MAKALAH ANALISIS DAN INSTRUMENTAL potensiome

MAKALAH ANALISIS INSTRUMENTAL
“POTENSIOMETRI”

Disusun oleh :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.

18.
19.
20.
21.
22.

Nilam Sari Maulidina
Nining Novita Ningsih
Nofita Chairni
Nur Hayati
Putri Apriyani
Putri Aprilia Warmy
Putri Batenia
Rani Fitri Hayati
Ratu Indah Pertama
Ria Debby Berta
Sausan Nurhidayah
Serlin Nyongkotu
Siti Nurhabibah
Sri Hantika

Thea Agrippina
Tiara Purnamasari Tirtarasa
Tina Melati
Usha Nandeni
Vinaria Monika
Noor Saiba Rifqiyana
Erlina Widianti Pratiwi
Tri Ratna Aji

(2011210171)
(2011210173)
(2011210175)
(2011210179)
(2011210190)
(2011210191)
(2011210192)
(2011210197)
(2011210199)
(2011210206)
(2011210224)

(2011210226)
(2011210235)
(2011210238)
(2011210243)
(2011210244)
(2011210245)
(2011210252)
(2011210256)
(2012101900)
(2012210307)
(2011210311)

FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS PANCASILA
JAKARTA
2014

A. Definisi potensiometri.

Potensiometri adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan pengukuran

potensial atau voltage dari suatu sel elektrokimia yang terdiri dari elektroda dan
larutan. Larutan tersebut berisi komponen utama yang mempunyai kemampuan
mengion (Harvey 2000).
Suatu eksperimen dapat diukur dengan menggunakan dua metode yaitu,
pertama (potensiometri langsung) yaitu pengukuran tunggal terhadap potensial dari
suatu aktivitas ion yang diamati, hal ini terutama diterapkan dalam pengukuran pH
larutan air. Kedua (titrasi langsung), ion dapat dititrasi dan potensialnya

diukur

sebagai fungsi volume titran. Potensial sel, diukur sehingga dapat digunakan untuk
menentukan titik ekuivalen. Suatu potensial sel galvani bergantung pada aktifitas
spesies ion tertentu dalam larutan sel, pengukuran potensial sel menjadi penting dalam
banyak analisis kimia.
B. Potensiometri Langsung (direct potensiometry)
Prinsip Dasar metode potensiometri adalah membuat sel elektrik dari analat
suatu larutan sehingga perbedaan potensial sel tersebut berkaitan dengan konsentrasi
larutan. (Rouessac 2007)
Metode potensiometri langsung digunakan dalam bidang pengawasan mutu
(quality control) di berbagai industri atau laboratorium pengawasan mutu.pengukuran

pH, misalnya di bidang farmasi diperlukan untuk memastikan stabilitas larutan obat

dalam rentang pH tertentu

atau menentukan pH dari media yang cocok bagi

pertumbuhan mikroba pada uji mikrobiologi.
Potensial

yang stabil, pada pengukuran umumnya dicapai dalam waktu

singkat sehingga metode potensiometri langusng, dapat digunakan untuk memonitor
secara kontinyu kualitas hasil produksi.
Sistem elektrode sensistif molekul (molecular-sensitive electrode system) atau
dikenal dengan sensor banyak digunakan untuk pemeriksaan darah atau urin dalam
analisis klinik. Ada dua jenis sensor selektif

yang telah dikembangkan untuk

penetapan kadar metabolit tertentu dalam sampel biomedik, yaitu: Gas-Sensinng

Probes dan Enzyme-Based Biosensor.
Metode potensiometri memiliki beberapa keunggulan dan kelemahan.
Keunggulannya antara lain: inventasi maupun biaya operasional relatif murah, mudah
digunakan, cocok untuk pengujian di lapangan, non-destruktif, dan tersedia berbagai
elektrode atau sensor untuk ion maupun molekul.
Beberapa kelemahan dari metoda ini antara lain: kurang sensitif, kurang akurat
karena:

kemungkinan

kesalahan

karena

variasi

junction

potensial,

karena

tersumbatnya pori jembatan garam, potensial larutan lebih ditentukan oleh aktivitas
ion sedangkan yang ditetapkan adalah konsentrasi, dan kemungkinan kesalahan
karena ion-ion pengganggu atau matrix effect, kesalahan kalibrasi karena perbedaan
matrik antara sampel dengan larutan standar, hasil pengukkuran tergantung dari suhu.
Elektrode pembanding yang umum digunakan pada metode ini adlah elektrode
kallomel (SCE) atau elektrode Ag-AgCl. Elektroda indikator yang digunakan adalah
elektroda yang sensitif terhadap ion analit (ISE) atau molekul (Gas-Sensing Probes
atau Enzyme-Based Biosensor).
Elektroda jenis selektif ion (ion selective electrode) yaitu: elektrode kaca,
elektrode membran kristal (solid stateelectrode) dan elektrode membran cair.
Gas-sensing probes adalah sel elektrokimia yang terdiri dari elektrrode ion
selektif dan elektrode pembanding yang tercelup dalam larutan internal yang ditahan
dengan film berupa lapisan tipis larutan internal dan membran tembus gas (gaspermeable membrane) diluarnya.
Enzyme-Based Biosensor terdiri dari lapisan immobilized enzyme pada ujung
elektroda selektif ion (ISE) dengan membran pelindung di bagian luar enzim tersebut.
Pengukuran pada potensiometri langsung dapat dilakukan secara sederhana
dan cepat yaitu dengan membandingkan hasil pengukuran langsung terhadap sampel

dengan hasil pengukuran dari satu atau lebih larutan standar. Perhitungan pada
metode ppenetapan kadar dengan potensiometri langsung dapat dilakukan dengan
metode: kalibrasi elektrode, kurva kalibrasi, dan metode adisi standar (Standard
Addition Method).
C. Titrasi potensiometri.
Proses titrasi potensiometri dapat dilakukan dengan bantuan elektroda
indikator dan elektroda pembanding yang sesuai. Dengan demikian, kurva titrasi yang
diperoleh dengan menggambarkan grafik potensial terhadap volume pentiter yang
ditambahkan, mempunyai kenaikan yang tajam di sekitar titik kesetaraan. Dari grafik
itu dapat diperkirakan titik akhir titrasi. Cara potensiometri ini bermanfaat bila tidak
ada indikator yang cocok untuk menentukan titik akhir titrasi, misalnya dalam hal
larutan keruh atau bila daerah kesetaran sangat pendek dan tidak cocok untuk
penetapan titik akhir titrasi dengan indikator (Rivai, 1995).
Titik akhir dalam titrasi potensiometri dapat dideteksi dengan menetapkan
volume dimana terjadi perubahan potensial yang relatif besar ketika ditambahkan
titran. Dalam titrasi secara manual, potensial diukur setelah penambahan titran secara
berurutan, dan hasil pengamatan digambarkan pada suatu kertas grafik terhadap
volum titran untuk diperoleh suatu kurva titrasi.
Reaksi-reaksi yang berperan dalam pengukuran titrasi potensiometri yaitu
reaksi pembentukan kompleks, reaksi netralisasi dan pengendapan dan reaksi redoks.

Pada reaksi pembentukan kompleks dan pengendapan, endapan yang terbentuk akan
membebaskan ion terhidrasi dari larutan. Umumnya digunakan elektroda Ag dan Hg,
sehingga berbagai logam dapat dititrasi dengan EDTA. Reaksi netralisasi terjadi pada
titrasi asam basa dapat diikuti dengan elektroda indikatornya elektroda gelas. Tetapan
ionisasi harus kurang dari 10-8. Sedangkan reaksi redoks dengan elektroda Pt atau
elektroda inert dapat digunakan pada titrasi redoks. Oksidator kuat (KMnO4, K2Cr2O7,
Co(NO3)3) membentuk lapisan logam-oksida yang harus dibebaskan dengan reduksi
secara katoda dalam larutan encer (Khopkar, 1990).
Persamaan Nernst memberikan hubungan antara potensial relatif suatu
elektroda dan konsentrasi spesies ioniknya yang sesuai dalam larutan. Potensiometri
merupakan aplikasi langsung dari persaman Nernst dengan cara pengukuran potensial
dua elektroda tidak terpolarisasi pada kondisi arus nol. Dengan pengukuran

pengukuran potensial reversibel suatu elektroda, maka perhitungan aktivitas atau
konsentrasi suatu komponen dapat dilakukan (Rivai, 1995).
Potensial dalam titrasi potensiometri dapat diukur sesudah penambahan
sejumlah kecil volume titran secara berturut-turut atau secara kontinu dengan
perangkat automatik. Presisi dapat dipertinggi dengan sel konsentrasi. Elektroda
indikator yang digunakan dalam titrasi potensiometri tentu saja akan bergantung pada
macam reaksi yang sedang diselidiki. Jadi untuk suatu titrasi asam basa, elektroda

indikator dapat berupa elektroda hidrogen atau sesuatu elektroda lain yang peka akan
ion hidrogen, untuk titrasi pengendapan halida dengan perak nitrat, atau perak dengan
klorida akan digunakan elektroda perak, dan untuk titrasi redoks (misalnya, besi(II))
dengan dikromat digunakan kawat platinum semata-mata sebagai elektroda redoks
(Khopkar, 1990).
D. Elektoda potensiometri
1. Elektode Pembanding
Di dalam beberapa penggunaan analisis elektrokimia, diperlukan suatu elektrode
pembanding (refference electrode) yang memiliki syarat harga potensial setengah sel
yang diketahui, konstan, dan sama sekali tidak peka terhadap komposisi larutan yang
sedang selidiki. Pasangan elektrode pembanding adalah elektrode indikator (disebut
juga working electrode) yang potensialnya bergantung pada konsentrasi zat yang
sedang dianaisis.
Syaratnya adalah:
1. Mematuhi persamaan Nersnt bersifat reversible
2. Memiliki potensial elektroda yang konstan oleh waktu
3. Segera kembali keharga potensial semula apabila dialiri arus yang kecil
4. Hanya memiliki efek hysterisis yang kecil jika diberi suatu siklus suhu
5. Merupakan elektroda yang bersifat nonpolarisasi secara ideal
Elektroda pembanding ada beberapa macam, diantaranya :

a. Elektroda Kalomel (Saturated Calomel Electrode)
Elektroda Kalomel merupakan elektrode yang terdiri dari lapisan Hg yang
ditutupi dengan pasta Merkuri (Hg), Merkuri Klorida /Komel (Hg2Cl2) dan
kalium klorida (KCl). Setengah sel elektrode kalomel dapat ditunjukan sebagai
berikut:

KCl || Hg2Cl2 (sat’d), KCI (x M) | Hg
Dengan x menunjukkan konsentrasi KCl didalam larutan. Reaksi elektroda
dapat dituliskan sebagai:
Hg 2CI2 (s) + 2 e¯ è 2 Hg (l) + 2 CI ¯
Potensial sel ini akan bergantung pada konsentrasi klorida x (pada kalomel
yang tidak jenuh), dan harga konsentrasi ini harus dituliskan untuk
menjelaskan elektroda. Elektroda kalomel terbuat dari tabung gelas atau
plastik dengan panjang 5 – 15 cm dan garis tengah 0,5 – 1 cm. Pasta Hg/HgCI
terdapat di dalam tabung yang lebih dalam, dihubungkan dengan larutan KCI
jenuh melalui lubang kecil. Kontak elektroda ini dengan larutan dari setengah
sel lainnya melalui penyekat yang terbuat dari porselen atau asbes berpori.
b. Elektroda perak / perak klorida
Elektroda perak / perak klorida merupakan electrode yang terdiri dari suatu
elektroda perak yang dicelupkan kedalam larutan KCI yang dijenuhkan
dengan AgCI. Setengah sel elektroda perak dapat ditulis :
KCl | | AgCI (sat’d), KCI (xM) | Ag
Reaksi setengah selnya adalah
AgCI (s) + e- è Ag (s) + CIBiasanya elektroda ini terbuat dari suatu larutan jenuh atau 3,5 M KCI yang
harga potensialnya dalah 0,199 V (jenuh) dan 0.205 V (3,5M) pada 250 C.
Kelebihan elektroda ini dapat digunakan pada suhu yang lebih tinggi
sedangkan elektroda kalomel tidak.
c. Elektrode Indikator (Indicator Elektrode)
Elektroda indikator (elektroda kerja) adalah suatu elektroda yang potensial
elektrodanya bervariasi terhadap konsentrasi (aktivitas) analit yang diukur.
Elektroda indikator harus memenuhi beberapa syarat antara lain harus
memenuhi

tingkat

kesensitivan

yang

terhadap

konsentrasi

analit.

Tanggapannya terhadap keaktifan teroksidasi dan tereduksi harus sedekat
mungkin dengan yang diramalkan dengan persamaan Nernst. Sehingga adanya
perbedaan yang kecil dari konsentrasi analit, akan memberikan perbedaan
tegangan.

Elektroda indikator secara umum dikelompokkan menjadi 2 bagian yaitu :
 Elektroda indikator logam
Elektroda logam adalah elektroda yang dibuat dengan menggunakan
lempengan logam atau kawat yang dicelupkan ke dalam larutan
elektrolit.
 Elektroda redoks ( inert )
Logam mulia seperti platina, emas, dan paladium bertindak sebagai
elektroda indikator pada reaksi redoks. Fungsi logam semata-mata
untuk

membangkitkan

kecenderungan

system

tersebut

dalam

mengambil atau melepaskan electron; logam itu sendiri tidak ikut serta
secara nyata dalam reaksi redoks, potensialnya merupakan fungsi
Nersnt dari rasio aktivasi aFe2+/aFe3+. Tentu saja, inert merupakan
ukuran relatif, dan platina tidak kebal dari serangan-seranga oksidator
kuat, terutama dalam larutan dimana kompleksasi bias menstabilkan
Pt(II) melalui pembentukan spesies. Platina juga bisa menimbulkan
masalah dengan reduktor-reduktor yang sangat kuat: reduksi H+ (atau
H2O) kadang-kadang berlangsung sedemikian lambat sehingga analitanalit bias direduksi lebih dahulu dalam larutan air tanpa interfensi dari
pelarutnya, tetapi karena H+e = ½ Hkek2 dikatalis oleh platina,
keuntungan kinetik ini mungkin hilang.
Contoh potensial elektroda platina di dalam larutan yang mengandung
ion-ion Ce3+dan Ce4+ adalah,
E = E0 – 0,059 log [Ce3+]/[Ce4+].
Dengan demikian elektroda platina dapat bertindak sebagai elektroda
indikator di dalam titrasi cerimetri.

E. Instrumentasi potensiometri

1. Ph Meter
Pada prinsipnya pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial elektro kimia
yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane gelas)
yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak
diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi
dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut
akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan
potential of hidrogen.
2. Elektroda

(1) elektrode pembanding (refference electrode)
(2) elektroda indikator ( indicator electrode )
(3) alat pengukur potensial

F. Penentuan Titik Akhir Titrasi
Dalam titrasi potensiometri titik akhir dideteksi dengan menetapkan volume pada
saat terjadi perubahan potensial yang relatif besar ketika ditambahkan titran. Berbagai
reaksi titrasi dapat diikuti dengan pengukuran potensiometri, reaksi meliputi penambahan
atau pengurangan beberapa ion yang sesuai dengan jenis elektrodanya. Potensial diukur
sesudah penambahan sedikit volume titran secara kontinyu.
Pada percobaan di laboratorium, elektroda-elektroda acuan lebih praktis digunakan
untuk mengukur potensial-potensial dari setengah sel lainnya. Elektroda acuan yang
umum digunakan adalah elektroda kalomel.
Titrasi potensiometri dapat diukur dengan menggunakan dua metode yaitu, pertama
(potensiometri langsung) yaitu pengukuran tunggal terhadap potensial dari suatu aktivitas
ion yang diamati, hal ini terutama diterapkan dalam pengukuran pH larutan air. Kedua
(titrasi langsung), ion dapat dititrasi dan potensialnya diukur sebagai fungsi volume
titran. Potensial sel, diukur sehingga dapat digunakan untuk menentukan titik ekuivalen.
Suatu potensial sel galvani bergantung pada aktifitas spesies ion tertentu dalam larutan sel,
pengukuran potensial sel menjadi penting dalam banyak analisis kimia. Kurva titrasi yang
diperoleh dengan menggambarkan grafik potensial terhadap volume pentiter yang
ditambahkan, mempunyai kenaikan yang tajam di sekitar titik kesetaraan. Dari grafik itu
dapat diperkirakan titik akhir titrasi. Cara potensiometri ini bermanfaat bila tidak ada
indikator yang cocok untuk menentukan titik akhir titrasi, misalnya dalam hal larutan
keruh atau bila daerah kesetaran sangat pendek dan tidak cocok untuk penetapan titik akhir
titrasi dengan indikator (Rivai, 1995).
Titik akhir dalam titrasi potensiometri dapat dideteksi dengan menetapkan volume
pada mana terjadi perubahan potensial yang relatif besar ketika ditambahkan titran. Dalam
titrasi secara manual, potensial diukur setelah penambahan titran secara berurutan, dan
hasil pengamatan digambarkan pada suatu kertas grafik terhadap volum titran untuk
diperoleh suatu kurva titrasi.
Reaksi-reaksi yang berperan dalam pengukuran titrasi potensiometri yaitu reaksi
pembentukan kompleks reaksi netralisasi dan pengendapan dan reaksi redoks. Pada reaksi
pembentukan kompleks dan pengendapan, endapan yang terbentuk akan membebaskan

ion terhidrasi dari larutan. Umumnya digunakan elektroda Ag dan Hg, sehingga berbagai
logam dapat dititrasi dengan EDTA. Reaksi netralisasi terjadi pada titrasi asam basa dapat
diikuti dengan elektroda indikatornya elektroda gelas. Tetapan ionisasi harus kurang dari
10-8. Sedangkan reaksi redoks dengan elektroda Pt atau elektroda inert dapat digunakan
pada titrasi redoks. Oksidator kuat (KMnO4, K2Cr2O7, Co(NO3)3) membentuk lapisan
logam-oksida yang harus dibebaskan dengan reduksi secara katoda dalam larutan encer
(Khopkar, 1990).
Persamaan Nernst memberikan hubungan antara potensial relatif suatu elektroda dan
konsentrasi spesies ioniknya yang sesuai dalam larutan. Potensiometri merupakan aplikasi
langsung dari persaman Nernst dengan cara pengukuran potensial dua elektroda tidak
terpolarisasi pada kondisi arus nol. Dengan pengukuran pengukuran potensial reversibel
suatu elektroda, maka perhitungan aktivitas atau konsentrasi suatu komponen dapat
dilakukan (Rivai,1995). Potensial dalam titrasi potensiometri dapat diukur sesudah
penambahan sejumlah kecil volume titran secara berturut-turut atau secara kontinu dengan
perangkat automatik. Presisi dapat dipertinggi dengan sel konsentrasi. Elektroda indikator
yang digunakan dalam titrasi potensiometri tentu saja akan bergantung pada macam reaksi
yang sedang diselidiki. Jadi untuk suatu titrasi asam basa, elektroda indikator dapat berupa
elektroda hidrogen atau sesuatu elektroda lain yang peka akan ion hidrogen, untuk titrasi
pengendapan halida dengan perak nitrat, atau perak dengan klorida akan digunakan
elektroda perak, dan untuk titrasi redoks (misalnya, besi(II)) dengan dikromat digunakan
kawat platinum semata-mata sebagai elektroda redoks (Khopkar, 1990).
Penentuan titik ekivalen titrasi dapat dilakukan dengan cara
1.

Membuat grafik ∆E/∆V versus ∆V, kemudian dari grafik tersebut dicari harga

maksimum dan minimunya.
2.

Membuat grafik ∆2E/∆2V versus ∆V atau ∆2pH/∆2V versus ∆V, kemudian dicari

harga nolnya.

F. Keuntungan dan Kekurangan Metode Potensiometri
Keuntungan motode potensiometri
1.

Bisa dilakukan untuk semua titrasi

2.

Kurva titrasi berhubungan antara potensial terhadap volume titran

3.

Digunakan bila :
 Tidak ada indikator yang sesuai
 Daerah titik equivalen sangat pendek

Kekurangan metode potensiometri:
1. diperlukan pencampuran yang akurat dari volume standar maupun sampel
yang akan diukur.
2. diperlukan perhitungan yang lebih rumit.
3. konsentrasi sampel harus diketahui.