SISTEM PENGUKUR MOLARITAS LARUTAN DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA BERBASIS KOMPUTER Oleh : Sujono

32 Sistem Pengukur Molaritas Larutan Dengan Metode Titrasi Asam Basa Berbasis Komputer

SISTEM PENGUKUR MOLARITAS LARUTAN DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA

BERBASIS KOMPUTER

Oleh : Sujono

Program Studi Teknik Elektro

Universitas Budi Luhur e-mail : [email protected]

Abstract Titration is one of the most popular methode to find molarity of the

unknown liquid. This methode was done by adding titran to the unknown liquid that was mixed with the indicator liquid step by step. This step must be stop when the colour of unknown liquid was cange. Molarity of the unknown liquid is linear by proprtion of titran and unknown liquid. How many titran was added is identically with the molarity of the unknown liquid. In this paper will discus how to do titration methode automatically with the system that was conntrolled by computer. LDR is used to sense the colour cange of unknown liquid. LDR will provide the analog signal. This signal will covert to digital signal by ADC 0804. PPI8225 is used as interface of the system . Software Borland Delphi 6 is used to program of the computer so the system can be controlled correctly. Key word: Titration, Molarit, ADC

1. Pendahuluan Dalam metode titrasi asam-basa, larutan uji (larutan standar)

ditambahkan sedikit demi sedikit ( secara eksternal ), biasanya dari dalam

buret, dalam bentuk larutan yang konsentrasinya diketahui. Penambahan

larutan standar ini diteruskan sampai telah dicapai kesetaraan secara kimia

dengan larutan yang diuji. Untuk mengetahui kapan penambahan larutan

standar itu harus dihentikan, digunakan suatu zat yang biasanya berupa

larutan, yang disebut larutan indikator yang ditambahkan dalam larutan yang

diuji sebelum penetesan larutan uji dilakukan. Larutan indikator ini menanggapi

munculnya kelebihan larutan uji dengan perubahan warna. Perubahan warna

ini dapat atau tidak dapat tepat pada titik kesetaraan ( ekuivalensi ). Titik dalam

Sistem Pengukur Molaritas Larutan Dengan Metode Titrasi Asam Basa Berbasis Komputer 33

titrasi asam-basa pada saat indikator berubah warna disebut titik akhir. Tentu

saja diinginkan agar titik akhir ini sedekat mungkin ke titik kesetaraan. Dengan

memilih indikator untuk menghimpitkan kedua titik itu (atau mengkoreksi selisih

diantara keduanya) merupakan salah satu aspek penting dari analisis titrasi

asam-basa. Umumnya larutan uji adalah larutan standar elektrolit kuat, seperti

natrium hidroksida dan asam klorida [1]. Jadi apabila larutan yang diuji bersifat

basa maka digunakan larutan uji ( larutan standar ) asam, dalam hal ini asam

klorida, begitu pula sebaliknya.

2. Penentuan Molaritas Dengan Titrasi Asam-Basa Analisa perhitungan molaritas larutan dilakukan pada saat sudah terjadi

kesetaraan dan proses penetesan larutan penguji dihentikan. Secara

sederhana perhitungan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan

persamaan kimia sebagai berikut :

1

11 Mr

gramn = .......................................................................................(1)

dimana :

n1 = mol zat uji ( mol )

gram1 = massa senyawa zat uji ( gram )

Mr1 = massa molekul relatif zat uji

1

11 VnM = ...........................................................................................(2)

dimana :

M1 = molaritas zat uji ( mol / ml )

n1 = mol zat uji ( mol )

V1 = volume zat uji ( ml )


2

22 Mr

gramn = ...................................................................................... (3)

dimana :

n2 = mol zat yang diuji ( mol )

Gram2 = massa senyawa zat yang diuji ( gram )

Mr2 = massa molekul relatif zat yang diuji

2

22 V

nM = .......................................................................................... (4)

dimana :

M2 = molaritas zat yang diuji ( mol / Mr )

n2 = mol zat yang diuji ( mol )

V2 = Volume zat yang diuji ( ml )

Atau dicari dengan rumus :

1122 xVMxVM = ............................................................................... (5)

2

112 V

xVMM = .................................................................................... (6)

Keterangan :

M1 = molaritas zat uji yang telah diketahui nilai konsentrasinya ( mol / ml )

V1 = volume zat uji yang diteteskan sampai terjadi perubahan warna ( ml )

M2 = molaritas zat yang diuji ( mol / ml )

V2 = volume zat yang diuji ( ml )

3. Diagram Kotak Sistem Pengukur Molaritas Berbasis Komputer

Blok diagram sistem yang dirancang adalah seperti pada gambar 1.

Rangkaian sensor perubahan warna yang tersusun dari LDR akan

menghasilkan sinyal analog yang selanjutnya akan dikonversi menjadi digital

oleh ADC. Keluaran digital dari ADC tersebut selanjutnya akan dikirim masuk


ke komputer melalui kartu antar muka PPI8255. Data tersebut selanjutnya

akan dioleh oleh komputer untuk menentukan perhitungan nilai konsentrasi.

Motor DC posisiRangkaian Kemudi

valve tabung titrasi Motor DC pembuka

naik turun pengaduk

Motor DCRangkaian Kemudi

Motor DC

Motor DC penggerakRangkaian Kemudi Motor DC Pengaduk Larutan

Sensor LDRRangkaian ADC

Rangkaian Relay Lampu TL

PPI 8255PC

Gambar 1. Blok Diagram Sistem Pengukur Molaritas Berbasis Komputer

4. Perangkat Keras (Hardware)

Perancangan perangkat keras meliputi rangkaian elektronika dari sistem

yang ditempatkan di luar personal computer (PC). Perancangan ini terdiri atas

perancangan rangkaian elektronika dan perancangan rangka alat secara

keseluruhan.

4.1. Kartu Antarmuka PPI 8255 Untuk dapat melakukan komunikasi data dari komputer ke sistem alat

yang dikendalikan atau sebaliknya dari alat yang dikendalikan menuju

komputer, diperlukan interface sebagai penghubung antara komputer dengan

alat yang dikendalikan, dalam hal ini adalah IC PPI 8255. Untuk dapat aktif

beroperasi pada lokasi alamat yang diinginkan diperlukan suatu sistem

pengalamatan pada IC PPI dengan mengirimkan alamat yang sesuai, maka

masing-masing port pada IC PPI ini dapat diakses baik sebagai input-output.

Antar muka PPI 8255 mempunyai 4 lokasi alamat. Lokasi alamat tersebut

adalah untuk 3 buah port masukan dan keluaran, yaitu port A, port B, port C


dan 1 untuk register kata kendali (CWR=Control Word Regyster). Penentuan

alamat ini didasarkan pada kombinasi pin pemilih alamat yang digunakan yaitu

pin A0 – A9 seperti yang ditunjukkan dalam tabel 1.

Tabel 1. Kombinasi Pin Pemilih Alamat Address Port

( HEX) EQU Ket.

200 PORT A I/O Port 201 PORT B I/O Port 202 PORT C I/O Port 203 CWR Register Kata Kendali

Selanjutnya akan dipilih mode operasi PPI 8255 untuk menentukan

masing-masing port yang digunakan agar beroperasi sesuai dengan

keperluan. Cara yang dilakukan adalah dengan mengisi register kata kendali

dari PPI dengan kata kendali yang diinginkan. Kata kendali yang diisikan

adalah bilangan dalam bentuk heksadesimal atau kombinasi bilangan biner

yang disisipkan dalam struktur program yang ditulis. Kata kendali yang

digunakan pada PPI 8255 adalah 98H atau 1001 1000 biner. Hal ini berarti

PPI 8255 diprogram untuk menggunakan mode 0 yang merupakan mode

input-output, sehingga port-port yang digunakan berfungsi sebagai masukan

dan keluaran biasa. Berdasarkan format tersebut, maka port A dan port C

upper digunakan sebagai masukan (input) sedangkan port B dan port C lower

digunakan sebagai output.

4.2. Rangkaian Kendali Motor Listrik Arus Searah Rangkaian kendali yang digunakan adalah rangkaian DC chopper 4

kuadrant sebagaimana pada gambar 2.


Q4TIP41

Q6

9014

Q7TIP41

Q1TIP42

Q2

TIP42

Q3TIP41

Q59014

Q89014

D3

IN4148D2

IN4148

D1IN4148

R31K

R2

1K

R91K

R11K

R41K

R8

1K

R51K

R71K

R61K

C1

470uF

1 2

CON2

VCC

Input 1 / Port 0.0

Input 2 / Port 0.1

Gambar 2. Rangkaian kendali motor dua arah putaran

Rangkaian kendali ini dapat digunakan untuk mengendalikan motor arus

searah dengan dua arah putaran. Rangkaian kendali motor arus searah yang

digunakan ada tiga buah, yang masing-masing digunakan sebagai rangkaian

kendali pada motor penurun pengaduk, motor pengaduk dan motor pembuka

valve titrasi yang masing-masing menggunakan rangkaian kendali yang sama

satu dengan lainnya.

Ketika rangkaian kendali motor ini mendapatkan masukan dari port b

diberikan logika 1 (high) dan port b1 diberikan logika 0 (low) maka Q2, Q3,

Q6 dan Q7 akan bekerja sehingga terminal 1 yang terhubung ke motor akan

menjadi ground dan terminal 2 yang juga terhubung ke motor akan menjadi VS

(12 volt). Dengan demikian maka motor akan berputar. Selanjutnya ketika

rangkaian kendali ini mendapatkan masukan dari pengendali mikro, yaitu port

bo diberikan logika 1 (high) dan port b1 diberikan logika 1 (high) maka Q1, Q4,

Q5, Q7 dan Q8 akan bekerja sehingga terminal 1 yang terhubung ke motor

akan menjadi VS (12 volt) ground dan terminal 2 yang juga terhubung ke motor

akan menjadi ground. Dengan demikian maka motor akan berputar berbalik

arah.


Tabel 2. Tabel kebenaran rangkaian kendali motor arus searah

INPUT OUTPUT 1 2 1 2

Motor

0 0 0 0 tidak berputar 0 1 0 0 tidak berputar 1 0 0 12 V berputar 1 1 12 V 0 berbalik arah

4.3. Sensor Pembatas Sensor pembatas yang digunakan berupa saklar batas (limit switch).

Sensor pembatas ini digunakan untuk membatasi pergerakan dari motor

pengaduk pada saat naik turun dan motor pembuka valve titrasi pada saat

posisi buka dan posisi off. Ketika saat saklar batas belum diaktifkan atau

ditekan maka tegangan keluaran VOUT ≅ VCC ≅ 5 volt. Akan tetapi pada saat

saklar batas tersebut diaktifkan atau ditekan maka VOUT ≅ 0 volt.

NO

R1 K

VCC

Vout

Gambar 3. Rangkaian saklar batas

4.4. Sensor LDR Sensor Light Dependent Resistor (LDR) sebagai pengkonversi besaran

intensitas cahaya yang sampai setelah melewati larutan yang diuji yang

kemudian diinputkan ke rangkaian ADC. Sebagai sumber cahaya digunakan

lampu TL( tube lamp ) yang relatif cukup terang. Komputer memegang

peranan yang paling besar sebagai pengendali proses dari semua kegiatan

yang dilakukan dan pengolahan data. Data yang dimaksud adalah nilai


konsentrasi larutan uji (dalam molaritas), banyaknya volume per tetesan

larutan uji dan volume larutan yang diuji yang ditetapkan. Untuk rangkaian

elektronik dari rangkaian sensor Light Dependent Resistor dapat dilihat pada

gambar 4.

+5V

0V

Rvar = 10KOhm

LDR V

Tetesan Larutan Penguji

Larutan Yang Diuji

Gambar 4. Rangkaian Pembaca Perubahan Warna Larutan

4.5. Analog To Digital Converter ( ADC ) Analog To Digital Converter ( ADC ) berfungsi untuk mengkonversikan

data analog menjadi data digital, hal ini diperlukan karena alat ini memproses

sinyal analog dari sensor yang kontinyu supaya bisa diproses dan diolah oleh

komputer sebagai pengendali utama. Rangkaian ini menggunakan IC ADC

0804.

Gambar 5. Rangkaian ADC 0804


4.6. Rancangan Konstruksi Mekanik Dalam pembuatan alat pengukur konsentrasi metode asam basa

dibutuhkan unit pendukung yang membuat alat ini dapat berfungsi

sebagaimana mestinya. Unit pendukung ini terdiri dari : rangka alat, tiang

penyangga pengaduk, tiang penyangga gelas pencampur, lampu TL, tiang

penyangga tabung larutan titrasi asam basa

Gambar 6. Alat Pengukur Konsentrasi Larutan Metode Titrasi Asam Basa

4.7. Perangkat Lunak (Software) Dalam pembuatan alat pengukur konsentrasi larutan metode titrasi asam

basa ini digunakan perangkat lunak Delphi 6.0. Dalam proses mendesign

program tampilan Delphi 6.0 ini, dibagi dalam beberapa form yaitu: Form

Utama, Form Program, Form Test Port PPI 8255. Secara garis besar diagram

alir dari perangkat lunak yang dirancang adalah seperti gambar 7.


Gambar 7. Diagram Alir Perangkat Lunak

5. Pengujian dan Analisa

Pengujian dilakukan dengan melakukan test terhadap kinerja rangkaian-

rangkaian perangkat keras pendukung sistem. Hal ini dilakukan untuk

mengetahui kesiapan perangkat pendukung sistem tersebut sebelum

diaplikasikan pada pengujian sistem secara keseluruhan agar sesuai dengan

yang diharapkan.

5.1. Pengujian Rangkaian ADC 0804

Pada pengujian ini, masukan sinyal analog yang diberikan berasal dari

keluaran rangkaian sensor LDR berupa tegangan, yang diumpankan

kemasukan ADC 0804. Rangkaian ADC 0804 akan mengubah masukan


analog 0-5 volt menjadi keluaran digital dari 00000000 (00H) sampai dengan

11111111(FFH). Data hasil pengujian rangkaian ADC 0804 disajikan dalam

bentuk grafik seperti pada gambar 8.

Grafik Hubungan Input Analog & Output Digital ADC 0804

0.000.02

0.04

0.060.08

0.10.12

0.140.16

0.180.2

0.220.24

0.260.28

0.300.32

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

0.32

0.34

00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 10H

Digital ( Heksadesimal )

Ana

log

( V

olt

)

Gambar 8. Grafik Hubungan Masukan Analog Dan Keluaran Digital

Hasil Pengujian ADC 0804

Berdasarkan data hasil pengujian dalam bentuk grafik dapat disimpulkan

bahwa pada ADC 0804, masukan analog yang diberikan berbanding lurus

dengan keluaran digital yang dihasilkan. Untuk setiap kenaikan tegangan

masukan analog sebesar ± 0,02 volt terjadi kenaikan satu bit pada keluaran

digital yang dihasilkan.

5.2. Pengujian Rangkaian sensor cahaya Rangkaian sensor ini memanfaatkan LDR sebagai sensor cahaya.

Pengujian menggunakan lampu TL 25 Watt dengan ketinggian 29 Cm dan

jarak LDR dengan lampu TL yaitu 46 Cm. Multitester dihubungkan ke

rangkaian inputan dan keluaran dari Sensor LDR .


Gambar 9. Pengujian Pada Rangkaian Sensor Perubahan Warna

Tabel 3. Hasil Pengujian Sensor LDR

Tegangan Keluaran (Volt) Sensor LDR Diberi Inputan 5 Volt-DC Tidak Terkena

Cahaya Terkena Cahaya

Hasil Pengujian 0,20 4,25

5.3. Pengujian Konsentrasi Larutan Asam-Basa Pengujian terhadap selang waktu dilakukan untuk mendapatkan selang

waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh sistem untuk melakukan proses

pengukuran konsentrasi larutan.

Tabel 4. Hasil Pengujian Konsentrasi Larutan Asam-Basa

Larutan Yang Diuji Indi-kator Titrasi Warna M2 (Mol)

V1 (mL)

HCL PP/TB NaOH Merah 0.102 51 HCL PP/TB NaOH Merah 0.096 48 HCL PP/TB NaOH Merah 0.106 53

NaOH PP/M HCL - 0.104 52 NaOH PP/M HCL - 0.102 51 NaOH PP/M HCL - 0.108 54

Keterangan : V1 = Volume Larutan Penguji M1 = 0.1 Mol (Molaritas Larutan Penguji) V2 = 50 mL (Volume Larutan yang diuji)


M2 = Molaritas Larutan yang diuji PP/M = Fenolftalein / Berwarna merah dalam larutan yang diuji PP/TB = Fenolftalein / tak berwarna (bening ) dalam larutan yang diuji V1 = I x T I = Banyaknya proses penetesan T = 3 mL (Volume/tetes) Larutan yang dilakukan uji coba yaitu HCl 0.1 M dan NaOH 0.1 M Indikator warna yang digunakan : Fenolftalein 5.5. Analisa Pengujian

Dari tabel diatas hasil pengujian sistem secara keseluruhan didapat tabel

prosentase kesalahan pengukuran sebagai berikut :

% Kesalahan = %1002

22 XMMM

S

PS − .................................................... (7)

Keterangan :

• M2S = Molaritas Sebenarnya Larutan Yang Diuji

• M2P = Molaritas Hasil Pengukuran Larutan Yang Diuji

Tabel 5. Tabel Prosentase Kesalahan Hasil Pengukuran Molaritas

No M2 (Molar) Sebenarnya

M2 (Molar) Pengukuran

% Kesalahan

1 0.1 0.102 2 2 0.1 0.096 4 3 0.1 0.106 6 4 0.1 0.104 4 5 0.1 0.102 2 6 0.1 0.108 8

Dari tabel 5 dapat ditentukan besarnya rata-rata % kesalahan dari

pengukuran molaritas dengan menggunakan alat yang dibuat adalah sebesar

4.3 %. Timbulnya Kesalahan pengukuran hingga mencapai 4.3 % dikarenakan

: 1. Pemberian Larutan Indikator Fenolftalein yang kurang tepat dan 2. Motor


Pembuka Valve larutan penguji yang tidak stabil mengakibatkan volume

larutan penguji ( V1 ) yang diteteskan berubah-ubah.

6. Kesimpulan Setelah melakukan pengamatan dan pengujian terhadap rancangan

yang dibuat, baik rancangan hardware maupun rancangan software, ditarik

beberapa kesimpulan antara lain :

1. Pada sistem ini menggunakan PPI 8255 sebagai antar muka, yang

mempunyai port A, port B dan port C, dimana ketiga port tersebut dapat

diatur sebagai port masukan atau keluaran.

2. LDR ( Light Dependent Resistor ) sangat peka terhadap perubahan

intensitas cahaya sehingga besar kecilnya intensitas cahaya yang

dihasilkan dari lampu TL(Tube Lamp) dapat mempengaruhi besar kecilnya

tegangan yang dihasilkan oleh sensor LDR.

3. Pada pengujian terhadap selang waktu dilakukan 3 kali pengukuran

didapatkan selang waktu rata-rata 269 detik untuk menyelesaikan titrasi.

4. Pada pengujian terhadap pengukuran dilakukan 3 kali proses pengukuran

konsentrasi HCl dan NaOH dengan menggunakan cairan indikator (

fenolftalein ), didapat prosentase kesalahan rata-rata 4.39 %.

5. Untuk setiap kenaikkan tegangan masukan analog yang dihasilkan dari

Sensor LDR sebesar ±0.02 Volt terjadi kenaikan satu bit pada keluaran

digital yang dihasilkan dari rangkaian ADC ( Analog To Digital Converter )

0804.

Referensi : [1]. Drs. Michael Purba, KIMIA 2000 untuk SMU Kelas 2 Jilid 2A, Erlangga

tahun 1995. [2]. Frank D. Petruzella, Elektronika Industri, Penerbit Andi tahun 2000. [3]. Widodo Budiharto, S.Si ,M.Kom, & Sigit Firmansyah, Elektronika Digital

dan Mikroprosesor, Andi tahun 2005.


[4]. Muhammad Supriadi, Pemrograman IC PPI 8255 Menggunakan DELPHI, Andi tahun 2004.

[5]. Ir. Inge Martina, 36 Jam Belajar Komputer Delphi 5.0, Elek Media

Komputindo tahun 1998. [6]. Albert Paul Malvino, Ph.D, Prinsip-Prinsip Elektronika, edisi kedua,

Erlangga tahun 1996.

SISTEM PENGUKUR MOLARITAS LARUTAN DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA BERBASIS KOMPUTER Oleh : Sujono

Documents

Transcript of SISTEM PENGUKUR MOLARITAS LARUTAN DENGAN METODE TITRASI ASAM BASA BERBASIS KOMPUTER Oleh : Sujono