ANALISIS VOLTAMETRI

OLEH :

QONITAH FARDIYAH, S.SI.,M.SI

DISAMPAIKAN PADA MATA KULIAH KIMIA ELEKTROANLAISIS JURUSAN KIMIA FMIPA UB

ANALISIS VOLTAMETRI DAN

APLIKASINYA

PENDAHULUAN

Elektrokimia adalah salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari reaksi kimia yang terjadi pada permukaan suatu konduktor (elektroda) yang berhubungan dengan transfer elektron antara elektrodamdengan suatu analit tertentu.

Secara umum terdapat dua kategori metoda elektrokimia yaitu :

1.metoda statik i = 0 2.metoda dinamik i ≠ 0

VOLTAMETRImerupakan metode dinamik i ≠ 0 metode elektrokimia dimana arus diamati pada

pemberian potensial tertentuVoltametri berasal dari kata volt – ampero –

metry.Kata volt = potensial, ampero = arus, metry

= pengukuran Voltametri adalah pemberian potensial pada

elektroda kerja dan arus yang timbul dari hasil reaksi diukur

Timbulnya arus disebabkan karena terjadinya reaksi oksidasi dan reduksi pada permukaan elektroda

Arus yang dihasilkan sebanding dengan konsentrasi analit dalam larutan

VOLTAMETRI

Voltametri merupakan metode analisis menggunakan teknik potensial terkontrol yaitu pengukuran respon arus dari analit dengan pemberian potensial pada elektroda

Respon arus yang dihasilkan berasal dari transfer elektron selama proses oksidasi dan reduksi dari analit

Secara termodinamika potensial elektroda dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif.

VOLTAMETRIReaksi yang terjadi berdasarkan persamaan Nernst,

sebagai berikut :

E = E0 + log log

E0 = potensial standar reaksi redoks yang terjadi,R = tetapan gas mutlak,T = temperatur (K), F = bilangan Faraday,CO = konsentrasi analit yang teroksidasiCr = konsentrasi analit yang tereduksi.Arus yang dihasilkan dari reaksi oksidasi reduksi arus

Faraday karena mengikuti hukum Faraday (1 mol bahan memberikan n x96478 Couloumb listrik).

Hasil plot arus Faraday versus potensial voltamogram.

ANALISIS VOLTAMETRI

Analisis pada metoda voltametri didasarkan pada kurva arus-potensial yang diperoleh dengan mengukur arus yang mengalir pada elektroda kerja selama potensial elektroda tersebut diubah perlahan-lahan pada daerah potensial pengukuran tertentu.

Karena elektrtoda kerja dihubungkan dengan sumber potensial listrik tertentu maka permukaan elektroda akan memiliki muatan listrik yang besarnya tergantung pada potensial yang diberikan

ANALISIS VOLTAMETRI

Jika potensial cukup negatif permukaan elektroda bermuatan negatif,

jika potensial yang diberikan cukup positif permukaan elektroda bermuatan positif

Untuk mengimbangi muatan yang terdapat pada permukaan elektroda maka ion-ion dalam larutan yang memiliki muatan berlawanan dengan muatan elektroda akan tertarik ke permukaan elektroda membentuk permukaan Helmholtz (Helmholtz layer)

Pasangan muatan pad apermukaan elektroda dan permukaan Helmholtz ini disebut lapisan rangkap listrik.

LAPIS RANGKAP LISTRIK

LAPIS RANGKAP LISTRIKBila potensial elektroda di scan ke nilai potensial yang

lebih negatif sehingga mencapai potensial dekomposisi dari ion analit maka ion-ion analit yang terdapat pada permukaan Helmholtz akan tereduksi

Akibatnya, konsentrasi ion-ion analit pada permukaan Helmholtz ini akan berkurang.

Untuk menutupi kekurangan ion-ion analit pada permukaan Helmholtz ini maka ion-ion analit yang terdapat pada tubuh larutan akan berdifusi menuju elektroda.

Aliran ion-ion analit inilah yang akan menghasilkan arus difusi. Pada metoda voltametri arus difusi inilah yang akan diukur, yang besarnya bergantung pada konsentrasi ion-ion analit yang terdapat di dalam larutan.

VOLTAMETRI

Ion-ion analit dalam larutan akan bergerak menuju permukaan elektroda ketika potensial diterapkan

Mekanisme gerakan transport massa/migrasi ion dari larutan menuju permukaan elektroda melalui 3 cara yaitu :

1.DIFUSI2.ELEKTROMIGRASI3.KONVEKSI

MEKANISME MIGRASI ION

1. DIFUSI adalah migrasi yang dikarenakan adanya suatu gradient konsentrasi.

Arus ini disebabkan migrasi spontan analit dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah

LAPISAN DIFUSI ADALAH lapisan antarmuka tempat terjadinya transfer elektron

Lapisan difusi dapat berubah terhadap waktu Tebal lapis difusi bertambah terhadap waktu Jika potensial elektroda kerja dibuat konstan

pada nilai tertentu maka konsentrasi analit pada permukaan elektroda akan tetap


Volume larutan di tempat terjadinya gradien konsentrasi disebut sebagai LAPISAN DIFUSI

Tanpa transformasi yang lain, ketebalan lapisan difusi meningkat seiring dengan waktu karena terjadi penurunan konsentrasi reaktan pada permukaan elektroda

Seluruh mekanisme migrasi ion akan menimbulkan arus yang sangat kompleks dan menyebabkan hubungan antara arus dan konsentrasi tidak sebanding


Gradien konsentrasi

gradien konsentrasi akan berkurang terhadap waktu, demikian juga dengan arus difusi.

PETL CC


2. ELEKTROMIGRASI adalah migrasi yang disebabkan kation berpindah menuju katoda dan anion menuju anoda.

Arus ini disebabkan oleh muatan yang dibawa oleh ion-ion melalui larutan berdasarkan bilangan transfernya

arus migrasi timbul akibat adanya tarik-menarik elektrostatik antara muatan elektroda dengan muatan ion-ion analit

Arus migrasi tidak bergantung pada konsentrasi analit mengganggu pengukuran dengan metoda voltametri.


3. KONVEKSI adalah migrasi yang disebabkan oleh pengadukan, perbedaan densitas, atau perbedaan temperatur

Arus konveksi timbul apabila larutan mengalami pengadukan atau akibat adanya gradien temperatur

Konveksi terjadi ketika alat mekanik digunakan untuk membawa reaktan menuju elektroda dan memindahkan produk dari permukaan elektroda

Alat yang paling umum digunakan untuk pengadukan adalah pengaduk magnetik

Arus konveksi tidak bergantung pada konsentrasi analit mengganggu pengukuran dengan metoda voltametri.


Arus dari migrasi ion secara difusi saja yang sebanding dengan konsentrasi

Untuk mendapatkan hubungan yang sebanding maka migrasi ion secara konveksi dan elektromigrasi HARUS DIMINIMALKAN

Konveksi diminimalkan dengan tidak melakukan pengadukan dan penggunaan konsentrasi rendah.

Elektromigrasi diminimalkan dengan menambah elektrolit pendukung dalam larutan dengan konsentrasi 50 - 100 kali dari konsentrasi analit

HUKUM DIFUSI FICK

Flux materi menuju dan menjauhi permukaan elektroda adalah fungsi kompleks dari ketiga jenis transport massa

Dengan membatasi hanya difusi sajasebagai transport massa yang signifikan

terhadap perpindahan reaktan dan produk, arus dalam sel voltametri dapat dirumuskan :

i =

HUKUM DIFUSI FICK

n = jumlah elektron yang ditransfer dalam reaksi redoks

F = tetapan Faraday (96.478 C/mol)A = luas area elektroda (cm2)D = koefisien difusi reaktan atau produk

(cm2/s)δ = ketebalan lapisan difusi (cm)Cbulk = konsentrasi larutan analit (mol/dm3)Cx=0 = konsentrasi larutan di permukaan

elektroda (mol/dm3)

HUKUM DIFUSI FICK

Persamaan ini valid jika konveksi dan migrasi tidak mengganggu terbentuknya lapisan difusi antara elektroda dan badan larutan (bulk).

Arus Migrasi dihilangkan dengan menambahkan larutan pendukung inert (elektrolit) konsentrasi tinggi ke dalam larutan analit

Ion dengan muatan yang sama berinteraksi sama kuatnya dengan permukaan elektroda, sehingga memiliki peluang yang sama besar untuk bermigrasi

ARUS VOLTAMETRI

Keberadaan ion inert dalam jumlah besar akan memperkecil jumlah ion produk atau reaktan yang berpindah (transport massa) dengan cara migrasi

Konveksi dapat dengan mudah dieliminasi dengan tidak mengaduk atau mendorong larutan melewati suatu sel elektrokimia yang mengalir.

Dinamika fluida yang melewati elektroda menghasilkan lapisan difusi kecil (0,001-0,001 cm), dan kecepatan transport massa oleh konveksi turun menjadi nol

ARUS KONVEKSI

Untuk menghilangkan arus konveksi maka :1. pada pengukuran hendaknya tidak dilakukan pengadukan terus-menerus dan suhu dijaga konstan dengan termostat2. dengan menambahkan sejumlah besar (>100 X konsentrasi analit) senyawa elektrolit ”inert” ke dalam larutan.karena konsentrasi senyawa elektrilit ini jauh lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi analit maka ion-ion elektrolit akan melindungi ion analit dari interaksi elektrostatik dengan muatan elektroda

SEL VOLTAMETRI

Sel voltametri terdiri dari : 1. elektroda kerja 2. elektroda pembanding 3. elektroda pembantuKetiga elektroda tersebut tercelup

dalam sel voltametri yang berisi larutan sampel (analit)

Elektrodapembantu Elektroda

kerja Elektrodapembanding

SKEMA SEL VOLTAMETRI

Elektroda Kerja (Working Electrode)

Elektroda kerja adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi atau reduksi

Kualitas elektroda kerja tergantung pada dua faktor yaitu reaksi redoks dari analit dan arus latar pada rentang potensial yang dibutuhkan dalam pengukuran

syarat-syarat :- memiliki respon arus dengan keberulangan yang baik- memiliki rentang potensial yang lebar- memiliki konduktivitas listrik yang baik- memiliki permukaan elektroda yang reprodusibel.

Elektroda yang sering digunakan adalah elektroda merkuri, karbon, dan logam mulia.

Elektroda Pembanding (Refference Electrode)

Elektroda pembanding merupakan elektroda dengan harga potensial setengah sel yang diketahui, konstan dan tidak bereaksi terhadap komposisi larutan yang sedang dianalisis

Elektroda pembanding memberikan potensial yang stabil terhadap elektroda kerja yang dibandingkan

Elektroda pembanding yang biasa digunakan adalah elektroda kalomel jenuh dan elektroda perak/perak klorida

Elektroda Pembantu (Counter Electrode)

Elektroda pembantu dikendalikan oleh potensiostat untuk kesetimbangan arus difusi pada elektroda kerja dengan transfer elektron ke arah sebaliknya

Jika terjadi reduksi pada elektroda kerja maka oksidasi terjadi pada elektroda pembantu.

Elektroda pembantu yang digunakan harus bersifat inert seperti kawat platina atau batang karbon yang berfungsi sebagai pembawa arus

JENIS-JENIS ANALISIS VOLTAMETRI

1. Voltametri Pulsa Normal


2. Voltametri Pulsa Diferensial


3. Voltametri Pulsa Gelombang Persegi


4. Voltametri Pulsa Linier


5. Voltametri Pulsa Tangga


6. Voltametri Pulsa Siklik

TUGAS MANDIRI

Jelaskan masing-masing jenis analisis voltametri beserta aplikasinya untuk analisis larutan sampel (analit) dalam bentuk contoh soal perhitungan beserta penyelesaiannya .

Sifat : IndividuDikerjakan di kertas folio bergarisDikumpulkan : minggu depan

ANALISIS VOLTAMETRI

Documents

Transcript of ANALISIS VOLTAMETRI