This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MAKALAH
CARA PEMISAHAN ELEKTROANALITIK
KONDUKTOMETRI
OLEH:
KELOMPOK 3
NAMA :
1. ARRIJAL MUSTAKIM (1010412015)
2. GUSTRIYANI DEVITA PASARIBU (110411004)
3. TRIO SANGGALA (1110412044)
4. FATMA YUKA DESRI (1110412055)
5. FEBRINA TRINARANTI (1110413045)
6. VELA ARI OKDINA PUTRI (1110413046)
DOSEN PEMBIMBING :
YEFRIDA M.Si
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGTAHUAN ALAM
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2013
I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Pengembangan teknik analisis kimia terus dikembangkan menjadi lebih
canggih dan minimalis ukurannya. Tidak hanya pengembangan metode
potensiometri yang dimulai dengan pengembangan elektoda yang
digunakan. Analisis suatu sampel larutan dapat juga didasarkan pada
kemampuan suatu ion untuk menghantarkan muatan listrik di antara kedua
elektroda. Teknik tersebut dikenal sebagai konduktometri. Teknik ini
menggunakan dua elektroda yang bersifat inert. Pengukuran pada teknik
ini berbeda dengan potensiometri. Potensiometri mengukur potensial
antara dua elektroda sedangkan konduktometri mengukur konduktansi
elektrolit antara kedua elektroda. Konduktometri merupakan suatu metoda
analisis kimia yang berdasarkan daya hantar listrik yang dihasilkan oleh
sepasang elektroda inert yang mempunyai luas penampang (A) dan jarak
tertentu (d). Daya hantar listrik tersebut merupakan fungsi konsentrasi
komponen-komponen ion yang ada dalam larutan elektrolit yang akan
diukur.
Titrasi konduktometri netralisasi adalah hantaran yang disebabkan oleh
ion H+ dari asam akan berkurang karena diikat oleh ion OH- , namun
setelah tercapainya titik ekivalensi, hantaran akan menarik lagi dengan
mningkatnya kelebihan ion OH-.Setiap penambahan mmol ekivalen MOH
akan mengikat sejumlah mmol ekivalen ion H+ yang ada dalam larutan
sehingga nilai hantaran akan berkurang sampai tercapai titik ekivalen.
Prinsip titrasi konduktometri adalah kecepatan ion H+ jauh lebih besar dari
ion positif lainnya dan kecepatan ion OH- jauh lebih besar dari ion negatif
lainnya.
I.2 Aplikasi
Konduktometri dapat diaplikasikan kedalam industri dan laboratoium
dalam bentuk :
a. Pengunaan alat konduktometer di laboratorium yaitu untuk mengukur
daya hantar larutan zat elektrolit baik secara langsung, seperti
pengukuran daya hantar larutan sampel air atau air limbah, sampel
makanan/minuman atau obat-obatan atau digunakan di laboratorium
pada proses titrasi netralisasi, titrasi pengendapan bahkan dapat juga
digunakan untuk menentukan kelarutan dan hasil kali kelarutan (K dan
Ksp) suatu larutan elektrolit yang sulit larut. Pada titrasi secara
konduktometri akan terjadi perubahan ion ataupun jumlah ion yang
mengakibatkan perubahan hantaran larutan selama titrasi tersebut.
b. Konduktometri juga dapat digunakan dalam penganalisaan enzim.
c. Dalam bidang kedokteran/Klinis: Analisis kandungan unsur atau
senyawa dalam sampel air seni, cairan tubuh, dan sebagainya.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Konduktometri adalah salah satu metoda analisa kimia kuantitatif
berdasarkan daya hantar listrik suatu larutan. Daya hantar listrik (G) suatu larutan
bergantung pada jenis dan konsentrasi ion di dalam larutan. Daya hantar listrik
berhubungan dengan pergerakan suatu ion di dalam larutan ion yang mudah
bergerak mempunyai daya hantar listrik yang besar. Kelebihan ini meliputi biaya
yang rendah. Voltmeter dan elektroda jauh lebih murah dibandingkan dengan
instrumen-instrumen ilmiah yang paling modern.
Berdasarkan hukum Ohm bahwa arus listrik I (ampere) yang mengalir
dalam sebuah konduktor berbanding lurus dengan gaya gerak listrik E (volt) dan
berbanding terbalik dengan hambatan R (ohm) dari konduktor. I=E/R (1)
Sehingga daya hantar listrik mempunyai satuan ohm-1 . Bila arus listrik dialirkan
dalam suatu larutan yang mempunyai dua elektroda, maka daya hantar listrik (G)
berbanding lurus dengan luas permukaan elektroda (A) dan berbanding terbalik
dengan jarak kedua elektroda (I). G = l/R = k (A / l) (2).
Kemampuan suatu zat terlarut untuk mengantarkan arus listrik disebut
daya hantar ekivalen (^) yang didefinisikan sebagai daya hantar suatu gram
ekivalen zat terlarut di antara dua elektroda dengan jarak kedua elektroda adalah 1
cm. yang dimaksud dengan berat ekivalen adalah berat molekul dibagi jumlah
muatan negatif atau positif.
Volume larutan (cm3) yang mengandung satu gram ekivalen zat terlarut
diberikan oleh V=1000/C (3) Dengan C adalah konsentasi (ekivalen per cm3),
bilangan 1000 menunjukan 1 liter = 1000 cm3. Volume juga dapat dinyatakan
sebagai kali luas (A) dan jarak kedua elektroda (1V=I A (4) Dengan I sama
dengan 1 cm; V=A=1000/C (5) Subtitusi persamaan ini ke dalam persamaan G
diperoleh; G=1/R=1000k/C (6) Daya hantar ekivalen pada larutan encer diberi
simbol yang harganya tertentu untuk setiap ion (Basset, 1994:616). Dalam
pengukuran daya hantar listrik diperlukan sumber listrik, sel untuk meyimpan
larutan dan jembatan (rangkaian elektronik) untuk mengukur tahanan larutan.
Berikut adalah penjelasan hal-hal yang diperlukan dalam pengukuran daya
hantar listrik Sumber listrik Hantaran arus DC (Direct Current) melalui larutan
merupakan proses Faraday, yaitu oksidasi dan reduksi terjadi pada kedua
elektroda. Sedangkan arus AC (Alternating Current) tidak memerlukan arus
elektro kimia pada elektroda-elektrodanya. Dalam hal ini, aliran arus listrik bukan
akibat proses Faraday. Perubahan karena proses Faraday dapat merubah sifat
listrik sel, maka pengukuran konduktometri didasarkan pada arus non Faraday
atau arus AC. 2) Tahanan jembatan Jembatan Wheatstone merupakan jenis alat
yang digunakan untuk pengukuran daya hantar. 3) Sel Salah satu bagian
konduktometer adalah sel yang terdiri dari sepasang elektroda yang terbuat dari
bahan yang sama.
Biasanya elektroda berupa logam yang dilapisi logam platina untuk
menambah efektifitas permukaan elektroda.Prinsip kerja dari konduktometri ini
adalah sel hantaran dicelupkan kedalam larutan ion positif dan negative yang ada
dalam larutan menuju sel hantaran menghasilkan sinyal listrik berupa hambatan
listrik larutan. Hambatan listrik dikonversikan oleh alat menjadi hantaran listrik
larutan. Konduktometri adalah suatu metoda analisi yang berdasarkan kepada
pengukuran daya hantar listrik yang dihasilkan oleh sepasang elektroda inert yang
mempunyai luas penampang (A) dan jarak tertentu (d).
Daya hantar listrik tersebut merupakan fungsi konsentrasi dari larutan
elektrolit yang di ukur. Daya hantar listrik berhubungan dengan pergerakan suatu
ion di dalam larutan ion yang mudah bergerak mempunyai daya hantar listrik
yang besar. Daya hantar listrik (G) merupakan kebalikan dari tahanan (R),
sehingga daya hantar listrik mempunyai satuan ohm-1 .
Bila arus listrik dialirkan dalam suatu larutan mempunyai dua elektroda,
maka daya hantar listrik (G) berbanding lurus dengan luas permukaan elektroda
(A) dan berbanding terbalik dengan jarak kedua elektroda (l). G = l/R = k (A / l)
dimana k adalah daya hantar jenis dalam satuan ohm -1 cm -1 Daya Hantar
Ekivalen (Equivalen Conductance) Kemampuan suatu zat terlarut untuk
menghantarkan arus listrik disebut daya hantar ekivalen (^) yang didefinisikan
sebagai daya hantar satu gram ekivalen zat terlarut di antara dua elektroda dengan
jarak kedua electroda 1cm.
Yang dimaksud dengan berat ekuivalen adalah berat molekul dibagi
jumlah muatan positif atau negatif. Contoh berat ekivalen BaCl2 adalah BM
BaCl2 dibagi dua. Volume larutan (cm3) yang mengandung satu gram ekivalen
zat terlarut diberikan oleh, V = 100 / C dengan C adalah konsentrasi (ekivalen per
cm-3), bilangan 1000 menunjukkan 1 liter = 1000 cm3. Volume dapat juga
dinyatakan sebagai hasil kali luas (A) dan jarak kedua elektroda (1). V= l A
Dengan l sama dengan 1 cm ,
32. V = A = 100 / C Substitusi persamaan ini ke dalam persamaan G diperoleh,
G = 1/R = 1000k/C Daya hantar ekivalen (^) akan sama dengan daya hantar listrik
(G) bila 1 gram ekivalen larutan terdapat di antara dua elektroda dengan jarak 1
cm. ^ = 1000k/C Daya hantar ekivalen pada larutan encer diberi simbol yang
harganya tertentu untuk setiap ion. Pengukuran Daya Hantar Listrik Pengukuran
daya hantar memerlukan sumber listrik, sel untuk menyimpan larutan dan
jembatan (rangkaian elektronik) untuk mengukur tahanan larutan. 1. Sumber
listrik Hantaran arus DC (misal arus yang berasal dari batrei) melalui larutan
merupakan proses faradai, yaitu oksidasi dan reduksi terjadi pada kedua elektroda.
Sedangkan arus AC tidak memerlukan reaksi elektro kimia pada elektroda-
elektrodanya, dalam hal ini aliran arus listrik bukan akibat proses faradai.
Perubahan karena proses faradai dapat merubah sifat listrik sel, maka
pengukuran konduktometri didasarkan pada arus nonparaday atau arus AC. 2.
Tahanan Jembatan Jembatan Wheatstone merupakan jenis alat yang digunakan
untuk pengukuran daya hantar. 3. Sel Salah satu bagian konduktometer adalah sel
yang terdiri dari sepasang elektroda yang terbuat dari bahan yang sama. Biasanya
elektroda berupa logam yang dilapisi logam platina untuk menambah efektifitas
permukaan elektroda.
Aplikasi Analitik
Pengukuran – pengukuran hantaran biasanya dilakukan pada larutan berair
( H2O adalah penghantar buruk pada 250 C ). Pada konsentrasi tinggi, kenaikan
konsentrasi menyebabkan naiknya hantaran secara linear . Contoh aplikasinya
adalah analisi kandungan NO2:H2O dalam asam nitrat berasap. Hantaran diukur
pada HNO3 sebelum dan sesudah pengolahan dengan KNO3Ini merupakan
prosedur yangyang cepat dan baik untuk melakukan analisis air. Dan juga
bermanfaat untuk penentuan amoniak dalam materi biogas, dimana amoniak
dikeluarkan kemudian ditampung dalam H3BO3. Kemudian hantaran spesifiknya
diukur. Ini juga digunakan untuk menentukan ion – ion spesifik pada lingkungan
ion – ion lain yangm mudah diendapkan, sedangkan ion spesifik itu sendiri
kelarutannya kecil. Nilai K ditentukan sebelum dan sesudah penambahan reagen
pengendap.
Larutan berair digunakan dalam pengukuran konduktansi (H2O adalah
konduktor yang buruk , LH2O = 5 x 10-8 mho per cm pada 25oC ) . Larutan elektrolit
kuat menunjukkan peningkatan linier dalam konduktansi dengan meningkatnya
konsentrasi terutama pada konsentrasi tinggi. Mencapai maksimum dan kemudian
berkurang. Asam nitri dapat dianalisis untuk NO2 : H2O terkandung dengan
pengukuran konduktivitas. Konduktansi diukur untuk HNO3 sebelum dan setelah
perlakuan dengan KNO3. Sebuah prosedur yang cepat dan nyaman telah dirancang
untuk memeriksa analisis air alami dan air asin . Hal ini juga berguna untuk
penentuan jumlah kecil amonia dalam bahan biologis. NH3 dihilangkan dengan
perlakuan dengan H3BO3 dan konduktansi spesifik diukur sebelum dan setelah
perlakuan. Ini juga digunakan untuk menentukan ion tertentu pada konsentrasi
sedang pada ion lain jika reagen tersedia yang selektif akan menghapus ion yang
diinginkan sebagai endapan atau kompleks tidak terionisasi. K diukur sebelum
dan sesudah penambahan reagen tersebut. Namun, pengukuran langsung
mempunyai kelemahan selektivitas karena spesies dibebankan menambah nilai
total dari konduktansi. Memiliki aplikasi maksimum dalam kromatografi ion.
Konduktansi memberikan informasi yang baik pada asosiasi atau disosiasi
kesetimbangan dalam larutan ionik berair.
METODA KONDUKTOMETRI
Pada bagian sebelumnya, kita telah memahami potensiometri dimana
keduanya elektroda inert, dan salah satu elektroda pada polarografi sanggup
terpolarisasi. Pada bagian ini, kita akan membahas situasi dimana kedua elektoda
akan terpolarisasi. Sifat listrik dari larutan tidak tergantung pada jalannya reaksi
elektoda akan dibahas pada bab ini.
PRINSIP ANALISIS
Berdasarkan hukum Ohm I = E/R, dimana I = kuat arus dalam ampere,
jika E dalam Volts dan R adalah tahanan dalam ohm. Hukum ini benar jika reaksi
elektroda spesifik dan keterbatasan difusi dieliminasi. Konduktivitas,
didefenisikan sebagai kebalikan dari tahanan, jadi I = EL. Satuan dari
konduktivitas adalah ‘mho’, kebalikan dari ohms. Konduktivitas, tergantung
kepada jarak, d, dimana mempengaruhi area elektroda, dan konsentrasi
Ci ion per satuan volume dari larutan dan konduktansi equivalen dari ion.
Dimana :
Penjumlahan dengan simbol ∑ dengan fakta bahwa konstribusi ke
konduktansi dari berbagai ion saat ini adalah aditif. Sejak ‘a’ dan ‘d’ adalah cms,
C atau konsentrasi seharusnya dalam ccs atau mls. Jika konsentrasi pada keadaan
normal (equivalen per liter) kita harus mengenal faktor 1000. Pada
konduktometer, sejak geometri pada kapal sukar terukur kita mengganti θ = da
, ini
mempunyai nilai sel yang konstan, maka disebut dengan sel konstan. Dengan
mensubstitusi nilai diatas, maka :
Pada penjumlahan ∑Ci λ i dapat diganti dengan Cλ, dimana λadalah
konduktivitas ekuivalen untuk kasus dari ionisasi tunggal senyawa dalam suatu
larutan. Maka konduktivitas ekuivalen sama dengan dengan jumlah konduktivitas
ekuivalen ionik ʌ = ∑Ci λ i (tabel 47.1)
Untuk membandingkan nilai-nilai konduktansi diperoleh dengan berbagai
rakitan elektroda, konduktansi dapat diganti oleh konduktivitas atau konduktansi
spesifik (K), di defenisikan sebagai berikut :
Sel konstan dapat ditentukan secara eksperimental menggunakan
persamaan di atas sebagai θ = K/L. pengukuran konduktansi dilakukan pada
larutan yang diketahui konduktansi spesifiknya. Potassium klorida sebagian besar
dimanfaatkan sebagai solusi referensi (tabel 47.2)
nilai-nilai untuk konduktansi spesifik (K)pada 20oC untuk berbagai konsentrasi
KCl diberikan pada tabel nomor 47.3
Konduktansi electrolitic bergantung pada temperatur dengan meningkat
nilainya sekitar 2 % per oC, sehingga semua pengerjaan eksperimental harus
dilakukan pada suhu konstan. Semua pengukuran dibuat pada suhu 25oC.
Konduktivitas ekuivalen ionik λ sangat penting bagi ion yang memberikan
informasi kuantitatif mengenai konstribusi relatif untuk pengukuran konduktansi.
Sehingga λ tergantung pada total konsentrasi ionik dari larutan, meningkat
dengan adanya tingkatan pengenceran. Nilai konduktansi ekuivalen pada kation
dan anion diringkas dalam tabel 47.1
PENGUKURAN KONDUKTANSI
Untuk menghindari arus Faraday dan seluk beluk elektrolit, pengukuran
konduktansi yang selalu diambil dengan alternating current (AC ) atau arus bolak
balik. Dengan frekuensi dari arus sekitar 1000 Hz. Pengadukan yang efisien
sangat penting. Rangkaian untuk penentuan konduktansi elektrolit ( L ) adalah
jembatan Wheatstone (Gambar 47.1 ) dimodifikasi untuk beroperasi pada AC
( E ) sumber energi jembatan.
R3 dan Rx adalah tahanan, rasio dijaga pada rasio 0,1 , 1 , atau 10 atau mungkin
sama (yaitu R1 = R2 ) . Rx adalah resistensi dari sel konduktansi . R3 adalah
resistansi dari tahanan standar. Kapasitansi ( Cx ) sejajar dengan Rx . Itu
menyebabkan pergeseran fasa potensi bergantian di Rx yang seimbang dengan
kapasitor udara (C) pada tahanan keseimbangan. Potensi bergantian muncul di
seluruh diagonal jembatan dapat diamati secara langsung dengan earphone atau
galvanometer AC . Sebuah kondisi keseimbangan dalam jembatan ada jika output
dari penguat ( atau suara di earphone ) adalah nol , di mana titik
Sumber daya (AC) beroperasi dalam kisaran 60-1.000 Hz pada potensial 6-10 V.
Karena telinga memiliki respon yang baik pada 1000 Hz lebih disukai untuk
mendeteksi titik nol dengan earphone. Jembatan Wheatstone tidak memuaskan
bagi percobaan konduktansi dengan misalnya daya tahan tinggi dalam sistem
berair atau garam cair. Untuk mengkalibrasi dan menghitung sel konstan, kalium
klorida lebih disukai (lihat tabel 47,2). Karena konduktansi bervariasi dengan
suhu (2% per oC) perlu untuk dijaga suhu konstan.
Titrasi konduktometri menyediakan cara mudah untuk mencari titik akhir
dalam titrasi . Contoh paling dikenal adalah bahwa titrasi asam borat dengan dasar
yang kuat ketika perubahan volume dicatat. Titik akhir tidak spesifik terutama
dalam titrasi redoks. Untuk reaksi yang baik kelebihan ion hidrogen yang
diperlukan untuk mendapatkan perubahan yang terlihat dalam nilai konduktansi.
Konduktometri mengacu pada prosedur titrasi sementara konduktometri mengacu
pada pengukuran non - nitrative. Metode konduktansi dapat digunakan untuk
mengikuti jalannya titrasi jika perbedaan besar dalam konduktansi spesifik ada
dalam larutan sebelum dan setelah penambahan titran . Konstanta sel (θ ) harus
diketahui. Jarak elektroda tidak harus bervariasi terlalu banyak selama
pengukuran konduktansi sebanding dengan konsentrasi pada suhu konstan, tetapi
konduktansi pada penambahan reagen mungkin tidak bervariasi secara linear
sebagai pengenceran larutan juga terjadi karena penambahan air. Hidrolisis juga
akan menyebabkan masalah yang sama. Maka kita perlu koreksi untuk volume
titran .
Contoh terbaik ialah titrasi asam basa karena OH-atau H + menunjukkan
perbedaan besar dalam nilai konduktansi. Asam-basa titrasi kurva yang
melibatkan (a) asam kuat dan basa kuat dan (b) asam lemah dan basa kuat
ditunjukkan pada gambar 7.2. Perpanjangan perubahan besarnya konduktansi
tidak tergantung pada konsentrasi yang sesuai. Pengukuran konduktometri
melibatkan pengendapan dan kompleksasi tidak sangat cocok untuk titrasi, untuk
perubahan kecil dalam konduktansi tidak berguna terutama dalam titrasi
pengendapan.
(a) Titrasi Asam Kuat - Basa Kuat (b) Asam Lemah + Basa Kuat