AnalisisAnalisis FisikoFisiko KimiaKimia

OlehOleh : Dr. : Dr. HarmitaHarmita

POTENSIOMETRI

TujuanTujuan

Penetapan kadar secara Penetapan kadar secara volumetri dengan menggunakan volumetri dengan menggunakan potensiometer sebagai penunjuk potensiometer sebagai penunjuk titik akhir titrasi.titik akhir titrasi.

TeoriTeoriPotensiometri adalah cabang ilmu kimia yang Potensiometri adalah cabang ilmu kimia yang

mempelajari pengukuran potensial dari elektroda. mempelajari pengukuran potensial dari elektroda. Pengukuran potensial dari elektroda banyak Pengukuran potensial dari elektroda banyak dipergunakan dalam ilmu kefarmasian terutama dipergunakan dalam ilmu kefarmasian terutama untuk pengukuran pH larutan dan titrasi untuk pengukuran pH larutan dan titrasi potensiometrik.potensiometrik.

Karena itu harus dipelajari lebih dahulu apa Karena itu harus dipelajari lebih dahulu apa yang disebut elektroda parsial.yang disebut elektroda parsial. Seperti telah Seperti telah diketahui bahwa logam atau ion kadangdiketahui bahwa logam atau ion kadang--kadang kadang mendapat tambahan atau kehilangan elektron. mendapat tambahan atau kehilangan elektron. Demikian pula suatu senyawa kimia dalam suatu Demikian pula suatu senyawa kimia dalam suatu sistem dapat menerima dan memberikan elektron sistem dapat menerima dan memberikan elektron atau menerima dan memberikan proton sehingga atau menerima dan memberikan proton sehingga mereka itu bermuatan. Karena kemampuan mereka itu bermuatan. Karena kemampuan mengikat elektron atau mengikat proton berbeda, mengikat elektron atau mengikat proton berbeda, berarti perbedaan potensial antara dua sistem akan berarti perbedaan potensial antara dua sistem akan terjadi.terjadi.

ConCon’’ddSuatu senyawa atau ion tertentu pada suhu Suatu senyawa atau ion tertentu pada suhu tertentu, bila berada dalam suatu larutan sehingga tertentu, bila berada dalam suatu larutan sehingga mampu melepaskan atau mengikat elektron akan mampu melepaskan atau mengikat elektron akan mempunyai besaran potensial tertentu, misalnya mempunyai besaran potensial tertentu, misalnya pada suhu 25pada suhu 25ººC :C :

-- 2,710 v2,710 v0,00 v0,00 v0,536 v0,536 v+ 0,699 v+ 0,699 v+ 1,065 v+ 1,065 v

Dengan contoh di atas jelas bahwa masingDengan contoh di atas jelas bahwa masing--masing masing ion/molekul suatu senyawa mempunyai potensial ion/molekul suatu senyawa mempunyai potensial yang berbeda. Dengan demikian bila dua logam yang berbeda. Dengan demikian bila dua logam dimasukkan ke dalam air dan masingdimasukkan ke dalam air dan masing--masing masing melepaskan elektronnya, akan terjadi perbedaan melepaskan elektronnya, akan terjadi perbedaan potensial, yang besarnya dapat diukur dengan potensial, yang besarnya dapat diukur dengan galvanometer.galvanometer.

0Na e Na ⇔++

2N 2e 2N ⇔++

-2 2I 2e I ⇔+

246246 OH)(HC 2e 2N OHC ⇔++ +

-2 2Br 2e Br ⇔+

ConCon’’ddDalam hal ini lepasnya ion Cu dan Zn ke dalam larutan Dalam hal ini lepasnya ion Cu dan Zn ke dalam larutan sukar diukursukar diukur berapa besarnya, karena tidak ada berapa besarnya, karena tidak ada pembanding. Untuk mengatasi hal ini dipilihlah :pembanding. Untuk mengatasi hal ini dipilihlah :1.1. Elektroda yang dapat digunakan sebagai pembanding.Elektroda yang dapat digunakan sebagai pembanding.2.2. Larutan berkadar berapa yang dapat digunakan untuk Larutan berkadar berapa yang dapat digunakan untuk

mengukur perbedaan potensial elektroda.mengukur perbedaan potensial elektroda.3. Pada suhu berapa percobaan harus dilakukan.3. Pada suhu berapa percobaan harus dilakukan.

Telah disetujui oleh para ahli bahwa :Telah disetujui oleh para ahli bahwa :1.1. Elektroda hidrogen digunakan sebagai elektroda bakuElektroda hidrogen digunakan sebagai elektroda baku

((Standard hydrogen elektrode,Standard hydrogen elektrode, SHE)SHE)2.2. Kadar larutan yang dapat digunakan untuk pengukuranKadar larutan yang dapat digunakan untuk pengukuran

tidak lebih dari 1 molar. tidak lebih dari 1 molar. 3. Suhu pengamatan/percobaan 253. Suhu pengamatan/percobaan 25ººC.C.

ConCon’’ddDari prinsip ini dapat dibuat macam elektroda Dari prinsip ini dapat dibuat macam elektroda untuk berbagai kepentingan pengukuran titrasi untuk berbagai kepentingan pengukuran titrasi potensiometrik, baik asidipotensiometrik, baik asidi--alkalimetri, oksidimetri alkalimetri, oksidimetri maupun presipitasi.maupun presipitasi.

Cu0

Cu+++2e + 0,340 v

Zn0

Zn+++2e + 0,763 v

G P

S

ConCon’’ddOksida logam CuO dan ZnO yang Oksida logam CuO dan ZnO yang

berada dalam air akan melepaskan sebagian berada dalam air akan melepaskan sebagian ionnya sehingga terjadi persamaan seperti ionnya sehingga terjadi persamaan seperti di atas, dan karena mempunyai perbedaan di atas, dan karena mempunyai perbedaan potensial, maka dapat diukur, yang terlihat potensial, maka dapat diukur, yang terlihat pada gerakan jarum galvanometer G.pada gerakan jarum galvanometer G.

Potensiometer P dipakai untuk Potensiometer P dipakai untuk memperbesar arus yang ditimbulkan oleh memperbesar arus yang ditimbulkan oleh elektroda ZnO dan CuO sehingga gerakan elektroda ZnO dan CuO sehingga gerakan jarum galvanometer menjadi lebih jarum galvanometer menjadi lebih jelas.Sedang S merupakan pipa yang jelas.Sedang S merupakan pipa yang mengandung larutan jenuh KCl yang mengandung larutan jenuh KCl yang berfungsi untuk menetralkan perbedaan berfungsi untuk menetralkan perbedaan gerak iongerak ion--ion pembawa muatan.ion pembawa muatan.

ConCon’’ddBerarti bahwa Pt / HBerarti bahwa Pt / H++ merupakan satu sel dan merupakan satu sel dan begitu pula Cubegitu pula Cu2+2+/ Cu merupakan satu sel, / Cu merupakan satu sel, sehingga kedua sel itu harus ada penghubung sehingga kedua sel itu harus ada penghubung (jembatan garam KCl).(jembatan garam KCl).

OlehOleh Nernst Nernst dirumuskandirumuskan ::

EE = = potensial pada satu selpotensial pada satu selEEºº = = potensial dari SHEpotensial dari SHE(oks)(oks) = kadar oksidator dalam molar= kadar oksidator dalam molar(red)(red) = kadar reduktor dalam molar= kadar reduktor dalam molarnn = perbedaan jumlah elektron dari = perbedaan jumlah elektron dari

reduktor dan oksidatorreduktor dan oksidator

οο 25Suhu (red)(oks) log

n0,0591 E E +=

ConCon’’dd

Mengapa dipilih hidrogen sebagai Mengapa dipilih hidrogen sebagai elektroda baku ?elektroda baku ?Bila suatu sistem digambarkan Bila suatu sistem digambarkan sebagai berikut :sebagai berikut :

Pt/HPt/H++1 M // Cu1 M // Cu2+2+1 M / Cu1 M / CuHH22 1 Atm1 Atm

ConCon’’ddReaksi kimia yang terjadi dalam titrimetri dapat dikelompokkan Reaksi kimia yang terjadi dalam titrimetri dapat dikelompokkan

menjadi :menjadi :1. 1. ReaksiReaksi netralisasinetralisasi..2. 2. ReaksiReaksi oksidasioksidasi--reduksireduksi..3. 3. ReaksiReaksi presipitasipresipitasi..

Dalam titrasi potensiometrik digunakan beberapa macam Dalam titrasi potensiometrik digunakan beberapa macam elektroda :elektroda :

1.1. Elektroda Kalomel, biasanya digunakan untuk referensi.Elektroda Kalomel, biasanya digunakan untuk referensi.2.2. Elektroda gelas untuk standard, untuk pengukuran pH dan Elektroda gelas untuk standard, untuk pengukuran pH dan

untuk titrasi asidiuntuk titrasi asidi--alkalimetri.alkalimetri.3.3. Elektroda Pt sebagai elektroda baku untuk titrasi presipitasi.Elektroda Pt sebagai elektroda baku untuk titrasi presipitasi.4.4. Elektroda Ag sebagai elektroda baku untuk titrasi presipitasi.Elektroda Ag sebagai elektroda baku untuk titrasi presipitasi.

Untuk elektroda Ag dan Pt susunannya lebih sederhana, Untuk elektroda Ag dan Pt susunannya lebih sederhana, karena kedua logam tersebut dapat langsung berhubungan karena kedua logam tersebut dapat langsung berhubungan dengan cairan yang diuji.dengan cairan yang diuji.

ConCon’’dd

Titik ekuivalensi dapat ditentukan Titik ekuivalensi dapat ditentukan dengan grafik atau perhitungan.dengan grafik atau perhitungan.

∆pH

Volume (ml)

∆pH/∆V

Volume (ml)

ConCon’’ddDari hasil uji menggunakan alat potensiometer diperoleh Dari hasil uji menggunakan alat potensiometer diperoleh grafik dibawah ini. Maka dapat dilakukan perhitungan dengan grafik dibawah ini. Maka dapat dilakukan perhitungan dengan cara menentukan terlebih dahulu titik ekuivalen (TE), cara menentukan terlebih dahulu titik ekuivalen (TE), normalitas pereaksi dan berat sampelnormalitas pereaksi dan berat sampel

Titik ekuivalen

7,56 ml

7,56 ml

ConCon’’ddGambar 1 : Grafik pH vs volume pada titrasi asam benzoatGambar 1 : Grafik pH vs volume pada titrasi asam benzoatDitimbang berat sampel = 244,3 mgDitimbang berat sampel = 244,3 mgVolume saat TE = 7,56 mlVolume saat TE = 7,56 mlNormalitas NaOH = 0,1 NNormalitas NaOH = 0,1 NJadi kadar asam benzoat = Jadi kadar asam benzoat = 7,56 x 0,1 x BM asam benzoat7,56 x 0,1 x BM asam benzoat

24244,3 4,3 = = 7,56 x 0,1 x 122,12 7,56 x 0,1 x 122,12

244,3244,3= 37,79 %= 37,79 %

Jika alat potensiometer tidak dimiliki maka dapat dilakukan Jika alat potensiometer tidak dimiliki maka dapat dilakukan secara manual menggunakan buret untuk mentitrasi dan pH secara manual menggunakan buret untuk mentitrasi dan pH meter untuk mengamati perubahan pH. Titrasi dilakukan tiga titikmeter untuk mengamati perubahan pH. Titrasi dilakukan tiga titikdiatas TE dan dibawah TE. Perubahan volume dianjurkan konstan diatas TE dan dibawah TE. Perubahan volume dianjurkan konstan (0,1 ml) dan perubahan pH akibat perubahan volume dicatat. (0,1 ml) dan perubahan pH akibat perubahan volume dicatat. Dari data yang diperoleh tersebut dihitung Dari data yang diperoleh tersebut dihitung ∆∆v, v, ∆∆pH, , danpH, , dan

X 100%

X 100%

V pH

∆∆

2

2

V pH

∆∆

Contoh cara perhitungan : Contoh cara perhitungan :

3,409,65

2,00,200,1

53,309,45

1,50,150,1

-153,209,30

3,00,300,1

-903,109,00

14,01,400,1

1173,007,60

2,30,230,1

82,907,38

1,50,150,1

2,807,23

pH2 − pH1 (∆pH)

V2 − V1(∆V)

Volume NaOH (ml)

pHV

pH ∆∆

2

2

V pH

∆∆

Dari data ini dicari titik dimana , Dari data ini dicari titik dimana , yang dapat diperkirakan pada volume yang dapat diperkirakan pada volume antara 3,0 dan 3,10 ml, karena pada antara 3,0 dan 3,10 ml, karena pada antara volume itu terjadi loncatan antara volume itu terjadi loncatan harga yaitu antara + 117 dan harga yaitu antara + 117 dan –– 90 90 dan jelas melalui 0.dan jelas melalui 0.

Pada titik ekuivalen harus sama Pada titik ekuivalen harus sama dengan 0. Karena itu jumlah titran dengan 0. Karena itu jumlah titran dapat dihitung sebagai berikut : 3,0 +dapat dihitung sebagai berikut : 3,0 +

x 0,1 ml = 3,057 ml.x 0,1 ml = 3,057 ml.

2

2

V pH

∆∆

2

2

V pH

∆∆

2

2

V pH

∆∆

+90117117

ConCon’’ddPenetapan Kadar Air Secara Karl FischerPenetapan Kadar Air Secara Karl Fischer

Salah satu metode yang menggunakan Salah satu metode yang menggunakan cara potensiometri adalah penetapan kadar air cara potensiometri adalah penetapan kadar air secara Karl Fischer(KF). Digunakan elektrode secara Karl Fischer(KF). Digunakan elektrode kombinasi kacakombinasi kaca--platina dan labu khusus agar platina dan labu khusus agar selama proses titrasi tidak kemasukan air.selama proses titrasi tidak kemasukan air.

Pereaksi yang digunakan adalah : Pereaksi yang digunakan adalah : Larutan KF. A (Iodium, metanol,piridin) dan Larutan KF. A (Iodium, metanol,piridin) dan larutan KF B. (piridin dan gas SOlarutan KF B. (piridin dan gas SO22).Pe reaksi ).Pe reaksi ini dcampurkan dalam jumlah jumlah yang ini dcampurkan dalam jumlah jumlah yang sama sebelum digunakan, dan dibakukan sama sebelum digunakan, dan dibakukan kesetaraannya dengan air atau zat organik kesetaraannya dengan air atau zat organik yang mengandung air kristal. Titik ekuivalent yang mengandung air kristal. Titik ekuivalent ditentukan berdasarkan terbentuknya warna ditentukan berdasarkan terbentuknya warna kuning pertama atau 100kuning pertama atau 100±±50 gmikroamper 50 gmikroamper arus searah pada lebih kurang 200 m V arus searah pada lebih kurang 200 m V potensial yang digunakan.potensial yang digunakan.

ConCon’’dd-- Penetapan kadar air cara KF tidak boleh digunakan untuk zat Penetapan kadar air cara KF tidak boleh digunakan untuk zat yang bereaksi dengan Iodium seperti kafein, penisilin dan yang bereaksi dengan Iodium seperti kafein, penisilin dan turunannya, padi, atau yang lainnya.turunannya, padi, atau yang lainnya.

-- Sebelum pereaksi KF digunakan untuk menentukan kadar air Sebelum pereaksi KF digunakan untuk menentukan kadar air terlebih dahulu dilakukan halterlebih dahulu dilakukan hal--hal sbb :hal sbb :

-- Pembakuan pereaksi KF dengan air atau asam sitratPembakuan pereaksi KF dengan air atau asam sitrat•• Mencampurkan pereaksi KF.A dengan KF.B dengan volume Mencampurkan pereaksi KF.A dengan KF.B dengan volume

yang sama, secukupnya, kemudian dihomogenkan.yang sama, secukupnya, kemudian dihomogenkan.•• Menyiapkan dengan seksama 10 mg air (dengan cara Menyiapkan dengan seksama 10 mg air (dengan cara

mengencerkan dengan metanol) atau menimbang asam sitrat mengencerkan dengan metanol) atau menimbang asam sitrat monohidrat (C6H8O7.H2O BM 210,14) yang setara dengan 10 monohidrat (C6H8O7.H2O BM 210,14) yang setara dengan 10 mg air (116,8 mg).mg air (116,8 mg).

•• Memasukkan air atau asam sitrat ke dalam labu khusus yang Memasukkan air atau asam sitrat ke dalam labu khusus yang kedap dan melarutkannya dalam 20 metanol absolut.kedap dan melarutkannya dalam 20 metanol absolut.

•• Segera dititrasi dengan pereaksi KF hingga tercapai titik Segera dititrasi dengan pereaksi KF hingga tercapai titik ekuivalennya.ekuivalennya.

•• Hitung kesetaraan pereaksi KF dengan mg air. Misal untuk 10 Hitung kesetaraan pereaksi KF dengan mg air. Misal untuk 10 mg H2O diperlukan 2,0 ml KF untuk 116,8 mg asam sitrat mg H2O diperlukan 2,0 ml KF untuk 116,8 mg asam sitrat monohidrat diperlukan juga 2,0 ml KF.monohidrat diperlukan juga 2,0 ml KF.

ReaksiReaksi ::1. jika digunakan air sebagai pereaksi1. jika digunakan air sebagai pereaksiHH22O + IO + I22 →→ 2HI + On2HI + OnSOSO22 + On + On →→ SOSO33•• 10 mg H2O ~ 2,0 ml KF10 mg H2O ~ 2,0 ml KF

2. jika digunakan asam sitrat monohidrat sebagai pereaksi 2. jika digunakan asam sitrat monohidrat sebagai pereaksi CC66HH88OO77.H.H22O O →→ CC66HH88OO77 + H+ H22OOH2O + I2 H2O + I2 →→ 2HI +On2HI +OnSOSO22 + On + On →→ SOSO33

Kandungan air 116,8 mg asam sitrat.H2O = Kandungan air 116,8 mg asam sitrat.H2O = 116,8116,8 x BM H2Ox BM H2O210,4210,4

= = 116,8116,8 x 17 = 10,0 mgx 17 = 10,0 mg210,4210,4

•• 10,0 mg H10,0 mg H22O ~ 2,0 ml KFO ~ 2,0 ml KF

ConCon’’ddPenetapan kadar air sampelPenetapan kadar air sampel

•• Timbang sampel yang setara dengan 10 mg air, misal Timbang sampel yang setara dengan 10 mg air, misal 300,8 mg300,8 mg

•• Masukkan ke dalam labu khusus, larutkan dalam 20 Masukkan ke dalam labu khusus, larutkan dalam 20 ml metanol absolut, kocok hingga larut.ml metanol absolut, kocok hingga larut.

•• Titrasi dengan pereaksi KF hingga titik ekuivalen misal Titrasi dengan pereaksi KF hingga titik ekuivalen misal diperlukan 1,6 ml pereaksi KF.diperlukan 1,6 ml pereaksi KF.

Kadar air sampel = Kadar air sampel = 1,61,6 x 10,0 mg = 8,0 mgx 10,0 mg = 8,0 mg2,02,0

= = 8,0 8,0 x 100% = 2,66% x 100% = 2,66% 300,8300,8