Slide 1

Ratih Aryani, S.Si., Apt.Part 2 METODE ELEKTROKIMIAMetode ElektrokimiaElektrokimia : bagian ilmu kimia yang mempelajari hubungan antara reaksi kimia dengan arus listrik.Prinsip dasar dari metode : reaksi reduksi dan oksidasiOksidasi : pelepasan satu atau lebih elektron dalam suatu atom, ion atau molekulReduksi : penangkapan satu atau lebih elektron suatu atom, ion atau molekulLepasnya elektron dari suatu atom, ion atau molekul selalu disertai dengan penangkapan elektron oleh atom, ion atau molekul lain.Metode ElektrokimiaSinyal listrik dapat dihubungkan dengan konsentrasi analit, dimana sinyal tersebut dapat diukur secara akurat. Potensial listrik, arus, muatan listrik adalah beberapa sinyal yang merupakan dasar dari metode elektroanalisis.Umumnya nama dari teknik elektroanalisis menunjukkan sinyal yang digunakan.Hubungan konsentrasi dengan potensial potensiometriHubungan konsentrasi dengan jumlah muatan listrik coulometri dan voltametri.Jenis Metode ElektrokimiaPotensiometri : metode elektrokimia dengan penentuan aktivitas ion melalui pengukuran perbedaan potensial listrik antara elektroda indikator dan elektroda pembanding.

Coulometri : penetapan kadar zat dalam suatu larutan dengan mengukur kuantitas kelistrikan yang diperlukan untuk bereaksi dengan zat tersebut.

Polarografi : suatu bentuk elektrolisis dimana pada elektroda yang digunakan (elektroda tetes raksa) dipasang tegangan searah yang sama dan direkam suatu kurva arus terhadap voltase (tegangan) yang disebut polarogram. Dari kurva tegangan arus tersebut konsentrasi zat dapat ditentukan.Jenis Metode ElektrokimiaAmperometri : metode elektrokimia berdasarkan perubahan kekuatan arus antara dua elektroda, umumnya salah satu elektrodanya adalah elektroda tetes raksa, sedangkan satunya lagi merupakan elektroda pembanding.

Konduktometri : metode elektrokimia berdasarkan perubahana daya hantar suatu larutan. Untuk pengukuran daya hantar suatu larutan digunakan jembatan wheatstone.Sel ElektrokimiaAda 2 jenis sel elektrokimia, yaitu sel galvani (sel volta) dan sel elektrolisis.

Sel GalvaniSel galvani : sel dimana reaksi kimia berlangsung secara spontan sambil membebaskan energi listrik.Pada sel galvani katode bermuata positif dan anoda bermuatan ngatif. Katode adalah elektroda dimana terjadi reaksi reduksi, sedangkan anoda adalah elektroda dimana terjadi reaksi oksidasi. Sel galvani

Terjadi reaksi redoks secara spontan.Contoh : sel daniellPerpindahan elektron terjadi secara tidak langsung (melalui kawat), karena kedua setengah reaksi dipisahkan ke dalam dua tempat yang dihubungkan dengan jembatan garam.Jembatan garam (pipa berisi elektrolit KCl atau KNO3), berfungsi untuk memelihara kenetralan muatan pada masing-masing setengah sel.Untuk menetralkan kelebihan dan kekurangan muatan ini jembatan garam yang kaya akan ion, melepaskan ion negatif pada sel yang mengalami reaksi oksidasi dan melepaskan ion positif pada sel yang mengalami reaksi reduksiMisal KNO3 : ion NO3 dilepaskan pada sel yang mengalami oksidasi dan K+ dilepaskan pada sel yang mengalami reduksi Sel ElektrokimiaSel ElektrolisisSel elektrolisis berlawanan dengan sel galvani, dimana pada sel elektrolisis dihasilkan suatu reaksi kimia dengan menggunakan energi listrik. Pada sel elektrolisis katoda bermuatan negatif, sedangkan anoda bermuatan positif. Sama halnya seperti sel galvani, pada elektrolisis :

Esel = Ered Eoks Sel ElektrokimiaElektro = listrik Lisis = PenguraianPenguraian suatu zat atau senyawa oleh arus listrik Peralatan elektrolisis sel elektrolisisReaksi redoks berlangsung tidak spontan, agar reaksi redoks berlangsung, maka diperlukan energi dari luar (energi = arus listrik searah)Saat elektrolisis dilakukan ion-ion yang bermuatan positif (kation) akan teroksidasi dan menempel pada elektroda yang digunakan pada katoda sehingga apabila dilakukan penimbangan massa katoda bertambah, sedangkan ion-ion bermuatan negatif (anion) akan tereduksi pada anoda sehingga elektroda yang diletakkan pada anoda massa nya tidak berubah (tetap)

ElektrodaAda 2 jenis elektroda yang digunakan pada sel elektrokimia, yaitu elektroda pengukur (elektroda indikator) dan elektroda pembanding (reference electrode).

Elektroda pengukur/ elektroda indikatorElektroda Platina (Pt)banyak digunakan pada titrasi redoks yang ditentukan secara potensiometri misalnya penentuan kadar Fe2+ secara serrimetri dengan larutan Ce4+. Elektroda platina dicelupkan ke dalam larutan yang dianalisis, kemudian potensial elektroda platina akan bertambah karena Fe2+ akan berkurang.ElektrodaElektroda Perak Elektroda ini berupa kawat perak yang dicelupkan dalam larutan.reaksi : Ag+ + e AgPotensial elektroda mengikuti Hk. Nersnt :E Ag+/Ag = Eo Ag+/Ag + 0,059 log bentuk tereduksi adalah logam itu sendiri yang berada dalam keadaan bakunya (a=1), aktivitas ion logam dapat diganti dengan ion Ag+E Ag+/Ag = Eo Ag+/Ag + 0,059 log [Ag+]digunakan untuk menghitung konsentrasi ion perak dalam suatu larutan dengan syarat besarnya potensial elektroda perak diketahui

ElektrodaElektroda Hidrogennilai potensial normal untuk H+/H2 adalah nol. Nilai aH2 pada tekanan atmosfer mempunyai harga 1. potensial elektroda ini bergantung pada pH.

+

ElektrodaEleketroda gelasElektroda ini terdiri dari tabung gelas yang ujungnya setengah bulat berdinding tipis terbuat dari gelas kaya natron. Biasanya digunakan untuk pengukuran pH secara potensiometrik dan untuk titrasi asam basa dan titrasi bebas air.

ElektrodaElektroda pembanding (reference) / elektroda standarAdalah elektroda yang potensialnya diketahui dan selama pengukuran potensial ini tetap konstan. Ada beberapa macam elektroda antara lain :Elektroda hidrogen baku (EHB)selain digunakan sebagai elektroda pengukur juga sebagai pembanding. Elektroda kalomel (Hg2Cl2)elektroda ini terdiri dari logam raksa yang dicampur dengan kalomel dan dilindungi terhadap larutan kalium klorida. Pada lapis raksa tertanam kawat platina untuk mengalirkan arus. Larutan kalium klorida dihubungkan dengan larutan yang hendak dianalisis melalui gelas berpori.

Elektroda Hg2Cl2 Hg2 2+ + 2Cl -Hg2 2+ + 2e 2Hg Hg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl

Karena merupakan garam yang sukar larut, maka dapt ditulis suatu tetapan hasil kali kelarutan (Ksp)

Elektroda Elektroda perak-perak kloridaElektroda ini terdiri dari kawat perak yang dilapisi dengan perak klorida dan dicelup ke dalam larutan kalium kloridaAg + + e AgSeperti elektroda kalomel, pada elektroda ini konsentrasi ion perak diatur oleh konsentrasi ion klorida lewat Ksp untuk AgCl.AgCl Ag + Cl -

Ratih Aryani, S.Si., Apt.Part 2 METODE ELEKTROKIMIAPOTENSIOMETRIPendahuluanPotensiometri adalah metode elektrokimia dengan cara penentuan aktivitas ion melalui pengukuran perbedaan potensial listrik antara elektroda pengukur (indikator) dan elektroda pembanding (reference).

Metode potensiometri digunakan untuk pengukuran pH larutan air (potensiometri langsung) dan juga untuk mendeteksi titik ekivalensi dari suatu titrasi (titrasi potensiometrik).

Sel yang digunakan pada metode potensiometri adalah sel galvani, dimana terdapat elektroda pengukur dan elektroda pembanding.Persamaan NersntHubungan antara potensial elektroda dan pembanding aktivitas bentuk teroksidasi dan bentuk tereduksi sesuai dengan persamaan Nersnt :

Penggunaan Metode potensiometrik dalam bidang farmasi digunakan untuk :Pengukuran pHbiasanya digunakan elektroda gelas sebagai elektroda pengukur (indikator) dan elektroda kalomel sebagai elektroda pembanding. Jangkauan pH yang diukur sekitar 2-12.

Dimana Eo reff, adalah potensial sel elektroda pembanding.

Penentuan titik ekivalen titrasi (titrasi potensiometrik)Metode ini dapat digunakan untuk menentukan titik ekivalen titrasi asam basa, redoks, pengendapan dan pembentukan kompleks.

Dalam titrasi potensiometrik titik akhir diseteksi dengan menetapkan volume dimana terjadi perubahan potensial yang besar (tajam).

Pada titrasi redoks biasanya digunakan elektroda platina sebagai elektroda pengukur (indikator), sedangkan pada titrasi asam basa dan titrasi bebas air biasanya digunakan elektroda gelas sebagai elektroda pengukur (indikator). Pada titrasi argentometri digunakan elektroda perak sebagai pengukur (indikator).

Sebagai elektroda pembanding (reference) pada titrasi potensiometrik biasanya digunakan elektroda kalomel. Alat yang digunakan pada titrasi potensiometrik :Titrasi Potensiometrik dengan menggunakan pH meter

PenggunaanPada titrasi potensiometri tidak otomatis, besarnya potensial sel (E) diukur setiap penambahan volume titran (ml) tertentu yang tetap, misalnya setiap penambahan titran 0,10 ml. atau langsung didapat kurva titrasi secara otomatik melalui recorder.Untuk membuat titik ekivalen titrasi dapat dilakukan beberapa cara, yaitu :1. dengan membuat kurva nilai potensial sel (E) terhadap volume titran (v) dalam ml. kemudian ditentukan volume dimana kurva tersebut mengalami perubahan potensial sel yang besar atau daerah yang paling curam dengan menarik garis vertikal lewat bagian kurva yang curam dan mencari titik potong dengan sumbu X (volume). Kurva :

2. dengan membuat kurva turunan pertama, yaitu kurva perubahan nilai potensial sel dengan berubahnya volume (E/ v) terhadap volume titran (v). Kurva yang diperoleh akan naik sampai titik maksimum kemudian turun kembali. Volume pada titik ekivalen ditentukan dengan menarik garis vertikal dari puncak ke sumbu X (volume).

3. dengan membuat kurva turunan kedua, yaitu antara perubahan arah lereng suatu kurva titrasi (2E/ v) terhadap volume titran. Volume pada titik ekivalen ditentukan dengan menarik garis dimana nilai perubahan arah lereng (2E/ v) sama dengan nol ke sumbu X (volume).

5. dengan mencari titik akhir titrasi tanpa membuat grafik, yaitu dengan langkah sebagai berikut :Catat nilai potensial sel (E) setiap penambahan volume titran tertentu yang konstan, misal tiap penambahan 0,10 ml titran pada daerah sekitar titik akhir titrasi (sebelum dan sesudah titik akhir titrasi).Buat nilai turunan pertama ((E/ v) dan nilai turunan kedua ( 2 E/ v). Seperti terlihat pada tabel berikut : V titran (ml)E (mV)(E/ v) (2E/ v) 24,70

24,80

24,90

25,00

25,10

25,20

25,30210

222

240

360

600

616

625120

180

1200

2400

160

90+60

+102

+120

-224

-70Kemudian tentukan volume titran dimana nilai turunan kedua berubah tanda (melewati nol), dalam tabel terlihat antara 25,00 ml (va) dan 25,10 ml (vb). Jadi titik ekivalennya berbeda antara volume 25,00 ml dan 25,10 ml.Kemudian tentuka nilai turunan kedua (2E/ v) pada volume 25,00 ml dan 25,10 ml. pada tabel yaitu +1200 (2E/v) pada 25,00 ml dan -2240 (2E/v) pada 25,10 ml.Kemudian masukkan ke dalam rumus :Kemudian masukkan ke dalam rumus :

atau

= 25,035 mlTitrasi potensiometrik juga dapat digunakan untuk menentukan konstanta kekuatan asam (pKa), yaitu membuat kurva antara nilai pH terhadap volume titran. Kemudian tentukan titik ekivalennya. pH dimana volume titran kali volume pada titik ekivalen dinyatakan sebagai pKa.

Metode garis bagiMasing-masing garis lurus diperpanjang (bagian bawak ke kanan, bagian atas ke kiri) dan kemudian dua garis vertikal pada titik-titik yang cocok. Kedua potong garis vertikal ini kemudian dibagi dua sama besar dan kedua titik tengahnya dihubungkan.Contoh Soal :Data berikut diperoleh di dekat titik akhir titrasi potensiometr dari suatu larutan pereduksi dengan oksidator 0,1000 N dengan menggunakan pasangan elektroda pt-SCE.V titran (ml)E (mV)49,5064149,6064749,7065549,8066649,9068350,0094450,10120450,20122150,301233Ratih Aryani, S.Si., Apt.Part 2 METODE ELEKTROKIMIAAMPEROMETRIPendahuluan Amperometer pengukuran arusMetode elektrokimia berdasarkan perubahan kekuatan arus antara dua elektroda, umumnya salah satu elektrodanya adalah elektroda kerja/ukur (elektroda tetes raksa, elektrode platina terotasi), sedangkan satunya lagi merupakan elektroda pembanding yang dicelupkan ke dalam larutan yang hendak diperiksa dan dipasang dengan tegangan konstan tertentu.Khopkar, 1990AmperometriTitrasi amperometer dapat digunakan untuk larutan yang sangat encer sampai sekitar 106 mol melebihi kepekaan potensiometri dan konduktometri dan reprodusibel dibanding penentuan polarografi langsung.

Digunakan potensial yang tetap dalam mengukur analit dan dihasilkan arus yang berbeda dalam setiap konsentrasi yang berbeda.

Contoh :penetapan oksigen terlarut dengan menggunakan elektroda clarkpenentuan mannitol secara amperometri denyut (PAD) dalam sistem alir (FIA) oleh Rara Aulia dkk.

Titrasi amperometrikTitrasi volumetrik dapat dilaksanakan dengan mengukur arus difusi setelah tiap penambahan titran. titrasi amperometrik.Dengan mengalirkan setiap perubahan volume titran terhadap perubahan arus yang teramati maka akan diperoleh kurva yang terdiri atas dua garis lurus yang merupakan titik perpotongan yang disebut denga TE (titik ekivalen).PUSTAKABasset, J, et al. 1994. Buku ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta.R.A.Day. Jr dan A.L. Underwood. Analisis Kimia KuantitatifSudjadi. Pengantar Kimia Farmasi Analisis. 2012. Pustaka Pelajar. Khopkar, S.M., 1990. konsep dasar kimia analitik, Jakarta: UI PressPUSTAKAGinanjar, ibnu golig. 2010. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta : Pustaka Pelajar.Supratman, Unang. 2010. Elusidasi Struktur Senyawa Organik. Bandung : Widya Padjadjaran.Rohman, abdul. 2009. Kromatografi Untuk Analisis Obat. Yogyakarta : Graha ilmu.Hendayana, Sumar. 2006. Kima Pemisahan Metode Kromatografi Dan Elektroforesis Modern. Bandung : Pt. Remaja Rosdakarya.McMurry, John. 2012. Organic Chemistry. Canada : Nelson Education. Ltd.Silvertu, Robert. M, dkk. Spectrometric Identification of Organic. Seventh edition. New York : John Wiley&Sons.Inc.Solomons. 2011. Organic Chemistry. Tenth edition. New york : John Wiley&Sons.Inc.