I. JUDUL PRAKTIKUM : Voltametri

II. TANGGAL PRAKTIKUM : Rabu, 15 Mei 2013 dan Rabu, 22 Mei 2013

III. TUJUAN :

1. Membuat elektroda kerja sendiri (elektroda amalgam Cu-Hg, elektroda

pasta carbon, elektroda Cu)

2. Menentukan keefektifan dari elektroda secara voltametri differential

pulse

IV. KAJIAN PUSTAKA:

Voltametri adalah suatu elektrolisis dimana arus direkam sebagai suatu fungsi

potensial elektroda kerja. Voltametri merupakan elektrolisis dalam ukuran mikroskala

dengan menggunakan mikro elektroda kerja, disebut juga teknik arus voltase.

Potensial dari mikro elektroda kerja divariasikan dan arus yang dihasilkan dicetak

sebagai fungsi dari potensial. Hasil cetakan ini disebut voltamograf. Voltametri

berkembang pesat dibanding metode analisis lain, hal ini dikarenakan kelebihan

dalam sensitifitas, selektifitas, kesederhanaan dan kemudahan penganalisisan.

Pesatnya perkembangan voltametri setelah penemuan polarografi oleh Jaroslav

Heyrovsky pada tahun 1920.

Voltametri didasarkan pengukuran arus sebagai fungsi dari potensial aplikasi

(applied potential) pada saat terjadi polarisasi pada indicator elektroda atau elektroda

kerja. Voltametri mempelajari hubungan voltase arus-waktu selama elektrolisis

dilakukan dalam suatu sel, di mana suatu elektroda mempunyai luas permukaan yang

relative besar, dan elektroda yang lain (elektroda kerja) mempunyai luas permukaan

yang sangat kecil dan seringkali dirujuk sebagai mikroelektroda: lazimnya teknik ini

mencakup pengkajian pengaruh perubahan voltase pada arus yang mengalir di dalam

sel. Mikroelektroda ini biasanya dibuat dari bahan tak reaktif yang menghantar listrik

seperti emas, platinum atau karbon, dan dalam beberapa keadaan dapat digunakan

suatu elektroda merkurium tetes (D.M.E); untuk kasus istimewa ini teknik itu dirujuk

sebagai polarografi. Voltametri merupakan metoda elektrokimia yang mengamati

perubahan arus dan potensial. Potensial divariasikan secara sistematis sehingga zat

kimia tersebut, mengalami oksidasi dan reduksi dipermukaan elektroda. Dalam

voltametri, salah satu elektroda pada sel elektrolitnya terpolarisasi. Penelahan pada

sistem tersebut diikuti dengan kurva arus tegangan. Metode ini umum digunakan

untuk menentukan komposisi dan analisis kuantitatif larutan.

Dalam sistem voltametri ada yang disebut dengan siklik voltametri.

Voltametri ini merupakan tehnik voltametri dimana arus diukur selama penyapuan

potensial dari potensial awal ke potensial akhir dan kembali lagi potensial awal atau

disebut juga penyapuan (scanning) dapat dibalik kembali setelah reduksi berlangsung.

Dengan demikian arus katodik maupun anodik dapat terukur. Arus katodik adalah

arus yang digunakan pada saat penyapuan dari arus yang paling besar menuju arus

yang paling kecil dan arus anodik adalah sebaliknya.

Sel voltametri, terdiri dari 3 elektroda yaitu elektroda pembanding, elektroda

kerja, dan elektroda pembantu. Elektroda kerja pada voltametri tidak bereaksi, akan

tetapi merespon elektroda aktif apa saja yang ada dalam sampel. Pemilihan elektroda

bergantung pada besarnya range potensial yang diinginkan untuk menguji sampel.

Adapun jenis dan teknik yang termasuk kedalam voltametri adalah sebagai berikut:

a). Polarografi

Polarografi adalah suatu bentuk elektrolisis dalam mana elektroda kerja

berupa suatu elektroda merkuri tetes, dan direkam suatu kurva arus voltase

(voltammogram). Polarogarfi digunakan secara luas untuk analisis ion –ion

logam dan anion –anion anorganik, seperti IO dan NO . Gugus fungsi

senyawa organik yang mudah teroksidasi atau tereduksi juga dipelajari dalam

polarogarfi. Gugus fungsi yang digunakan meliputi karbonil, asam

karboksilat, dan senyawa karbon yang memiliki ikatan rangkap.

b). Hydrodynamic Voltametri

Hydrodynamic voltametri bermanfaat untuk analisis reduksi atau oksidasi

pada potensial yang lebih positif karena hydrodynamic voltametri tidak

dibatasi untuk elektroda Hg. Arus pada hydrodynamic voltametri diukur

sebagai fungsi dari aplikasi potensial pada elektroda kerja.

c). Stripping Voltametri

Stripping Voltametri terdiri atas tiga teknik yaitu : anoda, katoda, dan adsorpsi

stripping voltametri. Anodic stripping voltametri terdiri dari dua tahap

Pertama pengontrolan potensial elektrolisis yang mana elektroda kerja,

biasanya tetes merkuri atau lapis tipis merkuri, pada potensial katoda yang

cukup untuk melapisi ion logam pada elektroda. Tahap kedua, potensial anoda

di scan kearah potensial yang lebih positif. Ketika potensial pada elektroda

kerja cukup positif analit dilepaskan dari elektroda, larutan dikembalikan

dalam bentuk oksidasi. Arus selama tahap stripping dimonitor sebagai fungsi

dari potensial, memberikan bentuk kenaikan pada puncak voltammogram

yang sama Puncak arus yang proporsional pada konsentrasi analit dalam

larutan. Anodic stripping voltametri sangat sensitif pada percobaan, yang

mana harus dikontrol dengan hati–hati jika hasilnya ingin akurat dan tepat.

d). Amperometri

Amperometri merupakan salah satu teknik voltametri yang mana potensial

konstan diaplikasikan pada elektroda kerja, dan arus diukur sebagai fungsi

waktu Karena potensial tidak discan, amperometri tidak mendorong kearah

voltammogram.

Potensial yang diterapkan pada elektroda dalam teknik voltametri ini bisa

bermacam-macam, yang menghasilkan beberapa varian teknik voltametri diantaranya

adalah : LSV (linear sweep voltammetry), CV (cyclic voltammetry), DPV

(differensian pulse voltammetry) dan SWV (square wave voltammetry).

1. LSV (linear sweep voltammetry)

Linear sweep voltammetry adalah istilah umum untuk suatu teknik voltametri

dimana potensial yang diberikan pada elektroda kerja dengan variasi waktu linier.

Metode ini juga mencakup polarography, siklik voltametri rotating disc

voltametri. Slope yang dihasilkan dari metode ini memiliki unit potensial (volt)

per satuan waktu, dan biasanya disebut scan rate percobaan. Voltammogram dari

LSV yaitu :

Nilai dari scan rate percobaan dapat divariasi dari tingkat rendah mV/sec (khusus

untuk polarography) sampai tingkat tinggi 1.000.000 V/sec (tercapai bila

digunakan ultra mikroelektrode sebagai electrode kerja). Dengan jalur linier

potensial, arus Faraday ditemukan untuk menaikkan scan rates yang lebih tinggi.

2. CV (cyclic voltammetry)

Cyclic voltammetry adalah yang paling umum digunakan dalam teknik

elektrokimia, dan berdasarkan pada kelinieran potensial dari kurva. Sehingga

perubahan potensial sebagai fungsi linier dari waktu. Tingkat perubahan potensial

dengan waktu mengarah pada scan rate. Voltamogram dari CV yaitu :

3. DPV (differensian pulse voltammetry)

Differensian pulse voltammetry diperoleh dengan menambahkan secara

periodic pulse potensial (meningkatkan potensial sementara) untuk menjalankan

voltase yang digunakan pada LSV. Arus diukur hanya khusus untuk pulse dan

diakhiri pada penerapan pulse. Perbedaan antara kedua arus diplotkan sebagai

fungsi jalur potensial pada LSV. Voltammogram dari DPV yaitu :

4. SWV (square wave voltammetry)

Square wave voltammetry dan differential pulse voltammetry keduanya

digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif. Metode ini mengambil

keuntungan dari timing sampel ke computer berulang kali pada dua titik relative

terhadap waktu penerapan tegangan square wave untuk electroda. Perbedaan

antara dua nilai arus diplotkan sebagai fungsi dari aplikasi potensial DC. Hasil

yang diperoleh adalah puncak dari voltammetryc wave , sesuai dengan aktivitas

elektro dari spesies pada sel elektrokimia. Voltamogram dari SWV yaitu :

V. ALAT DAN BAHAN:

Tabel 1.Alat

No Nama alat Jumlah

1 Kawat tembaga 12 cm 3 buah

2 Gelas kimia 100 mL 2 buah

3 Labu ukur 100 mL 1 buah

4 Rol film 5 buah

5 Pipet ukur 10 mL 1 buah

6 Kain beludru 1 lembar

7 Cutter 1 buah

8 Instrumen voltametri 1 unit

9 Penjepit buaya 1 buah

Tabel 2. Bahan

No Nama bahan

1 Larutan K4Fe (CN)6 0,01 M

2 Larutan HgNO3

3 Karbon aktif

4 Parafin

5 Aquades

VI. ALUR KERJA

VII. ANALISIS DAN PEMBAHASAN:

Elektroda amalgam Cu-Hg

Dipotong sepanjang 15 cm

Selubung kawat tembaga di kelupas 2mm

pangkal yang di potong di amplas hingga ujungnya rata

Digosok dengan kain bludru

di celupkan dalam larutan Hg pekat

Kawat tembaga

Elektroda tembaga

Dipotong sepanjang 15 cmpangkal yang di potong di amplas hingga ujungnya rata dengan selubung dari kawat tembagadigosokkan pada kain bludru

Kawat tembaga

Dipotong sepanjang 15 cmpangkal yang di potong di amplas hingga ujungnya rata dengan selubung dari kawat tembagadigosokkan pada kain bludruujung kawat yang sudah rata dengan selubungnya ditaruk kedalam selubung sedalam 2mmpasta carbon(carbon: parafin= 2:1) dimasukkan kedalam ruang yang terdapat didalam selubung hingga padatdirendam dalam aquades

 

Kawat tembaga

Elektroda pasta carbon

Elektroda yang telah di buat

Data hasil uji voltametri

Dipasang pada instrument voltametriDiukur voltase menggunakan uji DP dan CV

Percobaan kali ini bertujuan untuk membuat elektroda kerja dengan

sendirinya dan mampu menentukan keefektifan dari masing-masing elektroda

tersebut.

Untuk pembuatan elektroda sendiri dibagi menjadi 3 yaitu pembuatan

elektroda Cu-Hg, pembuatan elektroda Cu, dan pembuatan elektroda pasta

carbon. Untuk cara pembuatan elektroda Cu-Hg, elektrodaCu dan elektroda

pasta carbon adalah sebagai berikut: Kawat tembaga dipotong sepanjang 15

cm. untuk salah satu ujungnya dikelupas semua sepanjang 2 cm untuk

dihubungkan dengan alat voltametri dengan penjepit buaya. Untuk salah satu

ujungnya yang lain tidak perlu dikelupas karena untuk masing-masing

elektroda memiliki perlakuan yang berbeda-beda.

1. Untuk elektroda Cu-Hg ujung yang tidak dihubungkan dengan alat

voltametrinya diamplas hingga permukaanya rata. Setelah itu pelindung

kawat tembaganya dikelupas sepanjang 2 mm Kemudian diamplas dan

digosokkan kekain bludru. Lalu dicelupkan kedalam larutan Hg yang

jenuh. Larutan Hg jenuh ini dibuat dengan melarutkan Hg padat

secukupnya dalam air. Dimana dalam larutan Hg jenuh ini sendiri terjadi

kesetimbangan antara fasa cair dan fasa padatan. Setelah di celupkan

kedalam larutan Hg jenuh ini kawat tembaga yang sebelumnya berwarna

merah kekuningan berubah menjadi putih(silver) mengkilap. Hal ini

terbentuknya amalgam dari Cu-Hg. Elektroda ini merupakan elektroda

yang lebih ramah lingkungan daripada metode tetes Hg(polarografi)

karena lebih menghemat pembuangan Hg yang tidak ramah lingkungan.

2. Untuk elektroda Cu ujung yang tidak disambungkan ke alat voltametri

cukup diamplas hingga rata kemudian digosokkan pada kain bludru untuk

menghilangkan sisa-sisa serbik hasil amplasan Cu tadi.

3. Untuk elektroda pasta carbon juga sama dengan cara di atas yaitu ujung

yang tidak disambungkan ke alat voltametri cukup diamplas hingga rata

kemudian digosokkan pada kain bludru untuk menghilangkan sisa-sisa

serbik hasil amplasan Cu tadi. Kemudian kawat tembaga yang telah di

amplas tadi sedikit dimasukkan sedalam 2mm kedalam pelindungnya

sehingga ada sedikit ruang untuk meletakkan pasta carbon. Pasta

carbonnya sendiri dibuat dengan cara mencampurkan carbon aktif dengan

minyak parafin dengan perbandingan 2:1.

Fungsi dari minyak paraffin ini sendiri adalah sebagai perekat agar carbon

aktif tidak berhamburan ke larutan yang akan di analisis. Carbon aktif

digunakan karena carbon aktif memiliki sifat mengadsorbsi sehingga

mampu mengikat zat yang akan di analisis.

Dari ketiga elektroda tersebut kemudian disambungkan ke alat voltametri dan

diujikan kedalam larutan K4Fe(CN)6 dengan variasi konsentrasi 0,5 ppm; 1ppm;

2,5ppm; 5ppm; 10ppm.

. Dari analisis akan diperolek grafik sebagai berikut:

Dari grafik tersebut dapat terlihat bahwa dengan elektroda Cu-Hg pada

rentang potensial -1 volt hingga 1 volt, semakin besar konsentrasi K4Fe(CN)6 semakin

besar pula arus yang diberikanhal ini dapat telihat dengan semakin tingginya puncak

seiring dengan meningkatnya konsentrasi larutan.

Dari grafik tersebut dapat terlihat bahwa dengan elektroda pasta carbon pada rentang

potensial 0 volt hingga 1 volt, semakin besar konsentrasi K4Fe(CN)6 semakin besar

pula arus yang diberikanhal ini dapat telihat dengan semakin tingginya puncak seiring

dengan meningkatnya konsentrasi larutan.

Dari grafik tersebut dapat terlihat bahwa dengan elektroda Cu pada rentang potensial

0 volt hingga 1 volt, arus yang dihasilkan tidak konsisten. Hal ini dapat dilihat dari

grafik bahwa pada konsentrasi 0,5 ppm;1ppm; dan 2,5ppm puncak grafik semakin

tinggi dengan meningkatnya konsentrasi. Namun, pada konsentrasi 5 ppm dan 10

ppm terjadi penurunan puncak arus. Bahkan pada konsentrasi 5 ppm dan 10 ppm

puncaknya lebih rendah daripada puncak pada konsentrasi 0,5 ppm. Hal ini

kemungkinan disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya:

1. Pada saat pengamplasan permukaan elektrodanya tidak rata atupun hasil

amplasnya miring sehingga permukaan yang kontak dengan larutan .

2. Larutan yang 5ppm dan 10 ppm digunakan telah mengalami oksidasi dan

karena penyimpanan yang terlalu lama.

Untuk menentukan keefektifan elektroda yang telah dibuat dapat ditentukan

dengan cara membuat kurva atau grafik antara konsentrasi dengan arus tertinggi yang

di hasilkan pada saat analisis. Elektroda yang mampu menghantarkan arus paling

besar pada setiap konsentrasilah yang memiliki keefektifan paling besar. Jika di lihat

dari grafik elektroda amalagam Cu-Hg maka di dapat puncak kuat arus pada setiap

konsentrasi sebagai berikut:

Jika di lihat dari grafik elektroda pasta carbon maka di dapat puncak kuat arus

pada setiap konsentrasi sebagai berikut:

Konsentrasi (ppm) Voltase0.5 9.17E-051 0.000108

2.5 0.0001645 0.00022910 0.000306

Jika di lihat dari grafik elektroda pasta carbon maka di dapat puncak kuat arus

pada setiap konsentrasi sebagai berikut:

Konsentrasi (ppm) Voltase0.5 2.38E-061 4.52E-06

2.5 6.06E-065 2.14E-0610 2.02E-06

Konsentrasi (ppm) Voltase 0.5 0.0001251 0.000193

2.5 0.0004055 0.00065610 0.001005

sehingga jika dari table tersebut digambarkan dalam bentuk grafik akan

menghasilkan kurva seperti berikut:

dapat disimpulkan bahwa elektroda Cu-Hg memiliki keefektifan paling besar karena

pada setiap konsentrasi, elektroda amalgam Cu-Hg mampu menghasilkan arus yang

paling besar diantara elektroda lainnya(elektroda pasta carbon dan elektroda Cu).

VIII. KESIMPULAN:

Berdasarkan pembahasan, maka dapat disimpulkan bahwa:

IX. DAFTAR PUSTAKA:

Coolkhas-chemistry., 2009. Voltametri, http://coolkhas-

chemistry.blogspot.com Diakses pada 15 Mei 2013

Febliza, Asyiti.S.Pd, M.Pd.2011.Metode Amperometri(Voltametri) dalam

analisis.Unic of Chemistry.Diakses pada 15 Mei 2013.

Khopkar,S.M., 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik, Jakarta : UI-Press.

X. LAMPIRAN:

a. Lampiran foto

Gambar 1. Kristal HgNO3, karbon aktif dan parafin

Gambar 2. Karbon aktif Gambar 3. Larutan K4Fe(CN)6

Gambar 4. Elektroda Cu

b. Lampiran grafik

Grafik Voltase Elektroda Cu-Amalgam

Gambar 5. Perendaman elektroda pasta carbon

Gambar 6. Instrumen voltametri

Grafik Voltase Elektroda Cu-Pasta karbon

Grafik Voltase Elektroda Cu