Volt Am Metri

(1)

Penentuan Jendela Potensial,

Penentuan Jendela Potensial, Pengaruh Kecepatan Payar, danPengaruh Kecepatan Payar, dan Konsentrasi K

Konsentrasi K 33Fe(CN)Fe(CN)66 pada analisis Voltammetri pada analisis Voltammetri Fitria Pelangi

Fitria Pelangi11_{, Ika Rachmawati}_{, Ika Rachmawati}

Departemen Kimia

Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu PFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuanengetahuan Alam Alam Institut Pertanian Bogor

Institut Pertanian Bogor 1

1_G44110025_G44110025 Astra! Astra!

Penentuan Jendela Potensial, Pengaruh Kecepatan Payar, dan Konsentrasi Penentuan Jendela Potensial, Pengaruh Kecepatan Payar, dan Konsentrasi K

K 33Fe(CN)Fe(CN)66 pada analispada analisis Vois Voltammeltammetri"tri" elelah ah dilakudilakukan kan analanalisis isis !olta!oltammetrimmetri

lar

larutautan n K K "" Fe#$%& Fe#$%&' ' daldalam am K$l K$l padpada a (en(endeldela a potpotensensial ial dan dan ke)ke)epaepatan tan pa*pa*ar ar tertent

tertentu+ u+ ,lektr,lektrode ker(a ode ker(a menggmenggunkan elektrodunkan elektrode e pasta kar-on pasta kar-on *ang di)ampur *ang di)ampur para..in

para..in dengan dengan nis-ah nis-ah /"+ /"+ ,lektrode ,lektrode pem-anding pem-anding menggunakan menggunakan AgAg$l AgAg$l dandan digunakan elektrode pem-antu platina+ emakin luas (endela potensial3 semakin digunakan elektrode pem-antu platina+ emakin luas (endela potensial3 semakin -aik pem-a)aan arus dalam sel !oltammetri+ Ke)epatan pa*ar dan konsentrasi -aik pem-a)aan arus dalam sel !oltammetri+ Ke)epatan pa*ar dan konsentrasi me

mememengngararuhuhi i pupun)n)ak ak ararus us kakatotode de mamau u pupun n ananodode+ e+ KeKe)e)epapatatan n papa*a*ar r dadann konsentrasi analat -er-anding lurus dengan tinggin*a arus pun)ak anode dan konsentrasi analat -er-anding lurus dengan tinggin*a arus pun)ak anode dan katode *ang dihasilkan+

katode *ang dihasilkan+ Kata Kunci#

Kata Kunci# sel elekrokimia3 !oltammetri siklik3 elektrode pasta kar-on3 redoks3 sel elekrokimia3 !oltammetri siklik3 elektrode pasta kar-on3 redoks3 pun)ak arus3 aktu pa*ar

pun)ak arus3 aktu pa*ar++

P$N%A&''AN P$N%A&''AN

Penentuan kadar logam dapat menggunakan beberapa instrumen seperti Penentuan kadar logam dapat menggunakan beberapa instrumen seperti

ato

atomi) mi) a-sa-sorporptiotion n spe)spe)trotrophophotomtometeeterr (AAS(AAS) ) atatauau induindu)ti!el* )ti!el* )oupl)ouple e plasmplasmaa ato

atomi) mi) emmemmisiision on spespe)tr)tropophothotomeometerter (IC(ICPAPA!S!S)" )" #ed#edua ua metmetode ode ini ini memmemilikilikii

sensiti$itas pengukuran %ang sangat baik untuk hampir semua logam (&ar$e% sensiti$itas pengukuran %ang sangat baik untuk hampir semua logam (&ar$e% ')" amun demikian, kedua metode tersebut tidak praktis untuk digunakan di ')" amun demikian, kedua metode tersebut tidak praktis untuk digunakan di lapangan terlebih lagi metode AAS maupun ICPA!S tidak dapat membedakan lapangan terlebih lagi metode AAS maupun ICPA!S tidak dapat membedakan tin

tingkagkat t oksoksidaidasi si loglogam am seserta rta memmemerlerlukaukan n tahtahap ap prepreparparatiati* * %a%ang ng cukcukup up rumrumitit (R

(Rooueuesssasacc eet t aall++ ''++)" )" eetotode de lalain in %a%ang ng sesensnsititi*, i*, lelebibih h prprakaktitis, s, dadapapatt

membedakan tingkat oksidasi logam tanpa tahap prepati* dan membutuhkan bia%a membedakan tingkat oksidasi logam tanpa tahap prepati* dan membutuhkan bia%a ope

operasrasionional al %a%ang ng leblebih ih mumurah rah ialialah ah $ol$oltamtammetmetri ri (-(-aang ng ''.)" .)" //ooltaltammmmetrietri merupakan salah satu teknik elektroanalitik dengan prinsip dasar elektrolisis" merupakan salah satu teknik elektroanalitik dengan prinsip dasar elektrolisis" !lek

!lektroanatroanalisis merupakalisis merupakan n suatsuatu u teknteknik ik %ang ber*okus pada %ang ber*okus pada hubuhubungan antarangan antara besaran listrik dengan reaksi kimia, %aitu menentukan satuansatuan listrik seperti besaran listrik dengan reaksi kimia, %aitu menentukan satuansatuan listrik seperti arus, potensial, atau tegangan, dan hubungann%a dengan parameterparameter arus, potensial, atau tegangan, dan hubungann%a dengan parameterparameter kimia (0alas

kimia (0alas et al+et al+ 1222)" 1222)"

etode $oltammetri ini menggunakan tiga 3enis elektrode, %aitu elektrode etode $oltammetri ini menggunakan tiga 3enis elektrode, %aitu elektrode ker3a (

ker3a (orking ele)trodeorking ele)trode atau ! atau !--), elektrode pembanding (), elektrode pembanding (re.eren)e ele)trodere.eren)e ele)trode atau atau !

!R R ), ), dadan n elelekektrtrodode e tatambmbahahan an (()oun)ounter ter ele)trele)trodeode aatatau u !!AA)4mum)4mumn%a n%a teknteknik ik $olta

(2)

ker3a" amun, saat ini elektrode merkuri sudah mulai ditinggalkan karena kurang ramah lingkungan" etode alternati* %ang mulai dikembangkan saat ini ialah penggunaan elektrode pasta karbon (!P#) %ang lebih ramah lingkungan" !lektrode pasta karbon memiliki selang potensial %ang cukup luas, arus latar belakang %ang rendah, bia%a rendah, inert, dan cocok untuk berbagai aplikasi

deteksi dan pengukuran" (5ia '1)" !lektrode pasta karbon dapat dimodiikasi dengan mencampurkan modi*ier sebagai salah satu bahan elektrode (-ulk modiied ) maupun dengan melapisi permukaan elektrode dengan ilm tipis dari

modiier ( sur.a)e modiied ) (&astuti et al+ '1')" !lektrode pasta karbon

dimodi*ikasi bertu3uan meningkatkan sensiti$itas pengukuran (6au*ik '17)

Gambar 1 Diagram sel voltammetri

!lektrode pembanding %ang digunakan adalah elektrode Ag8AgCl" 9ika ada arus %ang mengalir pada elektrode Ag8AgCl, maka konsentrasi Cl akan berubah dan potensial pun akan berubah" &al ini men%ebabkan pengertian

elektrode pembanding tidak terpenuhi" Agar potensial elektrode pembanding tetap, digunakan elektrode pembantu %ang memiliki hambatan lebih kecil daripada elektrode Ag8AgCl" Akibatn%a, arus %ang mengalir ke elektrode pembanding sangat kecil atau dianggap nol dan arus %ang diukur adalah arus pada rangkaian antara elektrode ker3a dan elektrode pembantu" !lektrode pembantu %ang digunakan adalah platina (Pt)" !lektrode padat Pt ini memiliki kelebihan %aitu dapat digunakan pada daerah potensial %ang lebih luas" Pt dapat digunakan pada :1,' /;(,') / ($s !#9) dalam suasana asam dan :"+ /;"1 / dalam

suasana basa (0uchari et al+ '1')"

Percobaan bertu3uan mempela3ari penggunaan teknik $oltammetri siklik untuk mengetahui perilaku redoks sen%awa # 7Fe(C). menggunakan elektrode pasta karbon" Perilaku redoks redoks sen%awa # 7Fe(C). terhadap arus puncak

diamati dengan $ariasi 3endela potensial, kecepatan pa%ar, dan konsentrasi analat"

$*+%$ P$C+-AAN AA* %AN -A&AN

Alat %ang digunakan dalam percobaan meliputi instrument potensiostat !A1., !coder, kabel penghubung dilengkapi pen3epit bua%a, komputer dengan perangkat lunak ,)hem dan perangkat lunak 6riginPro, elektrode ker3a karbon,

(3)

elektrode pembanding Ag8AgCl, elektrode pembantu platina, sel pengukuran, dan peralatan gelas" 0ahan %ang diperlukan meliputi larutan # 7Fe(C). "1  dalam

#Cl,a7ua-idest , serbuk gra*it, para**in cair, kertas min%ak, tabung kaca, kawat

tembaga, dan lem lilin"

P+.$%' P$C+-AAN Pem-uatan elektrode pasta kar-on

Seban%ak + mg gra*it ditimbang dan dicampurkan dengan para*in cair 7 mg dalam wadah kecil" Campuran kemudian digerus menggunakan mortar selama 7 menit hingga membentuk pasta %ang homogen" Sebuah tabung kaca dengan diameter '"< mm digunakan sebagai badan elektrode" #awat tembaga digunakan sebagai penghubung elektrode ke sumber listrik dimasukkan ke dalam tabung hingga tersisa ruang kosong sekitar 7 mm pada u3ung tabung (untuk merekatkan kawat dengan tabung digunakan lem lilin)" Pasta dimasukkan ke u3ung tabung tersebut hingga penuh dan padat (gambar ')" Permukaan elektrode kemudian digosok menggunakan kertas min%ak hingga permukaan elektrode rata" !lektrode kamudian dipakai sebagai elekrode ker3a pada percobaan selan3utn%a"

Penentuan (endela potensial

=arutan # 7Fe(C). "1  dalam #Cl dimasukkan ke dalam sel pengukuran" !lektrode ker3a karbon atau emas dihubungkan ke pen3epit bua%a berwarna hi3au, elektrode pembanding Ag8AgCl ke pen3epit berwarna kuning, dan elektrode platina dihubungkan ke pen3epit berwarna merah" #emudian, elektrode dicelupkan ke dalam larutan dalam sel pengukuran" Potensiostat dipastikan telah men%ala dan program !chem dibuka dan dipilih teknik $oltametri siklik" 6eknik pengukuran diatur sehingga la3u alir men3adi 1 m/8s, 3endela potensial

di$ariasikan dari  / hingga 1 /,  / hingga 1"< /, dan "< / hingga 1"< / dan pengukuran dilakukan 7 kali ulangan" Setelah range 3endela arus disesuaikan dan kondisi real arus sebelum pengukuran diperiksa, dilakukan pengukuran dengan menekan tombol start

Pengaruh Ke)epatan Pa*ar erhadap Arus Pun)ak

6eknik pengukuran diatur dan la3u pa%ar di$ariasikan pada < m/8s, 1 m/8s, dan ' m/8s pada 3endela potensial %ang telah ditentukan pada langkah sebelumn%a" analat %ang digunakan adalah # 7Fe(C). "1  dalam #Cl" Pengukuran dilakukan 7 kali ulangan"

Pengaruh Konsentrasi Analat erhadap Arus Pun)ak

=arutan analat # 7Fe(C). "1  diencerkan secara berseri sehingga diperoleh konsentrasi ">? ".? "@? dan "'  menggunakan elektrolit #Cl" Pengukuran dilakukan pada 3endela potensial dan kecepatan pa%ar %ang sesuai" Pengukuran masingmasing konsentrasi dilakukan 7 kali ulangan"

(4)

$*)li) 8oltammetri atau $oltammetri siklik merupakan suatu metode

$oltammetri untuk menentukan nilai kapasitansi sel elektrokimia dari material karbon dengan la3u scan dari tegangan awal sampai tegangan akhir C/ dapat digunakan sebagai pengatur aliran ion dalam proses perubahan si*at nanopartikel dan karakterisasi si*at potensial suatu bahan, selain itu 3uga dapat digunakan untuk mengukur si*at kapasistans superkapasitor" Pengukuran superkapasitor menggunakan C/ menampilkan hubungan antara arus dan potensial, sehingga dapat diperoleh data hubungan arus dan potensial %ang ditentukan tiga atau dua elektrode (ani '1@)" enurut 6imbola ('.), pro*il $oltammogram siklik dengan perubahan la3u pa%ar menun3ukkan ter3adin%a suatu reaksi kimia homogen berdasarkan proses trans*er muatan" /oltammetri mengikuti persamaan Randles Be$ik, %aitu intensitas arus puncak %ang dihasilkan proporsional dengan konsentrasi larutan dan meningkat seiring kenaikan akar kuadrat dari la3u pa%ar"

6abel 1 Data arus oksidasi dan arus reduksi pada kecepatan pa%ar 1 m/8s dengan $ariasi konsentrasi # 7Fe(C).

0K 3Fe(CN)61 () Arus o!sidasi (2A) Arus redu!si (2A)

,' .1,@7 +',7.

,@ 17<,'. 1<>,<+

,. ''+,<.' '2@,.>>

,> '<7,72 7>,1.

,1 '.',.'< @+,><

6abel ' Data arus oksidasi dan arus reduksi pada konsentrasi # 7Fe(C).,1  dengan

$ariasi kecepatan pa%ar

Kecepatan Payar (mVs) Arus o!sidasi (2A) Arus redu!si (2A)

< 1<2,>. 7'+,+@'

1 '@','7 @1.,72

' 7+1,< <77,>

Percobaan menun3ukkan hasil %ang sesuai dengan persamaan Randles Be$ik, %aitu intensitas arus puncak %ang dihasilkan proporsional dengan konsentrasi larutan (tabel 1) dan meningkat seiring kenaikan akar kuadrat dari la3u pa%ar maka proses pada elektrode melibatkan proses di*usi (tabel ')" Semakin besar konsentrasi analit, semakin besar arus puncak %ang dihasilkan pada anode (arus puncak oksidasi) mau pun katode (arus puncak reduksi)" 0egitu pula dengan besar la3u pa%ar, semakin besar la3u pa%ar %ang digunakan semakin besar pula arus puncak oksidasi dan reduksi %ang dihasilkan" Arus puncak oksidasi tersebut kemudian dihubungkan dengan $ariabel peubahn%a, %aitu konsentrasi dan kecepatan pa%ar (gambar ' dan 7) dan didapatkan persamaan garisn%a"

(5)

0.0000 0.1000 0.2000 0.000 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 f(x) = 2600.85x + 31.93 R² = 0.9 [K3Fe(CN)6] (M) Arus oksidasi (A)

Eambar ' &ubungan konsentrasi # 7Fe(C). terhadap arus oksidasi pada kecepatan pa%ar 1

m/8s konsentrasi # 7Fe(C). 0 50 100 150 200 250 0.000 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000 400.000 f(x) = 1.4x + 94.35 R² = 1

Ke!e"ata# $a%ar (m&'s) Arus oksidasi (A)

Eambar 7 #ur$a hubungan konsentrasi kecepatan pa%ar terhadap arus oksidasi pada konsentrasi # 7Fe(C).,1  dengan $ariasi kecepatan pa%ar

Dalam teknik $oltametri, potensial %ang diberikan dapat diatur sesuai keperluan" #elebihan dari teknik ini adalah sensiti*itasn%a %ang tinggi, limit deteksi %ang rendah dan memiliki daerah linier %ang lebar" Selama proses pengukuran, konsentrasi analit praktis tidak berubah karena han%a sebagian kecil analit %ang dielektrolisis" Potensial elektrode ker3a diubah selama pengukuran, dan arus %ang dihasilkan dialurkan terhadap potensial %ang diberikan pada

(6)

elekrode ker3a" Arus %ang diukur pada analisis $oltametri ter3adi akibat adan%a reaksi redoks pada permukaan elektrode" #ur$a arus terhadap potensial %ang dihasilkan disebut dengan $oltamogram (0uchari et al+ '1')" /oltammogram

dapat diatur sedemikian rupa, sehingga menggambarkan perbandingan beberapa perlakuan dalam satu $ariabel sekaligus, sehingga pembacaan hasil analisis

menggunakan teknik ini lebih mudah dipahami"

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 -0.0005 -0.0004 -0.0003 -0.0002 -0.0001 0.0000 0.0001 0.0002 0.0003 I ( µ A ) E (V) 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

Eambar @ &ubungan potensial terhadap arus pada $ariasi konsentrasi # 7Fe(C).

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 -0.0006 -0.0005 -0.0004 -0.0003 -0.0002 -0.0001 0.0000 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 I ( E (V) 50 100 200

Eambar 1 #ur$a hubungan potensial terhadap arus pada $ariasi kecepatan pa%ar dalam m/8s A

(7)

/oltammogram %ang dihasilkan pada percobaan sangat baik karena memiliki bentuk $oltammogram C/ %ang sempurna" 6inggin%a arus puncak pada anode dan katode merepresentasikan hubungan arus puncak %ang berbanding lurus dengan konsentrasi analit dan kecepatan pa%ar" Analisis tinggi arus puncak menggunakan $ariabel peubah kecepatan pa%ar metode $oltammetri tidak dapat dilakukan pada kecepatan di atas ' m/8s karena spesi*ikasi alat %ang tidak mendukung"

./P'AN

Perilaku redoks sen%awa # 7Fe(C). dapat diamati menggunakan metode $oltammetri" !lektrode ker3a %ang digunakan adalah elektrode pasta karbon" Perilaku redoks redoks sen%awa # 7Fe(C).terhadap arus puncak diamati dengan $ariasi kecepatan pa%ar, dan konsentrasi analat" #ecepatan pa%ar dan konsentrasi berbanding lurus dengan tinggin%a arus puncak %ang dihasilkan pada anode dan

katode"

%AF*A P'.*AKA

0alas E0, Chiba , =ewis PR, elson , and Steward EA" 1222" ediated !lectrochemical GHidation o* Grganic -astes 4sing a Co(III) ediator in a eutral !lectrol%te" Gakland (4S) 4ni$ersit% o* Cali*ornia"

0uchari R, Indra C" '1'" Studi /oltametri Siklik Sodium Dedoc%l 0enen Sul*onat dalam 0erbagai !lektrode dan !lektrolit Pendukung" 9urnal eknologi Pengelolaan :im-ah 1<(1)<1<."

&ar$e% D" '" Modern Anal*ti)al $hemistr*" ew ork (4S) cEraw&ill"

&astuti S, Abu , dan Rini A" '1'" Penggunaan !lektrode Pasta #arbon 6ermodi*ikasi #urkumin untuk Analisis 6imbal (Ii) Secara Stripping /oltammetr%" 9urnal ,K6AI% @(1)12'<"

&u C" '>" Fluid Coke Deri$ed Acti$ated Carbon as !lectrode aterial *or !lectrochemical Double =a%er Capasitor JthesisK" 6oronto 4ni$ersit% o* 6oronto"

9a%alakshmi , 0alasubramanian #" '>" Simple capacitors to supercapacitorsan o$er$iew" Int+ 9+ ,le)tro)hem+ )i+$ol 7112.1'1+"

Rouessac F, Rouessac A" '+" $hemi)al Anal*sis Modern Instrumentation Methods and e)hni7ues e)ond ,dition" Paris(""") -ile%"

Septiani " '1@" Pengu3ian #iner3a #arbon Akti* 6ongkol 9agung Dan 6empurung #elapa Sawit Sebagai 0ahan !lektrode Pasta #arbon Secara /oltammetri JskripsiK" 0ogor (ID) Fakultas atematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian 0ogor"

6au*ik " '17" !lektrode Pasta #arbon 6ermodi*ikasi #uersetin untuk Analisis Ion 6embaga(II) Secara /oltammetri" 0ogor (ID) Fakultas atematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian 0ogor"

(8)