Potensiometri

Dasar Pemeriksaan dengan Potensiometri

Potensiometri merupakan salah satu cara pemeriksaan fisiko-kimia yang menggunakan peralatan listrik untuk mengukur potensial elektroda indikator. Besarnya potensial elektroda indikator ini tergantung pada konsentrasi ion-ion tertentu dalam larutan. Oleh karena itu, dengan menggunakan persamaan Nersnt maka konsentrasi ion dalam larutan dapat dihitung secara langsung dari harga potensial yang diukur.

Potensial elektroda indikator ini tidak dapat dihitung secara sendirian, akan tetapi harus menggabungkan elektroda-elektroda indikator dengan elektroda pembanding (elektroda referens) yang mempunyai harga potensial yang tetap selama pengukuran. Harga potensial elektroda ini ditetapkan sebesar nol pada kedaan baku yakni pada konsentrasi [H⁺] = 1 M, tekanan gas H₂ = 1 atm dan suhu 25⁰C, sementara gaya gerak listrik atau elektro motive force diukur dengan bantuan potensiometer yang sesuai, yang biasanya dipakai dengan peralatan elektronik (voltmeter bertransitor).

Gaya Gerak Listrik

Sel kimia (sel galvanik) merupakan suatu sistem yang mana energi kimia diubah menjadi energi listrik. Pada reaksi oksidasi reduksi, terlibat dua pasangan reaksi paro yaitu pasangan oksidasi dan reduksi. Kedua reaksi paro dari suatu reaksi oksidasi umumnya dapat ditulis sebagai berikut :

   Red ↔ Oks + ne

Yang mana Red menunjukkan bentuk tereduksi (disebut juga reduktor atau zat pereduksi), Oks adalah bentuk teroksidasi (oksidator atau zat pengoksidasi), n adalah jumlah elektron yang ditransfer dan e adalah elektron

Dengan memisahkan reaksi paro oksidasi (yang manaterbentuk elektron) dari reaksi paro reduksi9yang mana elektron dipakai), dan kemudian menghubungkan keduanya denngan konduktor (Pt), maka terjadilah aliran arus listrik yang disebabkan oleh adanya “gaya gerak listrik” atau elektro motive force. Gaya gerak listrik dihasilkan oleh terjadinya reaksi kimia, yakni reaksin oksidasi dan reaksi reduksi.

Persamaan Nersnt

Potensial sel galvanik tergantung pada aktivitas berbagai spesies yang enjalanireaksi didalasel. Persamaan  Nersnt ini sangat penting karena persamaan ini menentukan potensial elektroda suatu fungsi konsentrasi bentuk teroksidasi dan tereduksinya

   E_cell = E_ind – E_ref + E_j

   Persamaan Nernst: Eº = 0,0591/n log K

   Keterangan:

   E_cell : Potensial sel

   E_ind : Potensial elektroda indikator

   E_ref       : Potensial elektroda acuan

   E_j          : Potensial sambungan cair (liquid junction potential)

Elektroda Indikator

               Elektroda indikator merupakan bagian penting dari peralatan potensiometri, karenanya elektroda indikator harus memenuhi berbagai persyaratan yang salah satunya adalah bahwa responnya terhadap bentuk teroksidasi dan bentuk tereduksi harus sedekat mungkin dengan persamaan Nersnt

               Elektroda indikator untuk pengukuran potensiometri terdiri atas tiga jenis, yaitu :

a.      Elektroda ion logam-logam

         Salah satu elektroda indikator yang menempuh persyaratan adalah elektroda logam perak. Reaksi elektroda ini adalah sebagai berikut :

         Ag⁺ + e ↔ Ag

b.      Elektroda lembam (inert)

         Suatu logam inert, biasanya  platina juga bekerja dengan baik sebagai elektroda indikator untuk berbagai pasangan elektroda indikator untuk berbagai pasangan redoks seperti :

         Fe³⁺ + e ↔ Fe²⁺

         Fungsi logam semata-mata untuk membangitkan kecenderungan sistem tersebut dalam mengambil atau melepaskan elektron, sementara logam itu sendiri tidak ikut secara nyata dalam redoks. Inert merupakan ukuran relatif karena platina tidak resisten terhadap serangan oksidator-oksidator kuat terutama dalam larutan yang mana suatu kompleksasi bisa menstabilkan Pt(III) melalui pembentukan spesies seperti PtBr₄^2-. Platina kadang-kadang juga menimbulkan masalah dengan reduktor yang sangat kuat

c.       Elektroda indikator selektif ion

         Elektroda ini biasanya hanya peka terhadap salah satu ion saja sehingga elektroda ini disebut dengan elektroda selektif ion atau elektroda khas ion. Salah satu jenis elektroda ini yang penting untuk pemeriksaan kimia adalah indikator gelas yang mempunyai tanggapan yang bolak-balik terhadap ion hidrogen sehingga sering digunakan untuk pengukuran PH.

          Elektroda pembanding

               Dalam kaitannya dengan elektroda pembanding ini, akan  diuraikan beberapa elektroda yang dapat digunakan sebagai elektroda pembanding, yakni : elektroda hidrogen baku, elektroda kalomel dan elektroda perak-perak klorida

a.      Elektroda hidrogen baku

         Eektroda hidrogen baku (EHB) yang disebut juga dengan elektroda hidrogen normal (EHN) telah diterima secara internasional sebagai baku untuk membandingkan potensial elektroda lainnya. Potensial elektroda hidrogen baku ditetapkan sebesar 0,000 V. Susunan EHB yang terdiri atas elektroda platina yang dilapisi dengan serbuk platina yang sangat halus (platina hitam, Pt black) yang dicelupkan ke dalam larutan ion hidrogen 1 M. Platina hitam ini berfungsi untuk memperluas permukaan elektroda untuk mempertahankan agar reaksi yang terjadi pada elektroda, yakni:

         2H⁺ + 2e ↔ H₂ berlangsung secara cepat dan setimbang

         Aliran gas H₂ berperan untuk mempertahankan agar larutan di sekitar elektroda tetap jenuh dengan gas H₂ pada tekanan 760 mmHg atau 1 atm

b.      Elektroda kalomel

         Pada dasarnya, elektroda hidrogen baku merupakan elektroda pembanding yang utama karena harga potensial elektroda ini di anggap nol. Akan tetapi, elektroda ini banyak mempunyai kelemahan yang menyebabkan tidak mudah dipakai dalam pemeriksaan kimia yang sesungguhnya.

         Kelemahan itu antara lain : potensial elektrodanya mudah diganggu oleh beberapa senyawa lain misalnya senyawa-senyawa reduktor, oksidator, koloid, ion sulfida, dan sebagainya, diperlukan gas hidrogen yang sangat murni (bebas dari oksigen), dan sulit dipertahankan dalam keadaan baku. Oleh karena itu, elektroda hidrogen baku ini biasanya digunakan untuk pemeriksaan yang sangat teliti

         Karena alasan inilah maka elektroda pembanding kalomel jenuh digunakan secara luas di laboratorium yang disebabkan oleh kekompakan dan kemudahan penggunaannya.

c.       Elektroda perak-perak klorida

         Elektroda ini mungkin suatu elektroda indikator yang digunakan secara luas untuk pemeriksaan kimia setelah elektroda kalomel jenuh. Elektroda ini terdiri atas kawat perak atau kawat platina yang dilapisi perak yang disalut secara elektrolisis dengan lapisan tipis perak klorida. Kawat ini tercelup ke dalam larutan kalium klorida yang konsentrasinya diketahui.

Penentuan pH secara Potensiometri

               Pengukuran pH secara elektrik mungkin merupakan pengukuran fisika yang paling sering digunakan di laboratorium kimia (selain penetuan berat dengan timbangan). Pengukuran ini mungkin disebabkan oleh  nilai-nilai emf tertentu berbagai macam sel kimia yang menggunakan konsentrasi larutan ion hidrogen dalam sel. Hal ini berarti bahwa jika variabel-variabel lain dalam sel dikendalikan, maka nilai emf sel dapat dihubungkan dengan pH dan hubungan ini merupakan dasar pengukuran pH secara potensiometri.