A. JUDUL PERCOBAAN

ANALISIS ELEKTROKIMIA

B. TANGGAL PERCOBAAN

21 Mei 2013 pukul 10.00 WIB

C. SELESAI PERCOBAAN

21 Mei 2013 pukul 12.30 WIB

D. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menentukan potensial kimia Cu2+

2. Analisis Cu2+ secara potensiometri

E. DASAR TEORI

Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi

kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan

banyaknya elektron yang dimiliki. Pengujian/prosedur analisis secara elektrokimia yang

diperlukan untuk menganalisis mutu dari berbagai bahan/produk pangan, tanaman,

sampel air, atau cairan. Pengujian elektrokimia ini meliputi pH, potential, konduktivitas,

oksigen terlarut (DO), dan salinitas.

Langkah analisis secara elektrokimia

1. Menyiapkan standar

Bahan-bahan untuk standar di identifikasi sesuai dengan metode standar dan

persyaratan keamanan.

Bahan kimia standar ditimbang, dilarutkan, dan ditera volumenya sesuai

dengan prosedur pembuatan standar yang ditetapkan.

Sifat-sifat standar dicatat, dibandingkannya dengan spesifikasi dan perbedaan

yang ada dicatat dan dilaporkan

2. Menguji sampel

Sampel ditimbang atau diukur sesuai dengan jenis pengujian

Larutan pengkalibrasi dipilih dan disiapkan

Peralatan dinyalakan, dikalibrasi dan dioperasikan sesuai dengan instruksi

kerja alat

Larutan sampel diukur sesuai dengan instruksi kerja alat

Peralatan dimatikan sesuai dengan instruksi kerja alat

Persiapan dari contoh meliputi proses seperti : penggilingan, penghalusan,

penyiapan pelarutan cakram/disc pengabuan, pereflukan dan pengekstrasian,

penyaringan, penguapan, flokulasi, pengendapan dan sentrifugasi/pemusingan.

Instrumen atau alat pengukur yang digunakan untuk menganalisis sebagaimana

dibawah ini :

pH meter

adalah sebuahalat elektronikyang digunakanuntuk mengukur pH (keasaman ataualkalinit

as) dari suatucairan(meskipun probe khusus terkadangdigunakan

untuk mengukur pH zat semi padat). pH meter biasa terdiridari pengukuran khusus probe

(elektrodagelas) yang terhubung kemeteranelektronik yang mengukur danmenampilkan

pH. Prinsip dasar pengukuran pH dengan menggunakan pHmeter

adalah potensial elektrokimia yang terjadi antara larutanyang terdapat di dalam elektroda

gelas yangtelah diketahui denganlarutan yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak

diketahui.Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akanberinteraksi dengan

ion hidrogen yang ukurannya relatif

kecildanaktif. Elektroda gelas tersebut akan mengukur potensialelektrokimia dari ion

hidrogen atau diistilahkan denganpotential of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit

elektrik dibutuhkan suatuelektrodapembanding.

Teknik analisis elektrokimia merupakan salah satu analisis instrumental,

disamping teknik analisis spektroskopi. Sistem pengukuran dalam analisis elektrokimia

didasarkan pada signal-signal listrik yang timbul sebagai hasil interaksi antara materi

dengan listrik baik berupa potensial maupun hantaran listrik. Beragam teknik analisis

elektrokimia telah banyak dipakai dalam laboratorium sebagai alat-alat instrumen dasar.

Beberapa contoh metode elektroanalitik adalah potensiometri, voltametri, Coulometri,

Konduktometri,dan lain-lain.

Potensiometri adalah cara elektrokimia untuk elektrolisis ion secara kuantitatif

berdasarkan pengukuran potensial dari elektroda yang peka terhadap ion yang

bersangkutan. Potensiometri digunakan untuk menentukan konsentrasi suatu ion, pH

larutan, atau titik akhir titrasi. Prinsip dasar potensiometri interaksi analit dengan

elektroda. Potensial listrik yang ditimbulkan diukur menggunakan alat potensiometer.

Bagian yang paling penting dalam potensiometri adalah elektroda. Elektroda

berfungsi untuk menangkap sinyal listrik yang diakibatkan oleh analit yang ada dalam

larutan. Elektroda yang digunakan dalam pengukuran elektrokimia terdiri dari elektroda

kerja dan elektroda pembanding.

Elektroda kerja adalah elektroda yang potensial elektrodanya bergantung pada

konsentrasi (aktivitas) analit yang akan diukur. Elektroda kerja harus memiliki

kesesitivan yang tinggi terhadap konsentrasi analit. Tanggapannya terhadap kereaktifan

teroksidasi dan tereduksi harus sedekat mungkin dengan yang diramalkan oleh

persamaan Nerst. Sehingga adanya perbedaan yang kecil dari konsentrasi analit akan

memberikan perbedaan tegangan konsentrasi zat yang sedang diselidiki.

Elektroda pembanding adalah elektroda yang potensial standarnya diketahui,

konsta, dan mengikuti persamaan Nerst. Elektroda pembanding harus sama sekali tidak

peka terhadap komposisi larutan yangsedang diselidiki.

Potensiometri merupakan aplikasi langsung dari persamaan Nerst yang

memberika hubungan antara potensial relatif suatu elektroda dengan konsentrasi ionik

dalam larutan. Misalnya pada reaksi berikut:aA + bB → cC + dD∆ G=∆ G°+RT ln K

∆ G=∆ G°+RT lnaC c ∙ aDd

aAa ∙ aBb

Untuk larutan encer maka a≃c

∆ G=∆ G°+RT ln[ C ]c ∙ [ D ]d

[ A ]a ∙ [ B ]b

△G=−nFE , maka

∆ G=∆ G°+RT ln[ C ]c ∙ [ D ]d

[ A ]a ∙ [ B ]b

−nFE=−nFE°+RT ln[ C ]c ∙ [ D ]d

[ A ]a ∙ [ B ]b

E=E°−RT ln[ C ]c ∙ [ D ]d

[ A ]a ∙ [ B ]b

E

ln [Cu2+]

Persamaan di atas digunakan sebagai dasar perhitungan elektrokimia dan bila

diterapkan untuk kation Cu2+ yang mengalami reduksi menjadi Cu. Sesuai dengan

persamaan berikut:

Cu2+ + 2e- → Cu

Maka persamaan reaksinya menjadi:

ECu2+¿ /Cu=E∘

Cu2+¿ /Cu−RTnF

ln [Cu ]¿¿ ¿ ¿

¿

Persamaan ini dapat diterapkan pada pengukuran potensial dari beberapa konsentrasi

larutan Cu2+ dan Zn2+ serta penentuan konsentrasi Cu2+ dalam sampel. Untuk

menentukan konsentrasi suatu zat, misalnya Cu2+ diperlukan potensial dari larutan Cu2+

dengan berbagai konsentrasi, kemudian dimasukkan dalam grafik seperti di bawah ini:

tg α=slope=gradien=RTnF

Konsentrasi Cu2+ juga dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan garis

y=ax+b. Dengan y adalah E (potensial), a adalah RTnF

, x adalah ln [Cu2+], dan b

adalah E0.

F. RANCANGAN PERCOBAAN:

1. Alat dan Bahan

Alat

- pH meter

- Gelas Kimia

- Pipet Volum

- Labu ukur 100 mL

- Botol semprot

Bahan

- Larutan CuSO4 0,1 M

- Aquades

2. Alur Kerja

Larutan sampel

Potensial sampel

Diukur potensial dengan menggunakan pH meter

Larutan CuSO4 0,1 M

Diencerkan dalam konsentrasi 10-3,2.10-3,4.10-3,8.10-3,16.10-3Diukur potesial pada masing-masing konsentrasiDibuat grafik standar

Konsentrasi sampel Cu2+ dan jumlah elektron

G. HASIL PENGAMATAN :

No Prosedur PercobaanHasil Pengamatan

Dugaan/Reaksi KesimpulanSebelum Sesudah

1 - Larutan CuSO4 :

berwarna biru

- Aquades : tidak

berwarna

- Larutan CuSO4

0,001 M : biru

(--)

- Larutan CuSO4

0,002 M : biru

(-)

- Larutan CuSO4

0,004 M : biru

- Larutan CuSO4

0,008 M : biru

(+)

- Larutan CuSO4

0,0016 M : biru

(++)

Konsentrasi sampel

0,01 M

H. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan ini, mula-mula ditentukan potensial sampel dimana

larutan sampel Cu2+ yang berwarna biru (+++) dimasukkan ke dalam gelas

kimia dan diukur potensialnya dengan menggunakan pH meter dan dicatat

harga potensialnya. Harga potensial Cu2+ yang diperoleh adalah sebesar 96

mV.

Selanjutnya, dibuat sederetan larutan standar (1.10-3, 2.10-3, 4.10-3,

8.10-3, 16.10-3) M dari larutan induk 0,1 M CuSO4 yang berwarna biru

dengan cara mengencerkan dengan aquades yang tidak berwarna.

Pembuatan sederetan larutan standar ini bertujuan untuk mengetahui

konsentrasi dari larutan sampel yang diberikan. Kemudian sederetan

larutan standar tersebut diukur harga potensialnya dengan menggunakan

pH meter sehingga diperoleh harga potensial sebagai berikut :

Larutan CuSO4 10-3 = biru (--) memiliki harga potensial 68,2 mV.

Larutan CuSO4 2.10-3 = biru (-) memiliki harga potensial 100,3 mV.

Larutan CuSO4 4.10-3 = biru memiliki harga potensial 103,8 mV.

Larutan CuSO4 8.10-3 = biru (+) memiliki harga potensial 93,3 mV.

Larutan CuSO4 16.10-3 = biru (++) memiliki harga potensial 99,2 mV.

Reaksi yang terjadi adalah

Cu Cu2+ + 2e

4H+ + O2 + 4e 2H2O

Berdasarkan konsentrasi dan potensial yang diperoleh dapat dibuat

grafik standar secara regresi untuk menghitung konsentrasi larutan sampel

yang diberikan. Grafik tersebut dapat dillihat pada grafik di bawah ini :

-7.5 -7 -6.5 -6 -5.5 -5 -4.5 -4 -3.50

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 0.00793482272488929 x + 0.136771813565641R² = 0.367338116217281

Grafik

ln C

E

Berdasarkan grafik diatas dapat diketahui bahwa konsentrasi dari

larutan sampel yang diberikan dan menentukan jumlah elektron yang

terlibat dalam reaksi dari persamaan berikut:

y = 0,007x + 0,136

sehingga konsentrasi larutan sampel yang diberikan adalah sebesar 96,6 x 10 -3 M

dan jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi adalah 2 elektron.

I. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan, maka dapat disimpulkan :

1) Konsentrasi Cu2+ sampel yang diberikan adalah 96,6 x 10-3 M

2) Jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi adalah 2 elektron

3) Harga potensial larutan standar yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Larutan CuSO4 10-3 = biru (--) memiliki harga potensial 68,2 mV.

Larutan CuSO4 2.10-3 = biru (-) memiliki harga potensial 100,3 mV.

Larutan CuSO4 4.10-3 = biru memiliki harga potensial 103,8 mV.

Larutan CuSO4 8.10-3 = biru (+) memiliki harga potensial 93,3 mV.

Larutan CuSO4 16.10-3 = biru (++) memiliki harga potensial 99,2 mV.

4) Grafik standar regresi yang diperoleh adalah :

J. JAWABAN

PERTANYAAN

1. Tuliskan persamaan regresi linier dari hubungan variabel X sebagai

konsentrasi dan Y sebagai potensial?

Jawab :

i. y = 0,007x + 0,163

2. Bagaimana caranya menentukan jumlah elektron yang terlibat dalam

reaksi ? jelaskan !

Jawab :

Cara menentukan jumlah elektron yang terlibat yaitu dengan melihat

persamaan regresi di atas. Persamaan regresi tersebut adalah:

y = ax + b

y = 0,007x + 0,163

E Cu2+/Cu = RTnF

ln [Cu2+] + E° Cu2+/Cu

Sehingga jumlah elektron yang terlibat dalan reaksi adalah

RTnF

=0,0123

8,314 .298n .96500

=0,0123

n = 2,087

Jadi jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi adalah 2.

3. Dapatkah konsentrasi Cu2+ dari harga pH jelaskan !

-7.5 -7 -6.5 -6 -5.5 -5 -4.5 -4 -3.50

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 0.00793482272488929 x + 0.136771813565641R² = 0.367338116217281

Grafik

ln C

E

Jawab :

Konsentrasi Cu2+ dapat diketahui jika harga pH juga diketahui karena

harga pH merupakan log dari konsentrasi. Sehingga konsentrasi Cu2+

dapat diketahui dengan mudah jika harga pH juga diketahui.

4. Tentukan konstanta kesetimbangan dari Cu2+ menjadi Cu !

Jawab

K = [Cu]¿¿

K = 1¿¿

K = 1

0,01

K = 100

K. DAFTAR PUSTAKA

Svehla, G. 1979. Vogel: Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan

Semimikro. Edisi Kelima. Terjemahan oleh Ir. L. Setiono dan Dr. A. Hadyana

Pudjaatmaka. 1985. Jakarta: PT. Kalman Media Pustaka.

Tim Dosen Kimia Analitik. 2013. Panduan Praktikum Kimia Analitik 2. Surabaya:

Universitas Negeri Surabaya

Underwood, A. L. dkk. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Keenam. Jakarta:

Erlangga.

Wiryawan, Adam. 2011. Analisis Secara Elektrokimia.

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/instrumen_analisis/analisis-secara-

elektrokimia/analisis-secara-elektrokimia/

LAMPIRAN

pH meter Saat dihitung potensial

larutan

Perhitungan

[Cu2+] (M)Potensial

(V)

10-3 68,2 x 10-3

2 x 10-3 100,3 x 10-3

4 x 10-3 103,8 x 10-3

8 x 10-3 93,3 x 10-3

16 x 10-3 99,2 x 10-3

Sampel 96,6 x 10-3

-7.5 -7 -6.5 -6 -5.5 -5 -4.5 -4 -3.50

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 0.00793482272488929 x + 0.136771813565641R² = 0.367338116217281

Grafik

ln CE

Maka dihitung konsentrasi dengan persamaan diatas

y=0,0079 x+0,1368

0,0996=0,0079 x+0,1368

0,0079 x=0,0996−0,1368

0,0079 x=−0,0372

x=−0,03720,0079

=−4,708860759

ln x=−0,0408

x=0,009 ≈ 0.01 M