KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat

rahmat dan karuani-Nya lah kami dapat menyelesaikan makalah Pemicu II Potensiometri

Kimia Analitik ini tepat pada waktunya. Penulisan makalah ini bertujuan untuk memenuhi

tugas PBL Kimia Analitik dan juga sebagai media pembelajaran yang mandiri untuk dapat

lebih memahami topik mengenai Potensiometri beserta isu-isu yang biasa kami hadapi dalam

kehidupan sehari-hari.

Dalam proses penulisan makalah ini, kami menemui banyak kesulitan. Namun, berkat

bantuan dan bimbingan berbagai pihak, makalah ini akhirnya dapat terselesaikan dengan

baik. Oleh karena itu, kami mengucapkan kepada:

1. Dr. Dianursanti, S.T., M.T. selaku fasilitator dan pembimbing kami dalam

penyusunan makalah ini.

2. Teman-teman kelompok 11 yang selalu kompak walaupun dihadapkan oleh

situasi yang sesulit apapun itu.

3. Semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini yang tidak

dapat kami sebutkan satu persatu

Selain itu, kami juga menyadari bahwa baik dalam segi sistematika penyusunan

maupun materi yang dipaparkan masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami

berharap agar adanya kritik dan saran yang sekiranya dapat membantu kami untuk perbaikan

di masa yang akan datang. Semoga makalah ini bisa bermanfaat.

Depok, 15 Oktober 2013

Kelompok 11

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI....................................................................................................................................

DAFTAR GAMBAR, TABEL DAN GRAFIK...............................................................................

BAB I: PENDAHULUAN...............................................................................................................

BAB II: JAWABAN PEMICU........................................................................................................

BAB III: KESIMPULAN..............................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................................

DAFTAR GAMBAR, TABEL DAN GRAFIK

Gambar 1. Arsen .............................................................................................................................

Gambar 2. Merkuri...........................................................................................................................

Gambar 3. Timbal............................................................................................................................

Gambar 4. Kadmium........................................................................................................................

Gambar 5. Kromium........................................................................................................................

Gambar 6. ISE dan pengukur tegangan sel......................................................................................

Gambar 7. Beberapa jenis ISE dan struktur membrannya...............................................................

Gambar 8. Potensiometri.................................................................................................................

Tabel 1. Data Topik 6....................................................................................................................

Grafik 1. Kurva Kalibrasi (logV vs Tegangan sel)........................................................................

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar belakang

Costume Jewelry atau perhiasan palsu adalah pengganti perhiasan asli untuk

wanita yang berharga murah. Costume Jewelry tidak hanya digemari oleh wanita saja,

tetapi juga oleh anak anak kecil terutama balita, pasalnya ukuran perhiasan yang besar

dan tak kalah berkilau dibandingkan perhiasan bahan asli membuat anak anak

semakin tertarik untuk memainkannya dan memasukkannya ke mulut.

Akan tetapi, Costume Jewelry ini ternyata mengandung logam-logam

berbahaya untuk tubuh balita seperti kromium (Cr), cadmium (Cd), dsb. yang

melebihi dari batas kandungan dalam perhiasan tersebut. Tentunya walaupun jumlah

logam berbahaya yang terkandung didalamnya masih dalam jumlah sedikit, pasti

logam berbahaya tersebut akan memberikan efek negatif terhadap tubuh walaupun

dalam konsentrasi yang kecil.

Untuk mendeteksi keberadaan logam berbahaya pada perhiasan, tentunya

dengan metode analisis sederhana seperti titimetri tidak valid untuk digunakan karena

sensitivitasnya terhadap konsentrasi zat kecil. Akan tetapi dengan metode analisis

elektrokimia, terutama metode potensiometri, keberadaan logam berbahaya dapat

terdeteksi dengan akurat walaupun konsentrasi logam sangat kecil, bahkan metode ini

dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan ion logam berbahaya ketika sudah

termakan dan mengalir kedalam darah kita.

B. Tujuan Penulisan

1. Mengetahui dasar teori dan cara kerja dari metode analisis elektrokimiawi,

terutama potensiometri.

2. Mengetahui fungsi dari elektroda camomel dan ISE pada metode

potensiometri

3. Mengetahui cara mengolah data hasil eksperimen potensiometrik dan

mengukur respons dari elektrodanya.

4. Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode analisis elektrokimiawi,

terutama potensiometri, untuk menganalisis kandungan zat tertentu

2

5. Mengetahui fungsi penambahan TISAB dalam potensiometri.

C. Rumusan Masalah

1. Mengetahui kegunaan dan cara kerja metode analisis potensiometri dengan

menggunakan ISE untuk mengetahui kandungan ion logam berbahaya pada darah.

2. Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode potensiometri untuk mengetahui

kandungan ion logam berbahaya.

3

BAB II

JAWABAN PEMICU

1. Menurut anda mengapa penggunaan perhiasan murah diatas memiliki potensi

bahaya, jika ditinjau dari sisi jenis bahan yang digunakan?

Penggunaan perhiasan murah diatas memiliki potensi bahaya, karena perhiasan

tersebut mengandung logam berat yang sangat berbahaya bagi kesehatan manusia.

Logam berat merupakan komponen alami tanah. Elemen ini tidak dapat didegradasi

maupun dihancurkan. Logam berat dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui

makanan, air minum, udara bahkan melalui kontaminasi dari costume jewerly. Logam

berat seperti tembaga, selenium, atau seng dibutuhkan tubuh manusia untuk membantu

kinerja metabolisme tubuh. Akan tetapi, dapat berpotensi menjadi racun jika konsentrasi

dalam tubuh berlebih. Logam berat menjadi berbahaya ketika mengalami sistem

bioakumulasi, yaitu peningkatan konsentrasi unsur kimia didalam tubuh mahluk hidup.

Yang termasuk logam berat ialah Hg, Cr, Cd, As, dan Pb (Am.geol. Inst., 1976). Lalu

apa bahaya dari masing-masing logam berat tersebut?

Arsen

Arsen (As) atau sering disebut arsenik adalah suatu zat

kimia yang ditemukan sekitar abad-13. Sebagian besar

arsen di alam merupakan bentuk senyawa dasar yang

berupa substansi inorganik. Arsen inorganik dapat larut

dalam air atau berbentuk gas dan terpapar pada manusia.

Menurut National Institute for Occupational Safety and

Health (1975), arsen inorganik bertanggung jawab

terhadap berbagai gangguan kesehatan kronis, terutama kanker. Arsen juga dapat

merusak ginjal dan bersifat racun yang sangat kuat bagi tubuh.

Merkuri

Merkuri (Hg) atau air raksa adalah logam yang ada

secara alami, merupakan satu-satunya logam yang pada

suhu kamar berwujud cair. Logam murninya berwarna

keperakan, cairan tak berbau, dan mengkilap. Bila

dipanaskan sampai suhu 3570C, Hg akan menguap.

4

Gambar 1. Arsen http://www.lookchem.com/Period

ic-Table/Arsenic/

Gambar 2. Merkuri http://www.lookchem.com/Periodic

-Table/Mercury/

Selain untuk kegiatan penambangan emas, logam Hg juga digunakan dalam produksi gas

klor dan soda kaustik, termometer, bahan tambal gigi dan baterai. Hg dapat meracuni

manusia dan merusak sistem saraf otak, serta menyebabkan cacat bawaan seperti yang

terjadi pada kasus Teluk Minamata, Jepang (bila dalam proporsi yang besar).

Timbal

Logam timbal (Pb) merupakan logam yang sangat populer

dan banyak dikenal oleh masyarakat awam. Hal ini

disebabkan oleh banyaknya Pb yang digunakan di industri

nonpangan dan paling banyak menimbulkan keracunan

pada makhluk hidup. Bahaya dari timbal ialah dapat

merusak sistem saraf, mengganggu sistem peredaran darah,

ginjal dan perkembangan otak anak.

Kadmium (Cd)

Penggunaan kadmium di perhiasan imitasi murah adalah

sebagai pengkilap, agar kuat dan dapat ditempa dalam

temperatur rendah. Harga kadmium ini sangat murah

sehingga kadar kadmium di perhiasan bisa mencapai 89-

91%, dari pembatasan yang seharusnya, yaitu 0,1%. Bahaya

dari kadmium adalah karsinogen. Dan bila dalam jangka

panjang, kadmium akan terakumulasi di hati, pankreas,

ginjal dan tiroid yang dapat menyebabkan hipertensi.

Kromium (Cr)

Kromium digunakan untuk pembuatan baja, batu bata,

pewarna dan pigmen untuk meningkatkan ketahanan logam

dan krom. Efek racun dari kromium akan timbul, jika

menghirup udara tempat kerja yang terkontaminasi,

misalnya dalam pengelasan stainless steel, pelapisan krom

dan penyimakan kulit.Bahaya yang ditimbulkan oleh krom

ialah dapat merusak dan mengiritasi hidung, paru-paru

lambung dan usus.

5

Gambar 3. Timbal http://www.washingtonpost.com/blogs/wonkblog/files/2013/

04/lead.jpg

Gambar 4. Kadmium http://images-of-

elements.com/cadmium-4.jpg

Gambar 5. Kromium http://www.hobart.k12.in.us/ksms/PeriodicTable/About

%20Graphics/chromium.jpg

2. Laboratorium di tempat anda memiliki sebuah PH meter/voltemeter, titrator, dan

sebuah elektroda standar kalomel jenuh serta elektroda indikator untuk analisis zat

besi. Dapatkah anda menjelaskan usulan tentang metoda analisis elektrokimiawi

untuk menentukan kandungan ion logan Cr (sebagai salah satu logam yang sering

digunakan untuk bahan baku perhiasan) pada sampel perhiasan yang diuji.

Bagaimana anda menjelaskan kepada tim yang lain, bahwa zat krom dapat dianalisis

dengan teknik analisis tersebut. Apa alasan anda memilih teknik analisis ini

dibandingkan teknik lain untuk menganalisis darah atau serum?

Metode analitis elektrokimiawi merupakan metode yang cocok untuk mendeteksi

kandungan kromium adalah metode yang cocok dibandingkan dengan metode analitis

yang lain. Metode analisis elektrokimiawi memiliki kelebihan yaitu:

a. Memiliki sensitivitas yang tinggi bahkan pada jumlah zat pada sampel dan

konsenterasi analit (ion target) yang kecil. Jika dibandingkan dengan metode

Titimetri, metode analitis elektrokimiawi memiliki sensitivitas pada konsenterasi zat

yang jauh lebih besar.

b. Alatnya relatif tidak terlalu mahal. Jika dibandingkan dengan spektroskopi, metode

analisis elektrokimiawi membutuhkan alat yang harganya lebih murah, akurasi dan

presisi dari data yang didapat pun sebanding dengan jika kita menggunakan metode

spektroskopi.

c. Mempunyai selektivitas yang tinggi, dengan metode analitis lain seperti titimetri,

respons yang didapat tidak spesifik untuk suatu zat. Lain halnya dengan metode

analisis elektrokimiawi yang memiliki selektivitas yang tinggi, respons yang

dihasilkan pasti akan menunjukan adanya ion Cr karena potensial yang diukur (jika

menggunakan metode potensiometri dengan ISE), karena membrane ion selektif dari

ISE dapat menahan ion ion lain dan membiarkan ion Cr untuk bereaksi, sehingga data

yang dihasilkan hanyalah respons dari ISE terhadap keberadaan ion Cr, bukan ion

lain.

d. Dapat dilaksanakan dengan langsung dan cepat, tidak seperti metode titimetri yang

prosesnya cenderung lama.

6

Metode analisis elektrokimiawi juga memungkinkan kita untuk menganalisis

konsenterasi dan aktivitas dari ion-ion yang terdapat pada zat biologis, termasuk darah dan

serum nya. Dengan menggunakan ISE membran cair, ion Cr yang terkandung pada darah

dapat diketahui walaupun jika konsenterasi ion Cr sangat rendah.

Jenis ISE membrane cair yang digunakan adalah neutral-carriers electrode. Yaitu

elektroda yang menggunakan carrier netral seperti polyester siklik yang dapat menyerap ion

target secara lebih efektif dan tentunya dapat digunakan pada sampel zat biologis seperti

darah. Carrier netral yang digunakan juga tentunya berbeda untuk setiap ion target. Untuk

mendeteksi ion lithium, digunakan 14-crown-4-ether sebagai carrier netral, dan untuk

mendeteksi ion natrium, digunakan monensin sebagai carrier netral. Tentunya hal tersebut

membuktikan tingginya selektivitas dari metode ISE

Dengan menggunakan ISE, dapat dihasilkan data yang lebih akurat daripada

menggunakan metode titimetri atau penambahan reagen (seperti pendeteksi keberadaan

protein pada makanan dengan penambahan biuret) karena memiliki sensitivitas pada

konsentrasi zat yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode tersebut.

3. Bagaimana anda menjelaskan rancangan analisis ion krom dengan metode

potensiometri langsung? Lengkapi dengan informasi yang cukup jelas baik dari segi

instrumentasi maupun prinsip dasar teoritis tentang metoda analisis ini

Potensiometri merupakan salah satu metode analisis elektrokimia. Metode

tersebut dibagi ada yang berdasarkan konsentrasi ion, pH larutan, maupun aktivitas anion

7

Gambar 7: Beberapa jenis ISE dan struktur membrannya, diambil dari: http://mmadou.eng.uci.edu/classes/biomems/Biomems%204.Ion%20Selective%20Electrode.ppt

Gambar 6. ISE dan pengukur tegangan sel, diambil dari

http://www.hach.com/SmartProbes

dan kation. Salah satu teknik potensiometri adalah direct potentiometry atau

potensiometri langsung yang didalamnya membandingkan perbedaan potensial yang

terjadi di dalam sel.

Dari persamaan Nerst dan hasil pengukuran kedua potensial, kita dapat

menentukan konsentrasi spesi kimia dalam larutan uji dengan melihat adanya aktivitas

atau perubahan yang terjadi. Metode analisis potensiometri langsung memiliki kelebihan

diantara metode lainnya, antara lain teknik ini hanya memerlukan pengukuran potensial

sebuah indikator elektron ketika dicelupkan dalam larutan yang mengandung konsentrasi

yang tidak diketahui & diketahui dari sebuah analit, selain itu metoda ini juga tidak

merusak komposisi larutan uji. Hanya saja, untuk mendapatkan potensial yang stabil

sangat sulit apabila dilakukan pengukuran menggunakan voltmeter.

Untuk melakukan metode analisis potensiometri langsung diperlukan adanya

elektroda standar sebagai elektroda acuan, elektroda indikator sebagai elektroda

pembanding, serta voltmeter. Berikut penjelasan singkat dari ketiganya:

Elektroda acuan

Elektroda acuan adalah elektroda yang potensial standarnya diketahui dan bernilai

konstan pada temperatur konstan selama pengukuran berlangsung. Jenis-jenis elektroda

acuan dapat berupa elektroda Ag / AgCl, elektroda kalomel jenuh, dan elektroda

hidrogen standar.

Elektroda indikator

Elektroda indicator adalah elektroda yang potensialnya ikut berubah seiring adanya

perubahan aktivitas dalam larutan uji atau potensial dari elektroda indikator ikut

merespon setiap adanya perubahan. Elektroda indikator terbagi atas elektroda logam

(elektroda jenis pertama, elektroda jenis kedua, elektroda jenis ketiga), elektroda inert,

serta elektroda membran (elektroda kaca)

Voltmeter

Voltmeter adalah alat untuk mengukur potensial listrik

8

Gambar 8. Potensiometri

http://www.lookchem.com/Potentiometer

Untuk rancangan analisis ion krom dengan metode potensiometri langsung,

pertama ambil sampel perhiasan yang diuji. Pada perhiasan tidak hanya mengandung ion

logam Cr. Ion tersebut hanya sebagai salah satu logam yang sering digunakan untuk

bahan baku perhiasan. Perhiasan yang akan diuji hanya dapat diambil dalam jumlah

kecil. Berdasarkan hal tersebut, kita dapat menentukan instrumen yang sesuai untuk

melakukan metode potensiometri langsung. Elektroda indikator selalu dianggap sebagai

katoda dan elektroda referensi sebagai anoda. 

Untuk elektroda referensi (yang akan digunakan), kita dapat menggunakan tiga

jenis elektroda yang telah disebutkan sebelumnya, namun masing-masing dari ketiga

elektroda tersebut pasti mempunyai kelebihan maupun kekurangan dalam

penggunaannya. Kita harus menyesuaikan hal tersebut dengan kebutuhan atau pilih yang

paling cocok untuk menganalisis ion logam Cr ini.

Elektroda hidrogen standar sebaiknya digunakan pada skala yang besar dan

jumlah sampel yang banyak karena elektroda ini membutuhkan tangki gas yang berat,

bertekanan tinggi dan kaku untuk beroperasi. Apabila kita menganalisis menggunakan

elektroda ini maka ada kemungkinan terbentuknya senyawa yang eksplosif (mudah

meledak) dalam proses penggunaan. Dengan demikian, elektroda hidrogen standar tidak

sesuai untuk digunakan sebagai instrumen analisis ion logam Cr.

Biasanya yang umum digunakan untuk analisis kimia skala laboratorium yaitu

elektroda kalomel dan elektroda Ag / AgCl. Namun keduanya tentu memiliki perbedaan.

Elektroda Ag/AgCl biasanya digunakan pada kisaran suhu yang lebih tinggi

dibandingkan elektroda kalomel jenuh. Untuk menganalisis ion logam Cr tidak

membutuhkan suhu tinggi. Jadi lebih baik menggunakan elektroda kalomel jenuh.

9

Elektroda ini memiliki beragam konsentrasi. Namun, yang biasa dijual di pasaran

menggunakan larutan KCl. Instrumen yang digunakan untuk analisis ion logam Cr ini

adalah elektroda kalomel jenuh dengan larutan KCl berada pada keadaan jenuh.

Walaupun dengan konsentrasi jenuh, elektroda jenis ini menjadi lebih peka terhadap

perubahan suhu. Elektroda kalomel jenuh juga jauh lebih mudah untuk dirangkai.

Sampel perhiasan akan dianalisis dalam laboratorium yang suhunya cenderung konstan,

sehingga dapat disimpulkan bahwa pemilihan elektroda kalomel jenuh sebagai elektroda

acuan telah sesuai dengan yang dibutuhkan.

Selanjutnya, dalam pemilihan elektroda indikator juga harus sesuai untuk metode

analisis ion logam Cr ini. Berdasarkan ke-kompleks-an komposisi larutan dalam uji

sampel perhiasan ini, tidak dianjurkan menggunakan elektroda logam jenis pertama,

elektroda jenis kedua, elektroda jenis ketiga maupun elektroda inert sebagai elektroda

indikator. Hal ini diakibatkan karena sifat keempat elektroda tersebut yang kurang

selektif. Elektroda indikator yang dibutuhkan yaitu elektroda yang tidak hanya

mereduksi kation namun juga mereduksi atau menseleksi ion-ion yang hanya

dibutuhkan. Hal tersebut tentu saja akan mempengaruhi keakuratan dalam pengukuran.

Dalam hal ini, elektroda indikator yang lebih dianjurkan adalah elektroda membran

selektif ion (ISE). Pada elektroda membran, tidak ada elektron yang diberikan oleh atau

kepada membran tersebut. Sebagai gantinya, suatu membran membiarkan ion-ion jenis

tertentu menembusnya, namun melarang ion-ion lain untuk menembusnya juga.

Jadi, untuk analisis ion logam Cr dengan menggunakan metode potensiometri

langsung digunakan elektroda kalomel jenuh sebagai elektroda referensi dan elektroda

membran (ion selektif) sebagai elektroda indikator.

4. Bagaimana anda menjelaskan tentang yang anda baca di beberapa literatur bahwa

menggunakan teknik potensiometri langsung perlu penambahan senyawa penjaga

kekuatan ion dalam larutan atau TISAB (Total Ionic Strength Adjusment Buffer)

kapan tidak diperlukan TISAB dan untuk apa dilakukan teknik penambahan larutan

standar atau larutan sampel tak diketahui (standard addition atau sample addition

method)?

Larutan TISAB merupakan senyawa buffer (penjaga) yang memiliki kekuatan ion

dalam larutan untuk tingkat yang relatif tinggi, biasanya mempunyai nilai pH yang tetap,

dan pada saat yang sama dapat menghilangkan ion-ion pengganggu dari larutan sampel.

10

Tujuan ditambahkan TISAB pada sampel ketika dilakukan metode potensiometri

langsung adalah untuk menghilangkan perbedaan antara nilai aktivitas yang terukur

dengan konsentrasi sampel yang sebenarnya. Efek dari penambahan TISAB adalah pada

semua bagian larutan sampel akan memiliki koefisien aktivitas ion yang sama. Hal ini

disebabkan karena TISAB memiliki koefisien aktivitas ion yang sama akan tetapi

memiliki aktivitas ion yang lebih tinggi sehingga aktivitas ion sampel akan terabaikan.

Ion-ion yang berada dalam larutan TISAB tidak akan mengganggu sama sekali

proses analisis. Dengan kata lain, ion-ion yang ada merupakan ion-ion asing yang tidak

akan terukur potensial selnya sehingga TISAB dapat menghilangkan perbedaan kekuatan

ion dari 2 larutan. Perlu diingat bahwa selama kedua larutan mendapatkan perlakuan

yang sama dalam hal penambahan TISAB, konsentrasi larutan standar yang baru tidak

perlu dihitung kembali.

a=f × c

Dengan

a = aktivitas ion sampel

f = koefisien aktivitas

c = konsentrasi ion sampel

Berdasarkan persamaan diatas, kita dapat melihat hubungan antara nilai

aktivitas ion dengan konsentrasi ion. Pada metode potensiometri, nilai yang diukur

sebenarnya adalah nilai aktivitas ion. Akan tetapi, kita lebih sering membutuhkan data

konsentrasi ion. Dengan adanya penambahan TISAB, maka nilai konsentrasi ion dapat

dianggap sama dengan nilai aktivitasnya. Penambahan TISAB dapat meningkatkan

kekuatan ionik dari larutan untuk menstabilkan kekuatan ionik. Sehingga, kita dapat

membuat korelasi linier antara logaritma dari konsentrasi yang dianalisis dengan

tegangan yang diukur sehingga meningkatkan akurasi pengukuran larutan.

Penambahan TISAB tidak selalu dibutuhkan. Kondisi-kondisi di mana tidak

diperlukan penambahan TISAB, yaitu :

a. pH tidak ekstrim. pH larutan berada antara 2-10

b. Kekuatan ion tidak terlalu tinggi, yaitu kurang dari 2 atau 3.

c. Tidak ada mobilitasi ion tertentu

d. Tidak ada suspensi bermuatan dari partikel-partikel berukuran makro atau koloid.

11

e. Kedua larutan sampel dan standar tidak memiliki aktivitas ion yang terlalu kecil atau

besar

Selanjutnya, untuk mencari perubahan nilai potensial yang terjadi ketika

larutan tertentu ditambahkan ke dalam larutan yang lain, kita dapat melakukannya

dengan penambahan sampel (adisi sampel) maupun dengan penambahan larutan standar

(adisi standar). Perbedaan keduanya adalah :

Pada metode adisi standar, yang ditambahkan adalah larutan standar. Sampel berada

dalam volume yang banyak

Pada metode adisi sampel, yang ditambahkan adalah larutan sampel (larutan yang

ingin diketahui konsentrasinya). Sehingga, larutan sampel diperlukan hanya dalam

volume kecil.

5. Bila anda menggunakan metoda sample addition pada teknik potensiometri

bagaimana anda menjelaskan cara penentuan konsentrasi besi pada sampel? Anda

membaca suatu rumus hasil penurunan untuk menentukan konsentrasi suatu ion

dengan metode sample addition adalah sebagai berikut:

(Vu+Vs ) ×10E2−E 1

s =Vs+ Cu. VuCs

dengan

E sel=S loga2

a1

dengan

Cu = konsentrasi sampel yang tidak diketahui (unknown)

Cs = konsentrasi ion dalam larutan standar

Vu = volume larutan sampel yang digunakan

Vs = volume larutan standar yang digunakan

E1 = potensial sel terukur tanpa ada larutan sampel

E2 = potensial sel terukur setelah ada tambahan larutan sampel

S = slop elektroda (yang diukur dengan menggunakan larutan standar)

a1 dan a2 = keaktifan ion yang sama dengan konsentrasinya

12

Bagaimana anda mendapatkan persamaan di atas?

Dalam metode adisi sampel, dilakukan penambahan larutan dengan sampel yang

akan dicari nilai konsentrasinya ke dalam larutan standar. Volume larutan standar (Vs)

lebih besar daripada volume larutan sampel (Vu).

Hubungan antara konsentrasi ion dalam larutan standar, konsentrasi ion dalam

campuran, dan potensial sel masing-masing dihubungkan sebagai berikut.

Rumus umumnya adalah :

E sel=S loga2

a1

yang diubah menjadi :

Esel

S=log

a2

a1

Sebelum pencampuran, nilai keaktifan larutan adalah a1. Setelah

pencampuran, nilai keaktifan larutan menjadi a2. Karena nilai keaktifan larutan sama

dengan konsentrasinya, maka :

a1=Cs

sementara itu, a2 merupakan konsentrasi campuran.

a2=C campuran

¿nstandar+nsample

V total

di mana : nstandar=C s .V s

nsample=Cu .V u

V total=V standar+V sample=V s+V u

sehingga:a2=Cs .Vs+Cu .Vu

Vs+Vu

Nilai Esel merupakan nilai perubahan potensial yang terjadi setelah dan

sebelum pencampuran, sehingga :

E sel=E2−E1

13

Dengan nilai aktifitas yang sudah diketahui dari masing-masing larutan, yaitu

nilai a1 dan a2 serta nilai Esel, maka dapat disubtitusikan ke persamaan (14) sehingga

menjadi :

E2−E1

S= log( Cs . Vs+Cu .Vu

Vs+VuCs )

E2−E1

S=log

Cs .Vs+Cu. Vu(Vs+Vu ) Cs

Lalu, log pada ruas kanan dihilangkan menjadi :

10E2−E 1

S =Cs .Vs+Cu .Vu(Vs+Vu )Cs

(Vs+Vu ) .10E 2−E1

S =Cs . Vs+Cu .VuCs

Kemudian ruas kanan dibagi dengan Cs, sehingga persamaannya menjadi:

(Vs+Vu ) .10E 2−E1

S =Vs+Cu .VuCs

Persamaan di atas terbukti.

6. Bagaimana menentukan kemiringan dari kurva kalibrasi yang merupakan ukuran

respons elektroda ion selektif yang digunakan.

Pada metode potensiometri, hubungan antara konsenterasi larutan standar dapat

dijelaskan dengan persamaan Nernst. Persamaan Nernst menyatakan bahwa berbanding

secara dengan nilai logaritmik (basis 10) dari konsenterasi larutan.

E=Eo−2.303R Tn F

logC

(Persamaan Nernst)

Dengan membandingkan persamaan garis lurus dasar, y=mx+c, nilai log C

(nilai logaritmik dari konsenterasi larutan standar) adalah x (variable bebas) , E (bacaan

pada pengukur tegangan) adalah y adalah Eo adalah sebagai konstanta c, sedangkan nilai

14

−2.303R Tn F

adalah nilai m, yang bisa juga disebut kemiringan atau slope dari kurva

analitikal,dalam kasus ini yaitu kurva kalibrasi.

Dengan nilai n=1 (konstanta electron yang terlibat adalah 1 buah seperti (Na+)

nilai m adalah -59.16. Karena S hanya dipengaruhi oleh nilai R, T, n, dan F yang

merupakan konstan, akurasi dari suatu elektroda potensiometri, termasuk ISE (ION-

SELECTIVE ELECTRODES), dapat diukur dengan cara mengitung kemiringannya Pada

kasus ini, penambahan nilai logaritmik dari volume akan mengasilkan nilai slope yang

sama.. Jika nilai dari S mendekati nilai standar, maka ISE dalam kondisi yang baik dan

kurang terpengaruh oleh ion yang tidak terlibat (intervensi ion minim).

Pada kasus ini, kation pada larutan standar yang digunakan adalah Cr. Adapun

data dari penambahan volume (dalam mL), dan bacaan tegangan (dalam mV) adalah

sebagai berikut:

Volume yang ditambahkan

(mL)

Log V (sebanding dengan

Log C)

Bacaan Tegangan (mV)

200 2.30103 -35.6

100 2 -17.8

50 1.69897 0.4

25 1.39794 16.8

12.5 1.09691 34.9

6.25 0.79588 52.8

3.125 0.49485 70.4

1.563 0.193959 89.3

0.781 -0.10735 107.1

0.391 -0.40782 125.5

0.195 -0.70997 142.9

Tabel 1: Data Topik 6

Dan grafik hubungan antara nilai logaritmik dari volume dan tegangan yang

dihasilkan dapat didapatkan persamaan Nernst dari data tersebut dengan metode regresi

linear. Dengan metode tersebut, dapat diketahui slope dari kurva kalibrasi dan akurasi

dari ISE, berikut ini adalah grafiknya:

15

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

-50

0

50

100

150

200

f(x) = − 59.377459583204 x + 100.592192523586R² = 0.999907825461237

Kurva Kalibrasi

Log V (sebanding dengan Log C)

tega

ngan

(m

v)

Grafik 1: Kurva Kalibrasi (logV v.s. tegangan sel)

Nilai S pada ISE adalah -59.377, dengan nilai R2 adalah 0.9999 Dengan

mengansumsikan nilai n pada kasus ini adalah 1, maka presisi dari ISE pada kasus ini

mendekati sempurna karena nilai dari slope mendekati -59.16, dan pernyataan ini

didukung dengan nilai R2 yang mendekati 1, yang berarti penyimpangan yang terjadi

pada data sangat kecil.

7. Bila Anda memiliki sampel dengan konsentrasi yang relatif tinggi, metode

penambahan mana yang Anda gunakan? Standard addition atau sample addition?

Jelaskan argumentasi Anda.

Menurut kami bila sample memiliki konsentrasi relatif tinggi, maka metode yang

paling tepat untuk digunakan adalah sample addition. Alasan utama pemilihan sample

addition disbanding standard additiom pada kondisi sample berkonsentrasi tinggi adalah

keuntungan sample addition dalam segi efektifitas dan efisensinya. Pada standard

adition, engan konsentrasi larutan sampel yang tinggi, mengakibatkan penambahan

larutan standar yang lebih sedikit hanya akan berjalan efektif (mengakibatkan perubahan

potensial sel yang signifikan) apabila larutan standar memiliki konsentrasi yang relatif

tinggi juga. Penggunaan larutan standar dengan konsentrasi yang tinggi akan menambah

biaya. Sedangkan pada sample addition, karena larutan sampel memiliki kekuataan ion

yang tinggi (karena konsentrasinya yang tinggi), maka larutan tersebut akan dengan

16

mudah mengubah potensial sel secara signifikan. Agar kekuatan ion larutan standar tidak

berubah, maka hanya diperlukan larutan standar dengan konsentrasi yang lebih rendah.

Dengan demikian, akan menghemat biaya dan lebih efisien.

Kekurangan Standard Addition Method

Pada standard addition, langkah pertama adalah menyiapkan larutan sampel,

kemudian ditambahkan dengan larutan standar. Larutan sampel yang dibutuhkan

pada metode ini relatif lebih banyak daripada larutan sampel yang dibutuhkan pada

sample addition method. Sehingga lebih efektif dan efisien untuk menggunakan

sample addition method, karena kebutuhan akan sample yang lebih sedikit.

Kelebihan Sample Addition Method

a. Karena telah diketahui larutan sampel memiliki konsentrasi tinggi, maka hanya

diperlukan dalam jumlah sedikti. Hal ini bersesuaian dengan prosedur sample

addition method yang memang hanya memerlukan larutan sampel yang lebih sedikit

daripada larutan standar.

b. Konsentrasi sampel yang tinggi mengakibatkan hanya diperlukan penggunaan sampel

dalam jumlah rendah, sehingga dimungkinkan pengulangan sample addition mehod

berulang kali bila memiliki sampel dalam jumlah yang cukup.

c. Memungkinkan analisis lain untuk sampel, karena sampel yang digunakan sedikit,

darah dapat digunakan kembali untuk analisis lain, misalnya analisis kandungan ion

fluorin, karbon dioksida, dan sebagainya.

d. Bila dibandingkan dengan metode lainnya, pada metode adisi tidak dilakukan

penyucian elektroda. Penggantian elektroda untuk mengukur potensial sel pada

larutan standar dan sampel menghasilkan kesalahan kalibrasi yang akhirnya

menyebabkan nilai Ej tidak konstan.

Bila sampel yang ada memiliki konsentrasi yang relatif tinggi, metode

penambahan yang digunakan adalah metode adisi sampel (sample addition). Hal ini

dapat dibuktikan melalui sebuah contoh kasus. Jika kita mengambil sebuah kasus

maka akan terbukti bahwa nilai ∆E pada sample addition lebih besar dari pada nilai

∆E pada standard addition. Semakin besar perubahan nilai potensialnya, maka hasil

perhitungan yang didapatkan semakin akurat.

17

Penggunaan metode adisi sampel akan membuat proses berlangsung lebih

efektif dan efisien karena :

Penggunaan sedikit sampel dapat merubah potensial sel secara signifikan.

Berbeda dengan metode standard addition, pada metode ini larutan standar

dimasukkan terlebih dahulu. Asalkan larutan standar yang dimasukkan memiliki

konsentrasi yang tidak terlalu besar, penambahan sedikit sampel dapat merubah

potensial sel secara signifikan dengan tetap mempertahankan kekuatan ion

larutan. Seperti yang telah disebutkan, larutan standar dengan konsentrasi rendah

lebih mudah diperoleh.

Memungkinkan dilakukannya multiple sample addition. Jika digunakan metode

sample addition, penambahan sedikit sampel dapat merubah potensial sel.

Akibatnya, penambahan sampel berulang kali mungkin dilakukan. Jika hal ini

dilakukan, variasi hubungan konsentrasi larutan dan potensial sel yang

didapatkan lebih besar dan dapat diperoleh data yang lebih baik.

Memungkinkan dilakukannya analisis lain pada sampel. Karena pada metode ini

hanya digunakan sedikit sampel, maka sampel dapat digunakan untuk analisis

lainnya yang mungkin diperlukan.

Sebaliknya, jika kita menggunakan metode adisi standar:

Penambahan larutan standar tidak memberikan perubahan potensial sel yang

signifikan. Karena larutan sampel yang digunakan memiliki konsentrasi yang

tinggi, penambahan sedikit larutan standar hanya akan merubah sedikit potensial

sel. Perubahan yang kecil ini sulit terbaca oleh voltmeter sehingga mempersulit

analisis. Jika ingin menghasilkan perubahan potensial sel yang signifikan,

dibutuhkan konsentrasi larutan standar yang tinggi. Padahal, larutan standar

dengan konsentrasi rendah lebih murah dan mudah diperoleh.

Dibutuhkan sampel dalam jumlah besar. Pada metode standard addition, larutan

sampel yang dimasukkan terlebih dahulu harus memiliki volume lebih besar dari

larutan standar yang ditambahkan. Biasanya, lebih mudah memperoleh larutan

standar dalam jumlah besar dibandingkan larutan sampel dalam jumlah besar.

18

BAB III

KESIMPULAN

1. Kandungan logam kromium, kadmium, timbal, hingga arsenik pada carbon metal

tersebut dapat membahayakan kesehatan manusia, melalui beraneka ragam akibatnya

pada sistem di tubuh.

2. Konsentrasi dari suatu larutan dapat diketahui dengan teknik potensiometri, dengan

mempelajari perubahan potensial dari elektroda dan membandingkannya dengan

larutan yang sudah diketahui potensialnya.

3. Jenis ISE membrane adalah neutral-carriers electrode yang menggunakan carrier

netral seperti polyester siklik yang dapat menyerap ion target secara lebih efektif dan

tentunya dapat digunakan pada sampel zat biologis seperti darah.

4. Larutan TISAB merupakan senyawa buffer (penjaga) yang dapat menghilangkan ion-

ion pengganggu dari larutan sampel. Penambahan larutan TISAB pada teknik

potensiometri langsung digunakan untuk meningkatkan kekuatan ionik dari larutan

agar mencapai tingkat yang stabil.

5. Penambahan TISAB ini tidak dibutuhkan yaitu saat pH tidak ekstrim, kekuatan ion

tidak terlalu tinggi yaitu kurang dari 2 atau 3, tak ada ion bermobilitas tertentu,

suspensi bermuatan dari partikel-partikel berukuran makro atau koloid tidak ada, dan

kedua larutan sampel dan standar tidak memiliki aktifitas ion yang terlalu kecil atau

besar.

19

6. Konsentrasi suatu ion dapat ditentukan dengan metode sample addition, dengan

rumus

(V u+V s )10E2−E1

S =V s+CuV u

C s

7. Metode yang lebih tepat untuk sample yang memiliki konsentrasi tinggi adalah

metode sample addition, karena ∆E pada sample addition lebih besar dari pada ∆E

pada standard addition, dan semakin besar nilai potensialnya maka data yang

didapatkan semakin akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. http://www.nico2000.net/datasheets/How%20ISEs%20Work.htm. Diakses pada

tanggal 13 Oktober 2013 pukul 22.30

Indrykick. Potensiometri. http://indralesman.blogspot.com/2011/06/laporan-

potensiometri.html. Diakses pada tanggal 13 Oktober 2013 pukul 22.30.

Lesmana, Indra. Laporan Potensiometri. http://indralesman.blogspot.com/2011/06/laporan-

potensiometri.html. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2013 pukul 22.30.

Murphy, David. 1998. Biomedical Instrumentation..

http://www.med.mun.ca/tedhoekman/biomedel/pages/Electrod.htm#Porous

%20membrane%20electrode. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2013 pukul 22.30.

Skoog, Douglas A., Donald M. West, dan F. James Holler. 1996. Fundamentals of

Analytical Chemistry 8th edition. Philadelphia: Saunders College Publishing.

Underwood, A.L. and R.A. Day, Jr. 1987. Quantitative Analysis 6th ed. New Jersey : Prentice

Hall.

Anonim. http://mmadou.eng.uci.edu/classes/biomems/Biomems%204.Ion%20Selective%-

20Electrode.ppt. Diakses pada tanggal 15 Oktober 2013 pukul 22.30

20

Anonim. http://www72.homepage.villanova.edu/frederick.vogt/ppt/2008/Intro_to_El-

ectroanalytical_Chemistry.ppt Diakses pada tanggal 15 Oktober 2013 pukul 22.30

Anonim. http://faculty.clayton.edu/Portals/95/Imported/a-s.clayton.edu/aagyeman/

ELECTROCHEMISTRY/chapter5-4700E-Potentiometry.ppt Diakses pada tanggal 15

Oktober 2013 pukul 22.30

http://www.hach.com/SmartProbes

21