Potensiometri merupakan metode analisis kimia berdasar hubungan antara potensial elektroda
relatif dengan konsentrasi larutan dalam suatu sel kimia. Metode ini berguna untuk menentukan
titik setara suatu titirasi secra instrumental sebagai pengganti indikator visual. Alat yang
digunakan untuk melakukan percobaan ini adalah potensiometri atau pH meter dengan elektroda
kerja dan referensi yang tercelup dalam larutan yang diukur. Hasil pengukuran berupa harga
potnsional elektroda yang dapat dibuat kurva hubungan antara potensial (E) dan volume
pereaksinya
Potensiometri merupakan salah satu cara pemeriksaan fisik kimia yang menggunakan peralatan
listrik untuk mengukur potensial elektroda, besarnya potensial elektroda ini tergantung pada
kepekatan ion–ion tertentu dalam larutan, karena itu dengan memakai persamaan Nernst :
E = Eo + k log (c)
Dimana : E = sel potensial yang diukur
Eo = konstan selama pemberian suhu
C = konsentrasi yang ditentukan
Potensial suatu elektroda tidak dapat diukur tersendiri, tetapi dapat ditentukan dengan
menggunakan elektroda indikator dengan elektroda pembanding yang hanya memiliki harga
potensial yang tetap selama pengukuran. Elektroda pembanding yang diambil sebagai baku
international adalah elektroda hidrogen baku. Harga potensial elektroda ini ditetapkan nol pada
kesadahan baku ( H+ )= 1 M, tekanan gas H2 = 1 atm dan suhu 25o C, sedangkan gaya gerak listrik
( GGL ) pasangan elektroda itu diukur dengan bantuan potensiometer yang sesuai, dan sering
digunakan peralatan elektronik (Underwood, 1998).
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
Potensiometri merupakan aplikasi langsung dari persamaan Nerst dengan cara pengukuran
potensial dua elektroda tidak terpolarisasi pada kondisi arus nol. Persamaan Nersnt memberikan
hubungan antara potensial relatif suatu elektroda dan konsentrasi spesies ioniknya yang sesuai
dalam larutan. Dengan pengukuran potensial revensibel suatu elektroda, maka perhitungan
aktivitas atau konsentrasi suatu komponen dapat dilakukan. Jika dua elektroda yang sama
diletakkan pada silinder berisi larutan yang sama, (tetapi berbeda konsentrasi) serta dihubungkan
dengan suatu jembatan garam, maka potensial diantara dua lektroda sesuai dengan perbandingan
kedua konsentrasinya tersebut. Ini diketahui sebagai sel konsentrasi
Dalam suatu titrasi potensiometri titik akhir ditemukan dengan menentukan volume yang
menyebabkan perubahan relative besar dalam potensial apabila titran ditambahakan beberapa
metode menyalurkan beberapa data titrasi dapat digunakan untuk semua reaksi digunakan untuk
tujuan titrimetri asam basa, reaksi pengendapan dan pembentukan kompleks. Dipilih suatu alat
elektroda indicator yang tepat untuk suatu elektroda pembanding seperti kalomel untuk
melengkapi sel titrasi potensiometri dapat digunakan dengan tangan ataupun dengan
potensioautomatik penekanan kurva titrasi secara automatic pada titik akhir
Sejak permulaan abad ini metode potensiometri telah digunakan untuk mendeteksi titik akhir
titrasi. Sekarang meode ini dapat digunakan secara langsung untuk menentukan konsentrasi suatu
ion (ion selective electrode). Alat-alat yang diperlukan dalam metode potensiometri adalah :
1. Elektroda pembanding
2. Elektroda indikator
3. Alat pengukur potensial
Elektroda Pembanding
Elektroda pemanding adalah suatu elektroda dengan harga potensial setengah sel yang diketahui,
konstan, dan sama sekali tidak peka terhadap komposissi larutan yang sedang disilidiki. Pasangan
elektroda pembanding adalah elektroda eektroda indikator yang potensialnya tergantung pada
konsentrasi zat yang sedang diselidiki. Bebrapa contoh elektroda pembanding :
– Elektroda Kalomel
Setengah sek elektoda kalomel dapat ditunjukkan sebagai :
ll Hg2Cl2 (sat’d), KCl (xM) l Hg
Dengan x meunjukkan konsentrasi KCl didalam larutan. Reaksi elektroda dapat dituliskan sebagai
Hg2Cl2 + 2e– 2Hg + 2Cl–
Potensial sel ini akan bergantung pada konsentrasi klorida x, dan harga konsentrasi ini harus
dituliskan untuk memperjelas elektroda.
– Elektroda Perak / Perak Klorida
Elektroda pembanding yang mirip dengan elektroda adalah terdiri dari suatu perak yang
dicelupkan kedalam larutan Cl yang dijenuhkan dengan AgCl. Setengah sel elektroda perak dapat
ditulis
ll AgCl (sat’d), KCl (xM) l Hg
Reaksi setengah selnya adalah
AgCl + e_ Ag + Cl–
Biasanya elektroda ini terbuadari suatu larutan jenuh atau 3,5M KCl yang harga potensialnya
adalah 0.199 V (jenuh) dan 0.205 V (3,5M) pada 250C. Elektroda ini dapat digunakan pada suhu
yag lebih tinggi sedangkan elektroda kalomel tidak (Sumar, 1994).
Kurva diatas menunjukkan gambar keiringan kurva titrasi, yaitu perubahan potensial
dengan perubahan volume ∆E/∆V terhadap volume titran. Kurna naik sampai pada titik ekivalen
yang maksimum. Volume pada titik ekivalen ditentukan dengan menarik garis vertical dari puncak
ke sumbu volume. Semakin kompleks reaksinya, makin tajam puncaknya sehingga makin teliti
letak titik ekivalen. Tentu saja masih ada sesuatu ketidakpastian dalam mencari letak puncak
kurva
Penambahan asam maka pH menjadi turun dan harga E naik. Hal ini disebabkan karena dengan
bertambahnya asam, iob H+ semakin banyak. Ini membuktikan bahwa larutan semakin asam,
maka pH semakin kecil dan semakin banyak H+ maka muatan ion semakin positif dan tentunya
potensial semakin besar. Begitu sebaliknya, jika adanya penambahan basa maka pH menjadi naik
dan harga E turu. Ini menyebabkan pH semakin besar dan semakin banyak OH–maka muatan ion
semakin negatif dan tentunya potensial semakin kecil.
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa E berbanding terbalik dengan pH. Sedangkan untuk
proses titrasi jika zat penitrannya bersifat basa maka pH zat titran akan naik. Sebaliknya jika zat
penitrannya bersifat asam maka pH zat titran akan turun
Kelebihan utama potensiometer adalah pada saat potensial dibaca, tidak ada arus yang
mengalir dalam larutan (arus residual akibat tanan sel dan efek polarisasi dapat diabaikan). Sel
standar yang biasanya digunakan untuk mengkalibrasi potensiometer adalah sel Weston jenuh
dengan potensial 1,01864 V pada 200C yang berkurang sebanyak 4×10-5 V tiap kenaikan
temperatur 10C. Suatu pH meter adalah seperangkat alat pengukur potensial elektroda tanpa
aliran arus dan sekaligus menguatkan sinyal yang ditimbulkan pada elektroda gelas dengan suatu
tabung vakum elektrik. Suatu pH meter dengan tipe defleksi, paling tidak mempunyai tipe panel
kendali berupa tombol operasi, tombol standarisasi dengan beffer standar, tombol kompensator
temperatur yang memungkinkan untuk memperbaiki kepekaannya berdasarkan ketergantungan
potensial Nerst terhadap temperatur. Beberapa model dilengkapi juga dengan suatu tombol seleksi
skala, dan ini dikenal sebgai pH meter dengan skala diperluas
Elektroda indikator dibagi menjadi dua kategori, elektroda logam dan elektroda elektroda
membran. Elektroda logam dapat dikelompokkan kedalam elektroda jenis pertama, jenis kedua,
jenis ketiga dan elektroda redoks
– Elektroda Logam
Beberapa logam seperti perak, raksa, tembaga, dan timbal dapat bekerja sebagai elektroda
indikator, apabila berhubungan dengan suatu larutan dari ionnya. Misalnya potensial yang
ditimbulkan pada sepotong kawat perak yang tercelup dalam suatu larutan perak nitrat berubah-
ubah dengan aktivitas ion perak sesuai dengan ramalan persamaan Nernst. Kiranya pemindahan
elektron reversibel terjadi antara permukaan logam dan ion-ion di dalam larutan. Elektroda jenis ini
yang ionnya dapat bgertukar secara langsung dengan logam disebut “elektroda jenis pertama”
Elektroda perak-perak klorida, sebagai suatu elektroda pembanding merupakan suatu
contoh “elektroda jenis kedua”. Pada suatu elektroda jenis kedua, ion dalam larutan tidak bertukar
eletron secara langsung dengan elektroda logam.
Suatu “elektroda jenis ketiga” yang secara luas dipakai adalah elektroda raksa – EDTA. Telah
diamati oleh Reilley dan Schmid bahwa potensial elektroda suatu raksa bersangkut secara
reversibel dengan ion-ion logam lain dalam larutan dengan adanya kompleks raksa
– Elektroda Membran
Elektroda membran berbeda dalam pokoknya dari elektroda logam yang telah dibahas. Tidak ada
elektron yang diberikan oleh atau kepada membran. Justru sebuah membran membiarkan jenis-
jenis ion tertentu untuk menembusnya, tetepi menahan yang lain. Elektroda gelas, yang digunakan
untuk menentukan pH, merupakan contoh elektroda membran yang paling luas dikenal
pH meter
pH meter merupakan contoh aplikasi elektroda membran yang berguna untuk mengukur
pH larutan. pH meter dapat juga digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi asam basa
pengganti indikator. Alat ini dilengkapi dengan elektroda gelas dan elektroda kalomel (SCE) atau
gabungan dari keadaan (elektroda kombinasi). Diagram pH meter ditunjukkan
Hal yang harus diperhatikan dalam menggunakan elektroda-elektroda ialah cairan dalam
elektroda adalah cairan dalam elektroda harus selalu dijaga lebih tinggi dari larutan yang diukur.
Peringatan ini dimaksudkan untuk mencegah kontaminasi larutan elektroda atau penyumbatan
penghubung karena reaksi ion-ion analit dengan ion raksa atau ion perak
Titrasi Potensiometri
Potensial suatu elektroda indikator berguna untuk menentukan titik ekuivalen suatu titrasi.
Penentuan titik ekivalen dengan cara ini lebih teliti dari pada penggunaan indikator. Akan tetapi
metode ini memerlukan waktu yang lebih lama jka tidak menggunakan titrasi automatik. Titrasi
potensiometri dapat digunakan untuk titrasi pengendapan, pembentukan komplek, netralisasi, dan
redoks
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
Bermacam reaksi titrasi dapat diikuti dengan pengukuran potensiometri. Reaksinya harus
meliputi penambahan atau pengukuran beberapa ion yang sesuai dengan jenis elektrodanya.
Potensial diukur sesudah penambahan sejumlah kecil volume titran secara berturut-turut atau
secara kontinyu dengan perangkat automatic. Presisi dapat dipertinggi dengan sel konsentrasi.
1. Reaksi Netralisasi
Titrasi asam basa dapat diikuti dengan elektroda indikatornya elektroda gelas.
2. Reaksi pembentukan kompleks dan pengendapan
Pembentukan endapan atau kompleks akan membebaskan ion terhidrasi dari larutan. Biasanya
digunakan elektroda Ag dan Hg. Berbagai logam dapat dititrasi dengan EDTA.
3. Reaksi Redoks
Elektroda Pt atau elektroda inert dapat digunakan pada titrasi redoks. Oksidator kuat membentuk
lapisan logam oksida yang harus dibebaskan dengan reduksi secara katoda dalam larutan encer
4.2 PembahasanPotensiometri adalah suatu teknik analisis yang didasari oleh pengukuran potensial
suatu sensor atau elektroda. Suatu membran sensor atau permukaan sensor berfungsi sebagai setengah sel elektrokimia yang menimbulkan potensial sebanding dengan logaritma dari aktivitas atau konsentrasi ion yang dianalisis. Potensial sel diperoleh dengan mengukur pada keadaan tidak ada arus melalui sel. Potensiometri ini bekerja berdasarkan hukum Nernst.
Prinsip dasar dari metode potensiometri adalah pengukuran potensial suatu larutan dengan menggunakan elektroda dengan zerro current. Sementara titrasi potensiometri merupakan salah satu bentuk pengembangan dari metode ini dengan penggunaan titrasi dalam penambahan suatu larutan.
Praktikum kali ini adalah titrasi potensiometri. Sementara yang dilakukan dalam praktikum ini mengkalibrasi pH meter, kemudian standarisasi HCl, dan penentuan kadar NaHCO3 dan Na2CO3 dalam soda kue.
Titrasi potensiometri merupakan analisis volumetri. Analisis volumetri biasanyadiperlukan larutan standar. Proses penentuan konsentrasi larutan satandar dengan larutan lain yang telah diketahui pasti konsentrasinya disebut standarisasi atau membakukan. Larutan standar adalah larutan yang diketahui konsentrasinya yang akan digunakan pada analisis volumetri. Ada dua cara menstandarkan larutan yaitu:
1. Pembuatan langsung larutan dengan melarutkan suatu zat murni dengan berat tertentu, kemudian diencerkan sampai memperoleh volume tertentu secara tepat. Larutan ini disebut larutan standar primer, sedangkan zat yang kita gunakan disebut standar primer.
2. Larutan yang konsentrasinya tidak dapat diketahui dengan cara menimbang zat kemudian melarutkannya untuk memperoleh volum tertentu, tetapi dapat distandartkan dengan larutan standar primer, disebut larutan standar skunder.
Sementara tujuan dari standarisasi adalah mengetahui konsentrasi pasti dari suatu larutan. Belum tentu konsentrasi suatu larutan akan tetap jika telah dibiarkan dalam waktu lama. Sebagai contoh NaOH yang beersifat higroskopis atau mudah mengikat uap air dan air sehingga jika dibiarkan terlalu lama maka konsentrasinya akan berubah. Beberapa zat yang dapat digunakan untuk larutan standar primer, harus memenuhi persyaratan seperti mudah diperoleh dalam bentuk murninya, stabil, dan mudah dikeringkan atau tidak higroskopis.
Titrasi potensiometri pada umumnya sama seperti titrasi yang lainnya oleh karena itu reaksi yang terjadi pada titrasi potensiometri ini harus berlangsung cepat, sehingga titrasi dapat dilakukan dalam waktu yang tidak terlalu lama. Selanjutnya, reaksi harus sederhana dan diketahui dengan pasti, sehingga didapat kesetaraan yang pasti dari reaktan. Reaksi harus berlangsung secara sempurna sehingga akan memudahkan dalam penetapan konsentrasi ataupun perhitungan.
Sebelum digunakan pH meter yang merupakan elektroda kaca bersifat sensitif terhadap ion H+ akan dikalibrasi menggunakan larutan KCl. Proses ini bertujuan agar skala
yang ditunjukkan pada pH meter adalah benar. KCl merupakan garam yang bermuatan netral sehingga sering digunakan untuk mengkalibrasi pH meter.
Set alat titrasi potensiometri otomatis dirangkai sedemikian rupa sehingga penambahan larutan HCl dapat dilakukan untuk memulai titrasi. 25 mL larutan NaOH 0,1 M ditempatkan pada wadah yang tersedia dan ditetesi (ditambahkan) 1 mL HCl untuk kemudian diukur pH pada tiap-tiap penambahan hingga 25 mL HCl yang digunakan. Setiap dilakukan penambahan maka larutan dihomogenkan dengan cara mengaduk secara otomatis menggunakan alat yang disediakan. Tujuan dari penghomogenan ini adalah menyamakan pH disetiap bagian larutan. Hal ini karena penambahan larutan HCl sebanyak 1 mL hanya terjadi pada sebagian bagian saja, untuk mempercepat reaksi penggaraman dan pengukuran pH secara merata pada tiap bagian maka dilakuakan pengadukan. pH yang ditunjukkan pada alat dicata dan kemudian diplotkan terhadap volume HCl yang ditambahkan.
Titik ekivalen titrasi merupakan suatu titik dengan jumlah mol titran dan titrat pada titik tersebut adalah sama atau ekivalen. Sebagai contoh 1 mol NaOH akan memiliki titik ekivalen jika sudah tercapat 1 mol HCl yang ditambahkan. Titik ekivalen digunakan sebagai titik akhir titrasi dengan bantuan indikator untuk mendeteksi titik akhir tersebut.
Jika diplotkan pada skema standarisasi HCl didapatkan grafik
Titik ekivaelen dari grafik tersebut dapat ditemukan dengan cara menentukan garis linearitas sesuai dengan data yang ada. Titik ekivalen tersebut diketahui pada garis linear yang memotoh grafik tersebut. Berdasarkan grafik di atas maka titik ekivalennya adalah 22 mL HCl karena pada titik tersebut terjadi perpotongan. Grafik tersebut menginformasikan bahwa pH dari larutan NaOH yang dititrasi menggunakan larutan HCl lama kelamaan akan turun. Hal ini dikarenakan terbentuknya garam NaCl sehingga konsentrasi NaOH menurun akibat sebagian NaOH ternetralkan oleh asam HCl. Reaksinya adalah
NaOH (aq) +HCl (aq) NaCl (aq) + H2O (aq)Penurunan pH mula-mula terjadi sedikit demi sedikit, kemudian saat mendekati titik ekivalen penurunan menjadi drastis. Oleh karena itu, titrasi harus dilakukan secara hati-hati. Namun karena penggunaan mesin kesalahan dalam penambahan titran dapat diminimalisir. Ketika titik ekivalen diketahui, maka konsentrasi HCl dapat diketahui yaitu dengan menggunakan persamaan V1 M1 = V2 M2. Dari percobaan ini didapatkan konsentrasi larutan HCl adalah 0,11 M. Setelah HCl sudah diketahui konsentrasinya, larutan tersebut digunakan untuk menitrasi Na2CO3 untuk diketahui kadarnya. Reaksi yang terjadi adalah
Na2CO3 (aq) +HCl (aq) NaCl (aq) + NaHCO3 (aq)Mula-mula pH dari larutan yang terbuat dari soda kue adalah 8,8 kemudian lama kelamaan turun. Hal ini dikarenakan basa Na2CO3 dalam soda kue ternetralkan oleh HCl. Jika digambarkan grafik maka
Titik ekivalen bergasarkan grafik tersebit berada pada 19 mL. Hal ini dapat diketahui dengan perpotongan grafik dengan garis linieritas. Kurva yang dihasilkan tidak terlalu curam seperti halnya titrasi HCl dengan NaOH halll ini dikarenakan soda kue merupakan basa yang lemah jika dibandingkan NaOH. Dengan menggunakan persamaan V1 M1 = V2 M2. Maka konsentrasi Na2CO3 dapat diketahui. Namun karena yang akan dicari adalah kadar maka diperlukan persamaan mol. Mol HCl dan mol Na2CO3 saat titik ekivalen adalah sama. Dengan demikiam dapat digunakan untuk mengetahui berat. Kadar dihitung dengan membagi dengan massa sampel dikalikan 100%. Dari percobaan ini didapatkan kadar Na2CO3 dalam sampel adalah 73,83%. Mol NaHCO3 juga dapat diketahui berdasarkan persamaan reaksi. Mol NaHCO3 terhadap mol Na2CO3 adalah satu banding satu. Oleh karena ini keduanya sama. Kadar dari NaHCO3 dalam sampel adalah 58,52%.
Kesalahan yang mungkin terjadi saat praktikum dilakukan adalah ketidakbersihan alat untuk titrasi seperti gelas tempat sampel pada mesin pencucian yang kurang bersih dapat menyebabkan adanya zat sisa yang menempel. Selain itu, larutan NaOH bersifat higroskopis. Jika dibiarkan terlalu lama maka kemungkinan akan engikat uap air di udara sehingga konsentrasinya dimungkinkan turun dari semula yaitu 0,1 M.
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan- Prinsip dasar titrasi potensiometri adalah pengukuran potensial suatu larutan dengan
menggunakan elektroda dengan zerro current secara titrasi.- Kadar Na2CO3 dalam sampel adalah 73,83% dan kadar NaHCO3 dalam sampel sebesar
58,52%.
