LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTROANALISIS

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTROANALISIS PENGUKURAN KONDUKTIVITAS DAN TDS Dosen Pembimbing : Ibu Endang W, MT Kelompok 6 Nevy Puspitasari NIM Nurul Latipah NIM Rizky Permatawati NIM Tanggal Percobaan : 21 September 2012 Tanggal Penyerahan : 28 September 2012 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG TEKNIK KIMIA - D3 ANALIS KIMIA Tahun Ajaran

2 Tanggal Percobaan : 21 September 2012 Judul Percobaan : PENGUKURAN KONDUKTIVITAS DAN TDS Pembimbing : Ibu Endang W, MT Tujuan Percobaan : 1. Dapat melakukan kalibrasi elektroda dan konduktometer secara benar dan tepat 2. Dapat mengukur konduktivitas larutan dengan benar 3. Dapat mengamati perubahan konduktivitas terhadap suhu dan konsentrasi yang berbeda 4. Dapat menentukan TDS dari suatu larutan berdasarkan konduktivitas Teori Dasar : TDS (Total Dissolve Solid) yaitu ukuran zat terlarut (baik itu zat organic maupun anorganic, misalnya : garam, dll) yang terdapat pada sebuah larutan. TDS meter menggambarkan jumlah zat terlarut dalam Part Per Million (PPM) atau sama dengan milligram per Liter (mg/l). Umumnya berdasarkan definisi diatas seharusnya zat yang terlarut dalam air (larutan) harus dapat melewati saringan yang berdiameter 2 micrometer ( meter). TDS meter menggambarkan jumlah zat terlarut dalam ppm atau sama dengan miligram per Liter. Aplikasi yang umum digunakan adalah untuk mengukur kualitas cairan biasanya untuk pengairan, pemeliharaan aquarium, kolam renang, proses kimia, pembuatan air mineral, dll. Setidaknya, kita dapat mengetahui air minum mana yang baik dikonsumsi tubuh, ataupun air murni untuk keperluan kimia (misalnya pembuatan kosmetika, obat-obatan, makanan, dll). Sampai saat ini ada dua metoda yang dapat digunakan untuk mengukur kualitas suatu larutan. Ada pun dua metoda pengukuran TDS (Total Dissolve Solid) tersebut adalah : 1. Gravimetry 2. Electrical Conductivity HUBUNGAN TDS/PPM DAN EC 1 μs/cm = 1 x 10-6 S/cm 1 S/cm = 1 Mho/cm 1 μs/cm = 0.5 ppm 1 ppm = 2 μs/cm

3 Hubungan antara konduktivitas dengan TDS yang dikemukakan oleh Victorian Salinity Program and the Murray Darling Basin Commission adalah mikrosiemens per sentimeter (µs/cm pada 25 o C) yang ditunjukan sebagai berikut: TDS (mg/l) = EC (µs/cm pada 25 o C) x 0,6 ELECTRICAL CONDUCTIVITY EC (Electrical Conductivity) atau konduktansi adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Konduktansi (G) merupakan kebalikan (invers) dari resistansi (R). Setiap bahan mempunyai sifat tertentu yang diungkapkan sebagai hambatan jenis,, dengan satuan ohm meter. Sifat listrik juga diungkapkan melalui kuantitas, berbanding terbalik terhadap hambatan, konduktan, G, dengan satuan S (siemen). Sehingga persamaan matematisnya adalah : G = 1 / R Sehingga dengan menggunakan Hukum Ohm, maka didapatkan definisi lainnya : V = I x R I = G x E Secara definisi diatas : jika dua plat yang diletakkan dalam suatu larutan diberi beda potensial listrik (normalnya berbentuk sinusioda), maka pada plat tersebut akan mengalir arus listrik. Konduktansi suatu larutan akan sebanding dengan konsentrasi ion-ion dalam larutan tersebut. Namun pada beberapa situasi hal ini tidak berlaku, seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini : Gambar 1 : Hubungan Konduktansi dan Konsetrasi Ion Satuan dasar untuk konduktansi adalah Siemens (S), dan formalnya menggunakan satuan Mho (kebalikan dari Ohm). Karena luas penampang plat dan jarak antar plat juga mempengaruhi konduktansi. Sehingga satuan konduktansi menjadi Siemens/cm (S/cm). Besarnya pengaruh elektroda (L/A) akan mempengaruhi juga range pengukuran.

4 Konduktansi dipengaruhi pula oleh temperatur. Dalam sebuah metal, konduktansi menurun dengan naiknya temperatur, namun dalam sebuah semikonduktor, konduktansi akan makin besar dengan makin tingginya temperatur. Persamaan untuk konduktor logam dapat digunakan untuk larutan elektrolit, bila pengukuran dilakukan pada arus dan tegangan bolak-balik. Pengukuran demikian digunakan pada konduktometer, yang terdiri dari wadah dan elektroda platina yang dilapisi platina hitam. Luas permukaan yang dilapisi platina hitam, dinyatakan dengan A dan jarak antara dua elektroda platina. Perbandingan jarak antara dua elektroda platina dengan luas permukaan platina adalah parameter tertentu pada setiap wadah konduktometri dan disebut kapasitas resistif dari wadah konduktometri. Alat dan Bahan Alat Bahan Jumlah Gelas kimia 100 ml Botol semprot Batang pengaduk Ball pipet Gelas ukur 100 ml Pipet ukur 10 ml Sampel air Etanol Sukrosa Larutan NaCl HCl NaOH Aquadest Asam asetat NH 4 OH KOH CaCO 3 8 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 300 ml 200 ml 2 gram 200 ml 200 ml 200 ml 300 ml 300 ml 100 ml 200 ml 5 gram

5 Langkah Kerja A. Kalibrasi elektroda / immersion cell 1. Memasang elektroda pada konduktometer (sesuaikan warna kabel dan socket) 2. Mengatur tombol cell const sesuai dengan tetapan sel dari elektroda ( tercantum pada elektroda). 3. Menggunakan tombol Pt-100 untuk elektroda yang sudah terpasang sensor suhu 4. Mengatur koefisien suhu pada nilai 2,0 5. Menggunakan frekuensi pengukuran 2 khz dan range pengukuran pada posisi outo 6. Mencelupkan elektroda kedalam larutan KCl, mengusahakan sensor suhu tercelup larutan 7. Menyalakan konduktometer dan tekan tombol stand by 8. Menekan tombol Temp, dan baca suhu larutan 9. Melihat konduktan dari larutan KCl 0,1 M dan suhu yang terukur 10. Mengatur kembali tombol cell const, hingga harga konduktan sesuai dengan nilai pada tabel 11. Bila pada tampilan nilai konduktan sudah sesuai dan tetap, menekan tombol stand by dan alat siap untuk digunakan B. Pengaruh jenis senyawa, jenis pelarut, reaksi kimia terhadap Konduktivitas 1. Menyiapkan larutan/padatan yang akan diukur konduktivitasnya 2. Mencelupkan elektroda dan tekan tombol meas untuk mengukur konduktivitas larutan uji C. Pengukuran TDS 1. Menyiapkan sampel air yang akan diukur TDS nya 2. Memastikan konduktometer dan elektroda sudah dikalibrasikan 3. Mencelupkan elektroda ke dalam sampel air, menghilangkan gelembung udara yang mengelilingi elektroda dengan cara menaik-turunkan elektroda 4. Membaca suhu larutan dan bila tidak pada suhu 25oC, membandingkan dengan nilai dari tabel konduktivitas 5. Mengukur dan membaca konduktivitas dari larutan uji 6. Menghitung TDS dari rumus korelasi konduktivitas dan TDS pada larutan uji

6 Data Pecobaan dan Perhitungan A. Perhitungan persamaan linear penentuan tetapan sel Data nilai konduktivitas larutan KCl 0,1 M Suhu (x) Konduktivitas (y) 24 12, , , , ,62 Suhu yang terbaca berdasarkan percobaan kalibrasi = 26,7 o C sehingga : Persamaan regeresi linier : y= 6, ,245 x y = 6, ,247 (26,7) y= 13,30 Untuk mengubah nilai konduktivitas menjadi 13,30, maka tetapan sel diubah menjadi sebesar 9,96 x 0,1 = 0,996 B. Pengaruh Konduktivitas terhadap Jenis Senyawa No. Senyawa Konduktivitas (ms/cm) Penggolongan Tdk Mengion 1. Air ledeng 0, Air mineral 0,347 Sedikit mengion 3. Air suling/ro 0,05 4. Etanol (C 2 H 5 OH) aq 96% 5,40 5. CH 3 CO 2 H (15 %) 1,99 6. CH 3 CO 2 H (3 %) tambahkan air secara perlahan 1,052 Mengion sempurna 7. Sukrosa C 12 H 22 O 11 (s) - 8. Sukrosa C 12 H 22 O 11 (aq) 110,7 9. NaCl (s) NaCl (aq) 10, HCl 0,1 M 37,6 12. NaOH 0,1 M 21,3

7 13. CH 3 CO 2 H 0,1 M 0, NH 3 0,1 M 0, NaCl 0,1 M 10,41 C. Pengaruh jenis pelarut terhadap konduktivitas Senyawa Konduktivitas (S/cm) Tidak mengion Penggolongan Sedikit mengion Mengion sempurna KOH (s) - KOH dalam air 1% 49,9 KOH dalam air 10 % - KOH dalam air 20% - KOH dalam etanol 2,14 D. Pengaruh reaksi kimia terhadap konduktivitas Senyawa Konduktivitas Penggolongan (ms/cm) Tidak mengion Sedikit mengion Mengion sempurna CaCO 3 padatan + CH 3 COOH 5,70 CaCO 3 padatan + Tidak terbaca HCL 6 M *Keterangan : Menunjukkan posisi golongan senyawa Perhitungan Pembuatan larutan: HCL 0,1 M M 1.V 1 = M 2.V 2 1. V 1 = 0, V 1 = 10/1 =10 (membutuhkan air 90 ml)

8 CH 3 COOH 3% ( dari larutan asam asetat 4 M ) M = = = 0,39 M M 1.V 1 = M 2.V 2 0, = 0,4. V 2 V 2 = 100x0,39 / 0,4 = 97,5 (membutuhkan air 2,5 ml) CH 3 COOH 15% ( dari larutan asam asetat 100% ) % 1.V 1 = % 2.V V 1 = V 1 = 1500 / 100 = 15 ml (membutuhkan air 80 ml) CH 3 COOH 6 M ( dari larutan asam asetat 100% ) M = = = 13,17 M M 1.V 1 = M 2.V 2 13,17. V 1 = V 1 = 600 / 13,17 = 45,56 ml (membutuhkan air 54,45 ml) E. Perhitungan TDS pada sampel air ledeng TDS (mg/l) = EC ( µs/cm pada 25 o C ) x 0,6 = 0,427 x 0,6 = 0,2562 mg/l Larutan Konduktivitas (µs/cm) TDS (ppm) Air ledeng 0, Air mineral 0, Air suling/ro 0,05 0,03

9 PEMBAHASAN Pada praktikum konduktivitas zat ditetapkan dengan mengukur tahanan listrik antara dua elektroda dan membandingkan tahanan ini dengan tahanan suatu larutan potasium klorida (KCl) pada suhu 25 o C. Percobaan ini dilakukan terhadap berbagai bahan berupa larutan maupun zat padat. Dimana setiap bahan diukur konduktivitasnya untuk mengetahui kemampuannya dalam menghasilkan ion-ion bebas sehingga diketahui sifat bahan dalam menghantarkan listrik. Elektroda yang digunakan pada percobaan ini adalah menggunakan elektroda platina. Sebelum dilakukan pengukuran, alat konduktometer terlebih dahulu dikalibrasi, agar mengurangi kesalahan pembacaan harga konduktan sehingga didapat ketelitian hasil pengukuran serta untuk menetapkan tetapan sel konduktometer. Pada proses kalibrasi ini dilakukan dengan mencelupkan elektroda kedalam larutan KCl 0,1M, digunakan larutan KCl 0,1 M, karena larutan KCl 0,1 M memiliki nilai konduktivitas yang diketahui pada berbagai suhu, sehingga tetapan sel dapat ditentukan. Pada saat kalibrasi elektroda kemudian dicelupkan kedalam larutan KCl, dan dipilih tombol Temp ini dimaksudkan untuk membaca suhu larutan KCl sehingga suhu larutan KCl yang terbaca adalah 26,7 o C. Setelah mengetahui suhu larutan KCl maka dilakukan pengukuran nilai konduktivitasnya. Berdasarkan tabel suhu dan nilai konduktivitas KCl 0,1M, ternyata pada suhu tersebut tidak terdapat nilai konduktivitas KCl sehingga perhitungan nilai konduktivitas KCl pada suhu 26,7 o C dihitung berdasarkan persamaan regeresi linier dengan data yang diambil dari tabel nilai konduktivitas dan suhu KCl dari suhu 25 o C-29 o C. Dari perhitungan didapat nilai konduktivitas KCl pada suhu 26,7 o C adalah sebesar 13,30 sehingga tetapan sel diubah sampai nilai konduktivitas larutan pada suhu tersebut 13,30 sehingga didapat tetapan selnya adalah 0,996. Pada saat kalibrasi elektroda harus tercelup sampai ruang yang ada didalam elketroda terisi penuh dengan larutan yang diukur. Hal ini dikarenakan agar pengukuran berlangsung secara teliti. Pengaruh Jenis Senyawa terhadap Konduktivitas Berdasarkan praktikum, hampir semua senyawa memiliki nilai konduktivitas. Hal ini menunjukan bahwa semua senyawa dapat mengion/terurai menjadi ion-ion. Namun, tidak semua senyawa mengion secara sempurna. Hal tersebut ditunjukan oleh nilai konduktivitas yang dihasilkan, apabila nilai konduktivitasnya kecil dapat dikatakan bahwa senyawa tersebut sedikit mengion sedangkan apabila nilai konduktivitasnya besar dapat dikatakan bahwa senyawa tersebut mengion secara sempurna. Pada percobaan ini digunakan sebanyak 15 jenis

10 senyawa. Pada percobaan ini tidak dilakukan pengukuran konduktivitas pada senyawa berbentuk padatan, karena secara otomatis padatan tidak akan menghasilkan nilai konduktivitas yang benar dan tepat karena pada pengukuran konduktometri adalah mengukur konduktivitas dari larutan biasanya larutan elektrolit, dimana senyawa tersebut mampu mengion dalam pelarutnya. Pada percobaan mengukur konduktivitas air, digunakan 3 jenis sampel air yaitu air suling, air ledeng dan air mineral. Berdasarkan percobaan konduktivitas air ledeng adalah yang paling besar diantara yang lainnya sedangkan konduktivitas yang paling kecil adalah sampel air suling. Sampel air ledeng adalah paling besar karena pada air ledeng masih memiliki banyak mengandung ion-ion bebas, kemudian pada air mineralpun memiliki mineral dan ion-ion bebas akan tetapi tidak sebanyak pada air ledeng. Sedangkan air yang daya hantarnya paling rendah yaitu air suling berasal dari berbagai langkah proses kimia untuk menghilangkan kandungan mineral-mineral dalam air tersebut itulah sebabnya ion-ion bebas untuk menghantarkan listrik pada air suling adalah kecil dan sebenarnya sifat air suling adalah termasuk kedalam golongan senyawa yang tidak mengion. Selanjutnya dilakukan pengukuran pada etanol 96% sehingga didapat konduktivitas etanol adalah sedikit mengion karena etanol tergolong larutan organik dan tidak terurai sempurna, sehingga ion bebas untuk menghantarkan listriknya kecil. Selanjutnya pengukuran dilakukan pada asam asetat pada 15% dengan konsentraso 3%. Berdasarkan data percobaan nilai konduktivitas asam asetat 15% lebih tinggi dibanding 3%. Hal ini disebabkan karena semakin pekat larutan yang dikur maka konsentrasi ion-ion bebasnya lebih besar sehingga daya hantar listrik yang dihasilkannya pun semakin besar. Nilai konduktivitas asam asetat yang terukur sesuai dengan teori bahwa larutan yang konsentrasinya lebih tinggi maka akan memiliki nilai konduktivitas yang lebih besar. Akan tetapi pada asam asetat ini menghasilkan larutan yang sedikit mengion, hal ini dikarenakan asam asetat tidak terurai sempurna menjadi ion-ionnya sehingga larutannya sedikit mengion. Kemudian pengukuran dilakukan pada sukrosa, sukrosa pada tidak dilakukan pengukuran sedangkan sukrosa larutan dilakukan pengukuran. Berdasarkan percobaan nilai konduktivitas sukrosa adalah besar yaitu 110,7, seharusnya konduktivitas sukrosa tidak besar atau seharusnya nilai yang dihasilkannya kecil. Hal ini dikarenakan pada larutan sukrosa tidak terjadi ionisasi yang sempurna, atau ionisasi yang terjadi adalah kecil karena hanya sedikit ion-ion yang dihasilkan pada larutan ini yang akan menghantarkan listrik. Ketidaksesuaian ini dapat terjadi karena tidak sempurnanya pembilasan elektroda oleh aquadest sehingga terdapat sisa larutan pada pengukuran sebelumnya. Kemudian pengukuran dilakukan pada larutan NaCl, HCl dan NaOH. Pada

11 pengukuran NaCl didapat konduktivitas yang sangat besar hal ini dikarenakan NaCl merupakan pencampuran antara asam kuat dan basa kuat yang memiliki daya ionisasi tinggi. NaCl dapat terionisasi sempurna dalam pelarutnya sehingga ion-ion bebasnya banyak yang dapat menghantarkan listrik. Kemudian untuk HClpun sama karena HCl adalah asam kuat maka HCl dapat terionisai sempurna dalam pelarutnya sehingga nilai konduktivitasnya besar dan termasuk pada zat yang mengion sempurna. Pengukuran NaOH dilakukan dan didapat nilai konduktivitas besar, karena NaOH adalah basa kuat yang dapat terionisasi sempurna dalam pelarut sehingga nilai konduktivitasnya pun besar, inilah yang mengakibatkan NaOH adalah zat yang mengion sempurna. Selanjutnya pengukuran dilakukan pada asam asetat 0,1M dan NH 4 OH 0,1M kedua senyawa ini merupakan asam lemah dan basa lemah dimana kedua senyawa ini tidak dapat terionisasi sempurna menjadi ion-ionnya sehingga nilai konduktivitas yang dihasilkannya pun kecil. Kedua senyawa ini digolongkan pada zat yang sedikit mengion. Pengaruh Jenis pelarut terhadap konduktivitas Senyawa yang digunakan adalah KOH, pelarut yang digunakan adalah air dan etanol, dan 1 jenis KOH berbentuk padatan dan KOH padatan ini tidak dilakukan percobaan. Pengukuran yang dilakukan hanyalah KOH 1% dan KOH dalam etanol. Dari data percobaan KOH yang dilarutkan pada air memiliki konduktivitas yang lebih besar dibanding konduktivitas KOH dalam etanol. Hal ini disebabkan KOH yang dialrutkan dalam air, karena air lebih bersifat dapat dengan mudah berikatan dengan ion-ion dari senyawa KOH dibandingkan dengan ikatan pelarut etanol dengan ion-ion dari senyawa KOH. Karena daya ikat antara ion-ion bebas dengan pelarut akan berpengaruh terhadap mobilitas ion-ion senyawa dalam larutannya. Selain itu KOH dalam pelarut, KOH akan terionisasi sempurna menghasilkan ion-ion bebas yang dapat menghantarkan listrik sehingga nilai konduktivitasnya tinggi. Sedangkan KOH yang dilarutkan pada etanol, KOH tidak akan terionisasi sempurna atau sedikit terionisasi sehingga menghasilkan nilai konduktivitas yang lebih kecil. Pengaruh Reaksi Kimia terhadap Konduktivitas Pada percobaan ini dilakukan reaksi antara padatan CaCO 3 dengan CH3COOH dan reaksi antara CaCO 3 dan HCl. Berdasarkan percobaan reaksi yang terjadi dari dua reaksi tersebut adalah:

12 Reaksi CaCO 3 dan CH 3 COOH 6M: CaCO 3(S) + 2CH 3 COOH (aq) Ca(CH 3 COO) 2(aq) + H 2 CO 3 Reaksi antara CaCO3 dan HCl 6M: CaCO 3(s) + HCl (aq) CaCl 2(aq) + H 2 CO 3 Pengaruh reaksi kimia dalam hal ini adalah terletak pada pereaksi yang digunakan yaitu pereaksi yang memiliki konsentrasi yang pekat (6M). Pada saat CaCO 3 direaksikan dengan CH3COOH 6M atau larutan asam asetat pekat, maka asam asetat yang pekat ini dapat mendesak CaCO 3 yang akan mengakibatkan CaCO 3 terurai menjadi ion Ca dan ion CO 3 sehingga menghasilkan konduktivitas sebesar 5,7. Sedangkan reaksi antara CaCO3 dengan HCl yang merupakan elektrolit kuat, pereaksi yang digunakan adalah asam kuat yang pekat sehingga reaksi untuk mendesak CaCO 3 menjadi Ca dan CO 3 pun lebih besar. Berdasarkan percobaan konduktivitas pada reaksi ini tidak terbaca, hal ini dikarenakan konduktivitas yang dihasilkan teralalu besar sehingga tidak dapat terbaca oleh konduktometer. Berdasarkan percobaan, reaksi antara CaCO 3 dengan HCl konduktivitasnya lebih besar dari reaksi CaCO 3 dengan asam asetat, hal ini dikarenakan reaksi anata CaCO 3 dengan HCl merupakan reaksi dengan pereaksi asam kuat yang pekat, nilai konduktivitas HCl sendiripun sudah sangat besar sehingga bila direaksikan dengan CaCO 3 nilai konduktivitasnya akan lebih besar. Pengukuran TDS Pada percobaan ini didapatkan nilai TDS yang tertinggi adalah sampel air ledeng dari pada air suling atau air mineral. Hal ini dikarenakan pada air ledeng kandungan mineral/logam/zat terlarut lainnya dalam air ledeng lebih banyak dibanding air mineral yang telah diolah ataupun dengan air suling yang telah mengalami proses kimia. Sehingga nilai TDS air ledeng lebih besar diantara yang lainnya yaitu sebesar 0,2562 ppm. Sedangkan untuk TDS air mineral, air ini telah diolah sehingga kadungan logam atau zat terlarutnya lebih sedikit sehingga nilai konduktivitasnya lebih kecil dari air ledeng yaitu 0,2082 ppm. Kemudian untuk nilai TDS air suling, karena air suling telah mengalami proses kimia sehingga sangat kecil kemungkinan adanya zat terlarutnya, sehingga TDS yang dihasilkannya pun adalah yang terkecil yaitu sebesar 0,03 ppm.

13 KESIMPULAN Berdasarkan praktikum yang dilakukan, didapat hasil percobaan: 1. Berdasarkan pengaruh jenis senyawa terhadap konduktivitas a. senyawa atau zat yang mengion sempurna adalah sukrosa,nacl,hcl, NaOH b. zat yang sedikit mengion adalah adalah air ledeng,air mineral,etanol, asam asetat, serta NH 4 OH. c. zat yang tidak mengion adalah air ledeng. 2. Berdasarkan pengaruh jenis pelarut terhadap konduktivitas a. senyawa atau zat yang mengion sempurna adalah KOH dalam air b. zat yang sedikit mengion adalah adalah KOH dalam etanol 3. Berdasarkan pengaruh reaksi kimia terhadap konduktivitas a. Reaksi yang mengion sempurna adalah CaCO 3 dengan HCl 6M b. Reaksi yang sedikit mengion adalah adalah CaCO 3 dengan CH 3 COOH 6M 4. Sedangkan untuk pengukuran TDS didapatkan hasil yaitu sampel air ledeng adalah sebesar 0,2562 ppm, TDS air suling adalah sebesar 0,03 ppm, serta TDS air mineral adalah sebesar 0,2082 ppm

14 DAFTAR PUSTAKA Anonim. Konduktivitas Termal, (online), ( diunduh 27 Sepetember 2012 pkl 13.00) Anonim, Konduktivitas, (online), ( LEMAH diunduh 27 September 2012 pkl ) Anonim. Konduktivitas Listrik, (online), ( diunduh 27 Sepetember 2012 pkl 13.00) Annisa, TDS meter, (online), ( diunduh 27 September 2012 pkl ) Lischer, Larutan Elektrolit, (online), ( diunduh 27 Sepetember 2012 pkl 13.05)