Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 ISBN : Surabaya, 25 Pebruari PEMBUATAN ELEKTRODA PEMBANDING Ag/AgCl

Transkripsi

1 PEMBUATAN ELEKTRODA PEMBANDING Ag/AgCl Pirim Setiarso Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya ABSTRAK Telah dibuat elektroda pembanding Ag/AgCl dari kawat Ag diameter 0.4 mm dan panjang 4 cm. Elektrodeposisi AgCl berlangsung dalam larutan NaCl 0.1 M pada kawat Ag sehingga terbentuk AgCl. Elektrolisis dilakukan dengan potensial konstan pada 2500 mv arus 100 A selama 10 menit menggunakan alat Voltammetri. Kawat Ag/AgCl yang terbentuk dimasukkan ke badan elektroda yang telah diisi dengan 3 ml larutan KCl 3 M. Elektroda Ag/AgCl hasil pembuatan dikarakterisasi mengenai presisi dan akurasi menggunakan larutan K 4 Fe(CN) dibandingkan dengan elektroda Ag/AgCl komersial. Pada karakterisasi elektroda Ag/AgCl digunakan elektrolit pendukung KClO 4 secara voltammetri siklis dan deferensial pulsa voltammetri. Berdasarkan voltamogram CV dan DPV larutan K 4 Fe(CN) relatif terhadap dan Ag/AgCl komersial terbukti memberikan respon lebih baik dari komersial hal itu dapat dilihat dari harga ratarata arus DPV yang dihasilkan 8,1 µa sedang elektroda Ag/AgCl komersial 5,43 µa. Standar deviasi arus DPV dengan pembanding 1,0 µa lebih kecil dari komersial 2,0 µa. Hal ini dapat diartikan pengukuran dengan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri memiliki presisi dan akurasi lebih baik dari pada elektroda komersial. Kata kunci : Elektroda Ag/AgCl, Voltametri PENDAHULUAN Elektroda pembanding diperlukan dalam analisis secara elektrometri yang berbasis potensiometri atau amperometri. Potensial yang terukur pada elektrometri adalah beda potensial antara elektroda kerja dan elektroda pembanding. Elektroda pembanding yang umum digunakan dalam analisis diantaranya elektroda kalomel jenuh (EKJ) dan elektroda Ag/AgCl. Elektroda EKJ memberikan potensial 0,220 V relatif terhadap elektroda standar hidrogen, adapun elektroda Ag/AgCl memberikan potensial sebesar 0,019 V relatif terhadap EKJ. Potensial yang diberikan oleh elektroda Ag/AgCl dapat dijelaskan sebagai berikut: AgCl (s) + e Ag (s) + Cl E 0 Ag + /Ag = 0,222 V (I.1) C 179

2 Adapun potensial yang diberikan oleh ion Ag + dalam larutan mengikuti persamaan Nernst E = E ln [Cl ] (I.2) Apabila persamaan (I.2) dikondisikan pada suhu 25 0 C dan konsentrasi Cl = 3 M maka persamaan (I.2) dapat diselesaikan E = 0,222,.. E = (0,222 0,028) V = 0,194 V ln[3] (I.3) Secara teori potensial yang diberikan oleh elektroda Ag/AgCl yang dipakai dalam penelitian ini V. Gambar 1 Elektroda Ag/AgCl. Elektroda Ag/AgCl yang telah dibuat dikarakterisasi menggunakan larutan K 4 Fe(CN) secara voltametri siklis dan diferensial pulsa voltametri dibandingkan dengan Elektroda Ag/AgCl buatan pabrik. Metodologi 1. Bahan Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini di antaranya: Tabung kaca badan elektroda, kawat Ag diameter 0,4 mm, Larutan KCl 3 M, Larutan NaCl 0,1 M, Larutan K 4 Fe(CN), Larutan KClO 4, Aquades. 2. Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah seperangkat alat Voltammetri merk Epsilon. 3. Cara kerja C 180

3 Elektroda pembanding Ag/AgCl dalam penelitian ini dibuat dari kawat Ag diameter 0.4 mm dan panjang 4 cm. Elektrodeposisi AgCl berlangsung dalam larutan NaCl 0.1 M pada kawat Ag sehingga terbentuk AgCl dilakukan secara elektrolisis dengan potensial konstan pada 2500 mv arus 100 A selama 10 menit. Kawat Ag/AgCl dimasukkan ke badan elektroda yang telah diisi dengan 3mL larutan KCl 3 M selanjutnya ditutup dengan sumbat karet dan diisolasi dengan parafilm. Elektroda Ag/AgCl hasil pembuatan dikarakterisasi menggunakan larutan K 4 Fe(CN) dibandingkan dengan elektroda Ag/AgCl komersial. Karakterisasi elektroda Ag/AgCl digunakan elektrolit pendukung KCl secara voltametri siklis dan deferensial pulsa voltammetri. HASIL DAN PEMBAHASAN Elektroda Ag/AgCl yang telah dibuat dan dikarakterisasi menggunakan K 4 Fe(CN) 10 3 M dengan elektrolit pendukung KClO M dibandingkan dengan elektroda Ag/AgCl komersial secara voltametri. Pada pengukuran digunakan elektroda Pt sebagai elektroda kerja dan elektroda pembantu sedang elektroda pembanding adalah Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial. Berikut adalah voltamogram voltametri siklis dan deferensial voltametri. CVfsSR 8 Arus A Arus A 4 Pengukuran E(V) relatif terhadap elektroda Ag/AgCl lokal E(V) relatif terhadap elektroda Ag/AgCl lokal Gambar 1 Voltamogram CV dan DPV fungsi laju pindai dari K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap Cv K 4 Fe(CN) Ag/AgCl buatan pabrik Arus A Arus ( )A 4 Pe ngukuran E(V) relatif terhadap elektroda Ag/AgCl E (V ) relatif terhadap elektroda Ag /AgCl buatan pabrik Gambar 2 Voltamogram CV dan DPV fungsi laju pindai dari K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl komersial C 181

4 Dari Gambar 1 dan 2 dapat diambil data Ipa dan Ipc seperti pada Tabel 1 berikut: Tabel 1 Data Ipa K 4 Fe(CN) 10 3 M terhadap laju pindai Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial ν ν 1/2 Ipa µa Ipc µa Ipa/Ipc Ipa µa Ipc µa Ipa/Ipc Ag/AgCl buatan sendiri Ag/AgCl komersial 50 7,0711,984 3,3433 2,0897 3,5733 0,72 4, ,809 4,8747 2,0229 5,0549 0, , , ,9833 5,971 2,0052,0597 0,355 1, , ,1057,8224 2,075 7,458 0, , , ,7982 7,574 2,0857 8,4252 1,0814 7, , ,4101 8,2597 2, ,18 1,039 9, , ,728 8,9313 2, ,0324 1,5202 7,2572 Berdasarkan Tabel 1 dapat dibuat kurva ν 1/2 lawan Ipa relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial seperti berikut: ( Laju pindai) 1/2 Y = X R = Ipa (V/ menit) Gambar 3 Kurva ν 1/2 lawan arus Ipa K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap (laju pindai) 1/2 Y = X R = Ipa V/menit) Gambar 4 Kurva ν 1/2 lawan arus Ipa K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl komersial C 182

5 Tabel 2 Tabel persamaan regresi linier antara ν 1/2 lawan arus puncak DPV K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap dan komersial Kurva Elektroda Ag/AgCl Elektroda Ag/AgCl komersil Ipa vs ν 1/2 Ipc vs ν 1/2 buatan sendiri Y = 0, ,0148 X R = 0, Y =0,073 0,4748 X R =0, Y =1, ,482 X R = 0,99 Y = 2,1243 0,1932 X R = 0, Dari Tabel (1) dapat dibuat pula kurva antara Ipa/Ipc lawan laju pindai untuk K 4 Fe(CN) 10 3 M dapat dilihat pada Gambar berikut: Ag/AgCl lokal Ag/AgCl komersial 5 Ipa/Ipc Laju pindai (V/menit) Gambar 5 Kurva antara laju pindai lawan Ipa/Ipc K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap dan komersial Koefisien difusi dari K 4 Fe(CN) 10 3 M dihitung dengan menggunakan persamaan i = 2, n 2/3 A D 1/2 ν 1/2 Adapun hasinya dapat dilihat pada Tabel 3 berikut: Tabel 3 Koefisien difusi dari K 4 Fe(CN) 10 3 M Ipa relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan Ag/AgCl komersial Elektroda Ag/AgCl buatan Elektroda Ag/AgCl komersial sendiri ν Ipa µa D D (10 4 ) cm 2 D D (10 4 ) /det Ipa µa cm 2 /det 7,0711,984 0,0192 3,84 3,5733 0,0102 1, ,809 0,0192 3,84 5,0549 0,0102 1, , ,9833 0,0192 3,84,0597 0,009 0,921 14, ,1057 0,0198 3,9204 7,458 0,0102 1, , ,7982 0,0198 3,9204 8,4252 0,0108 1,14 C 183

6 17, ,4101 0,0198 3, ,18 0,0114 1,299 18, ,728 0,0198 3, ,0324 0, Dari Tabel 3 dapat dibuat kurva antara ν 1/2 lawan koefisien difusi dari K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap dan komersial berikut: Koef Difusi (D) (10 4 ) cm 2 /det Elektroda Ag/AgC l lokal Elektroda Ag/AgCl komersial Laju pindai ( V/m enit Gambar Kurva antara laju pindai lawan koefisien difusi relative terhadap dan komersial dari K 4 Fe(CN) 10 3 M Dengan cara yang sama dapat dihitung pula koefisien difusi dari Ipc K 4 Fe(CN) 10 3 M relative terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial sedangkan hasilnya sebagai berikut: Tabel 4 Koefisien difusi dari K 4 Fe(CN) 10 3 M Ipc relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan Ag/AgCl komersial Ag/AgCl buatan sendiri Ag/AgCl komersial ν Ipc (10 ) A D D(10 4 ) cm 2 /det Ipc (10 D D (10 5 ) ) A cm 2/ det 7,0711 3,3433 0,0093 0,849 0,72 0,0021 0, ,8747 0,009 0,921 0,2857 0,000 0,030 12,2475 5,971 0,009 0,921 0,355 0,000 0,030 14,1421,8224 0,0095 0,9025 0,5981 0,0008 0,040 15,8114 7,574 0,0094 0,883 1,0814 0,0013 0,190 17,3205 8,2597 0,0094 0,883 1,039 0,0011 0, ,7083 8,9313 0,0094 0,883 1,5202 0,001 0,250 Dari Tabel 4 dapat dialurkan kurva antara laju pindai (ν) 1/2 lawan koefisien difusi dari K 4 Fe(CN) 10 3 M relatif terhadap elektroda C 184

7 Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial berikut: 1.0 Koef difusi (10 4 ) Ag/AgCl lokal Koef difusi (10 5 ) Ag/AgCl komersial Elektroda Ag/AgCl lokal Elektroda Ag/AgCl komersial La ju pind ai ( ) 1/2 V/m en it Gambar 7 Kurva laju pindai (ν) 1/2 lawan koefisien difusi dari K 4 Fe(CN) 10 3 M relative terhadap dan komersial Untuk menentukan jumlah electron yang terlibat dalam reaksi dari voltamogram CV Gambar 1 dan 2 dapat diambil data Epa dan Epc seperti pada Tabel 5 dan berikut: Tabel 5 Parameter elektrokimia voltamogram larutan K 4 Fe(CN) 10 3 M menggunakan Peng Epa (V) Epc (V) Ipa µa Ipc µa Epa Epc (V) Ipa/Ipc 1 0,4091 0,3329 9,727 4,473 0,072 2, ,4091 0,3329 9,727 4,473 0,072 2, ,4091 0,3329 9,727 4,473 0,072 2, ,4091 0,3329 9,727 4,90 0,072 2, ,4091 0,3329 9,727 4,90 0,072 2,0215 0,4091 0,3329 9,7591 4,90 0,072 2, ,4091 0,3329 9,7591 4,599 0,072 2,12297 Tabel Data pengulangan dan potensial redok relatif terhadap elektroda Ag/AgCl komersial Peng Epa (V) Epc (V) Ipa µa Ipc µa Epa Epc (V) Ipa/Ipc 1 0,3175 0,228 5,3172 0,1297 0, , ,3175 0,228 5,1012 0,1297 0, , ,3175 0,228 5,8998 0,173 0, , ,3175 0,228 5,125 0,0217 0, , ,3175 0,228 5,0398 0,0217 0, ,249 0,3175 0,228 5,0251 0,009 0, , ,3175 0,228 4,7919 0,1444 0, ,1849 Berdasarkan harga ratarata EpaEpc K 4 Fe(CN) 10 3 M 0,072 terhadap dan 0,0547 terhadap elektroda C 185

8 Ag/AgCl komersial, dapat dihitung jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi pada suhu 25 0 C. Jumlah elektron yang terlibat untuk ( n = 0,059/0,072 = 0,7743) sedang untuk elektroda Ag/AgCl komersial (n = 0,059/ 0,0547 = 1,078), atau n 1. Sehingga jumlah elektron yang terlibat sesuai untuk reaksi reduksi K 4 Fe(CN) baik untuk elektroda Ag/AgCl komersial dan buatan sendiri. Fe(CN) e Fe(CN) Dari voltamogram DPV Gambar 1 dan 2 dapat diambil data arus puncak berikut: Tabel 7 Data tujuh pengulangan pengukuran arus DPV larutan K 4 Fe(CN) 10 3 M Peng Ag/AgCl buatan sendiri (10 5 ) A Ag/AgCl komersial (10 5 ) A 1 8,0175 5, ,027 5, ,1705 5, ,1948 5, ,1705 5,4032 8,2157 5, ,3234 5,8453 Dari Tabel 7 dapat dibuat kurva antara replikasi pengukuran lawan arus Arus 10 A Ag /AgC l lokal Ag /AgCl komersial P e ng u la n g a n Gambar 8 Kurva antara pengulangan dan arus DPV K 4 Fe(CN) 10 3 M dengan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial C 18

9 Ratarata arus DPV dengan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri = (8,150 ± 0,1009) 10 5 A dan komersial ( 5,4378 ± 0,202417) 10 5 A. Untuk 8,150 5,4378 t 31,9507 0,0255(7 7) 49 t hitung = 31,95 > t tabel = 0,338. Sehingga dapat dikatakan arus DPV hasil pengukuran K 4 Fe(CN) 10 3 M dengan menggunakan elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial menurut statistik terdapat pebedaan yang berarti. Untuk lebih mengetahui adakah perbedaan arus yang dihasilkan antara elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial dilakukan uji t menggunakan persamaan. menguatkan hasil pengukuran akan dibandingkan potensial yang terukur. Adapun potensial yang terukur untuk 7 kali pengulangan pengukuran pada Tabel (5 dan ) dapat dibuat kurva antara pengulangan lawan EpaEpc A g /A gc l pabrik A g /A gc l sendiri E(V) P e n g u lan g a n Gambar 9 Potensial yang dihasilkan K 4 Fe(CN) 10 3 M dengan elekroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial Dari tabel (4 dan 5) EpaEpc yang diberikan ratarata komersial (0,0547 ± 0 ) V dan buatan sendiri (0,072 ± 0) V. didapakan t hitung = ~ > t tabel = 0,338 sehingga secara statistik terdapat perbedaan yang berarti. Perbedaan tersebut disebabkan beberapa hal di antaranya 1. Sekat elektroda Ag/AgCl komersial berbeda dengan sekat Ag/AgCl buatan buatan sendiri yang terbuat dari silika gel. 2. Ketebalan sekat elektroda Ag/AgCl komersial berbeda dengan sekat Ag/AgCl buatan sendiri dengan ketebalan 2 mm. 3. Pengisi elektroda laruatan KCl 3 M boleh jadi sama namun ketebalan kawat 4. Ag dan gcl berbeda antara elektroda Ag/AgCl komersial dengan Ag/AgCl buatan sendiri. Walaupun terdapat perbedaan yang berarti menurut statistik akan tetapi memberikan respon lebih baik dari komersial hal itu dapat dilihat dari harga ratarata arus DPV yang dihasilkan 8, A sedang elektroda Ag/AgCl komersial 5, A. Standar deviasi arus DPV dengan pembanding 0, A lebih kecil dari komersial 0, A. Hal ini dapat diartikan pengukuran dengan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri memiliki presisi C 187

10 dan akurasi lebih baik dari pada elektroda komersial. Dari uraian di atas maka peneliti menggunakan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri untuk pengukuran dalam penelitian ini. KESIMPULAN Berdasarkan data voltamogram dan perhitungan dapat diambil kesimpulan secara umum elektroda Ag/AgCl buatan sendiri merespon secara elektrokimia dari larutan K 4 Fe(CN) 10 3 M lebih baik dari pada elektroda Ag/AgCl komersial. Berdasarkan perhitungan secara statistik potensial, arus puncak, koefisien difusi memberikan hasil yang lebih baik terbukti dari simpangan lebih kecil dibanding elektroda Ag/AgCl komersial. Sensitivitas, akurasi dan presisi lebih baik daripada elektroda Ag/AgCl komersial. DAFTAR PUSTAKA Dick,J.G., (1973): Analitical Chemistry, 1 st Ed, McGraw Hill Kogakusha LTD, Tokyo Ewing, G.W., (1975): Instrumental Methods of Chemical Analysis, 4 th Ed, McGraw Hill International Book Company 273, Harvey, D., (2000): Modern Analytical Chemistry, McGrawHill Higher Education, Boston, J.Widera, W.H. Steinecker, G.E. Pacey dan J.A. Cox (2003): Voltammetry in electrolytefree liquids using a threeelectrode probe with a sol gel Matrix, Journal of Applied Electrochemistry, 33, Skoog, D.A., dan West, D.M., (1980): Principles of Instrumental Analysis, 2 nd Ed, HoltSaunders Japan, Tokyo 031. Skoog, D.A.; West D.M., Holler F.J., dan Crouch S.R., (2004): Fundamentals of Analytical chemistry. Brooks/Cole Pub Co. C 188