MAKALAH ANALISIS INSTRUMENTAL
“POTENSIOMETRI”
Disusun oleh :
1. Nilam Sari Maulidina (2011210171) 2. Nining Novita Ningsih (2011210173)
3. Nofita Chairni (2011210175)
4. Nur Hayati (2011210179)
5. Putri Apriyani (2011210190)
6. Putri Aprilia Warmy (2011210191)
7. Putri Batenia (2011210192)
8. Rani Fitri Hayati (2011210197)
9. Ratu Indah Pertama (2011210199)
10. Ria Debby Berta (2011210206)
11. Sausan Nurhidayah (2011210224)
12. Serlin Nyongkotu (2011210226)
13. Siti Nurhabibah (2011210235)
14. Sri Hantika (2011210238)
15. Thea Agrippina (2011210243)
16. Tiara Purnamasari Tirtarasa (2011210244)
17. Tina Melati (2011210245)
18. Usha Nandeni (2011210252)
19. Vinaria Monika (2011210256)
20. Noor Saiba Rifqiyana (2012101900) 21. Erlina Widianti Pratiwi (2012210307)
22. Tri Ratna Aji (2011210311)
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS PANCASILA
A. Definisi potensiometri.
Potensiometri adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan pengukuran potensial atau voltage dari suatu sel elektrokimia yang terdiri dari elektroda dan larutan. Larutan tersebut berisi komponen utama yang mempunyai kemampuan mengion (Harvey 2000).
Suatu eksperimen dapat diukur dengan menggunakan dua metode yaitu, pertama (potensiometri langsung) yaitu pengukuran tunggal terhadap potensial dari suatu aktivitas ion yang diamati, hal ini terutama diterapkan dalam pengukuran pH larutan air. Kedua (titrasi langsung), ion dapat dititrasi dan potensialnya diukur sebagai fungsi volume titran. Potensial sel, diukur sehingga dapat digunakan untuk menentukan titik ekuivalen. Suatu potensial sel galvani bergantung pada aktifitas spesies ion tertentu dalam larutan sel, pengukuran potensial sel menjadi penting dalam banyak analisis kimia.
B. Potensiometri Langsung (direct potensiometry)
Prinsip Dasar metode potensiometri adalah membuat sel elektrik dari analat suatu larutan sehingga perbedaan potensial sel tersebut berkaitan dengan konsentrasi larutan. (Rouessac 2007)
Metode potensiometri langsung digunakan dalam bidang pengawasan mutu
(quality control) di berbagai industri atau laboratorium pengawasan mutu.pengukuran
dalam rentang pH tertentu atau menentukan pH dari media yang cocok bagi pertumbuhan mikroba pada uji mikrobiologi.
Potensial yang stabil, pada pengukuran umumnya dicapai dalam waktu singkat sehingga metode potensiometri langusng, dapat digunakan untuk memonitor secara kontinyu kualitas hasil produksi.
Sistem elektrode sensistif molekul (molecular-sensitive electrode system) atau dikenal dengan sensor banyak digunakan untuk pemeriksaan darah atau urin dalam analisis klinik. Ada dua jenis sensor selektif yang telah dikembangkan untuk penetapan kadar metabolit tertentu dalam sampel biomedik, yaitu: Gas-Sensinng
Probes dan Enzyme-Based Biosensor.
Metode potensiometri memiliki beberapa keunggulan dan kelemahan. Keunggulannya antara lain: inventasi maupun biaya operasional relatif murah, mudah digunakan, cocok untuk pengujian di lapangan, non-destruktif, dan tersedia berbagai elektrode atau sensor untuk ion maupun molekul.
Beberapa kelemahan dari metoda ini antara lain: kurang sensitif, kurang akurat karena: kemungkinan kesalahan karena variasi junction potensial, karena tersumbatnya pori jembatan garam, potensial larutan lebih ditentukan oleh aktivitas ion sedangkan yang ditetapkan adalah konsentrasi, dan kemungkinan kesalahan karena ion-ion pengganggu atau matrix effect, kesalahan kalibrasi karena perbedaan matrik antara sampel dengan larutan standar, hasil pengukkuran tergantung dari suhu.
Elektrode pembanding yang umum digunakan pada metode ini adlah elektrode kallomel (SCE) atau elektrode Ag-AgCl. Elektroda indikator yang digunakan adalah elektroda yang sensitif terhadap ion analit (ISE) atau molekul (Gas-Sensing Probes
atau Enzyme-Based Biosensor).
Elektroda jenis selektif ion (ion selective electrode) yaitu: elektrode kaca, elektrode membran kristal (solid stateelectrode) dan elektrode membran cair.
Gas-sensing probes adalah sel elektrokimia yang terdiri dari elektrrode ion
selektif dan elektrode pembanding yang tercelup dalam larutan internal yang ditahan dengan film berupa lapisan tipis larutan internal dan membran tembus gas (
gas-permeable membrane) diluarnya.
Enzyme-Based Biosensor terdiri dari lapisan immobilized enzyme pada ujung
dengan hasil pengukuran dari satu atau lebih larutan standar. Perhitungan pada indikator dan elektroda pembanding yang sesuai. Dengan demikian, kurva titrasi yang diperoleh dengan menggambarkan grafik potensial terhadap volume pentiter yang ditambahkan, mempunyai kenaikan yang tajam di sekitar titik kesetaraan. Dari grafik itu dapat diperkirakan titik akhir titrasi. Cara potensiometri ini bermanfaat bila tidak ada indikator yang cocok untuk menentukan titik akhir titrasi, misalnya dalam hal larutan keruh atau bila daerah kesetaran sangat pendek dan tidak cocok untuk penetapan titik akhir titrasi dengan indikator (Rivai, 1995).
Titik akhir dalam titrasi potensiometri dapat dideteksi dengan menetapkan volume dimana terjadi perubahan potensial yang relatif besar ketika ditambahkan titran. Dalam titrasi secara manual, potensial diukur setelah penambahan titran secara berurutan, dan hasil pengamatan digambarkan pada suatu kertas grafik terhadap volum titran untuk diperoleh suatu kurva titrasi.
Reaksi-reaksi yang berperan dalam pengukuran titrasi potensiometri yaitu reaksi pembentukan kompleks, reaksi netralisasi dan pengendapan dan reaksi redoks. Pada reaksi pembentukan kompleks dan pengendapan, endapan yang terbentuk akan membebaskan ion terhidrasi dari larutan. Umumnya digunakan elektroda Ag dan Hg, sehingga berbagai logam dapat dititrasi dengan EDTA. Reaksi netralisasi terjadi pada titrasi asam basa dapat diikuti dengan elektroda indikatornya elektroda gelas. Tetapan ionisasi harus kurang dari 10-8. Sedangkan reaksi redoks dengan elektroda Pt atau
elektroda inert dapat digunakan pada titrasi redoks. Oksidator kuat (KMnO4, K2Cr2O7,
Co(NO3)3) membentuk lapisan logam-oksida yang harus dibebaskan dengan reduksi
secara katoda dalam larutan encer (Khopkar, 1990).
pengukuran potensial reversibel suatu elektroda, maka perhitungan aktivitas atau konsentrasi suatu komponen dapat dilakukan (Rivai, 1995).
Potensial dalam titrasi potensiometri dapat diukur sesudah penambahan sejumlah kecil volume titran secara berturut-turut atau secara kontinu dengan perangkat automatik. Presisi dapat dipertinggi dengan sel konsentrasi. Elektroda indikator yang digunakan dalam titrasi potensiometri tentu saja akan bergantung pada macam reaksi yang sedang diselidiki. Jadi untuk suatu titrasi asam basa, elektroda indikator dapat berupa elektroda hidrogen atau sesuatu elektroda lain yang peka akan ion hidrogen, untuk titrasi pengendapan halida dengan perak nitrat, atau perak dengan klorida akan digunakan elektroda perak, dan untuk titrasi redoks (misalnya, besi(II)) dengan dikromat digunakan kawat platinum semata-mata sebagai elektroda redoks (Khopkar, 1990).
D. Elektoda potensiometri
1. Elektode Pembanding
Di dalam beberapa penggunaan analisis elektrokimia, diperlukan suatu elektrode pembanding (refference electrode) yang memiliki syarat harga potensial setengah sel yang diketahui, konstan, dan sama sekali tidak peka terhadap komposisi larutan yang sedang selidiki.Pasangan elektrode pembanding adalah elektrode indikator (disebut juga working electrode) yang potensialnya bergantung pada konsentrasi zat yang sedang dianaisis.
Syaratnya adalah:
1. Mematuhi persamaan Nersnt bersifat reversible 2. Memiliki potensial elektroda yang konstan oleh waktu
3. Segera kembali keharga potensial semula apabila dialiri arus yang kecil 4. Hanya memiliki efek hysterisis yang kecil jika diberi suatu siklus suhu 5. Merupakan elektroda yang bersifat nonpolarisasi secara ideal
Elektroda pembanding ada beberapa macam, diantaranya :
a. Elektroda Kalomel (Saturated Calomel Electrode)
Elektroda Kalomelmerupakan elektrode yang terdiri dari lapisan Hg yang ditutupi dengan pasta Merkuri (Hg), Merkuri Klorida /Komel (Hg2Cl2) dan
KCl || Hg2Cl2 (sat’d), KCI (x M) | Hg
Dengan x menunjukkan konsentrasi KCl didalam larutan. Reaksi elektroda dapat dituliskan sebagai:
Hg 2CI2 (s) + 2 e¯ è 2 Hg (l) + 2 CI ¯
Potensial sel ini akan bergantung pada konsentrasi klorida x (pada kalomel yang tidak jenuh), dan harga konsentrasi ini harus dituliskan untuk menjelaskan elektroda. Elektroda kalomel terbuat dari tabung gelas atau plastik dengan panjang 5 – 15 cm dan garis tengah 0,5 – 1 cm. Pasta Hg/HgCI terdapat di dalam tabung yang lebih dalam, dihubungkan dengan larutan KCI jenuh melalui lubang kecil. Kontak elektroda ini dengan larutan dari setengah sel lainnya melalui penyekat yang terbuat dari porselen atau asbes berpori.
b. Elektroda perak / perak klorida
Elektroda perak / perak klorida merupakan electrode yang terdiri dari suatu elektroda perak yang dicelupkan kedalam larutan KCI yang dijenuhkan dengan AgCI. Setengah sel elektroda perak dapat ditulis :
KCl | | AgCI (sat’d), KCI (xM) | Ag Reaksi setengah selnya adalah
AgCI (s) + e- è Ag (s) +
CI-Biasanya elektroda ini terbuat dari suatu larutan jenuh atau 3,5 M KCI yang harga potensialnya dalah 0,199 V (jenuh) dan 0.205 V (3,5M) pada 250 C. Kelebihan elektroda ini dapat digunakan pada suhu yang lebih tinggi sedangkan elektroda kalomel tidak.
c. Elektrode Indikator (Indicator Elektrode)
Elektroda indikator secara umum dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu :
Elektroda indikator logam
Elektroda logam adalah elektroda yang dibuat dengan menggunakan lempengan logam atau kawat yang dicelupkan ke dalam larutan elektrolit.
Elektroda redoks ( inert )
Logam mulia seperti platina, emas, dan paladium bertindak sebagai elektroda indikator pada reaksi redoks. Fungsi logam semata-mata untuk membangkitkan kecenderungan system tersebut dalam mengambil atau melepaskan electron; logam itu sendiri tidak ikut serta secara nyata dalam reaksi redoks, potensialnya merupakan fungsi Nersnt dari rasio aktivasi aFe2+/aFe3+. Tentu saja, inert merupakan
ukuran relatif, dan platina tidak kebal dari serangan-seranga oksidator kuat, terutama dalam larutan dimana kompleksasi bias menstabilkan Pt(II) melalui pembentukan spesies. Platina juga bisa menimbulkan masalah dengan reduktor-reduktor yang sangat kuat: reduksi H+ (atau H2O) kadang-kadang berlangsung sedemikian lambat sehingga analit-analit bias direduksi lebih dahulu dalam larutan air tanpa interfensi dari pelarutnya, tetapi karena H+e = ½ Hkek2 dikatalis oleh platina,
keuntungan kinetik ini mungkin hilang.
Contoh potensial elektroda platina di dalam larutan yang mengandung ion-ion Ce3+dan Ce4+ adalah,
E = E0 – 0,059 log [Ce3+]/[Ce4+].
E. Instrumentasi potensiometri
1. Ph Meter
Pada prinsipnya pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan potential of hidrogen.
2. Elektroda
(1) elektrode pembanding (refference electrode) (2) elektroda indikator ( indicator electrode )
F. Penentuan Titik Akhir Titrasi
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 kontinyu.
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.
Titrasi potensiometri dapat diukur dengan menggunakan dua metode yaitu, pertama (potensiometri langsung) yaitu pengukuran tunggal terhadap potensial dari suatu aktivitas ion yang diamati, hal ini terutama diterapkan dalam pengukuran pH larutan air. Kedua (titrasi langsung), ion dapat dititrasi dan potensialnya diukur sebagai fungsi volume titran. Potensial sel, diukur sehingga dapat digunakan untuk menentukan titik ekuivalen. Suatu potensial sel galvani bergantung pada aktifitas spesies ion tertentu dalam larutan sel, pengukuran potensial sel menjadi penting dalam banyak analisis kimia. Kurva titrasi yang diperoleh dengan menggambarkan grafik potensial terhadap volume pentiter yang ditambahkan, mempunyai kenaikan yang tajam di sekitar titik kesetaraan. Dari grafik itu dapat diperkirakan titik akhir titrasi. Cara potensiometri ini bermanfaat bila tidak ada indikator yang cocok untuk menentukan titik akhir titrasi, misalnya dalam hal larutan keruh atau bila daerah kesetaran sangat pendek dan tidak cocok untuk penetapan titik akhir titrasi dengan indikator (Rivai, 1995).
Titik akhir dalam titrasi potensiometri dapat dideteksi dengan menetapkan volume pada mana terjadi perubahan potensial yang relatif besar ketika ditambahkan titran. Dalam titrasi secara manual, potensial diukur setelah penambahan titran secara berurutan, dan hasil pengamatan digambarkan pada suatu kertas grafik terhadap volum titran untuk diperoleh suatu kurva titrasi.
ion terhidrasi dari larutan. Umumnya digunakan elektroda Ag dan Hg, sehingga berbagai logam dapat dititrasi dengan EDTA. Reaksi netralisasi terjadi pada titrasi asam basa dapat diikuti dengan elektroda indikatornya elektroda gelas. Tetapan ionisasi harus kurang dari 10-8. Sedangkan reaksi redoks dengan elektroda Pt atau elektroda inert dapat digunakan pada titrasi redoks. Oksidator kuat (KMnO4, K2Cr2O7, Co(NO3)3) membentuk lapisan logam-oksida yang harus dibebaskan dengan reduksi secara katoda dalam larutan encer (Khopkar, 1990).
Persamaan Nernst memberikan hubungan antara potensial relatif suatu elektroda dan konsentrasi spesies ioniknya yang sesuai dalam larutan. Potensiometri merupakan aplikasi langsung dari persaman Nernst dengan cara pengukuran potensial dua elektroda tidak terpolarisasi pada kondisi arus nol. Dengan pengukuran pengukuran potensial reversibel suatu elektroda, maka perhitungan aktivitas atau konsentrasi suatu komponen dapat dilakukan (Rivai,1995). Potensial dalam titrasi potensiometri dapat diukur sesudah penambahan sejumlah kecil volume titran secara berturut-turut atau secara kontinu dengan perangkat automatik. Presisi dapat dipertinggi dengan sel konsentrasi. Elektroda indikator yang digunakan dalam titrasi potensiometri tentu saja akan bergantung pada macam reaksi yang sedang diselidiki. Jadi untuk suatu titrasi asam basa, elektroda indikator dapat berupa elektroda hidrogen atau sesuatu elektroda lain yang peka akan ion hidrogen, untuk titrasi pengendapan halida dengan perak nitrat, atau perak dengan klorida akan digunakan elektroda perak, dan untuk titrasi redoks (misalnya, besi(II)) dengan dikromat digunakan kawat platinum semata-mata sebagai elektroda redoks (Khopkar, 1990).
Penentuan titik ekivalen titrasi dapat dilakukan dengan cara
1. Membuat grafik ∆E/∆V versus ∆V, kemudian dari grafik tersebut dicari harga
maksimum dan minimunya.
2. Membuat grafik ∆2E/∆2V versus ∆Vatau ∆2pH/∆2V versus ∆V, kemudian dicari
F. Keuntungan dan Kekurangan Metode Potensiometri
Keuntungan motode potensiometri
1. Bisa dilakukan untuk semua titrasi
2. Kurva titrasi berhubungan antara potensial terhadap volume titran 3. Digunakan bila :
Tidak ada indikator yang sesuai
Daerah titik equivalen sangat pendek Kekurangan metode potensiometri:
1. diperlukan pencampuran yang akurat dari volume standar maupun sampel yang akan diukur.
2. diperlukan perhitungan yang lebih rumit.
