Pengantar Elektrometri

ELEKTROMETRI

Nova Yuliasari, M.Si

Elektrometri adalah metode analisis yang didasarkan

pada sifat kelistrikan suatu larutan dalam suatu sel elektrokimia.

Elektrometri meliputi metode:

1. Potensiometri ( C ~ E ), termasuk titrasi potensiometri.

2. Kulometri ( C ~ Q ).

3. Elektrogravimetri ( massa zat ~ Q atau I .) 4. Voltametri/ Polarografi ( C ~ E atau I ),

termasuk titrasi amperometri.

5. Konduktometri ( 1/R ).

Mengapa muatan negatif di sel galvani dan sel elektrolisis terjadi pada elektroda yang berbeda ?

Jenis Sel Elektrokimia

Sel Elektrokimia Sel Galvani Sel Elektrolisis Sumber Energi Reaksi Kimia Energi Listrik

Reaksi Anoda Oksidasi Oksidasi

Reaksi Katoda Reduksi Reduksi

Muatan Katoda Positif Negatif

Muatan Anoda Negatif Positif

Kespontanan Reaksi Spontan

(∆G – dan E + )

Tidak Spontan (∆G + dan E - )

Potensial elektroda hidrogen disepakati 0,000 V pada 25^oC. Elektroda Hidrogen digunakan sebagai elektroda pembanding untuk menentukan harga E⁰ seperti pada tabel E⁰.

Contoh penentuan potensial reduksi standar:

Daya gerak listrik (perbedaan potensial) antara elektroda hidrogen dan elektroda Cd adalah 0,403 V, maka E⁰ adalah:

E⁰_sel = E⁰ katoda – E⁰ anoda 0,403 V = E⁰ H₂ – E⁰ Cd 0,403 V = 0 – E⁰ Cd

E⁰ Cd = - 0,403 V

Tabel Potensial Reduksi Standar.

Makin besar nilai potensial reduksi standar (E⁰) makin mudah tereduksi.

Reaksi

pada elektrolit 1 M 25⁰C

Potensial reduksi standar

(E⁰) Zn²⁺ + 2 e^- → Zn_(s) -0,763 V Cd²⁺ + 2 e^- → Cd_(s) -0,403 V 2H⁺ + 2 e^- → H_2(g) 0,000 V Cu²⁺ + 2 e^- → Cu_(s) + 0,337 V

Pt²⁺ + 2 e^- → Pt_(s) + 1,200 V

Contoh Sel Galvani: Sel Daniell

Perumusan Sel Elektrokimia: Persamaan Nernst

Potensial kimia (µ) suatu campuran cairan diasumsikan sesuai persamaan larutan ideal:

µ = µ⁰ + RT ln [X)

µ⁰ = potensial kimia cairan murni, R = tetapan gas 8,314 JK^-1mol^-1 T = temperatur K, F = tetapan Faraday 96500 coulomb/mol

Hubungan potensial kimia cairan dengan energi bebas:

∆G = µ_red - µ_0ks

∆G = (µ_red⁰ - µ_0ks⁰) + RT ln ^{[𝑟𝑒𝑑]}

[𝑜𝑘𝑠]

Hubungan energi bebas dengan muatan listrik:

∆G = -nFE

−𝑛𝐹𝐸

−𝑛𝐹

=

^{−𝑛𝐹𝐸0}

−𝑛𝐹

+

^𝑅𝑇

−𝑛𝐹

ln

^{[𝑟𝑒𝑑]}

[𝑜𝑘𝑠]

Persamaan Nernst Setengah Sel Elektrokimia:

keaktifan padatan hasil reduksi adalah 1.

E = E

⁰

-

^𝑅𝑇

𝑛𝐹

ln

¹

[𝑀^𝑛+]

Energi dari reaksi sel terjadi pada anoda dan katoda:

E

_sel

= E

_reduksi

– E

_oksidasi

E

_sel

= (E

_red⁰

- E

_0ks⁰

) -

^𝑅𝑇

𝑛𝐹

ln

^ൗ

1 [𝑟𝑒𝑑]

1ൗ

[𝑜𝑘𝑠]

Persamaan Nernst Satu Sel Elektrokimia Lengkap:

E

_sel

= E

_sel⁰

-

^𝑅𝑇

𝑛𝐹

ln

^{[𝑂𝑘𝑠]}

[𝑟𝑒𝑑]

E

_sel

= E

_sel⁰

-

^𝑅𝑇

𝑛𝐹

ln

^{[𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘]}

[𝑃𝑒𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖]

Misal untuk reaksi sel Daniell:

Zn

_(s)

+ Cu

²⁺_(aq)

→ Zn

²⁺_(aq)

+ Cu

_(s)

E

_sel

= E

_sel⁰

-

^𝑅𝑇

𝑛𝐹

ln

^{𝑍𝑛2+ 𝑥 1}

1 𝑥 [𝐶𝑢²⁺]

SEL KONSENTRASI

Sel Konsentrasi dapat digunakan untuk analisis kuantitatif suatu cairan sampel.

Sel Konsentrasi menggunakan dua elektroda yang sama, namun konsentrasi larutan standar/pembanding kita

tentukan, maka dapat diketahui konsentrasi cairan sampel.

Mengapa elektroda dalam larutan pekat merupakan katoda

dan elektroda dalam larutan encer merupakan anoda ?

Contoh Analisa Kuantitatif Sel Konsentrasi:

Pada 298 K daya gerak listrik sel konsentrasi Ag adalah 0,100 V.

Konsentrasi larutan Ag⁺ standar adalah 1 M, hitung konsentrasi sampel Ag⁺ pada elektroda dimana berperan sebagai anoda.

Jawab:

E_sel = E_sel⁰ - ^𝑅𝑇

𝑛𝐹 ln ^[𝐴𝑔+]

[1 𝑀]

0,100 V = 0,000 V - (8,314)(298)

1 (96500) ln ^[𝐴𝑔+]

[1 𝑀]

[Ag⁺] = 0,02 M

TERIMA KASIH