MAKALAH KIMIA ANALITIK PEMICU-2 Potensiometri Kelompok 4 Arif Variananto 1006679440 Hengki 1006775874 1ohannes L. S. Sasiang 1006706252 Marina 1006773263 Priscilla Deni 1006686686 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA 2011 1 KATA PENGANTAR PujisyukurkamipanjatkankehadiratTuhanYangMahaEsaataskehendak-Nyalaporanyangberjudul'Potensiometriinidapatterselesaikantepatpada waktunya. Penulisanlaporaninibertujuanuntukpembuatantugaspenulisanlaporan pemicu1matakuliahKimiaAnalitikSemesterPendek.Selainitu,tujuanpenulis dalam penulisanmakalahini adalah untuk mengetahui konsep potensiometri beserta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Dalam penyelesaian laporan ini, penulis banyak mengalami kesulitan, terutama disebabkanolehkurangnyailmupengetahuan.Namun,berkatbimbingandari berbagaipihak,laporaninidapatterselesaikanwalaupunmasihbanyak kekurangannya.Karenaitu,sepantasnyajikapenulismengucapkanterimakasih kepada : 1. buDianursantiyangtelahmemberikankepercayaandankesempatan untukmembuatlaporan,jugamemberikanpengarahandanbimbingannyakepada penulis, 2. Kakkhlasyangtelahmembantupenulisdalampemeriksaantugas-tugas sehingga penulis mengetahui cara pembuatan laporan yang baik dan benar, dan 3. Semuapihakyangtelahmembantu,baiksecaralangsungmaupuntidak langsung, yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Sebagaimahasiswayangpengetahuannyabelumseberapadanmasihperlu banyak belajar dalam penulisan laporan, penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyakterdapatkekurangan.Olehkarenaitu,penulissangatmengharapkanadanya kritikdansaranyangpositiIagarlaporaninidapatmenjadilebihbaikdanberdaya guna di masa yang akan datang. 2 Penulisberharaplaporanyangsederhanainidapatmenambahpengetahuan pembaca mengenai potensiometri beserta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, serta bermanIaat bagi rekan mahasiswa dan semua kalangan masyarakat. Depok, 21 Juni 2011 Tim Penulis 3 A I PENDAHULUAN Potensiometrimerupakansalahsatumetodeanalisiselektrokimiawiuntuk menentukankonsentrasilarutananalityangmenggunakanreaksireduksi-oksidasi dan persamaan Nerst sebagai prinsip dasarnya. Analisis potensiometrik ini seringkali dipakaidalamkehidupansehari-haridisebabkanolehbeberapakelebihannyajika dibandingkan dengan metode analisis elektrokimiawi lainnya. Kelebihan dari analisis potensiometrikiniadalahekonomis(membutuhkanbiayayangkecildisebabkan harga-hargakomponenpenyusunnyayangrelatiImurah),kompak,kuat,dantahan lama,mudahdirangkai,tidakmerusakdanmempengaruhikomposisilarutananalit yangingindiuji,mudahdipantaudandiamati,danbersiIatstabilpadaberbagai tingkatan konsentrasi analit. Meskipunbegitu, analisis potensiometrikini cenderung memiliki kekurangan dalam hal akurasi dan presisinya dikarenakan adanya potensial sambungancairyangmunculdiantarapertemuanlarutanelektrodaacuandan larutan analit yang berkontribusi juga pada potensial sel yang terukur pada voltmeter. KomponenselpotensiometribersiIatsederhanayaituterdiridarisebuah elektrodaacuan,elektrodaindikator,rangkaianjembatangaram,danpengukur tegangan(voltmeter).Elektrodaacuanmerupakanelektrodayangtelahdiketahui potensialnyasecara pasti dan potensialnya bernilai konstan pada temperatur konstan selamapengukuranberlangsung.Nilaipotensialdarielektrodainijugatidak tergantungpadakomposisidarilarutanuji.Elektrodaacuandapatberupaelektroda hidrogenstandar(standardhydrogenelectrode),elektrodakalomeljenuh(saturated calomelelectrode),danelektrodaperak-perakklorida.Sementaraitu,elektroda indikatormerupakanelektrodayangpotensialnyameresponsperubahanaktivitas dalamlarutanuji.Elektrodaindikatordapatberupaelektrodamembran,elektroda inert, maupun elektroda logam.Rangkaianjembatan garamyang terdapat dalamsel potensiometriberIungsimencegahtercampurnyakomponendarilarutanujidengan elektrodaacuan.Jembatangaraminijugaberperandalammeminimalisasibesarnya nilai potensial sambungan cair yang terukur di voltmeter. 4 Dalammelaksanakananalisispotensiometrik,terdapat4metodeyang mungkindipilihyaitupotensiometrilangsung(directpotentiometry),titrasi potensiometri,standardaddition,dansampleaddition.Masing-masingmetode memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh sebab itu dalam memeilih metodemanayangakandigunakanperludipertimbagkanmetodeyangakan memaksimalkankelebihandanmeminimalkankekuranganpadasituasidankondisi pengukuran.Potensiometri dapat diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari baik dalam kimiateoritismaupunpraktikal.Penerapansecarateoritisdaripotensiometriyaitu penentuantetapankesetimbangantermodinamikasepertiKa,Kb,danKsp. SementaraitupenerapansecarapraktikalyaitupembuatanpHmeter,penentuan kadar polutan dalam lingkungan, dan pemeriksaan pH produk industri. 5 Gambar 1. Penyerapan Zat Besi (sumber: sickle.bwh.harvard.edu) A II ISI 1. Menurut Andamengapa pada umumnya wanita rentan terkena anemia?Bagaimana proses menurunnya kadar zat besi dalam darah sehingga orang bisa terkena anemia ? Apakah anemia ini dapat diatasi dengan mengkonsumsi suplemen ? Jawab: BerdasarkanbahasaaslinyayaitubahasaYunani,anemiaberartitanpadarah. Anemiamerupakanpenyakityangditandaidenganturunnyakadarseldarahmerah (eritrosit)atauhemoglobindalamdarahmanusia.Hemoglobinmerupakan komponenutamadalamseldarahmerahdanmemilikiIungsipentingsebagai pengangkutoksigenkeseluruhtubuh.Padapenderitaanemia,jumlahseldarah merah kurang dari normal sehingga darah kehilangan kemampuan optimalnya untuk mengangkutoksigenkeseluruhtubuhpadahaloksigenmerupakansalahsatu komponenutamayangdiperlukanolehseltubuhuntukmelakukanreaksi metabolisme agar tetap bertahanhidup. Kadar Hb normal pada wanita adalah 12-14 gram/dL,sedangkanpadapriaadalahsekitar14-16gram/dL.Hemoglobintersusun ataszatbesi,asamIolat,danvitaminB12(sianokobalamin).Kurangnyasalahsatu unsurpenyusundiatasdapatmenyebabkanterjadinyaanemia.Meskipunbegitu, pada umumnya anemia terjadi akibat kurangnya zat besi. Proses penyerapan zat besi yang normal dijelaskan dalam gambar 1 berikut. 6 Besimemasukilambungdarikerongkongan.Besiteroksidasimenjadibentuk Fe3tidakpedulibentukaslinyaketikabesiitumasuklewatmulut.Keasaman lambungsertaagenpelarutsepertiaskorbatmencegahpengendapanFe3.Sel mukosa usus di duodenum dan jejunum bagian atas menyerap zat besi. Besi bereaksi dengantransIerin(TI)yangmenyebarkanzatbesikesel-seltubuh.Phytates,tanin dan antasida memblok penyerapan zat besi. BeberapaIaktoryangmungkinmempengaruhiterjadinyaanemiayaituumur, jenis kelamin, dan kondisi Iisiologis tubuh. Frekuensi terjadinya anemia pada wanita jauhlebihtinggidibandingkanpadapria.Halinidisebabkanolehbeberapahal berikut: 1.Kebiasaandiet.Padaumumnya,untukmencegahobesitasdantimbunan lemakdalamtubuh,wanitacenderungmemutuskanmenjadivegetariansejakusia dini,danmelakukandiet.Denganmenjadivegetariandanmelakukandiettersebut, wanitamenolak untukmengkonsumsidagingyang sebenarnyamengandung zat besi dalamjumlahbesar. Selainitu,Iaktamembuktikanbahwa zat besiyangberasal dari sumberhewanijauhlebihmudahdiserapolehtubuhjikadibandingkandenganzat besiyangberasaldarisumbernabati.PenyerapanFesumbernabatihanya1-2, sementara penyerapan Fe dari sumber hewani dapat mencapai 10-20.2.UsiareproduktiIwanitayaitusaatmenstruasisetiapbulan,saat mengandung,melahirkandanmenyusui.Selamamenstruasisetiapbulannyadan selama prosesmelahirkan, wanita kehilangan darah dari dalam tubuh dalam jumlah yang cukupbesar. Sementara itu, selama mengandung dan menyusui,tubuhwanita sebenarnyamembutuhkan asupan zat besi dalam jumlah yang lebih besar, namun terkadangkebutuhaninitakterpenuhi,sehinggatimbulahanemia.Kehamilan membuat tubuh wanitaperlumeningkatkanproduksiplasmadanseldarahmerah 50 lebihbanyak, karenajanin dan plasenta memerlukan suplai zat besi. Meskipun begitu, seringkaliproduksi plasma tidak disertai juga dengan pembentukansel darah merah akibat kurangnya asupan zat besi. Konsentrasi zat besi paling rendah terjadi pada minggu ke-25 hingga 30.Proses menurunnya kadar zat besi dalam darah disebabkan oleh kurangnya asupannutrisiyangmengandungzatbesiataukurangnyakemampuantubuhuntuk 7 mengabsorpsi zat besi. DeIisiensi zat besi dalam tubuh terjadi dalam tiga tahap yaitu: BerkurangnyazatbesidapatdideteksidenganberkurangnyakadarIeritrindan plasmadarah.Denganhabisnyasimpananzatbesi,trensIerinakanmenurun sedangkanprotoporIirinsebagaibentukawalhemoglobinakanmeningkat. Terjadinya anemia akibat deIisiensi zat besi, terjadi dalam beberapa stadium yaitu: Stadium1:Kekuranganzatbesisehinggatubuhterpaksamenggunakancadangan zatbesiyangterdapatdalamtubuhterutamayangterdapatdalamsumsumtulang. KadarIeritrin(proteinyangmenampungzatbesidalamdarah)berkurangsecara progresiI. Stadium2:Cadanganzatbesiyangberkurangtidakdapatmemenuhikebutuhan bahanbakupembentukseldarahmerahsehinggaseldarahmerahyangdihasilkan jumlahnya lebih sedikit. Stadium 3 : Pada stadium ini, anemia mulai terjadi. Sel darah merah tampak normal, namun jumlahnya sedikit. Kadar hemoglobin dan hematokrit menurun. Stadium4:Sumsumtulangberusahauntukmenggantikankekuranganzatbesi denganmempercepatpembelahanseldanmenghasilkanseldarahmerahdalam ukuran yang sangat kecil (mikrositik). Stadium 5 : Gejala anemia akibat deIisiensi zat besi semakin memburuk. Anemiadapatdiatasidenganmengonsumsisuplemen.Suplemenyang dikomsumsi harus mengandung beberapa unsur penting berikut ini. O FerousGluconate,ManganeseSulphate,danCopperSulIate:zatpembentuksel darah merah yang cepat.O 'itamin C : meningkatkan penyerapan zat besi di dalam tubuh. O 'itamin B12 dan Asam Folat : berperan penting dalam pembentukan sel-sel darah merah. O Asam Iolat : baik untuk perkembangan janin dalam kandungan.O SorbitolyangbermanIaatuntuk:meningkatkanabsorbsizatbesidanvitamin B12,mencegahsusahBAB(buangairbesar)yangumumnyaterjadipada suplementasi zat besi, 8 2. LaboratoriumditempatAndamemilikisebuahpHmeter/voltmeter,titrator,dan sebuah elektroda standar kalomel jenuh beserta elektroda indikator untuk analisis zat besi.DapatkahAndamenjelaskanusulantentangmetodaanalisiselektrokimiawi untukmembuktikan dugaanbahwa pasienanemia biasanyamemiliki kandungan zat besiyangrendah.BagaimanaAndamenjelaskankepadaanggotatimyanglain, bahwazatbesidapatdianalisisdenganteknikanalisistersebut.ApaalasanAnda memilihteknikanalisisinidibandingkantekniklainuntukmenganalisisdarahatau serum ? Jawab: Berdasarkanperalatanyangtersedia,kamimemilihsampleadditionmethod diantara3metodeanalisiselektrokimiawi(potensiometrilangsung,sampleaddition method,standardadditionmethod).Langkahlangkahyangakandilakukanuntuk mengetahui kandungan zat besi dengan sample addition method adalah : 1. Preparasi Larutan Sampel dan Larutan Standar Larutansampelyaituberupadarahyangakandiujikandunganzatbesinya dipersiapkandalamjumlahyangcukup.Kemudianlarutanstandaryangtelah diketahui konsentrasinya juga dipersiapkan dalam jumlah yang jauh lebih banyak daripada larutan sampel. 2. Menyiapkan Peralatan Peralatanyangdipergunakanadalahvoltmeter,elektrodeacuankalomeljenuh,danelektrodaindikatoruntukanalisiszatbesi.Elektrodaacuandihubungkan dengankutubnegatiIvoltmeterdanelektodasensitiIzatbesiditempatkanpada kutubpositiIvoltmeter.Larutanstandardimasukkankedalamwadahsetelah dilakukan pengukuran volum.

3. Pengukuran Potensial Sel Pengukurandilakukansetelahbeberapawaktularutanstandardimasukkanke dalamwadah.Pengukuranuntukkeduakalinyadilakukansetelahpadalarutan standaryangsama ditambahkan denganlarutansampeldalamjumlahyanglebih 9 sedikit. 4. Menentukan Konsentrasi Ion esi dalam Sampel Setelahdilakukanempatlangkahdiatas,didapatkanpotensialselsebelumdan setelah penambahan sampel. Sebelum penambahan sampel, nilai potensial sel,

, adalah : 1 =Ki + SlogCS dengan =0.0592n= .9(1) dengann1untukionnatrium,Kadalahkonstanta,danCSadalahkonsentrasi larutanstandaryangdigunakan,sertavolumelarutanstandar,JS.Setelahdiberi sampelsebanyakJU dengankonsentrasiyangtidakdiketahui,CU,potensialsel campuran,

, menjadi : 2 =Ki +SlogC2 = Ki + SlogV5C5+VUCUV5+VU (2) karena berlaku persamaan : 2 =V5C5+VUCUV5+VU (3) Pengurangan Persamaan (2) dan (1) menghasilkan Persamaan (4) (vS + vU). E2-E1S= vS +VUCUC5 (4) dan konsentrasi sampel, CU, dapat ditentukan dengan persamaan berikut : CU = V5+VU).10E2-E1S -V5C5VU(5) Alasan Pemilihan Metode Sample Addition Metodesampleadditiondipilihkarenamemilikiberbagaikelebihan dibandingkandenganmetodelaindanadanyabeberapakekurangandarimetode lain. Berikut akan diuraikan secara mendetil alasan pemilihan metode analisis ini. a. Kelemahan Metode Potensiometri Langsung Dua kelemahan mendasar dari metode potensiometri langsung adalah: esalahan dalam Proses alibrasi 10 Sepertiyangtelahdiketahui,nilaipotensialselyangmengandungkation Xn atau anion An- dituliskan sebagai berikut: scI =K -0.0592npX atau pX =- logox =-(Lscl-K)0.0592n (6) scI =K +0.0592npA atau pA = -logoA =(Lscl-K)0.0592n (7) DalamproseskalibrasipenentuannilaiKdenganmenggunakanlarutanstandar yangdiketahuikonsentrasiionnya,nilaiKdianggapkonstanuntukpenentuan konsentrasiionyang dianalisis. Pada kenyataannya, nilai K tidak dapat dianggap konstan.HalinidikarenakannilaiKmerupakangabunganberbagaimacam konstantatermasuk

.Ketikalarutanstandardigantidenganlarutanyangakan diukurkonsentrasinya,nilai

sedikitberubahdanmeyebabkanerrorpada perhitungan.Perubahannilai menjadisigniIikankarenaisiseldiubahdari larutanstandarmenjadilarutansampelyangmemilikieIekberbedapada elektrodadanselsecarakeseluruhan.Besarnyakesalahaninidapatdihitung dengan melakukan diIerensiasi Persamaan (6) : -logdu1u1 =- .du1u1 =dK0.0592n sehingga du1u1 =ndK0.0257 = 8.9nKsehingga kesalahan relatiI akibat kesalahan kalibrasi adalah: Kesalahan RelatiIdu1u1 % =ndK0.0257 % = 8.9nK %(8) esalahan dalam Hubungan onsentrasi dan Esel

Dalammetodepotensiometrilangsung,nilaiKdidapatkandengan memasukkankonsentrasiionpadalarutanstandarpadaPersamaan(6)atau(7). PersamaaninimenunjukkanbahwanilaipXdanpAberbandinglurusdengan aktiIitasionXn danionAn-,bukandengankonsentrasi.Karenapadametode potensiometrilangsungnilaipXdanpAdihubungkandengankonsentrasinya, hubunganantarapXdanpAdengansel tidaklinear.Halinidapatdilihatpada Gambar1,dimanauntukionCa2,hubunganantarapotensialseldanaktiIitas adalahlineardengankemiringan29.58m',sedangkanhubunganhubungan potensial sel dan konsentrasi tidak linear. 11 GraIik 1: Hubungan Konsentrasi dan Potensial Sel dan AktiIitas dan Potensial Sel on Ca2 (Sumber: Skoog, Douglas A., dkk. :ndamentals of Analytical Chemistry, 8th dition) etidakadaan Larutan 1otal Ionic Strength Adjustment Buffer (1ISAB) LarutanTSABberIungsiuntukmengurangisalahsatukesalahanpada metodepotensiometrilangsung.Larutaninimenyamakankekuaranionlarutan standardanlarutansampeldanakhirnyamembenarkanhubunganlurusantara logaritmakonsentrasiiondanpotensialselnya.Sayangnya,larutaninitidak tersedia di dalam laboratorium dan tidak dapat dilakukan cara ini. -. Kelemahan Metode Standard Addition Untukpengujianzatbesi,metodestandardadditiontidakdapatdilakukan, khususnyametodeinimembutuhkanjumlahsampelyangbesarpadahal pengambilan sampel darah umumnya hanya menghasilkan sampel dengan jumlah terbatas. c. Keunggulan Metode Sample Addition Dibandingkanmetode-metodeyangada,metodesampleadditionpaling cocok untuk pengujian konsentrasi ion natrium karena: a. Hanyamembutuhkanjumlahsampelyangsedikit.Halinicocokdengan sampel darah yang umumnya terbatas. b. Tidak dilakukan penyucian elektroda. Penggantian elektroda untuk mengukur potensialselpadalarutanstandardansampelmenghasilkankesalahan kalibrasiyangakhirnyamenyebabkannilai tidakkonstan.Halinidapat 12 diminimalkandenganmenggunakanmetodesampleadditionyangtidak menggantilarutanyangdianalisis(tetapihanyaditambahkan)sehingganilai

dan K relative konstan. c. Memungkinkandilakukannyam:ltiplesampleaddition.Karenasampelyang digunakansedikit,dapatdilakukanpengukuranpotensialseluntuklebihsari satu kali penambahan sampel. Hal ini akan memberikan hasil yang lebih baik dan valid. d. Memungkinkananalisislainuntuksampel.Karenasampelyangdigunakan sedikit,darahdapatdigunakankembaliuntukanalisislain,misalnyaanalisis kandungan ion Iluorin, karbon dioksida, dan sebagainya. 3. BagaimanaAndamenjelaskanrancangananalisisionbesidenganmetode potensiometri langsung? Lengkapi dengan inIormasi yang cukup jelas baik dari segi instrumentasi maupun prinsip dasar teoritis tentang metode analisis ini. Jawab:MetodePotensiometriLangsungberadasarkanpadaadanyaperbedaan potensialyang terjadisaat suatu elektroda indikator dicelupkan ke dalamlarutan uji dansaatelektrodaindikatordicelupkankedalamlarutanstandar.Berdasarkan persamaanNerstdandatahasilpengukurankeduapotensialtersebutmakandapat ditentukanaktivitasataukonsentrasispesikimiadalamlarutanuji.Dibandingkan metodeanalisispotensiometrilainnya,metodeanalisispotensiometrilangsungini memiliki kelebihan yaitu pemberian perlakuannya tak merusak komposisi larutan uji. Meskipunbegitu,terkadangmetodeinisulituntukdiberlakukansebabsangatsulit mendapatkan potensial stabil dari pengukuran dengan voltmeter.Untukmelakukanmetodeanalisispotensiometrilangsunginidiperlukan elektroda standar (acuan), elektroda indikator (pembanding), dan voltmeter. O Elektrodaacuanmerupakanelektrodayangtelahdiketahuipotensialnyasecara pastidanpotensialnyabernilaikonstanpadatemperaturkonstanselama pengukuranberlangsung.Nilaipotensialdarielektrodainijugatidaktergantung pada komposisi dari larutan uji. Elektroda acuan dapat berupa elektroda hidrogen standar (standard hydrogen electrode), elektroda kalomel jenuh (saturated calomel 13 electrode), dan elektroda perak-perak klorida.O Elektrodaindikatormerupakanelektrodayangpotensialnyamerespons perubahan aktivitas dalam larutan uji.Elektroda indikator dapat berupa elektroda membran, elektroda inert, maupun elektroda logam. O Voltmeter merupakan alat ukur potensial listrik. Untukrancangananalisisionbesidenganmetodepotensiometrilangsungini, pertama-tamakitaharusmenentukansenyawabesiyangterdapatdalamtubuh manusia. Besi yang terdapat dalam tubuh menusia bukanlah besi berupa logam murni tetapibesiyangtelahmengion.onbesiyangdapatdimanIaatkandalamtubuh adalahFe2(Ierro)sementaraionFe3(Ierri)bersiIattoksikbagitubuhmanusia. Kemudian,kitaharusmemahamibahwadalamsampeldarahmanusiatidakhanya terdapat ion besi tetapi juga terdapat ion-ion lainnya sebab darah manusia merupakan larutanyangsangatkompleks.Selainitu,darahsebagailarutanyangmaukitauji hanyadapatdiambildalamjumlahkecil.BerdasarkanIakta-Iaktatersebut,dapat ditentukaninstrumen-instrumenyang sesuai untuk melakukanmetode potensiometri langsungini.UntukelektrodareIerensi,dapatdigunakantigajeniselektrodayang telahdisebutkan,namundisesuaikanlagidengankebutuhan.Untukskala laboratoriumdanjumlahsampelyangsedikit,elektrodahidrogenstandarsebaiknya tidakdigunakandikarenakanelektrodainimembutuhkantangkigasyangberat, bertekanandankakuuntukberopersi,kemungkinanterbentuknyasenyawayang mudahmeledakdalamprosespemakaian.Halinimenyebabkanelektrodahidrogen standar tidak sesuai untuk digunakan sebagai instrumen analisis sampel darah.Elektrodakalomeldanelektrodaperak-perakkloridamerupakanelektroda yangumumdigunakanuntukanalisiskimaskalalaboratorium.Perbedaandari keduanyaadalahelektrodaperak-perakkloridadapatdigunakanpadakisaransuhu yanglebihtinggidibandingkandenganelektrodakalomeljenuh.Meskipunbegitu, untukanalisissampeldarahyangtidakmembutuhkansuhuyangtinggitidak diperlukanelektrodaperak-perakkloridasehinggajauhlebihdianjurkanuntuk menggunakan elektroda kalomel. Elektroda kalomel yang dijual di pasaran memiliki beragamkonsentrasilarutankaliumklorida,namunyangumumdigunakanadalah elektrodakalomeljenuhdenganlarutanKClberadapadakeadaanjenuh.Meskipun 14 dengankonsentrasijenuhelektrodainimenjadilebihpekapadaperubahansuhu, elektrodajenisinijauhlebihmudahuntukdirangkai.Sampeldarahmanusiaakan dianalisisdalamlaboratoriumyangsuhunyacenderungdijagakonstan,sehingga dengandemikianpemilihanelektrodakalomeljenuhsebagaielektrodaacuantelah mencukupi kebutuhan.Berikutnya,kitaharusmemilihelektrodaindikatoryangsesuaiuntukmetode analisisionbesiini.Berdasarkankekompleksankomposisilarutandalamsampel darah,tidakdianjurkanuntukmenggunakanelektrodalogaambaikjenispertama, jeniskedua,jenisketiga,danelektrodainertsebagaielektrodaindikator.Halini dikarenakan siIat elektroda tersebut yang kurang selektiI yaitu tidak hanya mereduksi kation yang perlu direduksi tetapi juga mereduksi ion-ion lain yang jauh lebih mudah untukdireduksi.Halinitentusajaakanmempengaruhitingkatkeakuratan pengukuran.Elektrodaindikatoryanglebihdianjurkanadalahelektrodamembran selektiIion. Elektroda membranmenggunakanmembran untuk membiarkanion-ion jenis tertentu menembusnya dan melarang ion lainnya. 4. BagaimanaAndamenjelaskantentangyangAndabacadibeberapaliteraturbahwa bilamenggunakanteknikpotensiometrilangsungperlupenambahansenyawa penjagakekuataniondalamlarutanatauTSAB(%otalIonicStrengthAd:stment B:ffer). Kapan tidak diperlukan TSAB dan untuk apa dilakukan teknik penambahan larutanstandaratausampeltakdiketahui(standardadditionatausampleaddition method) Jawab: Definisi TISA TSABadalahsebuahreagenyangditambahkanpadalarutansampeldan standar yang berIungsi untuk menjaga pH, aktiIitas ion, dan kekuatan ion dari larutan standar.HalinidisebabkankarenaTSABmemilikikoeIisienaktiIitasionyang sama,tetapimemilikiaktiIitasionyanglebihtinggisehinggaaktiIitasionsampel akan terabaikan. TSAB merupakan senyawa yang berIungsi untuk mengatasi adanya perbedaanyangsigniIikanantarakonsentrasidanaktivitasdarisuatuspesikimia. 15 Untuklarutanionikyangkuat,penambahanTSABdibutuhkansebabaktivitasion dan konsentrasinya memiliki perbedaan yang signiIikan, sementara itu untuk larutan ioniklemah,penambahanTSABtidakdibutuhkansebabtidakterdapatperbedaan yangsigniIikanantaraaktivitasdengankonsentrasisehinggadalamperhitungan, mereka dapat diasumsikan sama (sebanding). AlasanDiperlukannyaTISAilaMenggunakanTeknikPotensiometri Langsung Pada teknik potensiometri langsung, larutan standar dan larutan sampel diukur potensial selnya. Berdasarkan potensial sel yang diperoleh, konsentrasi sampel dapat diketahuidenganmelakukanperhitungansederhana.Hasilyangdiperolehakan berupahubungan garislurus apabila kekuatanion antara larutan standar dansampel tidakberbedajauh.FungsiutamadariTSAB(%otalIonicStrengthAd:sment B:ffer)iniadalahuntukmenyamakankekuatanionantaradualarutansehingga meminimalisirpotensial:nctionyangakanberpengaruhpadanilaipotensialsel akhir pada voltmeter. EIeklainyangdiberikanlarutanTSABadalahmeningkatkandan menyamakan kekutan ion dalam larutan standar dan larutan yang dianalisis. Apabila kekuataniondalamlarutanstandardanlarutanyangdianalisisdiberiTSAB, keduanyadapatmemilikikekuatanionyangsamadankoeIisienaktiIitaskeduanya, ,jugasama.Akibatnya,untuklarutanstandaryangmengandungiondengan konsentrasi X1 dan larutan yang dianalisis yang mengandung ion dengan konsentrasi X2n, berlaku persamaan: 1 =K - 0.0592npX1 =K + 0.0592nlogyX1. CX1 = Ki +0.0592nlogCX1 (9) 2 =K - 0.0592npX2 =K + 0.0592nlogyX2. CX2 = Ki +0.0592nlog CX2 (10) dengan Ki = K +0.0592nlogy dan y = yX1 = yX2(11) dimana

adalahpotensialsellarutanstandardan

adalahpotensialselyang dianalisis.BerdasarkanPersamaan(1),(2),dan(9),penambahanlarutanTSAB dapat membentuk hubungan linear antara konsentrasi larutan dan sel, sehingga salah satukekuranganmetodepotensiometrilangsungdapatteratasi.Perludiketahui 16 bahwaTSABhanyabekerjaeIektiIuntuklarutandengankonsentrasikurangdari 0.1 M. Waktu Ketika TISA Tidak Diperlukan TSABumumnyadapatdilakukanhampirpadasetiappengujian potensiometriapabilakomponenlarutanyangdiujitidakmemilikiionyangsama denganionpadalarutanTSAB.LarutanTSABdapatdigunakanpadaberbagai pengujiankarenaTSABdapatmenjagapHlarutantidakterlaluasamdantidak terlalu basa. Pada saat larutan terlalu asam atau terlalu basa, pengujian potensiometri dapat menghasilkan erroryang cukupbesar. Tetapi, TSAB tidak terlalu diperlukan pada keadaan-keadaan berikut: 1. KetikaLarutanSampeldanLarutanStandareradaPadaKondisiSangat Encer Pada saat konsentrasi larutan sampel dan larutan standar sangat cair, nilai aktivitas kedualarutan,,adalah1.Padasaatini,aktivitassamadengankonsentrasi sehinggahubunganlurusantaraaktivitasdanpotensialselmenunjukkan hubungan yang serupa antara konsenrasi dan potensial sel. 2. Ketika Larutan Sampel dan Larutan Standar Diencerkan Padasaattidakdilakukanteknikpotensiometrilangsung,misalnyadengan perlakuanawalberupapengenceran,TSABtidaklagidiperlukan.Jikalarutan diencerkanterlebihdahulu,akantercapaikondisidimanaaktivitas,,adalah1, dan dapat dibuat hubungan lurus antara konsentrasi dan potensial sel. 3. Ketika Konsentrasi Larutan Mele-ihi 0.1 M LarutanTSABberIungsimenyamakankekuatanionlarutandengancara meningkatkankekuatanionkeduanyasampaititikmaksimal.Padasaat konsentrasilarutanmelebihi0.1M,larutanTSABtidakdapatmeningkatkan kekuatanionlarutantersebutsehinggapenambahanlarutanTSABtidakakan memberi eIek apapun. 17 4. KetikaLarutanStandardanLarutanSampelMemilikiKekuatanIonyang Sama Pada saat larutan standar dan sampel memiliki kekuatan ion yang sama, hubungan lurusantarakonsentrasidanpotensialselsudahdapatdiperoleh.Karenanya, penambahanlarutanTSABtidakmemberikanpengaruhsigniIikan.Sayangnya, kekuaran ion larutan jarang diketahui terlebih dahulu. 5. Ketika Dilakukan Metode Standard dan Sample Addition Penggunaanmetodestandarddansampleadditionmemberikanpengaruhyang sama dengan pemberian larutan TSAB, yakni menyamakan kekuatan ion larutan standar dan larutan sampel. Karena itu, pada saat metode ini dilakukan, pemberian larutanTSABtidakdiperlukan.Penjelasantentangmetodeiniakandijelaskan pada bagian berikutnya. Manfaat Melakukan Metode Standard atau Sample Addition Metodestandarddansampleadditionmemilikiprinsipdasaryangsama. Untukstandardaddition,pertama-tamalarutansampelyangakandianalisisdiukur potensialselnya.Kemudian,kedalamlarutansampeldimasukkansedikitlarutan standaryangtelahdiketahuikonsentrasinyadandiukurpotensialselnya.Dalam metode ini, volume larutan yang dimasukkan pertama kali harus jauh lebih besar dari volume larutan yang ditambahkan. Hal ini dilakukan agar kekuatan ion dalam larutan relatiIkonstansehinggadapatdibuathubunganlinearantarakonsentrasiiondan potensialsel.Untukmetodesampleaddition,larutanstandardimasukkanterlebih dahulu danlarutanyang akan dianalisis dimasukkan kemudian. Penggunaanmetode ini memiliki setidaknya dua manIaat, yakni : 1. Menyamakan Kekuatan Ion Larutan Standar dan Larutan Sampel MetodestandarddansampleadditionmemilikimanIaatyangsamadengan penambahan larutan TSAB. Dengan menjamin bahwa larutan yang ditambahkan memiliki volume yang jauh lebih kecil, maka: 1) kekuatan ion larutan standar dan larutanyangdiberisampelrelatiIsama,dan;2)pHlarutandapatdijagadengan menjaminbahwalarutanyangpertamadimasukkanberadadalampHnetraldan 18 larutanyangditambahkantidakterlalubanyak.Karenakekuatanionlarutan sampeldanstandarsama,makadapatdibuathubunganlinearantarakonsentrasi dan potensial sel.

2. Mengurangi Kesalahan Kali-rasi Nilai KonstantaPadametodepotensiometrilangsung,salahsatukekuranganyangadaadalah konstantaK(dapatdilihatpadaPersamaan(1)dan(2))sesungguhnyatidak konstan.Halinidikarenakanelektrodayangtelahdigunakanuntukmenguji potensialsellarutanstandardicuciuntukdilakukanpengujianpadalarutan sampel.Halinicenderungmerubahnilai

,salahsatukomponenpenyusunK. Padametodestandarddansampleaddition,selyangdigunakanuntuk pengukuran potensial sel larutan standar tidak diubah sehingga perubahan nilai dapat diminimalkan. 5. BilaAndamenggunakanmetodesampleadditionpadateknikpotensiometri, bagaimanaAndamenjelaskanpenentuankonsentrasinatriumpadasampel?Anda membacasuaturumushasilpenurunanuntukmenentukankonsentrasisuatuion dengan metode sample addition adalah sebagai berikut: (vS +vU). E2-E1S= vS + VUCUC5 (12) yang berasal dari rumus awal: scI = logu2u1 (13) di mana CUkonsentrasi sampel yang tidak diketahui (:nknown);CSkonsentrasi ion dalam larutan standar; JUvolume larutan sampel yang digunakan; JSvolume larutan standar yang digunakan;

potensial sel terukur tanpa ada larutan sampel;

potensial sel terukur setelah ada tambahan larutan sampel; Sslope elektroda (yang diukur dengan menggunakan larutan standar); a

dan a

keaktiIan ion yang sama dengan konsentrasinya. 19 Bagaimana Anda mendapatkan persamaan di atas? Jawab: Penentuankonsentrasilarutandengansampleadditionmethodtelahdibahas padajawabanpertanyaanno.2.Prosesumumyangakandilakukanadalah menyiapkanlarutansampelyangberisianalitdanlarutanstandaryangtelah diketahuikonsentrasinya.Larutanstandardisiapkandalamjumlahyanglebih banyak, setelah itu larutan sampel ditambahkan. Pengukuran potensial sel dilakukan sebelum dan sesudah larutan sampel ditambahkan dengan larutan standar. Hubungan antara konsentrasi ion dalam larutan standar,konsentrasi ion dalam campuran,danpotensialselmasing-masingdiuraikansebagaiberikut.Untuk memudahkanpenurunanpersamaanini,dapatdilihatilustrasipadaGambar1. Gambar2amenunjukkanlarutanstandardengankonsentrasiCS danvolumeJS sedangkangambar2bmenunjukkancampuranberisilarutanstandardanlarutan sampel dengan konsentrasiCU dan volume JU. Gambar 2: (a) Larutan Standar; (b) Campuran Larutan Standar dan Sampel yang Dianalisis (Sumber: Zellmer, David L. 'The Fluoride on Selective Electrode Experiment. http://zimmer.csuIresno. edu/~davidz/Chem102/FluorideSE/FluorideSE.html) Pertama-tama,larutanstandardenganvolumeJS dankonsentrasiCS digunakan sebagai larutan elektrolit dan diukur potensial selnya. Dengan asumsi bahwa ion yang ukur adalah kation, berlaku persamaan : 1 =Ki + SlogCS dengan =0.0592n(14) denganKadalahkonstantadan

adalahpotensialselberisilarutanstandar.Dari Persamaan(1),perludicatatbahwarumusawalyangdiberikan,scI = logu2u1, tidak dapatdibenarkankarenapadakenyataannyaterdapatkonstantaK.Setelahsampel dimasukkan, volume campuran menjadi JS JS dan konsentrasi campuran, C

, adalah: 20 2 =V5C5+VUCUV5+VU (15) dan potensial sel campuran diberikan pada persamaan berikut: 2 =Ki +SlogV5C5+VUCUV5+VU (16) dengan

adalahpotensialselcampuran.PenguranganPersamaan(2)dan(1) menghasilkan: 2 -1 = Ki + SlogV5C5+VUCUV5+VU - (Ki +SlogCS) 2 -1 =SlogV5C5+VUCU(V5+VU)C5 E2-E1S= V5C5+VUCU(V5+VU)C5

(vS +vU). E2-E1S= vS + VUCUC5 (17) Penentuan Konsentrasi Ion Natrium dengan Metode Sample Addition Penentuan konsentrasi ion natrium dapat dilakukan dengan dua cara, yakni tanpa menggunakanngraIikdandenganmenggunakangraIik.Perhitunganyangdilakukan adalah sebagai berikut. 1. Penentuan Konsentrasi Ion Natrium Tanpa Grafik Padametodeini,pertama-tamalarutanstandardengankonsentrasiionnatrium yangtelahdiketahui,CS,danvolumeJSdiukurpotensialselnya.Potensialsel larutan sampel,

, dituliskan sebagai: 1 =Ki + SlogCS dengan =0.0592n= .9(18) dengann1untukionnatrium.Setelahdiberisampeldengankonsentrasiyang tidak diketahui, CU, potensial sel campuran,

, menjadi: 2 =Ki +SlogV5C5+VUCUV5+VU (19) PenguranganPersamaan(3)dan(1)menghasilkanPersamaan(4)yangtelah dijelaskan: (vS + vU). E2-E1S= vS +VUCUC5 (20) dan konsentrasi sampel, CU, adalah: 21 CU = V5+VU).10E2-E1S -V5C5VU(21) 2. Penentuan Konsentrasi Ion Natrium dengan Grafik Pada metode ini, berdasarkan Persamaan (4) yang dihasilkan: (vS + vU). E2-E1S= vS +VUCUC5 (22) Dibuat graIik antara JU/CS sebagai sumbu x dan (JS JU).10E2-E1/S sebagai sumbu y. Gradien yang diperoleh adalah konsentrasi sampel yang tidak diketahui, CU. 6. Anda memperoleh data dari laboratorium sebagai berikut: 'ol lar. Na standar (750 mg/L) (ml)Potensial Sel (m') 200-35.6 100-17.8 500.4 2516.8 12.534.9 6.2552.8 3.12570.4 1.56389.3 0.781107.1 0.391125.5 0.195142.9 Bagaimana menentukan kemiringan kurva kalibrasi yang merupakan ukuran respons elektroda ion selektiI yang digunakan? Jawab: Untukmenentukankemiringan(slope)kurvakalibrasi,perludibuathubungan antara log10 C dan potensial sel, di mana C adalah konsentrasi ion pada larutan yang digunakandalammol/L.Berikutakandiuraikancarapembuatangarishubungan 22 antara log10 C dan potensial sel. Hubunganantaralog10 Cdanpotensialseluntukionnatriumdituliskan sebagai: scI =K -0.0592npX =K + log (23) dimanaCadalahkonsentrasiionnatriumdalamlarutandanSadalahkemiringan kurva.Karenadatayangdiberikantidakmemungkinkanuntukmencarikonsentrasi dalammol/L,Persamaan(1)diperluasuntukmencarihubunganlog10 C

dan potensialseldenganC

adalahkonsentrasidalamgr/L.Persamaanyangterbentuk adalah: scI =K + log C1M = Ki + log1 (24) denganradalahmasamolekulrelatiIyangsiIatnyakonstan.Berdasarkan Persamaan (10), dapat dibuat hubunganlinear denganlog10 C

sebagaisumbu x dan potensial sel sebagai sumbu y. Gradien garis yang terbentuk adalah kemiringan kurva kalibrasi. Data yang ada dapat diolah untuk mendapatkan hubungan antara log10 C

dan potensial sel seperti pada Tabel 1: Tabel 1: Hubungan Antara log10 C dan Potensial Sel Vol Lar Standar(750 mg/L) (mL) Konsentrasi Lar Standar/

(gr/L)log10

Potensial Sel (mV) Potensial Sel (V) 2003.750.574031-35.6-0.0356 1007.50.875061-17.8-0.0178 50151.1760910.40.0004 25301.47712116.80.0168 12.5601.77815134.90.0349 6.251202.07918152.80.0528 3.1252402.38021170.40.0704 1.563479.84642.68110289.30.0893 0.781960.30732.98241107.10.1071 0.3911918.1593.282885125.50.1255 0.1953846.1543.585027142.90.1429 23 Berdasarkan Tabel 1, dibuat hubungan antara log10 C

dan potensial sel seperti pada GraIik 1. Perhitungan dalam pembuatan GraIik ini diberikan pada Lampiran 1. GraIik: Hubungan Antara log10 C

dan Potensial Sel DarigraIikyangdiperoleh,dapatdilihatbahwapersamaanyangterbentukadalahy 0.059x0.070, sehingga kemiringan kurva kalibrasi yang didapatkan adalah 0.059. 7. BilaAndamemilikisampeldengankonsentrasiyangrelatiItinggi,metode penambahanmanayangAndagunakan?Standardadditionatausampleaddition? Jelaskan argumentasi Anda. Bila sample memiliki konsentrasi relatiI tinggi, maka metode yang paling tepat untuk digunakanadalahsampleaddition.Pemilihaninididasarkanpadakondisisampel, kekurangan standard addition mehod dalam kondisi ini, dan kelebihan yang dimiliki oleh sample addition method. Kekurangan Standard Addition Method 1. Padastandardaddition,langkahpertamaadalahmenyiapkanlarutansampel, kemudian ditambahkan dengan larutan standar. Larutan sampel yang dibutuhkan padametodeinirelatiIlebihbanyakdaripadalarutansampelyangdibutuhkan y 0039x 00700002004006008010120140160 1 2 3 4Serles1Llnear (Serles1) 24 padasampleadditionmethod.SehinggalebiheIektiIdaneIisienuntuk menggunakan sample addition method, karena kebutuhan akan sample yang lebih sedikit. 2. Dengankonsentrasilarutansampelyangtinggi,mengakibatkanpenambahan larutanstandaryanglebihsedikithanyaakanberjalaneIektiI(mengakibatkan perubahanpotensialselyangsigniIikan)apabilalarutanstandarmemiliki konsentrasiyangrelatiItinggijuga.Penggunaanlarutanstandardengan konsentrasi yang tinggi akan menambah biaya. Kele-ihan Sample Addition Method 1. Karenatelahdiketahuilarutansampelmemilikikonsentrasitinggi,makahanya diperlukandalamjumlahsedikti.Halinibersesuaiandenganprosedursample additionmethodyangmemanghanyamemerlukanlarutansampelyanglebih sedikit daripada larutan standar. 2. Larutan sampel memiliki kekuataan ion yang tinggi (karena konsentrasinya yang tinggi)akandenganmudahmengubahpotensialselsecarasigniIikan.Agar kekuatanionlarutanstandartidakberubah,makahanyadiperlukanlarutan standardengankonsentrasiyanglebihrendah.Dengandemikian,akan menghemat biaya dan lebih eIisien. 3. Konsentrasisampelyangtinggimengakibatkanhanyadiperlukanpenggunaan sampeldalamjumlahrendah,sehinggadimungkinkanpengulangansample additionmehodberulangkalibilamemilikisampeldalamjumlahyangcukup. Halinidisebutdenganmultiplesampleadditionyangakanmembantuuntuk menghasilkanvariasidatapotensialselyanglebihberagamuntukmengurangi serror dalam pengambilan data. 25 A III PENUTUP Kesimpulanyangdapatditarikdaripembahasanjawabanpertanyaanpemicu adalah sebagai berikut : 1. Potensiometrimerupakansalahsatumetodeanalisisdalamcabangilmu kimiaanalitikyangmenggunakanreaksireduksi-oksidasisebagaiprinsip dasarnya. 2. Selpotensiometriterdiridariempatbagianpentingyaituelektrodeacuan, elektrode indikator, jembatan garam, dan voltmeter. 3. Metodeterbaikyangdilakukakanuntukmenganalisissampeldarahyang diambildaripasienpendertitaanemiaadalahsampleadditionmethod. Metode ini dipilih karenamemilikiberbagai kelebihan dibandingkan dengan metodelaindanadanyabeberapakekurangandarimetodelainyangtelah diuraikan duraikan dalam makalah. 4. Langkahlangkahyangakandilakukanuntukmengetahuikandunganzat besidengansampleadditionmethodadalahpreparasilarutansampeldan larutanstandar,menyiapkanperalatan,pengukuranpotensialsel,dan menentukan konsentrasi ion besi dalam sampel 5. TSABadalahsebuahreagenyangditambahkanpadalarutansampeldan standar yang berIungsi untuk menjaga pH, aktiIitas ion, dan kekuatan ion dari larutan standar. 6. TSAB tidak terlalu diperlukan pada keadaan-keadaan berikut: ketika larutan sampeldanlarutanstandarberadapadakondisisangatencer,ketikalarutan sampeldanlarutanstandardiencerkan,danketikakonsentrasilarutan melebihi 0.1 M. 7. Penentuankonsentrasiionnatriumdapatdilakukandenganduacara,yakni tanpa menggunakann graIik dan dengan menggunakan graIik. 8. Penentuankemiringan(slope)kurvakalibrasi,dilakukandengancara membuathubunganantaralog10 Cdanpotensialsel,dimanaCadalah konsentrasi ion pada larutan yang digunakan dalam mol/L. 26 9. Padasampelyangmemilikikonsentrasiyangtinggimetodepenambahan yangdilakukanadalahsampleadditionmethod.Denganmenggunakan sedikit sampel yang akan ditambahkan pada larutan standar, dapat dihasilkan perubahan beda potensial yang cukup signiIikan dan terlihat jelas. 27 Daftar Pustaka Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar. Jilid . Jakarta: Penerbit Erlangga. DayR.A.danA.L.Underwood.1986.AnalisisKimiaK:antitatif(terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga. Skoog.1988.:ndamentalsofAnalyticalChemistry.London:SaundersCollege Publishing. Anonim.2011.IronAbsorption.|online|. (http://sickle.bwh.harvard.edu/ironabsorption.html,diaksestanggal20Juni 2011) Anonim..WanitaRentan%erkenaAnemia.[online]. (http.//cybermed.cbn.net.id/cbprtl/cybermed/detail.aspx?xhealthwoman&ycybermed,0,0,,6, diakses pada Selasa, 0 J:ni 0 p:k:l .00) Oppusunggu,Riris.2009.Pengar:hPemberian%ablet%ambahDarahterhadap Prod:ktivitasKeraWanitaPenyortirDa:n%embaka:diP%.XKab:paten DeliSerdang.pdI. (http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/6889/1/09E01321.pdI, diakses pada tanggal 21 Juni 2011)