TITRASI POTENSIOMETRI
A. TUJUAN PERCOBAAN
Menentukan titik akhir titrasi asam basa secara potensiometri B. DASAR TEORI
Potensiometri adalah suatu cara analisis berdasarkan pengukuran beda potensial sel dari suatu sel alektrokimia. Pada potensiometri mempelajari hubungan antara konsentrasi dengan potensial. Metode ini digunakan untuk mengukur potensial, pH suatu larutan, menentukan titik akhir titrasi dan menentukan konsentrasi ion-ion tertentu dengan menggunakan elektroda selektif ion. Susunan alat pada potensiometri meliputi elektroda pembanding (reference electrode), elektroda indikator (indicator electrode), dan alat pengukur potensial.
➢ Elektroda Pembanding
Elektroda pembanding adalah suatu elektroda yang mempunyai harga potensial tetap atau harga setengah selnya dapat diketahui, konstan, dan tidak peka terhadap komposisi larutan yang diselidiki. Terdapat dua jenis elektroda pembanding, yaitu :
1. Elektroda pembanding primer
Contoh dari elektroda jenis ini adalah elektroda hidrogen standar. Dimana elektroda ini terbuat dari platina yang dilapisi platina hitam dengan maksud agar absorpsi gas hidrogen pada permukaan elektroda dapat berlangsung sempurna, sehingga reaksinya :
H2 ⇔ 2 H+ + 2e
Dapat berlangsung cepat dan reversibel. Potensial setengah sel dari elektroda pembanding primer adalah nol Volt. Notasi setengah sel dari elektroda hidrogen adalah :
Pt/H2 (atm), H+ (M) atau H+ (M), H2 (atm) / Pt
2. Elektroda pembanding sekuder
Beberapa contoh elektroda pembanding yang sering digunakan untuk pengukuran secara potensiometri adalah :
a) Elektroda kalomel (calomel electrode)
b) Elektroda perak-perak klorida.
Sedangkan elektroda indikator (indicator electrode) adalah elektroda yang potensialnya tergantung pada konsentrasi zat yang sedang diselidiki. Elektroda ini merupakan pasangan dari elektroda pembanding dan terbagi dalam dua kelompok, yaitu :
1. Elektroda logam
Elektroda logam terbagi dalam empat kelompok diantaranya elektroda jenis pertama, elektroda jenis kedua, elektroda jenis ketiga, dan elektroda untuk jenis sistem redoks.
2. Elektroda membran
Elektroda membran digunakan untuk menunjukkan ion tertentu. Elektroda ini biasanya disebut dengan elektroda selektif ion (ionic selective electrode, ISE). Elektroda digunakan untuk penentuan pH dengan mengukur perbedaan potensial antara larutan pembanding yang keasamannya tetap dan larutan yang dianalisis. Elektroda membran dibagi menjadi empat kelompok, yaitu :
a) Elektroda membran kaca b) Elektroda membran cairan c) Elektroda padatan
d) Elektroda penunjuk gas
Dalam titrasi potensiometri titik akhir dideteksi dengan menetapkan volume pada saat terjadi perubahan potensial yang relatif besar ketika ditambahkan titran. Berbagai reaksi titrasi dapat diikuti dengan pengukuran potensiometri, reaksi meliputi penambahan atau pengurangan beberapa ion yang sesuai dengan jenis elektrodanya. Potensial diukur sesudah penambahan sedikit volume titran secara kontinue. Salah satu reaksi yang dapat diterjadi pada titrasi potensiometri adalah reaksi netralisasi, yaitu reaksi asam basa. Sedangkan titran pada umumnya adalah larutan standar dari elektrolit kuat yaitu NaOH dan HCl.
Pada percobaan di laboratorium, elektroda-elektroda acuan lebih praktis digunakan untuk mengukur potensial-potensial dari setengah sel lainnya. Elektroda acuan yang umum digunakan adalah elektroda kalomel. Potensial dapat diketahui melalui persamaan redoks sederhana yaitu:
Hg2+ + 2e Hg
[
+]
− = 2 2 1 log 2 0592 , 0 Hg E E ο ... (1)Karena Hg22+ terlibat dalam kesetimbangan lain . Hg2Cl2 (garam
yang sedikit larut) sehingga dapat ditulis sebuah konstanta hasil kali kelarutan (Ksp)
[
2]
[ ]
2 2 − + = Hg Cl Ksp[
]
[ ]
2 2 2 − + = Cl Ksp Hg ...(2)Substitusi dari persamaan 2 ke 1 menghasilkan :
[ ]
Ksp Cl E E = − log − 2 0592 , 0 οDikarenakan E0 dan Ksp adalah konstanta, terlihat bahwa
konsentrasi dari Cl-. Pada umumnya larutan tersebut dijenuhkan dengan KCl.
Elektrodanya dengan demikian disebut elektroda kalomel jenuh atau SCE dan potensiat elektroda tunggalnya adalah +0,2458 V pada 25oC.
Elektroda gelas merupakan elektroda penunjuk pH. Elektroda ini terdiri dari suatu bola gelas yang didalamnya berisi HCl dengan konsentrasi tertentu, sebagai elektroda pembanding dipakai elektroda Ag-AgCl dan elektroda kalomel. Elektroda gelas dapat ditulis sebagai berikut: elektroda pembanding; larutan dengan pH tertentu; gelas; larutan dengan pH tidak diketahui. Sel yang disusun dengan elektroda kalomel dapat ditulis sebagai berikut: Ag, AgCl; larutan dengan pH tertentu; gelas, larutan pH tidak diketahui, KCl: Hg2Cl2, Hg. Dari sel
ini maka yang berubah-ubah hanya pH larutan. Sehingga E sel hanya bergantung pada pH larutan:
E sel = Eo
SCE + RT/nF Ln H+
Pada 25oC, E sel = Eo
Dalam hal ini ESCE termasuk elektroda kalomel, elektroda larutan, dan pH tertentu
dengan dinding gelas, denagn larutan dengan pH yang tidak diketahui dan E Ag-AgCl elektroda gelas. Dapat dipakai dalam larutan yang berupa oksidator kuat, dapat dipakai dalam larutab bukan buffer dapat dipakai dengan larutan yang hanya sedikit punya gelas tertentu dapat diukur pH larutan dengan internal 0 – 9 bahkan 0 – 12.
Kesukaran yang timbul adalah tekanan gelas dari gelas yang besar, hingga tidak dapat dipakai potensiometri biasa. Untuk itu perlu dipakai potensiometri tabung vakum. Selain cara kurva dan penambahan standar, hal penting lainnya dari elektroda tertentu bagi analisis secara kuantitatif adalah sebagai penunjuk titik akhir titrasi. Apabila elektroda tersebut digunakan sebagai penunjuk elektroda selama di dalam larutan selama berlangsungnya titrasi, maka cara analisis itu disebut dengan titrasi potensiometri, digunakannya elektroda tertentu karena tidak semua elektroda dapat digunakan sebagai indikator titik akhir titrasi. Pada dasarnya titrasi potensiometri adalah suatu titrasi dimana titik akhir titrasinya tidak ditentukan dengan menggunakan indikator, melainkan ditentukan dengan mengukur perubahan potensial elektroda atau perubahan pH larutan selama titrasi berlangsung. Beberapa reaksi yang dapat ditetapkan secara potensiometri adalah reaksi penetralan, redoks, pengendapan, dan reaksi kompleksometri. Sebagai contohnya adalah titrasi asam basa dengan menggunakan elektroda yang peka terhadap perubahan pH, misalnya elektroda membran kaca yang sensitif terhadap ion H+.
Titik akhir dalam titrasi potensiometri dapat dideteksi dengan menetapkan volume pada mana terjadi perubahan potensial yang relatif besar ketika ditambahkan titran. Penentuan titik akhir titrasi dengan cara potensiometri akan memberikan hasil yang lebih teliti daripada dengan menggunakan indikator. Pada umumnya, titrasi dengan menggunakan indikator tergantung pada pengamatan dan ketelitian seseorang dalam mengamati perubahan yang terjadi. Dengan menggunakan titrasi potensiometri pengamatan titik akhir titrasi tidak diganggu oleh perubahan warna larutan dan kekeruhan. Pada dasarnya tujuan dari titrasi potensiometri adalah untuk menentukan letak titik ekivalen. Dalam menentukan titik ekivalen tersebut dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain, yaitu turunan pertama ∆E / ∆V atau ∆Ph / ∆V vs volume titran (Vx), kemudian dari
grafik yang diperoleh dicari harga maksimum atau minimumnya. Cara lainnya adalah dari turunan keduanya, yaitu ∆2E / ∆V2 atau ∆2pH /∆V2 vs volume titran
(VY), kemudian dari grafik yang diperoleh dicari titik nolnya. Perhitungan pada
turunan pertama dan kedua adalah : Perhitungan pada turunan pertama,
V pH ∆ ∆ = V pH pH ∆ − 1 2 dan ∆V1 = V2 - V1 Keterangan :
∆ V1 adalah selisih volume pada turunan pertama
V1 adalah volume pada pengukuran pertama
V2 adalah volume pada pengukuran kedua
Perhitungan pada turunan kedua,
2 2 V pH ∆ ∆ = 2 1 2 V V pH V pH ∆ ∆ ∆ − ∆ ∆ dan ∆V2 = Vx2 – Vx1 Keterangan :
∆V2 adalah selisih volume pada turunan kedua
Vx1 adalah volume turunan pertama pada data pertama
∆V2 adalah volume turunan pertama pada data kedua
2 2 1 2 1 2 1 2 X X X X Y X V V V V V V V V = + = + + =
E. volt V E ∆ ∆ Titik akhir Titik akhir
V,mililiter V,mililiter Titik akhir 2 2 V E ∆ ∆ V, milliliter
A. ALAT DAN BAHAN Bahan : HCl 0,1N NaOH 0,1N Aquades Tissue Alat : pH meter Pengaduk magnet Buret 50mL Beaker glass 250mL Klem dan Statif Pipet gondok 250 mL Propipet
Botol semprot B. CARA KERJA
1. Menyalakan alat pH meter selama 15 menit untuk pemanasan 2. Menstandarisasi alat pH meter dengan pH 4,3 dan 9,4
3. Mencuci elektroda dengan botol semprot dan mengeringkan dengan tissue
4. Mengambil larutan NaOH 0,1N sebanyak 25mL dan memasukkannya dalam beaker glass setelah itu memasukkan elektroda, melakukan standarisasi. Mencatat pH dan mL HCl 0,1N standart yang
ditambahkan. Volume penambahan dapat diukur sampai dengan 30mL. Menentukan Veq HCl dan normalitas NaOH.
5. Menggunakan NaOH standart yang telah diketahui normalitasnya untuk menentukan 25 mL sampai HCl secara potensiometer.
6. Membuat grafik E Vs V mL NaOH
ΔV ΔE vs V; ΔE ΔV vs V; 2 2 ΔV E Δ
7. Tentukan Veq dan mg NaOH dalam sampel
C. DATA PENGAMATAN
vol HCl pH E ∆E/∆V Vx Vy ∆2E/∆V2 ∆V/∆E
0 11.92 0.951664 -0.04 0.5 1 0.03 -25 1 11.88 0.949296 -0.01 1.5 2 0.01 -100 2 11.87 0.948704 0 2.5 3 -0.03 #DIV/0! 3 11.87 0.948704 -0.03 3.5 4 0 -33.33333 3 4 11.84 0.946928 -0.03 4.5 5 -0.01 -33.33333 3 5 11.81 0.945152 -0.04 5.5 6 0.03 -25 6 11.77 0.942784 -0.01 6.5 7 0.01 -100 7 11.76 0.942192 0 7.5 8 -0.06 #DIV/0! 8 11.76 0.942192 -0.06 8.5 9 0.01 -16.66666 7 9 11.7 0.93864 -0.05 9.5 10 -0.02 -20 10 11.65 0.93568 -0.07 10.5 11 0.04 -14.28571 4 11 11.58 0.931536 -0.03 11.5 12 -0.02 -33.33333 3 12 11.55 0.92976 -0.05 12.5 13 -0.04 -20 13 11.5 0.9268 -0.09 13.5 14 0.01 -11.11111
1 14 11.41 0.921472 -0.08 14.5 15 -0.07 -12.5 15 11.33 0.916736 -0.15 15.5 16 -0.03 -6.666666 7 16 11.18 0.907856 -0.18 16.5 17 -0.16 -5.555555 6 17 11 0.8972 -0.34 17.5 18 -0.07 -2.941176 5 18 10.66 0.877072 -0.41 18.5 19 -0.02 -2.439024 4 19 10.25 0.8528 -0.43 19.5 20 0.08 -2.325581 4 20 9.82 0.827344 -0.35 20.5 21 -0.13 -2.857142 9 21 9.47 0.806624 -0.48 21.5 22 -0.84 -2.083333 3 22 8.99 0.778208 -1.32 22.5 23 0.15 -0.757575 8 23 7.67 0.700064 -1.17 23.5 24 0.73 -0.854700 9 24 6.5 0.6308 -0.44 24.5 25 -0.01 -2.272727 3 25 6.06 0.604752 -0.45 25.5 26 -0.43 -2.222222 2 26 5.61 0.578112 -0.88 26.5 27 -1.19 -1.136363 6 27 4.73 0.526016 -2.07 27.5 28 1.78 -0.483091 8 28 2.66 0.403472 -0.29 28.5 29 0.16 -3.448275 9 29 2.37 0.386304 -0.13 29.5 -7.692307 7 30 2.24 0.378608
Reaksi yang terjadi = NaOH + HCl Na+ + Cl- + H 2O
Volume NaOH = 25 mL Normalitas HCl (dari standardisasi) = 0.1 N
Volume HCl = Titik ekuivalen pada kurva titrasi Kurva Turunan Pertama
Kurva Turunan Kedua
Titik ekuivalen titrasi pertama dan kedua adalah saat volume HCl yang ditambahkan 27 mL dan 28 ml
Kurva Turunan Kedua
D. Pembahasan
Potensiometri adalah salah satu metode penentuan konsentrasi zat melalui pengukuran nilai potensial. Nilai potensial yang diukur setiap penambahan volume titran tertentu akan diplotkan menjadi kurva titrasi dan akan didapatkan titik ekuivalen titrasinya. Volume pada titik ekuivalen titrasi tersebut adalah volume titran yang akan digunakan dalam perhitungan selanjutnya. Dalam potensiometri ini, tidak digunakan indikator karena dengan
pengukuran potensial larutan sudah bisa didapatkan titik ekuivalennya dari kurva (Underwood 1998). Titik akhir titrasi diharapkan mendekati titik ekivalen sehingga data yang dihasilkan dianggap memiliki kesalahan yang kecil.
Pada percobaan ini, digunakan HCl yang telah distandardisasi sebagai titran dan NaOH sebagai analitnya. Konsentrasi titran (HCl) yaitu 0.1 N. Larutan NaOH yang telah diencerkan diambil sebanyak 25 mL kemudian di masukkan dalam gelas kimia dan dititrasi dengan HCl 0.1 N untuk diketahui titik akhir / titik ekivalen dari titrasi NaOH. Seperti pada standardisasi, nilai potensial yang terbaca semakin lama semakin turun seiring bertambahnya titran karena semakin banyak titran yang ditambahkan maka semakin sedikit jumlah ion yang ada pada larutan karena ion tersebut bereaksi dengan ion dari titran menjadi senyawa bermuatan total nol yaitu H2O.
Untuk membandingkan apakah pada saat kurva titrasi naik dengan curam, benar-benar tercapai titik kesetimbangan, maka dibuat grafik hubungan antara pH dengan volume titan, grafik ΔE/ΔV dengan volum titran, grafik hubungan Δ2E/ΔV2 dengan volume titran. Dari grafik hubungan Δ2E/ΔV2
dengan volume titran menunjukkan bahwa kurva mengalami kenaikan yang cukup signifikan, meskipun terjadi penurunan nilai pH, hal ini terjadi pada saat penambahan HCl mencapai 27 mL, pada titik ini ditandai sebagai titik ekivalen pertama dengan pH yang tercatat sebesar 4,73. Penurunan pH juga terjadi pada saat penambahan HCl mencapai 28 mL, dengan pH sebesar 2,66. Titik ini ditandai sebagai titik ekivalen kedua. Titik ekivalen merupakan titik pada saat dimana tercapainya suatu kesetimbangan kimia dalam larutan. Kesetimbangan kimia terjadi pada saat laju pembentukan produk sama dengan laju penguraian reaktan. Sedangkan pada grafik hubungan antara pH dengan volume titan dan grafik ΔE/ΔV dengan volum titran yang didapatkan dari pengolahan data hasil percobaan tidak menunjukkan kenaikan yang signifikan bahkan grafik tersebut menunjukkan penurunan yang cukup signifikan. Hal ini mungkin disebabkan oleh kesalahan yang terjadi selama percobaan. Kesalahan yang mungkin terjadi adalah kesalahan titrasi, yaitu keterbatasan penglihatan membaca buret.
Penentuan titik ekuvalen dan titik akhir titrasi pada potensiometri tidak menggunakan indikator karena bisa langsung didapatkan dari kurva titrasi penurunan pertama dan kedua nilai potensial. Dari kurva titrasi potensiometri dapat diketahui bahwa titik ekuivalen pertama terjadi pada saat volume HCl ditambahkan sebanyak 27 mL dengan nilai pH 4,73 dan titik ekivalen kedua terjadi pada saat volume HCl ditambahkan sebanyak 28 ml dengan nilai pH 2,66. Dari grafik hubungan Δ2E/ΔV2 dengan volume titran menunjukkan bahwa kurva
mengalami kenaikan yang cukup signifikan, sedangkan pada grafik hubungan antara pH dengan volume titan dan grafik ΔE/ΔV dengan volum titran yang didapatkan dari pengolahan data hasil percobaan tidak menunjukkan kenaikan yang signifikan bahkan grafik tersebut menunjukkan penurunan yang cukup signifikan, sehingga titik ekivalen tidak dapat ditentukan dari kurva tersebut. Hal ini mungkin disebabkan oleh kesalahan yang terjadi selama percobaan. Kesalahan yang mungkin terjadi adalah kesalahan titrasi, yaitu keterbatasan penglihatan membaca buret.
J. DAFTAR PUSTAKA
Underwood. 1990. Analisis Instrumental. Jakarta : Penerbit Gramedia.
Soebagio, dkk. 2002. Common Text Book. Kimia Analitik II. Malang : Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang
Annisa Syabtini. 2010. Titrasi Potensiometri. www. Annishanfushie weblog.com. Diakses tanggal 10 Mei 2010
