh. Untuk menganalisis ion logam Cr tidak membutuhkan suhu
tinggi. Jadi lebih baik menggunakan elektroda kalomel jenuh. Elektroda ini memiliki
beragam konsentrasi. Namun, yang biasa dijual di pasaran menggunakan larutan KCl.
Instrumen yang digunakan untuk analisis ion logam Cr ini adalah elektroda kalomel jenuh
dengan larutan KCl berada pada keadaan jenuh. Walaupun dengan konsentrasi jenuh,
elektroda jenis ini menjadi lebih peka terhadap perubahan suhu. Elektroda kalomel jenuh
juga jauh lebih mudah untuk dirangkai. Sampel perhiasan akan dianalisis dalam
laboratorium yang suhunya cenderung konstan, sehingga dapat disimpulkan bahwa
pemilihan elektroda kalomel jenuh sebagai elektroda acuan telah sesuai dengan yang
dibutuhkan.
Selanjutnya, dalam pemilihan elektroda indikator juga harus sesuai untuk metode
analisis ion logam Cr ini. Berdasarkan ke-kompleks-an komposisi larutan dalam uji sampel
perhiasan ini, tidak dianjurkan menggunakan elektroda logam jenis pertama, elektroda
10
jenis kedua, elektroda jenis ketiga maupun elektroda inert sebagai elektroda indikator. Hal
ini diakibatkan karena sifat keempat elektroda tersebut yang kurang selektif. Elektroda
indikator yang dibutuhkan yaitu elektroda yang tidak hanya mereduksi kation namun juga
mereduksi atau menseleksi ion-ion yang hanya dibutuhkan. Hal tersebut tentu saja akan
mempengaruhi keakuratan dalam pengukuran. Dalam hal ini, elektroda indikator yang
lebih dianjurkan adalah elektroda membran selektif ion (ISE). Pada elektroda membran,
tidak ada elektron yang diberikan oleh atau kepada membran tersebut. Sebagai gantinya,
suatu membran membiarkan ion-ion jenis tertentu menembusnya, namun melarang ion-
ion lain untuk menembusnya juga.
Jadi, untuk analisis ion logam Cr dengan menggunakan metode potensiometri
langsung digunakan elektroda kalomel jenuh sebagai elektroda referensi dan elektroda
membran (ion selektif) sebagai elektroda indikator.
4. Bagaimana anda menjelaskan tentang yang anda baca di beberapa literatur bahwa
menggunakan teknik potensiometri langsung perlu penambahan senyawa penjaga
kekuatan ion dalam larutan atau TISAB (Total Ionic Strength Adjusment Buffer)
kapan tidak diperlukan TISAB dan untuk apa dilakukan teknik penambahan larutan
standar atau larutan sampel tak diketahui (standard addition atau sample addition
method)?
Larutan TISAB merupakan senyawa buffer (penjaga) yang memiliki kekuatan ion
dalam larutan untuk tingkat yang relatif tinggi, biasanya mempunyai nilai pH yang tetap,
dan pada saat yang sama dapat menghilangkan ion-ion pengganggu dari larutan sampel.
Tujuan ditambahkan TISAB pada sampel ketika dilakukan metode potensiometri
langsung adalah untuk menghilangkan perbedaan antara nilai aktivitas yang terukur
dengan konsentrasi sampel yang sebenarnya. Efek dari penambahan TISAB adalah pada
semua bagian larutan sampel akan memiliki koefisien aktivitas ion yang sama. Hal ini
disebabkan karena TISAB memiliki koefisien aktivitas ion yang sama akan tetapi memiliki
aktivitas ion yang lebih tinggi sehingga aktivitas ion sampel akan terabaikan.
Ion-ion yang berada dalam larutan TISAB tidak akan mengganggu sama sekali
proses analisis. 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. Perlu diingat bahwa selama kedua larutan mendapatkan perlakuan yang
sama dalam hal penambahan TISAB, konsentrasi larutan standar yang baru tidak perlu
dihitung kembali.
11
𝒂 = 𝒇 × 𝒄
Dengan
a = aktivitas ion sampel
f = koefisien aktivitas
c = konsentrasi ion sampel
Berdasarkan persamaan diatas, kita dapat melihat hubungan antara nilai
aktivitas ion dengan konsentrasi ion. Pada metode potensiometri, nilai yang diukur
sebenarnya adalah nilai aktivitas ion. Akan tetapi, kita lebih sering membutuhkan data
konsentrasi ion. Dengan adanya penambahan TISAB, maka nilai konsentrasi ion dapat
dianggap sama dengan nilai aktivitasnya. Penambahan TISAB dapat meningkatkan
kekuatan ionik dari larutan untuk menstabilkan kekuatan ionik. Sehingga, kita dapat
membuat korelasi linier antara logaritma dari konsentrasi yang dianalisis dengan tegangan
yang diukur sehingga meningkatkan akurasi pengukuran larutan.
Penambahan TISAB tidak selalu dibutuhkan. Kondisi-kondisi di mana tidak
diperlukan penambahan TISAB, yaitu :
a. pH tidak ekstrim. pH larutan berada antara 2-10
b. Kekuatan ion tidak terlalu tinggi, yaitu kurang dari 2 atau 3.
c. Tidak ada mobilitasi ion tertentu
d. Tidak ada suspensi bermuatan dari partikel-partikel berukuran makro atau koloid.
e. Kedua larutan sampel dan standar tidak memiliki aktivitas ion yang terlalu kecil atau
besar
Selanjutnya, untuk mencari perubahan nilai potensial yang terjadi ketika larutan
tertentu ditambahkan ke dalam larutan yang lain, kita dapat melakukannya dengan
penambahan sampel (adisi sampel) maupun dengan penambahan larutan standar (adisi
standar). Perbedaan keduanya adalah :
Pada metode adisi standar, yang ditambahkan adalah larutan standar. Sampel berada
dalam volume yang banyak
Pada metode adisi sampel, yang ditambahkan adalah larutan sampel (larutan yang ingin
diketahui konsentrasinya). Sehingga, larutan sampel diperlukan hanya dalam volume
kecil.
12
5. Bila anda menggunakan metoda sample addition pada teknik potensiometri bagaimana
anda menjelaskan cara penentuan konsentrasi besi pada sampel? Anda membaca suatu
rumus hasil penurunan untuk menentukan konsentrasi suatu ion dengan metode
sample addition adalah sebagai berikut:
(𝑽𝒖 + 𝑽𝒔) × 𝟏𝟎𝑬𝟐−𝑬𝟏
𝒔 = 𝑽𝒔 +𝑪𝒖. 𝑽𝒖
𝑪𝒔
dengan
𝑬𝒔𝒆𝒍 = 𝑺 𝒍𝒐𝒈𝒂𝟐
𝒂𝟏
dengan
Cu = konsentrasi sampel yang tidak diketahui (unknown)
Cs = konsentrasi ion dalam 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 = slop elektroda (yang diukur dengan menggunakan larutan standar)
a1 dan a2 = keaktifan ion yang sama dengan konsentrasinya
Bagaimana anda mendapatkan persamaan di atas?
Dalam metode adisi sampel, dilakukan penambahan larutan dengan sampel yang
akan dicari nilai konsentrasinya ke dalam larutan standar. Volume larutan standar (Vs) lebih
besar daripada volume larutan sampel (Vu).
Hubungan antara konsentrasi ion dalam larutan standar, konsentrasi ion dalam
campuran, dan potensial sel masing-masing dihubungkan sebagai berikut.
Rumus umumnya adalah :
𝑬𝒔𝒆𝒍 = 𝑺 𝐥𝐨𝐠𝒂𝟐
𝒂𝟏
yang diubah menjadi :
𝑬𝒔𝒆𝒍
𝑺= 𝒍𝒐𝒈
𝒂𝟐
𝒂𝟏
13
Sebelum pencampuran, nilai keaktifan larutan adalah a1. Setelah
pencampuran, nilai keaktifan larutan menjadi a2. Karena nilai keaktifan larutan sama dengan
konsentrasinya, maka :
𝒂𝟏 = 𝑪𝒔
sementara itu, a2 merupakan konsentrasi campuran.
𝒂𝟐 = 𝑪𝒄𝒂𝒎𝒑𝒖𝒓𝒂𝒏
=𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟 + 𝑛𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒
𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
di mana : 𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒅𝒂𝒓 = 𝑪𝒔. 𝑽𝒔
𝑛𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 = 𝐶𝑢. 𝑉𝑢
𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟 + 𝑉𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒 = 𝑉𝑠 + 𝑉𝑢
sehingga: 𝒂𝟐 =𝑪𝒔.𝑽𝒔+𝑪𝒖.𝑽𝒖
𝑽𝒔+𝑽𝒖
Nilai Esel merupakan nilai perubahan potensial yang terjadi setelah dan
sebelum pencampuran, sehingga :
𝑬𝒔𝒆𝒍 = 𝑬𝟐 − 𝑬𝟏
Dengan nilai aktifitas yang sudah diketahui dari masing-masing larutan, yaitu
nilai a1 dan a2 serta nilai Esel, maka dapat disubtitusikan ke persamaan (14) sehingga
menjadi :
𝑬𝟐 − 𝑬𝟏
𝑺= 𝐥𝐨𝐠 (
𝑪𝒔. 𝑽𝒔 + 𝑪𝒖. 𝑽𝒖𝑽𝒔 + 𝑽𝒖
𝑪𝒔)
𝑬𝟐 − 𝑬𝟏
𝑺= 𝐥𝐨𝐠
𝑪𝒔. 𝑽𝒔 + 𝑪𝒖. 𝑽𝒖
(𝑽𝒔 + 𝑽𝒖)𝑪𝒔
Lalu, log pada ruas kanan dihilangkan menjadi :
𝟏𝟎𝑬𝟐−𝑬𝟏
𝑺 =𝑪𝒔. 𝑽𝒔 + 𝑪𝒖. 𝑽𝒖
(𝑽𝒔 + 𝑽𝒖)𝑪𝒔
(𝑽𝒔 + 𝑽𝒖). 𝟏𝟎𝑬𝟐−𝑬𝟏
𝑺 =𝑪𝒔. 𝑽𝒔 + 𝑪𝒖. 𝑽𝒖
𝑪𝒔
14
Kemudian ruas kanan dibagi dengan Cs, sehingga persamaannya menjadi:
(𝐕𝐬 + 𝐕𝐮). 𝟏𝟎𝐄𝟐−𝐄𝟏
𝐒 = 𝐕𝐬 +𝐂𝐮. 𝐕𝐮
𝐂𝐬
Persamaan di atas terbukti.
6. Bagaimana menentukan kemiringan dari kurva kalibrasi yang merupakan ukuran
respons elektroda ion selektif yang digunakan.
Pada metode potensiometri, hubungan antara konsenterasi larutan standar dapat
dijelaskan dengan persamaan Nernst. Persamaan Nernst menyatakan bahwa berbanding
secara dengan nilai logaritmik (basis 10) dari konsenterasi larutan.
𝑬 = 𝑬𝒐 − 𝟐. 𝟑𝟎𝟑 𝑹 𝑻
𝒏 𝑭𝐥𝐨𝐠 𝑪
(Persamaan Nernst)
Dengan membandingkan persamaan garis lurus dasar, 𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑐 , nilai log C
(nilai logaritmik dari konsenterasi larutan standar) adalah x (variable bebas) , E (bacaan
pada pengukur tegangan) adalah y adalah Eo adalah sebagai konstanta c, sedangkan nilai
−2.303 𝑅 𝑇
𝑛 𝐹 adalah nilai m, yang bisa juga disebut kemiringan atau slope dari kurva
analitikal,dalam kasus ini yaitu kurva kalibrasi.
Dengan nilai n=1 (konstanta electron yang terlibat adalah 1 buah seperti (Na+) nilai
m adalah -59.16. Karena S hanya dipengaruhi oleh nilai R, T, n, dan F yang merupakan
konstan, akurasi dari suatu elektroda potensiometri, termasuk ISE (ION-SELECTIVE
ELECTRODES), dapat diukur dengan cara mengitung kemiringannya Pada kasus ini,
penambahan nilai logaritmik dari volume akan mengasilkan nilai slope yang sama.. Jika
nilai dari S mendekati nilai standar, maka ISE dalam kondisi yang baik dan kurang
terpengaruh oleh ion yang tidak terlibat (intervensi ion minim).
Pada kasus ini, kation pada larutan standar yang digunakan adalah Cr. Adapun data
dari penambahan volume (dalam mL), dan bacaan tegangan (dalam mV) adalah sebagai
berikut:
15
Volume yang ditambahkan
(mL)
Log V (sebanding dengan
Log C)
Bacaan Tegangan (mV)
200 2.30103 -35.6
100 2 -17.8
50 1.69897 0.4
25 1.39794 16.8
12.5 1.09691 34.9
6.25 0.79588 52.8
3.125 0.49485 70.4
1.563 0.193959 89.3
0.781 -0.10735 107.1
0.391 -0.40782 125.5
0.195 -0.70997 142.9
Tabel 1: Data Topik 6
Dan grafik hubungan antara nilai logaritmik dari volume dan tegangan yang
dihasilkan dapat didapatkan persamaan Nernst dari data tersebut dengan metode regresi
linear. Dengan metode tersebut, dapat diketahui slope dari kurva kalibrasi dan akurasi dari
ISE, berikut ini adalah grafiknya:
Grafik 1: Kurva Kalibrasi (logV v.s. tegangan sel)
y = -59.377x + 100.59
R² = 0.9999
-50
0
50
100
150
200
-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5
TE
GA
NG
AN
(M
V)
LOG V (SEBANDING DENGAN LOG C)
KURVA KALIBRASI
16
Nilai S pada ISE adalah -59.377, dengan nilai R2 adalah 0.9999 Dengan
mengansumsikan nilai n pada kasus ini adalah 1, maka presisi dari ISE pada kasus ini
mendekati sempurna karena nilai dari slope mendekati -59.16, dan pernyataan ini
didukung dengan nilai R2 yang mendekati 1, yang berarti penyimpangan yang terjadi pada
data sangat kecil.
7. Bila Anda memiliki sampel dengan konsentrasi yang relatif tinggi, metode penambahan
mana yang Anda gunakan? Standard addition atau sample addition? Jelaskan
argumentasi Anda.
Menurut kami bila sample memiliki konsentrasi relatif tinggi, maka metode yang
paling tepat untuk digunakan adalah sample addition. Alasan utama pemilihan sample
addition disbanding standard additiom pada kondisi sample berkonsentrasi tinggi adalah
keuntungan sample addition dalam segi efektifitas dan efisensinya. Pada standard adition,
engan konsentrasi larutan sampel yang tinggi, mengakibatkan penambahan larutan standar
yang lebih sedikit hanya akan berjalan efektif (mengakibatkan perubahan potensial sel
yang signifikan) apabila larutan standar memiliki konsentrasi yang relatif tinggi juga.
Penggunaan larutan standar dengan konsentrasi yang tinggi akan menambah biaya.
Sedangkan pada sample addition, karena larutan sampel memiliki kekuataan ion yang
tinggi (karena konsentrasinya yang tinggi), maka larutan tersebut akan dengan mudah
mengubah potensial sel secara signifikan. Agar kekuatan ion larutan standar tidak berubah,
maka hanya diperlukan larutan standar dengan konsentrasi yang lebih rendah. Dengan
demikian, akan menghemat biaya dan lebih efisien.
Kekurangan Standard Addition Method
Pada standard addition, langkah pertama adalah menyiapkan larutan sampel, kemudian
ditambahkan dengan larutan standar. Larutan sampel yang dibutuhkan pada metode ini
relatif lebih banyak daripada larutan sampel yang dibutuhkan pada sample addition
method. Sehingga lebih efektif dan efisien untuk menggunakan sample addition
method, karena kebutuhan akan sample yang lebih sedikit.
Kelebihan Sample Addition Method
17
a. Karena telah diketahui larutan sampel memiliki konsentrasi tinggi, maka hanya
diperlukan dalam jumlah sedikti. Hal ini bersesuaian dengan prosedur sample addition
method yang memang hanya memerlukan larutan sampel yang lebih sedikit daripada
larutan standar.
b. Konsentrasi sampel yang tinggi mengakibatkan hanya diperlukan penggunaan sampel
dalam jumlah rendah, sehingga dimungkinkan pengulangan sample addition mehod
berulang kali bila memiliki sampel dalam jumlah yang cukup.
c. Memungkinkan analisis lain untuk sampel, karena sampel yang digunakan sedikit,
darah dapat digunakan kembali untuk analisis lain, misalnya analisis kandungan ion
fluorin, karbon dioksida, dan sebagainya.
d. Bila dibandingkan dengan metode lainnya, pada metode adisi tidak dilakukan
penyucian elektroda. Penggantian elektroda untuk mengukur potensial sel pada larutan
standar dan sampel menghasilkan kesalahan kalibrasi yang akhirnya menyebabkan
nilai Ej tidak konstan.
Bila sampel yang ada memiliki konsentrasi yang relatif tinggi, metode
penambahan yang digunakan adalah metode adisi sampel (sample addition). Hal ini
dapat dibuktikan melalui sebuah contoh kasus. Jika kita mengambil sebuah kasus
maka akan terbukti bahwa nilai ∆E pada sample addition lebih besar dari pada nilai
∆E pada standard addition. Semakin besar perubahan nilai potensialnya, maka hasil
perhitungan yang didapatkan semakin akurat.
Penggunaan metode adisi sampel akan membuat proses berlangsung lebih
efektif dan efisien karena :
Penggunaan sedikit sampel dapat merubah potensial sel secara signifikan. Berbeda
dengan metode standard addition, pada metode ini larutan standar dimasukkan
terlebih dahulu. Asalkan larutan standar yang dimasukkan memiliki konsentrasi
yang tidak terlalu besar, penambahan sedikit sampel dapat merubah potensial sel
secara signifikan dengan tetap mempertahankan kekuatan ion larutan. Seperti yang
telah disebutkan, larutan standar dengan konsentrasi rendah lebih mudah diperoleh.
Memungkinkan dilakukannya multiple sample addition. Jika digunakan metode
sample addition, penambahan sedikit sampel dapat merubah potensial sel.
Akibatnya, penambahan sampel berulang kali mungkin dilakukan. Jika hal ini
18
dilakukan, variasi hubungan konsentrasi larutan dan potensial sel yang didapatkan
lebih besar dan dapat diperoleh data yang lebih baik.
Memungkinkan dilakukannya analisis lain pada sampel. Karena pada metode ini
hanya digunakan sedikit sampel, maka sampel dapat digunakan untuk analisis
lainnya yang mungkin diperlukan.
Sebaliknya, jika kita menggunakan metode adisi standar:
Penambahan larutan standar tidak memberikan perubahan potensial sel yang
signifikan. Karena larutan sampel yang digunakan memiliki konsentrasi yang
tinggi, penambahan sedikit larutan standar hanya akan merubah sedikit potensial
sel. Perubahan yang kecil ini sulit terbaca oleh voltmeter sehingga mempersulit
analisis. Jika ingin menghasilkan perubahan potensial sel yang signifikan,
dibutuhkan konsentrasi larutan standar yang tinggi. Padahal, larutan standar
dengan konsentrasi rendah lebih murah dan mudah diperoleh.
Dibutuhkan sampel dalam jumlah besar. Pada metode standard addition, larutan
sampel yang dimasukkan terlebih dahulu harus memiliki volume lebih besar dari
larutan standar yang ditambahkan. Biasanya, lebih mudah memperoleh larutan
standar dalam jumlah besar dibandingkan larutan sampel dalam jumlah besar.
19
BAB III
KESIMPULAN
1. Kandungan logam kromium, kadmium, timbal, hingga arsenik pada carbon metal
tersebut dapat membahayakan kesehatan manusia, melalui beraneka ragam akibatnya
pada sistem di tubuh.
2. Konsentrasi dari suatu larutan dapat diketahui dengan teknik potensiometri, dengan
mempelajari perubahan potensial dari elektroda dan membandingkannya dengan
larutan yang sudah diketahui potensialnya.
3. Jenis ISE membrane adalah neutral-carriers electrode yang menggunakan carrier
netral seperti polyester siklik yang dapat menyerap ion target secara lebih efektif dan
tentunya dapat digunakan pada sampel zat biologis seperti darah.
4. Larutan TISAB merupakan senyawa buffer (penjaga) yang dapat menghilangkan ion-
ion pengganggu dari larutan sampel. Penambahan larutan TISAB pada teknik
potensiometri langsung digunakan untuk meningkatkan kekuatan ionik dari larutan
agar mencapai tingkat yang stabil.
5. Penambahan TISAB ini tidak dibutuhkan yaitu saat pH tidak ekstrim, kekuatan ion
tidak terlalu tinggi yaitu kurang dari 2 atau 3, tak ada ion bermobilitas tertentu, suspensi
bermuatan dari partikel-partikel berukuran makro atau koloid tidak ada, dan kedua
larutan sampel dan standar tidak memiliki aktifitas ion yang terlalu kecil atau besar.
6. Konsentrasi suatu ion dapat ditentukan dengan metode sample addition, dengan rumus
(𝑽𝒖 + 𝑽𝒔)𝟏𝟎𝑬𝟐−𝑬𝟏
𝑺 = 𝑽𝒔 +𝑪𝒖𝑽𝒖
𝑪𝒔
7. Metode yang lebih tepat untuk sample yang memiliki konsentrasi tinggi adalah metode
sample addition, karena ∆E pada sample addition lebih besar dari pada ∆E pada
standard addition, dan semakin besar nilai potensialnya maka data yang didapatkan
semakin akurat.
20
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. http://www.nico2000.net/datasheets/How%20ISEs%20Work.htm. Diakses pada
tanggal 13 Oktober 2013 pukul 22.30
Indrykick. Potensiometri. http://indralesman.blogspot.com/2011/06/laporan-
potensiometri.html. Diakses pada tanggal 13 Oktober 2013 pukul 22.30.
Lesmana, Indra. Laporan Potensiometri. http://indralesman.blogspot.com/2011/06/laporan-
potensiometri.html. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2013 pukul 22.30.
Murphy, David. 1998. Biomedical Instrumentation..
http://www.med.mun.ca/tedhoekman/biomedel/pages/Electrod.htm#Porous%20membr
ane%20electrode. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2013 pukul 22.30.
Skoog, Douglas A., Donald M. West, dan F. James Holler. 1996. Fundamentals of Analytical
Chemistry 8th edition. Philadelphia: Saunders College Publishing.
Underwood, A.L. and R.A. Day, Jr. 1987. Quantitative Analysis 6th ed. New Jersey : Prentice
Hall.
Anonim. http://mmadou.eng.uci.edu/classes/biomems/Biomems%204.Ion%20Selective%-
20Electrode.ppt. Diakses pada tanggal 15 Oktober 2013 pukul 22.30
Anonim. http://www72.homepage.villanova.edu/frederick.vogt/ppt/2008/Intro_to_El-
ectroanalytical_Chemistry.ppt Diakses pada tanggal 15 Oktober 2013 pukul 22.30
Anonim. http://faculty.clayton.edu/Portals/95/Imported/a-
s.clayton.edu/aagyeman/ELECTROCHEMISTRY/chapter5-4700E-Potentiometry.ppt
Diakses pada tanggal 15 Oktober 2013 pukul 22.30
http://www.hach.com/SmartProbes