k.an.instrumen i-ii

Download K.An.Instrumen I-II

Post on 24-Jul-2015

1.018 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

4BAB I ELEKTROMETRI Kata elektrometri terdiri atas dua kata, yakni elektro berarti listrik dan metron yang berarti ukuran, jadi elektrometri sebetulnya berarti pengukuran berdasarkan arus listrik. Elektrokimia merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang luas, termasuk sel bahan bakar; pengubahan energy matahari menjadi energy listrik; baterai; proses-proses produksi untuk memperoleh bahan-bahan seperti aluminium, klor, dan natrium hidroksida (proses elektrolisis); dan sintesis elektroorganik. Banyak teknik elektrokimia yang telah dikembangkan, bahkan telah menghasilkan cabang ilmu kimia yang disebut kimia elektroanalitik. Bidang ilmu ini tidak mungkin dapat dibicarakan secara mendalam pada bagian ini. Akan tetapi pada buku ini telah dipilih teknik elektroanalitik yang lebih klasik, dengan harapan mahasiswa dapat mengerti dengan latar belakang yang dimiliki, yang dibahas dalam buku ini hanya dua topic elektroanalitik saja, yakni : potensiometri dan konduktometri. Sementara pada bab ini pembahasan dibatasi pada : beberapa metode elektrometri, larutan elektrolit, elektroda baku, elektroda penunjuk, potensial elektroda, dan persamaan Nernst, dan pengukuran pH dan pH meter. 1.1 Metoda Elektrometri Selain potensiometri dan konduktometri, teknik/metoda elektroanalitik lainnya adalah : 1. Elektrogravimetri, pada teknik analisis elektrogravimetri unsure yang akan ditentukan diendapkan secara elektrolitik pada suatu elektroda tertentu. Pada teknik ini tidak diperlukan penyaringan seperti yang dilakukan pada teknik gravimetri biasa dan co-deposisi sangat kecil kemungkinannya terjadi. Peralatan yang digunakan cukup sederhana, terdiri atas sumber arus d.c. dilengkapi dengan variable resistance (atau power supply arus d.c), ammeter, voltmeter, saklar, elektroda inert (grafit, Pt atau Au), wadah dari gelas dan kabel-kabel. 2. Coulometri, analisis coulometri adalah salah satu penerapan hukum I Faraday pada elektrolisis yang secara singkat dapat dinyatakan bahwa reaksi kimia yang terjadi pada sebuah elektroda berbanding lurus dengan jumlah listrik yang dilewatkan melalui elektroda tersebut. Bobot yang setara dengan 1 ekivalen yang terhidrolisis adalah berat atom atau berat molekul dibagi dengan jumlah electron berperan dalam eaksi elektroda. Jika berat zat (W) yang dihasilkan atau yang bereaksi pada elektrolisis melibatkan muatan listrik Q coulomb maka hubungannya dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan : W = (A/n) (Q/F)

Dimana A = berat atom atau berat molekul; n=jumlah electron yang terlibat; dan F= tetapan Faraday (96 487 atau 96 500 coulomb). Peralatan yang digunakan terdiri atas power supply arus searah, miliammeter dan alat ukur waktu elektrik. 3. Amperometri, pada titrasi amperometri arus listrik yang lewat melalui sel diantara elektroda indicator dan elektroda standar (pembanding) yang didepolarisasi pada suatu nilai GGL tertentu yang dipakai terukur sebagai fungsi volume larutan titrasi. Pada prinsipnya metoda ini sama dengan titrasi elektrometri lainnya, peralatannya sederhana terdiri atas power supply arus d.c, mikroammeter, radio potensiometer dan elektroda platina. 4. Voltametri, teknik ini umumnya berkaitan erat dengan pengaruh pengubahan tegangan pada arus listrik yang mengalir didalam sel. Teknik analisis yang termasuk di dalam voltametri adalah polarografi arus searah dan arus bolak balik, dan voltametri anodik. Peralatan polarografi ada berbagai tipe, antara lain : Bruker Elektrospin Ltd., Model E 310 Universal Modular Polarografi; Princeton Applied Research Model 174 Polarographic Analyser dan yang lebih canggih Model 170 Electrochemistry System; Metrohm Polarecord dengan modulator E 393. Semua peralatan tersebut dapat dihubungkan dengan recorder. Pada prinsipnya semua metoda elektroanalitik memanfaatkan dissosiasi elektrolitik di dalam system berupa larutan. Karena dissosiasi elektrolitik akan menghasilkan ion-ion bermuatan positif dan negative, ion-ion tersebut memegang peranan dalam membawa muatan listrik dari satu elektroda ke elektroda yang lain, sehingga terjadi reaksi pada elektroda. Reaksi pada suatu elektroda dapat terjadi secara spontan, reaksi ini akan menghasilkan arus listrik dan dikenal sebagai sel volta. Tetapi ada juga reaksi elektroda yang hanya dapat berlangsung jika diberi aliran listrik, reaksi ini terjadi pada sel yang disebut sel elektrolisis. Kedua hal terakhir inilah yang menjadi dasar analisis elektrokimia. 1.2 Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, air murni tidak dapat menghantarkan arus listrik, jadi sifat pengahantaran arus listrik dalam larutan dengan pelarut air disebabkan oleh zat terlarut yang dapat menghantarkan arus listrik (elektrolit). Contoh zat elektrolit: NaCl, H2SO4, NaOH, CH3COOH, dan lain-lain. Sedangkan zat terlarut di dalam air yang tidak menghantarkan listrik disebut zat non-elektrolit. Contoh zat non-elektrolit: Urea, gula, alcohol dan senyawa-senyawa organic lainnya.

(gambar hal 6) Sifat hantaran listrik pada larutan elektrolit ini, menurut Arrhenius disebabkan oleh gerakan-gerakan ionion positif dan negative yang berasal dari zat terlarutnya. Peristiwa peruraian suatu senyawa menjadi ionionnya disebut peristiwa ionisasi. Jumlah muatan positif sama dengan muatan negative. Besarnya daya hantar listrik suatu larutan tergantung pada: Konsentrasi elektrolit di dalam larutan Jenis elektrolit yang terlarut

Ilustrasi di atas menunjukkan dengan jelas kepada kita perbedaan antara larutan elektrolit dengan nonelektrolit. Jika sebuah batu baterai, kutub positif dihubungkan dengan bola lampu melalui larutan sementara kutub negatif dihubungkan langsung dengan bola lampu, maka lampu dihubungkan melalui larutan elektrolit akan menyala sementara yang melalui larutan non-elektrolit tidak menyala. Ini menunjukkan bahwa larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik. Apabila balon lampu dilepaskan, kemudian kawat yang terpasang pada kedua kutub baterai dicelupkan ke dalam larutan elektrolit maka akan tampak terjadi reaksi pada kedua elektroda yakni terbentuk gelembung-gelembung gas. Tetapi jika kawat yang sama dicelupkan ke dalam larutan non-elektrolit tidak akan terjadi perubahan apa-apa. Perhatikan ilustrasi berikut:

(gambar hal 7)

System yang terdiri atas rangkaian sumber arus searah, larutan elektrolit, kawat penghantar dan batang atau keeping logam disebut sel elektrolisis. Sedangkan system yang terdiri atas elektrolit, batang atau

keping logam, kawat penghantar dan beban (misalnya bola lampu), jika dirangkaikan dan bola lampu menyala, maka system ini disebut Sel Volta atau Sel Galvani. Baik sel elektrolisis maupun Sel Volta tersebut dikenal sebagai Sel Elektrokimia. Reaksi yang terjadi di dalam suatu elektrolit yang dialiri arus searah tidak lain adalah reaksi oksidasi dan reduksi, kedua reaksi ini berlangsung secara bersamaan tetapi pada tempat yang berbeda. Reaksi oksidasi terjadi pada elektroda yang dihubungkan dengan kutub positif dan reduksi akan terjadi pada elektroda yang dihubungkan dengan kutub negative dari sumber arus. Sebagai contoh, jika larutan NaCl sangat encer dialiri dengan arus listrik searah, maka reaksi yang terjadi pada elektroda dapat ditulis sebagai berikut : Anoda : H2O Katoda : 2H2O + 2e O2 + 4H+ + 4e . Setengah reaksi oksidasi H2 + 2OH- .. setengah reaksi reduksi

Sebelum membicarakan lebih jauh tentang metoda analisis elektrometri, terlebih dahulu kita menitik-beratkan perhatian pada sel elektrokimia.

Sel Eleketrokimia

Untuk memperoleh suatu system berguna, dimana dapat dilakukan pengukuran-pengukuran berarti, maka kita harus merangkai dua buah elektroda tunggal untuk membentuk suatu sel. Sebagai contoh perhatikan sel Galvani pada Gambar 1.1

(Gambar 1.1 Sebuah Sel Galvani) hal 8

Sebagai pengganti gambar 1.1, biasanya dilakukan penggambaran sel secara skematis yang disebut notasi sel. Misalnya untuk gambar 1.1 notasi selnya sebagai berikut : Zn/Zn2+ (1M)//Cu2+(1M)/Cu Dimana sebuah garis tegak lurus atau miring menunjukkan batas fasa, sedangkan dua garis sejajar menggambarkan jembatan garam. GGL sel ini merupakan jumlah aljabar dari empat beda potensial, satu pada setiap antarmuka logam larutan dan satu pada tiap ujung jembatan garam (biasanya KCl). Esel = EZn/Zn2+ + Ej1 + Ej2 + ECu2+/Cu Perjanjian Untuk menggambarkan reaksi yang terjadi dalam sebuah sel Galvani jika sel dibiarkan mengeluarkan arus secara spontan, lakukanlah sebagai berikut : 1) Tuliskan reaksi-setengah untuk elektroda kanan dengan electron di sebelah kiri. Untuk sel pada Gambar 1.1 adalah : Cu2+ + 2e Cu .. E0 =+0,34 V

2) Tuliskan reaksi-setengah sel dan potensial elektroda standar untuk elektroda kiri dengan cara yang sama : Zn2+ + 2e Zn E0=-0,76 V

3) Jika perlu kalikan kedua persamaan dengan angka bulat yang sesuai agar jumlah electron dalam kedua persamaan sama banyak. Tetapi potensial-potensial elektroda tidak dikalikan dengan bilangan tersebut, karena nilainya sudah merupakan hasil penelitian yang tidak tergantung pada bagaimana persamaan rreaksi dituliskan. 4) Kemudian kerangka kedua reaksi-setengah sel digabungkan dan juga potensialnya: Katoda Anoda Cu2+ Zn2+ + Cu2+ + 2e 2e Cu . Cu + Zn2+ E0 = +0,34 V E0sel =+1,10 V Zn . E0 = -0,76 V

+ Zn

5) Tanda GGL, E0sel, memberikan polaritas elektroda kanan,elektroda tembaga lebih positive (bermuatan +) dan elektroda seng lebih negative (bermuatan -). 6) Tanda E0sel positive menunjukkan reaksi berlangsung spontan. Dalam hal gambar 1.1 ion Cu2+ dari larutan direduksi pada katoda menjadi logam dan lolgam seng pada anoda dioksidasi menjadi ion Zn2+ yang larut masuk ke dalam elektrolit, reaksi sel tersebut menghasilkan arus. Ingat sel elektrolisis, pada sel ini reaksi hanya dapat berlangsung pada elektroda jika ke dalam elektrolit dialirkan arus d.c. melalui dua buah elektroda, pada sel ini kutub positive akan menjadi anoda sedangkan kutub negative menjadi