mai 3a.pptx

8/10/2019 MAI 3a.pptx

1/59

Ratih Aryani, S.Si., Apt.

Part 3METODE ELEKTROKIMIA

COULOMETRI

8/10/2019 MAI 3a.pptx

2/59

8/10/2019 MAI 3a.pptx

3/59

Pendahuluan

8/10/2019 MAI 3a.pptx

4/59

Pendahuluan

8/10/2019 MAI 3a.pptx

5/59

PendahuluanHukum Faraday :

m = massa zat(gram)

Mr = konsentrasi sampel (Molar)

Q = Jumlah elektrisitas yang diukur (Coulumb atau ampere x detik)n = Jumlah elektron

m = Mr x Q

96500 x n

8/10/2019 MAI 3a.pptx

6/59

Pendahuluan Analisis coulumetri dapat dilakukan pada tegangan konstanatau pada kekuatan arus konstan.Jika tegangan dibuat konstan, maka kekuatan arus akanmenurun selama analisisUmumnya elektrolisis dilakukan pada kekuatan arus yangkonstan. Sehingga jumlah elektrisitas (Q) dan masa (m) zatdapat dihitung dari lamanya aliran arus.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

7/59

Pendahuluan

8/10/2019 MAI 3a.pptx

8/59

PendahuluanProses coulometri (pada potensial konstan), arus akansegera melemah karena arus tidak konstan.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

9/59

Pendahuluan

8/10/2019 MAI 3a.pptx

10/59

Alat Coulometri

8/10/2019 MAI 3a.pptx

11/59

Prinsip Coulometri Reaksi Redoks

Proses Elektrolisis

8/10/2019 MAI 3a.pptx

12/59

Titrasi CoulometriPada titrasi coulumetri, pereaksi dihasilkan secaraelektrolisis dan direaksikan dengan larutan zat yangdianalisis.Elektroda yang dicelupkan ke dalam larutan yang akandianalisis (elektroda kerja) dapat dipasang sebagai katodaataupun anoda.Titrasi coulumetri dapat dilakukan secara langsung atautidak langsung dimana titrannya dihasilkan dari suatu reaksielektrolisis yang kemudian bereaksi dengan zat yang akandianalisis

8/10/2019 MAI 3a.pptx

13/59

Titrasi CoulometriElektroda kerja : elektroda platina (dicelupkan ke dalamlarutan analisis) namun elektroda pembanding ditempatkanpada ruang terpisah, yang pada bagian dasarnya berupacakram saringan yang terbuat dari kaca masir.Pengatur waktu dan sumber arus listrik dirangkai bersama-sama sehingga keduanya menyala bersamaan.Kuantitas kelistrikannya dihitung dari waktu yang diperlukan,besarnya arus konstan.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

14/59

Titrasi CoulometriTitrasi Coulometri dibedakan menjadi 3 :

Titrasi penetralan

Titrasi pengendapan dan pembentukan kompleksTitrasi oksidasi-reduksi

8/10/2019 MAI 3a.pptx

15/59

Titrasi Penetralan

8/10/2019 MAI 3a.pptx

16/59

Titrasi pengendapan dan pembentukankompleks

8/10/2019 MAI 3a.pptx

17/59

Titrasi Oksidasi - Reduksi

8/10/2019 MAI 3a.pptx

18/59

Keunggulan Titrasi Coulometri

8/10/2019 MAI 3a.pptx

19/59

Contoh SoalBerapa jumlah arus listrik yang diperlukan untukmengendapkan 2,16 gram Ni pada katoda, jika larutan yangdielektrolisis adalah NiSO4 (Ar Ni = 59) ?

8/10/2019 MAI 3a.pptx

20/59

Contoh SoalJika tembaga tidak murni dielektrolisis dalam lautan CuSO4,dengan arus 6Ampere dalam waktu 5 jam berapakah Cuyang mengendap di katoda ? (Ar Cu = 63,5)

8/10/2019 MAI 3a.pptx

21/59

Ratih Aryani, S.Si., Apt.

Part 2METODE ELEKTROKIMIA

POLAROGRAFI

8/10/2019 MAI 3a.pptx

22/59

PendahuluanPolarografi metode analisis yang didasarkan pada kurva

arus tegangan yang diperoleh secara elektrolisis

Polarografi adalah metode analisis elektrokimia, dimana sejumlah

kecil senyawa yang hendak dianalisis, direduksi pada elektrodatetes raksa (Dropping electrode Mercury/DME ), kemudian arusyang timbul diukur sebagai fungsi tegangan (voltase) dandirekam sebagai polarogram.

Metode polarografi sangat peka untuk analisis kualitatif dankuantitatif, karena dapat menganalisis zat dengan konsentrasiyang sangat kecil, yaitu 10-6 mol/liter.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

23/59

PendahuluanReaksi yang terjadi reaksi redoks terutama reaksireduksi.Untuk analisis :ION-ION LOGAM dan SENYAWA ORGANIKDapat digunakan untuk analisa kualitatif dan kuantitatifPolarisasi terjadi pengkutuban pada elektroda yangmenyebabkan laju kuat arus (i) yang makin berkurang.

Elektroda yang digunakan adalah elektroda mikro tetes airraksa (Dropping electrode Mercury/DME)

8/10/2019 MAI 3a.pptx

24/59

Instrumen

8/10/2019 MAI 3a.pptx

25/59

InstrumenTerdiri dari : sel polarografi (sel elektrolisis), dan

potensiostat, dan pencatat polarogram.

SEL POLAROGRAFIElektroda kalomel elektroda pembandingElektroda tetes air raksa (DME) elektroda indikator

Digunakan untuk menentukan konsentrasi kation yang berasal darilogamnya.Mempunyai daerah elektroaktivitas yang luas dan merupakan elektrode

yang selalu segar permukaannya sehingga reaksi reduksi dapatberlangsung cepat.

Elektroda Pt atau Au elektroda pembantuSaluran gas pipa nitrogen

8/10/2019 MAI 3a.pptx

26/59

InstrumenSaluran gas pipa nitrogen (N2 ) untuk mengusir gas O2 yangmemungkinkan terlarut dalam larutan yang sedang dianalisis.bila ada gas O2 maka gas tersebut akan ikut tereduksi sehinggamempengaruhi hasil analisis

Pelarut dan elektrolit pendukungUntuk menekan migrasi, mengontrol potensial agar tahanan larutandikurangi serta menjaga kekuatan ion total yang konstan.contoh : KCl, KNO3 , NH4 Cl

POTENSIOSTAT : terdiri dari rangkaian listrik yang bergunauntuk menjaga potensial dan mengatur potensial tetap pada nilai

tertentu.

ALAT PENCATAT contoh : mikroampere meter

8/10/2019 MAI 3a.pptx

27/59

Prinsip Kerja PolarografiSemua elektroda dicelupkan ke dalam larutan yang dianalisis.Gas nitrogen berfungsi untuk mengusir gas O2 yang terlarutkarena gas tersebut dapat direduksi.Pereduksian O2 terjadi dalam 2 tahap :Dalam larutan asam

O2 + 2H+ + 2e H2 O2 H2 O2 + 2H + + 2e 2H2 O

Dalam larutan netral atau basaO2 + 2H2 O + 2e H2 O2 + 2OH - H2 O2 + 2e 2OH -

8/10/2019 MAI 3a.pptx

28/59

Prinsip Kerja PolarografiReaksi reduksi terjadi pada permukaan air raksaJika larutan mengandung ion logam M n+ maka semua ionlogam akan bergerak menuju permukaan tetesan Hg untukdireduksi membentuk amalgam dengan Hg :

M n+

+ne + Hg M(Hg)Selama reaksi reduksi berlangsung arus akan mengalir dan jumlahnya dapat teramati (A).Reaksi reduksi ini berlangsung pada harga potensial tertentu

tergantung pada jenis zat atau ion yang sedang direduksi.Hasil pengukuran polarografi menghasilkan kurva yangmenyatakan hubungan antara arus (A) dan potensial (V).

8/10/2019 MAI 3a.pptx

29/59

Elektroda Tetes RaksaMenghasilkan kurva arus-voltase yang reprodusibel (dapatdiulang), karena licin dan terus menerus menetes.Reduksi ion H+ (proton) menjadi hidrogen dapat dicegahdengan tegangan yang berlebih pada raksa.Dengan banyak logam, pembentukan amalgam dapatmenurunkan aktivitas logam tersebut, dengan demikianmemudahkan reduksi logam tersebut.

Harga akhir kekuatan arus sangat cepat.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

30/59

Elektroda Tetes RaksaElektroda tetes raksa digunakan pada kisaran +0,4 sampai ---2,0 V relatif terhadap kalomel jenuh.>0,4 V merkuri akan larut dan memberikan gelombanganoda, sehingga akan teroksidasi membentuk ion merkuroPada potensial lebih negatif dari -1,8 V akan terjadipembebasan hidrogen yang nampak dalam larutan-larutanasam serta larutan pendukungnya akan mulai terdiscas(muatan listriknya akan terambil)

8/10/2019 MAI 3a.pptx

31/59

Proses Analisis dan PolarogramLarutan yang akan dianalisis dalam air pertama-tamaditambah elektrolit inert berlebih seperti kalium klorida yangbertujuan mempertinggi kemampuan pengaliran (elektrolitdasar, garam aliran)

Kemudian pada sel polarografi dipasang tegangan searahyang menaik, maka akan didapat kurva arus terhadapvoltase (polarogram) seperti gambar polarogram padapenentuan ion cadmium (Cd 2+ )

8/10/2019 MAI 3a.pptx

32/59

Proses Analisis dan PolarogramPada tegangan 0 sampai sekitar -0,5V yang terekam adalaharus sisa (arus dasar) yang disebabkan oleh elektrolit dasar.Kemudian arus akan meningkat dengan cepat pada daerahtegangan yang sempit, yaitu antara -0,5 V sampai -0,75V

yang membentuk kurva seperti huruf S. bagian berbentukhuruf S ini dinamakan tingkat polarografi. Kenaikan kekuatanarus ini disebabkan reaksi awal ion cadmium pada tetesraksa menjadi logam cadmium (Cd) yang larut dalam raksa

membentuk amalgam yang dilambangkan dengan Cd(Hg).

8/10/2019 MAI 3a.pptx

33/59

Proses Analisis dan PolarogramCd2+ + 2 Hg + Cl- Hg2Cl2 Cd2+ + Hg + 2e Cd(Hg)

8/10/2019 MAI 3a.pptx

34/59

Proses Analisis dan PolarogramPada huruf S, pertama-tama ion cadmium yang direduksipersatuan waktu akan naik, demikian pula kekuatan arus. Padategangan antara -0,75V sampai -0,8V terbentuk suatu lapisanbatas difusi, dimana semua ion pada permukaan raksa akantereduksi karena difusi. Kekuatan arus pada tegangan diatas -0,8V akan kosntan, karena adanya kesetimbangan, karenakonsentrasi ion cadmium, sehingga transportasi zat pada katodadibatasi oleh kecepatan difusi ion cadmium.Kurva arus tegangan berikutnya akan sejajar dengan arus sisa.Pada polarografi hanya ada ion cadmium pada permukaan raksayang akan tereduksi oleh difusi. Dengan demikian konaentrasilarutan praktis tidak berkurang karena perubahan zat hanyasedikit sekali.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

35/59

Arus Batas DifusiTingginya arus batas difusi id berbanding lurus dengankonsentrasi senyawa yang hendak ditentukan.Hubungan linier antara arus batas difusi dengan konsentrasi zatdiberikan dalam persamaan ilkovic :

id : arus batas difusi (A)

n : jumlah elektron yang dibutuhkan pada reduksi atom atau molekul.C : konsentrasi zat (mmol/liter atau mM)D : Koefisien difusi atom atau molekul (cm 2 /detik)m : laju aliran raksa yang menetes (mg/detik)t : waktu tetes (detik)

8/10/2019 MAI 3a.pptx

36/59

Potensial Setengah Gelombang E1/2

Setengah potensial (E)adalah potensial dimana arusseparuh dari arus batas difusi (i=i d /2).Potensial ini bergantung pada : susunan larutan yang dapatberubah jika pH berubah, sistem pelarut yang berlainan,atau dengan penambahan zat yang dapat membentukkompleks. kriteria untuk analisis kualitatif.Hubungan antara nilai E dengan Eo ditunjukkan denganpersamaan berikut :

8/10/2019 MAI 3a.pptx

37/59

Setengah PotensialTarik garis tegak lurus yang menghubungkan limiting currentdan residual current.Tentukan harga setengah arus difusi dengan membagi duasama tinggi pada arus difusi.Tarik garis sejajar dengan limiting current dan residualcurrent.Berdasarkan perpotongan tersebut tarik garis tegak lurus

hingga memotong sumbu potensial dan dibaca melalui skalapotensial.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

38/59

Setengah Potensial

8/10/2019 MAI 3a.pptx

39/59

Aspek Kualitatif dan Kuantitatif

Harga E1/2 tergantung pada jenis zat yang direduksisehingga harga ini menjadi dasar untuk analisis kualitatif.

Harga arus difusi (id) tergantung pada konsentrasi zat yangdireduksi sehingga harga ini menjadi dasar analisiskuantitatif.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

40/59

Perpindahan MateriPerpindahan materi secara migrasi :

Materi yang bermuatan, karena adanya gaya tarik menarikelestrostatik, maka materi bermuatan bergerak menuju kutubdengan muatan yang berlawana, yakni kation-kation menuju

katoda dan anion-anion menuju anoda.

Perpindahan secara difusi :Partikel-partikel mengalir dari daerah yang lebih rapat (pekat)menuju daerah yang lebih renggang (encer)Perpindahan secara konveksi :Pengaruh temperatur dan goyangan atau pengadukanmenyebabkan partikel berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

8/10/2019 MAI 3a.pptx

41/59

Perpindahan Materii total = im + id + ikim = arus migrasiid = arus difusiid = arus konveksi

Arus yang terukur adalah semata-mata berasal dari arusdifusi saja, maka im dan ik harus dihilangkan atau diperkecil. Arus konveksi dikurangi dengan cara : melakukanpercobaan tanpa pengadukan Arus migrasi dikurangi dengan cara : menggunakan elektrolitpendukung

8/10/2019 MAI 3a.pptx

42/59

Hubungan Arus dan Konsentrasi

Dengan menganggap, hanya arus difusi saja yang ada,untuk luas elektroda sebesar S, besarnya rapat arus (I)adalah :I = i / SMenurut hk. Fick tentang difusi : kecepatan difusi adalahsebanding dengan gradien konsentrasi yang dinyatakan sbg:

x =0x = jarak dari permukaan elektroda, D = koef. Difusi

atau

8/10/2019 MAI 3a.pptx

43/59


Dan i = I x S, maka

X=0

X=0

8/10/2019 MAI 3a.pptx

44/59


8/10/2019 MAI 3a.pptx

45/59

D = Koef. DifusiPersamaan ilkovic diturunkan dengan memperhitungkan bentuk, luas,dan massa jenis air raksa.Bilangan 607 merupakan koefisien persamaan ilkovic dan n adalah jumlah elektron yang terlibat

8/10/2019 MAI 3a.pptx

46/59

Hubungan Arus dan Potensial

8/10/2019 MAI 3a.pptx

47/59


8/10/2019 MAI 3a.pptx

48/59


8/10/2019 MAI 3a.pptx

49/59


8/10/2019 MAI 3a.pptx

50/59

Hubungan E dan i

8/10/2019 MAI 3a.pptx

51/59

Hal-Hal Pendukung Polarografi

8/10/2019 MAI 3a.pptx

52/59


8/10/2019 MAI 3a.pptx

53/59


8/10/2019 MAI 3a.pptx

54/59

Manfaat Polarografi

Untuk analisis beberapa senyawa organik :Seperti streptomisin, kloramfenikol, derivat sulfanilamid, danberbagai jenis vitamin.Senyawa-senyawa organik yang mempunyai gugus fungsiyang dapat bereaksi reduksi dengan elektroda tetes merkuriSebagian besar kation

8/10/2019 MAI 3a.pptx

55/59

Manfaat Polarografi

Senyawa organik yang mengandung gugus fungsi berikutdiharapkan dapat bereaksi pada DME dan menghasilkanpolarogram :

Gugus karbonil (aldehid, keton, dan kuinon) Asam karboksilat siklisSebagian besar peroksida dan epoksidaNitro, nitroso, amina oksida dan gugus azoSebagian gugus halogenida organikIkatan rangkap 2 pada rantai karbonHidrokinon dan merkaptan

8/10/2019 MAI 3a.pptx

56/59

Contoh SoalSuatu larutan timbal dengan konsentrasi tertentumenghasilkan arus difusi sebesar 1,00A. Kemudian kedalam 10,00 ml larutan sampel timbal tersebut ditambahkan0,500 ml larutan standar timbal 0,0400 M. arus difusi larutan

campuran adalah 1,5A. Hitunglah konsentrasi timbal dalamlarutan sampel tersebut ?

8/10/2019 MAI 3a.pptx

57/59

Contoh SoalKoefisien difusi oksigen dalam larutan air yang encer adalah: 2,6x10-5 cm2 /detik. Suatu larutan O2 0,25 mM dalam suatuelektrolit pendukung yang tepat mempunyai gelombangpolarografik dengan arus difusi sebesar 5,8A. Tetapan

elektroda merkuri tetes adalah m=1,85 mg/detik; t=4,09detik. Hitunglah nilai n. produk apakah yang terbentuk,hidrogen peroksida atau air, jika O2 direduksi pada kondisiini. Jelaskan !

8/10/2019 MAI 3a.pptx

58/59

Contoh SoalDalam suatu reduksi polarografik Cd2+ menjadi kadmiumamalgam Cd(Hg) pada suatu larutan dengan konsentrasi2,0x10-4 M mempunyai arus difusi sebesar 1,34A.Karakteristik kapilernya adalah m=1,96 mg/detik; t=3,03

detik. Hitunglah koefisien difusi (Cd2+

) dalam larutan itu !

8/10/2019 MAI 3a.pptx

59/59

Istilah dalam PolarografiLimiting current : arus konstan yang diperoleh setelahpeningkatan arus secara tajam yang dihasilkan padapengukuran analit.Residual current : arus konstan yang diperoleh sebelumpeningkatan arus secara tajam yang diperoleh daripengukuran larutan blanko sebelum analit ditambahkan. Arus difusi : selisih antara limiting current dan residualcurrent.Potensial penguraian : potensial saat arus memulaimeningkat

mai 3a.pptx

Documents