Konduktometri
Konduktometri
adalah metode analisis yang menggunakan dua elektroda inert (platinum yang
terplatinasi) untuk mengukur konduktansi/daya hantar larutan elektrolit antara
kedua elektroda tersebut. Biasanya digunakan arus bolak balik dan alat
penyeimbang jembatan Wheatstone. Konduktometri merupakan salah satu
cara elektroanalisa, yang mengukur konduktivitas larutan dengan elektroda
khusus. Konduktivitas berbanding terbalik terbalik tahanan listrik dalam
larutan, yaitu semakin besar tahanan listrik, semakin kecil konduktivitas.
Konduktivitas mempunyai siemens per
cm. konduktivitas larutan kimia lazimnya berkisar antara 0,1-2000 mili siemens
per cm (ms/cm). kalau dua elektroda direndam dalam larutan yang mengandung
ion-ion, maka akan mengalir arus listrik antara kedua elektroda tersebut,
apabila terdapat beda tegangan listrik antara kedua elektroda tersebut. Arus
mengalir dari katoda yang bermuatan negative ke anoda yang bermuatan positif.
Sebagai pembawa arus adalah ion-ion dalam larutan. Selisih potensial antara kedua
elektroda tersebut tidak boleh terlalu besar agar tidak terjadi elektrolisa.
Besarnya arus yang mengalir
ditentukan oleh parameter-parameter sebagai berikut :
·
Beda tegangan antara kedua elektroda.
·
Konsentrasi ion-ion.
·
Sifat ion seperti besarnya muatan, derajat disosiasi,
besarnya ion, kompleksasi dengan molekul lain dan sebagainya.
·
Suhu larutan.
·
Luas permukaan masing-masing elektroda.
·
Jarak antara katoda dan anoda.
Prinsip
Konduktometri
Konduktometri ini
merupakan metode analisis kimia berdasarkan daya hantar listrik suatu larutan.
Daya hantar listrik (G) suatu larutan bergantung pada jenis dan konsentrasi ion
di dalam larutan. Daya hantar listrik berhubungan dengan pergerakan suatu ion di
dalam larutan ion yang mudah bergerak mempunyai daya hantar listrik yang besar.
Daya hantar listrik (G) merupakan kebalikan dari tahanan (R), sehingga daya
hantar listrik mempunyai satuan ohm-1 . Bila arus listrik dialirkan dalam suatu
larutan mempunyai dua elektroda, maka daya hantar listrik (G) berbanding lurus
dengan luas permukaanelektroda (A) dan berbanding terbalik dengan jarak kedua
elektroda
G = l/R = k (A / l) (7)
dimana k adalah daya
hantar jenis dalam satuan ohm -1 cm -1. Daya Hantar Ekivalen (Equivalen
Conductance) . Kemampuan suatu zat terlarut untuk menghantarkan arus listrik
disebut daya hantar ekivalen (^) yang didefinisikan sebagai daya hantar satu
gram ekivalen zat terlarut di antara dua elektroda dengan jarak kedua electroda
1cm. Yang dimaksud dengan berat ekuivalen adalah berat molekul dibagi jumlah
muatan positif atau negatif. Contoh berat ekivalen BaCl2 adalah BM BaCl2 dibagi
dua. Volume larutan (cm3) yang mengandung satu gram ekivalen zat terlarut.
Dengan C adalah konsentrasi (ekivalen per
cm-3), bilangan 1000 menunjukkan 1 liter = 1000 cm3. Volume dapat juga
dinyatakan sebagai hasil kali luas (A) dan jarak kedua elektroda (1).
V= l A (8)
Dengan l sama dengan 1 cm
V = A = 100 / C (9)
Substitusi persamaan ini ke dalam
persamaan G diperoleh,
G = 1/R = 1000k/C (10)
Menurut hukum Ohm I = E/Reaksi;
di mana: I = arus dalam ampere, E = tegangan dalam volt, Reaksi
= tahanan dalam ohm. Hukum di atas berlaku bila difusi dan reaksi elektroda
tidak terjadi. Konduktansi sendiri didefinisikan sebagai kebalikan dari tahanan
sehingga I = EL. Satuan dari hantaran (konduktansi) adalah mho. Hantaran
L suatu larutan berbanding lurus pada luas permukaan elektroda a,
konsentrasi ion persatuan volume larutan Ci, pada hantaran ekivalen
ionik S1, tetapi berbanding terbalik dengan jarak elektroda d,
sehingga:
L = a/d
x S Ci S1 (11)
Tanda S menyatakan bahwa sumbangan berbagai ion
terhadap konduktansi bersifat aditif. Karena a, dan d dalam
satuan cm, maka konsentrasi C tentunya dalam ml. Bila konsentrasi dinyatakan
dalam normalitas, maka harus dikalikan faktor 1000. nilai d/a = S merupakan
faktor geometri selnya dan nilainya konstan untuk suatu sel tertentu sehingga
disebut tetapan sel. Untuk mengukur konduktivitas suatu larutan, larutan
ditaruh dalam sebuah sel, yang tetapan selnya telah ditetapkan dengan kalibrasi
dengan suatu larutan yang konduktivitasnya diketahui dengan tepat, misal, suatu
larutan kalium klorida standar. Sel ditaruh dalam satu lengan dari rangkaian
jembatan Wheatstone dan resistansnya diukur. Pengaliran arus melalui larutan
suatu elektrolit dapat menghasilkan perubahan-perubahan dalam komposisi larutan
di dekat sekali dengan lektrode-elektrode, begitulah potensial-potensial dapat
timbul pada elektrode-elektrode, dengan akibat terbawanya sesatan-sesatan
serius dalam pengukuran-pengukuran konduktivitas, kecuali kalau efek-efek
polarisasi demikian dapat dikurangi sampai proporsi yang terabaikan
Daya hantar ekivalen (^)
akan sama dengan daya hantar listrik (G) bila 1 gram ekivalen larutan terdapat
di antara dua elektroda dengan jarak 1 cm.^ = 1000k/C Daya hantar ekivalen pada
larutan encer diberi simbol yang harganya tertentu untuk setiap ion. Pengukuran
Daya Hantar Listrik. Pengukuran daya hantar memerlukan sumber listrik, sel
untuk menyimpan larutan dan jembatan (rangkaian elektronik) untuk mengukur
tahanan larutan. Parameter harus dipertahankan tetap sama selama pengukuran
konduktivitas adalah suhu larutan. Sebaiknya digunakan wadah titrasi yang
dindingnya berlapis dua, sehingga dalam dinding tersebut dapat dialirkan air
pada suhu tertentu dari thermostat.
Perubahan konduktivitas terhadap
suhu berbeda-beda untuk setiap senyawa. Setiap senyawa mempunyai koefisien
suhu. Koefisien suhu bergantung pula pada konsentrasi zat. Koefisien suhu dapat
ditentukan sendiri dengan mengukur konduktivitas pada suhu 20 oC dan
pada suhu yang lain (misalnya 30 °C).
Konduktivitas suatu larutan
elektrolit, pada setiap temperatur hanya bergantung pada ion-ion yang ada, dan
konsentrasi ion-ion tersebut. Bila larutan suatu elektrolit diencerkan,
konduktivitas akan turun karena lebih sedikit ion berada per cm3
larutan untuk membawa arus. Jika semua larutan itu ditaruh antara dua elektrode
yang terpisah 1 cm satu sama lain dan cukup besar untuk mencakup seluruh
larutan, konduktans akan naik selagi larutan diencerkan. Ini sebagian besar
disebabkan oleh berkurangnya efek-efek antar-ionik untuk elektrolit-elektrolit
kuat dan oleh kenaikan derajat disosiasi untuk elektrolit-elektrolit lemah.
Penambahan suatu elektrolit kepada
suatu larutan elektrolit lain pada kondisi-kondisi yang tak menghasilkan
perubahan volume yang berarti akan mempengaruhi konduktans (hantaran) larutan,
tergantung apakah ada tidaknya terjadi reaksi-reaksi ionik. Jika tak terjadi
reaksi ionik, seperti pada penambahan satu garam sederhana kepada garam
sederhana lain (misal, kalium klorida kepada natrium nitrat), konduktans hanya akan
naik semata-mata. Jika terjadi reaksi ionik, konduktans dapat naik atau turn;
begitulah pada penambahan suatu basa kepada suatu asam kuat, hantaran turun
disebabkan oleh penggantian ion hidrogen yang konduktivitasnya tinggi oleh
kation lain yang konduktivitasnya lebih rendah. Ini adalah prinsip yang
mendasari titrasi-titrasi konduktometri yaitu, substitusi ion-ion dengan suatu
konduktivitas oleh ion-ion dengan konduktivitas yang lain.
Biasanya konduktometri merupakan
prosedur titrasi, sedangkan konduktansi bukanlah prosedur titrasi. Metode
konduktansi dapat digunakan untuk mengikuti reaksi titrasi jika perbedaan
antara konduktansi cukup besar sebelum dan sesudah penambahan reagen. Tetapan
sel harus diketahui. Berarti selama pengukuran yang berturut-turut jarak
elektroda harus tetap. Hantaran sebanding dengan konsentrasi larutan pada
temperatur tetap, tetapi pengenceran akan menyebabkan hantarannya tidak
berfungsi secara linear lagi dengan konsentrasi. Hendaknya diperhatikan
pentingnya pengendalian temperatur dalam pengukuran-pengukuran konduktans.
Sementara penggunaan termostat tidaklah sangat penting dalam titrasi
konduktometri, kekonstanan dalam temperatur dituntut, tetapi biasanya kita
hanya perlu menaruh sel konduktivitas itu dalam bejana besar penuh air pada
temperatur laboratorium. Penambahan relatif (dari) konduktivitas larutan selama
reaksi dan pada penambahan reagensia dengan berlebih, sangat menentukan
ketepatan titrasi; pada kondisi optimum kira-kira 0,5 persen. Elektrolit asing
dalam jumlah besar, yang tak ambil bagian dalam reaksi, tak boleh ada, karena
zat-zat ini mempunyai efek yang besar sekali pada ketepatan. Akibatnya, metode
konduktometri memiliki aplikasi yang jauh lebih terbatas ketimbang
prosedur-prosedur visual, potensiometri ataupun amperometri.
Aplikasi
Konduktometri
Untuk menentukan kadar
ion, dengan syarat ion tersebut terlibat dalam reaksi kimia sehingga terjadi
penggantian satu jenis ion dengan yang lain yang berarti terjadi perubahan
konduktivitas. Misalnya titrasi HCl dengan NaOH. Sebelum ditambah NaOH, didalam
larutan terdapat ion H+ dan Cl- yang masing-masing
mempunyai harga konduktivitas molar ( 25 °C ) sebesar 349,8 cm2/mol
dan 76,3 cm2/mol. Pada penambahan NaOH, terjadi reaksi antara H+
dengan OH- membentuk H2O, sehingga jumlah H+
didalam larutan berkurang sedangkan jumlah NaOH bertambah. Na+
mempunyai harga konduktivitas molar 50,1 S cm-1/mol yang jauh lebih
kecil dari H+ sehingga harga konduktivitas total dari larutan turun.
Pada titik akhir titrasi, H+ dalam larutan telah bereaksi seluruhnya
dengan OH-, sehingga penambahan NaOH lebih lanjut akan menaikkan
harga konduktivitas total larutan, karena terdapat OH- dengan
konduktivitas molar 198,3 S cm-1/mol.
Titrasi konduktometri
sangat berguna untuk melakukan titrasi pengendapan. Keuntungan titrasi
konduktometri adalah grafik titrasi seluruhnya digunakan untuk menentukan titik
akhir sedangkan pada kurva titrasi potensiometri titik akhir ditentukan dari
bentuk grafik dekat titik akhir saja. Kepekaan cara konduktometri jauh lebih
baik. Titrasi konduktometri masih memberi titik akhir yang jelas untuk asam
atau basa lemah dalam konsentrasi encer, sedangkan dengan potensiometri titik akhir tidak jelas lagi.
Amperometri
Amperometri merupakan salah satu teknik voltametri
yang mana potensial konstan diaplikasikan pada elektroda kerja, dan arus diukur
sebagai fungsi waktu Karena potensial tidak discan, amperometri tidak mendorong
kearah voltammogram. Berbeda dengan potensiometri yang analisisnya berdasarkan pengukuran
potensial dilakukan pada saat arus nol dan tidak terjadi polarisasi.Amperometri
berkembang pesat setelah adanya penemuan polarografi oleh Jaroslav Heyrovsky
pada tahun 1920 an. Dimana Jaroslav Heyrovsky mendapat hadiah nobel atas
penemuannya tersebut ditahun 1957.
Pada
saat sekarang banyak jenis dari amperometri yang telah ditemukan. Antara lain
voltametri yang merupakan analisis dalam ukuran mikroskala dengan menggunakan
mikro elektroda kerja,disebut juga dengan teknik arus voltase .Potensial dari
mikro elektroda kerja divariasikan dan arus yang dihasilkan dicetak sebagai
fungsi dari potensial yang disebut voltamograf di temukan oleh Christian, 1994.
Kemudian elektroda merkurium tetes (D.M.E) disebut sebagai polarografi
(Bassett,J,1984). Lalu diikuti dengan siklik voltametri yang merupakan tehnik
pengukuran potensial dari awal sampai akhir dan kembali lagi ke awal yang
disebut dengan penyapuan (scanning) dari katodik menuju anodic dan sebaliknya
(Khopkar, 1985)
Prinsip Amperometri
Suatu
titrasi volumetric dapat dilaksanakan dengan mengukur arus difusi setelah tiap
penambahan titran. Titrasi yang dilakukan dengan cara ini dikenal sebagai
titrasi amperometri. Dengan mengalirkan setiap perubahan volume titran terhadap
perubahan arus yang teramati maka akan diperoleh kurva yang terdiri atas dua
garis lurus yang merupakan titik perpotongan yang disebut dengan titik
ekivalen. Titrasi dilakukan dengan hanya menambahkan titran 3 sampai 4 kali
sampai muncul arus difusi (berarti penitrannya yang tereduksi). Ekstrapolasi
antara garis lurus yang dibentuk akibat kenaikan arus sebagai akibat
bertambahnya titran terhadap sumbu volume memberikan titik ekivalen.
Peralatan
titrasi : Setiap alat polarografi dapat digunakan untuk mengikuti titrasi.
Temperatur harus diawasi dengan cermat. Waktu untuk satu kali titrasi sekitar
10 menit. Banyak zat-zat yang dapat dianalisis dengan cara ini.
Kelebihan
cara ini adalah :
·
Tidak diperlukan langkah untuk
mengkalibrasi galvanometer.
·
Tegangan yang dapat diberikan cukup teliti
(sampai 1/10 volt).
·
Tidak ada efek karakteristik dari
kapiler
·
Tidak diperlukan unit polarisasi
·
Elektroda referens dapat dipilih yang
nilai potensial elektrodanya sedemikian rupa sehingga peristiwa reduksinya
tidak memerlukan sumber tegangan dari luar
Untuk
tujuan tersebut separuh sel yang sesuai dapat dipilih. Sensitivitas dapat
diperbaiki dengan menukar DME dengan elektroda platina (Pt) yang berputar,
sebab dengan berputarnya elektroda platina dengan kecepatan konstan, lapisan
difusi pada permukaan elektroda tidak pernah terbentuk. Akibatnya arus residual
dapat ditekan.
Titrasi
amperometri lebih sering digunakan daripada titrasi potensiometri. Titrasi
bi-amperometri adalah metode titrasi dimana potensial diberikan terhadap dua
elektroda inert yang identik seperti elektroda platina. Metode ini banyak
digunakan dalam titrasi Karl Fisher untuk menentukan kandungan air suatu
materi.Selain itu titrasi amperometri dapat digunakan untuk titrasi pengendapan
maupun titrasi pengompleksan. Umumnya hasil diperoleh serta reprodusibel.
Aplikasi Amperometri
Aplikasi
yang penting dari amperometri adalah dalam kontruksi sensor kimia. Sensor
amperometri yang pertama dikembangkan untuk melarutkan O dalam darah, yang mana
dikembangkan pada 1956 oleh L.C. Clark. Contoh lain pada sensor amperometri
adalah sensor glukosa (David, 2000). Dewasa ini, biosensor telah banyak
diteliti dan dikembangkan oleh para peneliti dan industri, dan dalam dunia
biosensor research, topik yang sedang berkembang sekarang ini adalah biosensor
yang berbasis DNA (genosensor). Berikut contoh dari biosensor untuk hibridisasi asam nukleat (DNA).
Skema biosensor elektrokimia untuk hibridisasi
asam nukleat atau analog asam
nukleat sebagai elemen pengenal dan teknik elektrokimia tahap transduksi ditunjukkan oleh
gambar berikut:
Gambar Skema biosensor afinitas berdasarkan lapisan DNA
sebagai
Biopengenal (Rivas et al. 2005)
Palecek (1960) melaporkan bahwa DNA dan RNA dapat direduksi pada elektrode
merkuri dan bahwa sitosin, adenin, dan guanin merupakan senyawa elektroaktif.
Adenin dan sitosin dapat direduksi pada elektrode merkuri dalam larutan
netral sekitar -1,40V (disebut puncak CA), sedangkan guanin, setelah reduksi pada
potensial yang sangat negatif, dapat dioksidasi pada -0,30V (Rivas et al., 2005). Timin dan urasil tereduksi hanya dalam medium nonaqueous pada potensial
yang sangat negatif (Palecek and Fojta, 2001). Penentuan nukleobasa dan beberapa
purin pada level nanomolar dengan melalui pembentukan senyawa yang sedikit
larut dengan merkuri juga telah dilaporkan (Palecek, 2001; Palecek et al. 1981; Palecek, 1985). Bahkan sedikit saja variasi struktur DNA dalam
larutan menghasilkan
perubahan perilaku elektrokimia yang signifikan pada merkuri (Palecek,
2002).
Respon elektrokimia yang sangat berbeda dari DNA single stranded (ssDNA) dan double tranded (dsDNA) telah diperoleh dengan differential
pulse voltammetry (DPV) pada
elektrode merkuri, memungkinkan untuk penentuan runutan
ssDNA, bahkan dengan keberadaan dsDNA yang berlebih (Palecek dan Frary 1966).
Dengan pengaruh yang kuat dari struktur DNA pada signal elektrokimia,
penggunaan suatu elektrode merkuri telah sangat bermanfaat untuk mempelajari
transisi struktur DNA dan perubahan konformasinya. Selain itu juga memungkinkan
untuk memperoleh informasi tentang premelting dan polimorfisme
double helix dalam elektrode merkuri (Palecek 1976); dan untuk identifikasi
interupsi single stranded dalam molekul DNA linier dan sirkuler, perbedaan
dalam densitas superhelix DNA supercoil yang bergantung pada transisi
struktur dalam DNA, dan untuk membedakan antara DNA dan RNA (Palecek
1983, Fojta et al. 1998).
infonya sangat bermanfaat bagi ane
BalasHapuslem lcd touchscreen