LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

PENENTUAN KELARUTAN ELEKTROLIT SECARA KONDUKTOMETRI

Oleh :Kelompok 2Kelas C

Ewith Riska Rachma1307113269Masroah Tuljannah

1307113580Michael Hutapea

1307114141PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

2014Bab ITeori1.1. Hantaran LarutanPenghantar listrik merupakan fenomena transport, yakni perpindahan sesuatu yang bermuatan (baik dalam bentuk elektron maupun ion) melalui sistem. Oleh karena itu, hukum atau persamaan yang berlaku untuk penghantar logam juga berlaku untuk penghantar yang lainya termasuk elektrolit. I= /R...........................................................................(1.1)Persamaan (1.1) dikenal sebagai hukum ohm. Pada persamaan tersebut, I merupakan kuat arus yang mengalir melalui medium (konduktor), beda potensial listrik sepanjang medium dan R tahanan dari medium. Dalam sistem SI, kuat arus dinyatakan dalam ampere (A), perbedaan potensial dalam volt (v) dan tahanan dalam ohm (). Tahanan sepanjang medium bergantung pada ukuran dari konduktor. Untuk konduktor dengan luas penampang yang sama:R=pl/A............................................................................(1.2)Dimana:

l =panjang (cm)A= luas penampang (cm) p= tahanan jenis (cm)R= tahanan dari medium ohm ()Tahanan jenis merupakan sifat khas dari zat penyusun konduktor. Kebalikan dari tahanan adalah hantaran, l dan kebalikan dari tahanan jenis adalah jenis atau daya hantar jenis, dari symbol huruf Yunani , k (dibaca: kappa).1.2. Daya Hantaran (k)

Tahanan (R) dari suatu penghantar listrik berbanding lurus dengan panjang (l) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A). Jika R dinyatakan dalam ohm (), l dalam meter (m) dan A dalam m2 maka satuan dari adalah m, sedangkan 1/ adalah daya hantaran (k ) dengan satuan ohm-1 cm-1 ( cm-1). 1

L = ..(1.3) R

L = Ls A .(1.4) l

Dimana,

L= daya hantar (mho)Ls= daya hantaran jenis (mho/cm)A = luas penampang bahan, luas elektroda (cm2)l = panjang bahan, jarak antar elektroda (cm)1.2.1. Mekanisme Penghantar ListrikAliran listrik melalui suatu konduktor (penghantar) melibatkan perpindahan elektron dari potensial negatif yang tinggi ke potensial lainnya yang lebih rendah. Dalam penghantar elektronik, seperti padatan dan lelehan logam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan elektron langsung melalui penghantar dengan pengaruh dari potensial yang di terapkan. Dalam hal ini atom-atom penyusun penghantar tidak terlibat dalam proses tersebut. Akan tetapi pada penghantar elektrolitik, yang mencakup larutan elektrolit dan lelehan garam-garam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan ion-ion baik positif maupun negatif menuju elektroda-elektroda.

Mekanisme elektrolisis bahwa elektron masuk dan keluar dari larutan terjadi melalui perubahan kimia pada elektroda-elektrodanya.1.2.2. Pengukuran hantaran jenis larutanHantaran jenis larutan tidak dapat diukur langsung, yang dapat diukur langsung adalah tahanan dari suatu larutan elektrolit. Selanjutnya hantaran jenis dapat digunakan dengan menggunakan persamaan (1.5).Ls = L l ................................................................(1.5)

A

Tahanan (R) dari suatu larutan elektrolit tidak dapat diukur dengan baik jika digunakan arus searah, karena akan terjadi peristiwa, karena akan terjadi elektrolisis yang mengakibatkan perubahan konsentrasi elektrolit dan penumpukan hasil elektrolisis pada elektroda akan mengubah tahanan larutan. Untuk menghilangkan hal tersebut digunakan arus bolak-balik. Elektroda yang digunakan adalah platina yang dilapisi platina hitam (Nugroho, 2010).Untuk memaksimumkan kepekaan dalam pengukuran larutan dengan hantaran tinggi diperlukan suatu sel dengan tetapan sel yang tinggi. Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan mempunyai hantaran jenis yang berbeda, karena volume larutan dengan konsentrasi berbeda mengandung ion yang berbeda. Karena itu, untuk memperoleh ukuran kemampuan mengangkut listrik dari sejumlah tertentu elektrolit, disebut hantaran molar. Dalam hal ini hantaran dinyatakan dalam bentuk jumlah muatan individual yang diangkut.1.2.3. Hantaran molarMeskipun hantaran jenis dapat diukur dengan mudah, tetapi besaran ini tidak biasa digunakan dalam membahas proses penghantaran dalam suatu larutan elektrolit. Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan mempunyai hantaran jenis yang berbeda karena volume larutan dengan konsentrasi berbeda mengandung jumlah ion yang berbeda. Karena itu untuk memperoleh ukuran kemampuan mengangkut listrik dari sejumlah tertentu elektrolit, di definisikan hantaran molar (A).Dengan C konsentrasi elektrolit (perhatikan bahwa hantaran molar bukan hantaran jenis per mol), melainkan hantaran jenis persatuan konsentrasi molar. Dapat dilihat dari persamaan (1.6) :A = Ls ........................................................................(1.6) CC = konsentrasi molar zat terlarut (mol dm-3 )Ls = daya hantaran jenis (S m-1 )A = hantaran molar(S m-1 )1.2.4. Kebergantungan Hantaran Molar Terhadap Konsentrasi Berdasarkan hantarannya, elektrolit dibedakan menjadi dua, yakni elektrolit kuat (garam-garam dan sebagian asam seperti nitrat, sulfat, klorida) dan elektrolit lemah (seperti asam asetat dan asam organik lainnya). Elektrolit kuat mempunyai hantaran molar yang lebih tinggi dan dengan pengenceran mengalami kenaikan yang tidak terlalu besar. Sedangkan elektrolit lemah mempunyai hantaran yang jauh lebih rendah pada konsentrasi tinggi, tetapi nilainya meningkat tajam dengan semakin encernya larutan.Untuk elektrolit kuat yang tidak mengandung asosiasi ion, konsentrasi ionnya berbanding lurus dengan konsentrasi elektrolitnya. Hal ini terjadi karena ada antaraksi diantara ion-ion yang mempengaruhi hantaran jenisnya. Interaksi ini berubah dengan berubahnya konsentrasi.Menurut Kohlrausch, pada pengenceran tak hingga dimana disosiasi untuk semua elektrolit berlangsung sempurna dan semua gaya antar ion hilang, masing-masing ion dalam larutan bergerak bebas dan tidak bergantung pada ion pasangannya. Kontribusinya terhadap daya hantar molar hanya bergantung pada sifat dari ionnya tersebut. Jadi gaya hantar molar setiap elektrolit pada pengenceran tak hingga merupakan jumlah dari daya hantar molar ion-ionnya pada pengenceran tak hingga (Nugroho, 2010).1.3. Titrasi konduktometriPengukuran daya hantar dapat digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi. Sebagai contoh kita tinjau titrasi asam basa. Pertama kita kaji dulu titrasi asam kuat seperti HCI oleh basa kuat seperti NaOH. Daya hantar H+ dan OH- jauh lebih besar dari pada kation-kation dan anion-anion lainnya. Sebelum ditambahkan basa, larutan HCl mengandung banyak ion H+ yang menyebabkan daya hantar larutan tersebut tinggi. Ketika ditambahkan basa ion H + dari HCl akan bereaksi dengan OH- dari NaOH membentuk air dan H+ yang bereaksi digantikan oleh Na (dari basa) yang daya hantarnya lebih rendah. Sehingga daya larutan turun. Demikian seterusnya sampai penambahan basa mencapai titik ekivalen. Penambahan basa selanjutnya akan meningkatkan kembali daya hantar karena larutan sekarang kelebihan Na dan OH- (Nugroho, 2010).Adapun rumus yang dapat digunakan untuk mencari konsentrasi asam-basa secara konduktometri ini dapat dilihat pada persamaan (1.7).

V1 x N1 = V2 x N2 ....(1.7)

1.4. KonduktivitasDalam cairan atau gas, umumnya terdapat baik ion positif atau ion negatif yang bermuatan tunggal atau kembar dengan massa yang sama atau berbeda. Konduktivitas akan terpengaruh oleh semua faktor-faktor tersebut. Tapi kalau kita anggap semua ion adalah sama, demikian pula ion positif, maka konduktivitasnya hanya terdiri dari dua suku, seperti yang ditunjukkan Gambar 1.1.

Pada konduktor logam, hanya elektron valensi saja yang bebas bergerak. Pada Gambar 1.1 (b) elektron-elektron itu digambarkan bergerak ke kiri. Konduktivitas di sini hanya mengandung satu suku, yakni hasil kali rapat muatan elektron-elektron muatan muatan konduksi (e) dengan mobilitas (e). Dalam semikonduktor , seperti germanium dan silikon, konduksi tadi lebih kompleks. Dalam struktur kristal, setiap atom mempunyai ikatan kovalen dengan dua atom yang berdekatan. Seperti yang terlihat pada Gambar 1.1 (c), konduktivitas () disini terdiri dari dua suku, satu untuk elektron, lainnya untuk lubang. Dalam konduktivitas () salah satu kerapatan e dan h akan jauh melampaui yang lainnya (Sinaga, 2010).

Gambar 1.1 Konduktivitas (a) cairan atau gas, (b) logam, (c) semi konduktor (Sinaga, 2010)

Gambar 1.2 Grafik Hubungan Konduktivitas dengan Konsentrasi (Sinaga, 2010)Elemen pertama pada pengukuran konduktivitas listrik berbentuk konduktivitas sel yang terdiri atas sepasang elektroda yang luas permukaannya ditetapkan dengan teliti. Konduktivitas yang diukur dengan sel konduktivitas dinyatakan dengan rumus: ..(1.8)dimana; k = konduktivitas (mho/cm)C = konduktansi (mho)A = Luas elektroda (cm3 ) l = Jarak antara elektroda (cm)

Dari persamaan (1.8) suatu konduktansi dengan nilai 1 mho dapat dinyatakan sebagai kemampuan hantar dari zat cair yang berukuran luas penampang 1 cm2 dan jarak 1 cm atau volume zat cair sebesar 1 cm3 untuk arus 1 ampere dengan tegangan 1 volt. Jika arus yang dapat dihantarkan lebih besar lagi, maka konduktansinya lebih besar pula. Jika pada suatu resistor dialirkan arus yang membesar, maka tahanan atau resistansinya akan mengecil. Hal ini berarti bahwa konduktivitas adalah kebalikan dari dari resistansi, mho = 1/ohm (Sinaga, 2010).Tabel 1.1. Konduktivitas berbagai material

Dalam satuan Sistem Internasional (SI), satuan mho diganti dengan Siemens. Untuk suatu konduktivitas, mho/cm sama dengan mikro siemens per centimeter (S/cm). Namun karena pada SI satuan panjang yang digunakan adalah dalam satuan meter maka satuan konduktivitas adalah mikro siemens per meter, S/cm = 100 S/m.

Pada peralatan ukur konduktivitas di industri, luas permukaan elektroda dapat lebih ataupun kurang dari 1 cm dan jaraknya dapat lebih jauh ataupun lebih dekat dari 1 cm. Hubungan satuan antara elektroda-elektroda dengan sel konduktivitas standar disebut dengan konstanta sel (K). Hal itu dapat diturunkan dengan persamaan :

(1.9) ..(1.10)

Jarak l dan A besarnya tetap, sehingga l/A merupakan tetapan yang disebut sebagai konstanta sel. Jika l/A = F, maka C=K/F. F adalah konstanta sel dengan satuan 1/cm atau cm-1 . Konstanta sel berkisar antara 0,01 sampai 100 untuk sel konduktivitas.

Untuk konstanta sel tertentu memilliki daerah ukur konduktivitas, seperti yang tercantum pada tabel 1.2 di bawah ini.

Tabel 1.2. Konstanta sel dan rentang ukur konduktivitas

(Sumber: Sinaga, 2010)

Perbedaan Larutan Berdasarkan Daya Hantar Listrik (Konduktivitas) Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dibedakan menjadi 2 golongan yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Perbedaan antara kedua larutan ini terlihat pada tabel 1.3 berikut :

Tabel 1.3. Perbandingan larutan elektrolit dan larutan non elektrolit

(Sumber: Sinaga, 2010)

Bab IIMetodologi2.1. Alat-alat yang digunakan

Konduktometri + elektroda

Gelas kimia

Buret

Statip

Corong Labu ukur Pipet tetes

2.2. Bahan-bahan yang dipakai

AgNO3 0.1N

NaOH 0,1N

HCl 0,1N

Aquadest KNO3 0,1N2.3. Prosedur percobaan

Persiapan Larutan1)Siapkan Larutan AgNO3 0,01N ; KNO3 0,01N masing-masing 100 ml dengan cara pengenceran yang teliti dari larutan induk yang di sediakan. Titrasi asam-basa secara konduktometri

1)Pipet 10 ml HCl 0.1 N kedalam gelas piala, encerkan dengan 100 ml aquadest.2)Ukur tahanan larutan HCl dengan mencelupkan elektroda konduktometri.3)Titrasi dengan larutan NaOH 0.1 N.4)Pada penambahan 5 ml pertama tiap kali penambahan gunakan 1ml NaOH, kemudian 0,5 ml NaOH sampai volume penambahan 15 ml. Penambahan selanjutnya 1 ml sampai volume sekitar 20 ml. Menentukan kelarutan AgCl secara konduktometri1) Buat AgCl jenuh, dengan cara sebagai berikut : 5ml AgNO3 0,1 N direaksikan dengan Hcl 0,1N di dalam gelas piala 100 ml. Endapan AgCl yang terbentuk di saring dan dicuci sampai bebas asam.2) Larutkan endapan AgCl sampai menghasilkan larutan jenuhnya

3) Ukur tahanan dari KNO3 0,01N; AgNO3 0,01N; AgCl jenuh dan aquadest.

4) Lakukan pengukuran/percobaan triplo.Bab IIIHasil dan Diskusi3.1. Hasil

3.1.1 Titrasi Asam Basa Secara KonduktometriSetelah percobaan selesai dilakukan, diperoleh hasil sebagai berikut:

Daya hantar (L) HCl 0.1 N = 1,004 k ohmTabel 3.1 Data konduktivitas yang diperoleh setiap penambahan ml NaOHml NaOHL (mho)

11798

12693

12432

13871

14978

0,55214

0,55555

0,56016

0,56274

0,56478

0,56321

0,56557

0,56793

0,56978

0,57210

0,57446

0,57234

0,57460

0,57696

0,57321

0,57789

0,58117

0,58354

0,58690

0,58989

0,59137

0,59021

0,59257

0,59487

0,59774

0,510315

0,510671

0,511350

0,511697

0,512014

116290

116793

116930

117310

117690

118140

118570

118900

119330

119810

118710

118320

117190

117010

116850

116430

116810

117240

117590

117880

3.2. Diskusi3.2.1 Titrasi Asam Basa Secara KonduktometriDari hasil percobaan yang dilakukan, kami memperoleh daya hantar yang terus meningkat pada saat penambahan pertama NaOH 5 ml pertama, penambahan 15 ml, sampai pada penambahan 20 ml. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang ada, seharusnya daya hantar akan menurun seiring penambahan NaOH karena karena ion H+ diganti ion Na+ yang yang lebih lambat. Setelah titik ekivalen, kelebihan ion OH- sangat memperbesar daya hantar. Faktor yang mempengaruhi hasil percobaan ini adalah kurangnya ketelitian, human error, dan dikarenakan proses penetralan konduktometri tidak dilakukan dengan tepat. 3.2.2. Konstanta Sel Konduktansi, Hantaran jenis, dan Hantaran Molar

Tahanan (R) dari suatu penghantar listrik berbanding lurus dengan panjang (l) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A). Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan mempunyai hantaran jenis yang berbeda, karena volume larutan dengan konsentrasi berbeda mengandung ion yang berbeda. Adapun untuk mendapatkan nilai hantaran jenis (Ls) dapat digunakan persamaan (1.5). Setelah mendapatkan nilai Ls, kita bisa mengetahui nilai hantaran molar dengan menggunakan persamaan (1.6)3.2.3. Tahanan AgNO3 0.01 N Secara Konduktometri

Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan tahanan AgNO3 0.01 N rata-rata adalah 326,16 k ohm, tahanan KNO3 0,01 N KNO3 rata-rata adalah 56,36 k ohm, dan tahanan AgCl jenuh rata-rata adalah 9,323 k ohm.Bab IV

Kesimpulan dan Saran5.1. KesimpulanDari hasil percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan:

1. Titik ekivalen seharusnya terjadi pada saat kelebihan nya ion Na+ yang membuat daya hantar semakin meningkat. Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan mempunyai hantaran jenis yang berbeda, karena volume larutan dengan konsentrasi berbeda mengandung ion yang berbeda.2. Konstanta sel konduktansi pada larutan bernilai konstan (tetap) setiap penambahan NaOH yaitu nilai K = 1.3. Tahanan AgNO3 0.01 N rata-rata adalah 326,16 k ohm, tahanan KNO3 0,01 N KNO3 rata-rata adalah 56,36 k ohm, dan tahanan AgCl jenuh rata-rata adalah 9,323 k ohm.5.2. Saran

1. Praktikan lebih teliti dalam melakukan percobaan, khususnya pengukuran daya hantar.2. Alat yang digunakan seharusnya diperiksa kerusakannya agar mengurangi ketidakberhasilan dalam praktikum.

Bab VJawaban Pertanyaan1. Kontanta Sel KCl 0.1 NK = 1, karena l = 1 cm dan A = 1 cm22. Ls AgNO3 0.01 N Ls = L, karena K=1

Ls AgNO3= L AgNO3 = 1/R = 1/326,16 k ohm= 0.00000306 mho/cmLs Aquades = Ls Aquades = 1.2 mmho = 0.0012 mho/cm3. L ion AgNO3 0.01Lion= Ls L airLion= 0.00000306 - 0.0012 = -1,196934 x 10-3 mho/cm4. Hantaran ekivalen AgNO3 0.01 N

A = Ls C

A = 0.00000306 mho/cm 0.01 N = 3,065 x 10-4 mho cm2/molDaftar PustakaArief. 2008. Larutan Koloid. (http://arifghokil.wordpress.com/) diakses pada 25 Maret 2011Nugroho, Arya. 2010. Larutan Elektrolit.

(http://jawigo.blogspot.com/2010/03/larutan-elektrolit.html) diakses pada 24 Maret 2011

Sinaga. 2010. Studi Flowmeter Magnetik.(repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18269/3/Chapter%20II.pdf.) diakses pada 25 Maret 2011Yelmida. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Pekanbaru: UNRI PressLAMPIRAN

Tabel 3.3. Konsentrasi HCl

Konsentrasi HCl atau C (N)

V NaOHN NaOHV HClN HCl

10.11100.000909

10.11110.000901

10.11120.000893

10.11130.000885

10.11140.000877

0.50.11150.000435

0.50.1115.50.000433

0.50.11160.000431

0.50.1116.50.000429

0.50.11170.000427

0.50.1117.50.000426

0.50.11180.000424

0.50.1118.50.000422

0.50.11190.00042

0.50.1119.50.000418

0.50.11200.000417

0.50.1120.50.000415

0.50.11210.000413

0.50.1121.50.000412

0.50.11220.00041

0.50.1122.50.000408

0.50.11230.000407

0.50.1123.50.000405

0.50.11240.000403

0.50.1124.50.000402

10.11250.0008

10.11260.000794

10.11270.000787

10.11280.000781

10.11290.000775

Tabel 3.4. Konstanta Sel Konduktansi dan Hantaran Molar

N HClLs (mho/cm)K(mho cm2/mol)

Ls*RLs/C

0.00090910.0017811.958

0.00090090.0016411.8204

0.00089290.0015311.7136

0.0008850.0012611.4238

0.00087720.0011111.2654

0.00043480.0010312.369

0.00043290.000811.848

0.0004310.0007911.8328

0.00042920.0007711.7941

0.00042740.000711.638

0.00042550.0008311.9505

0.00042370.0008512.006

0.00042190.0008812.0856

0.00042020.0009212.1896

0.00041840.0009612.2944

0.00041670.00112.4

0.00041490.0011912.8679

0.00041320.0012513.025

0.00041150.0012613.0618

0.00040980.0013913.3916

0.00040820.0014313.5035

0.00040650.0014613.5916

0.00040490.0015413.8038

0.00040320.0015713.8936

0.00040160.0016314.0587

0.00080.0017912.2375

0.00079370.0019312.4318

0.00078740.0021612.7432

0.00078130.002212.816

0.00077520.0022212.8638

Lampiran B. Kurva Percobaan Gambar 3.1 Kurva Lkor vs ml NaOH