Download - Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
1/31
1
MAKALAH KIMIA ELEKTRO ANALITIK
ANALISIS VOLTAMETRI DAN APLIKASINYA
Penentuan Kadmium dalam Air Menggunakan Voltametri Stripping Anodik Pada ElektrodaPasta Karbon yang Dimodifikasi dengan Serat Tempurung Kelapa
Disusun oleh:
1. Rizal Nur Huda 125090200111026
2. Lilis Diah Puspitasari 125090200111048
3. Nur Lailatur Rahmah 125090200111053
4. Ayu Gumilang C.B 125090200111055
5.
Sri Ayu Wulandari 125090201111008
6. Ratna Agus Atikaningsih 125090201111009
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2015
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
2/31
2
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wataala, karena berkat rahmat-
Nya kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul Analisis Voltametri dan Aplikasinya:
Penentuan Kadmium dalam Air Menggunakan Voltametri Stripping Anodik Pada Elektroda
Pasta Karbon yang Dimodifikasi dengan Serat Tempurung Kelapa. Makalah ini diajukan guna
memenuhi tugas mata kuliah Kimia Elektro Analitik.
Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta
pengetahuan kita mengenai analisis voltametri dan aplikasinya. Kami juga menyadari
sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna.
Oleh sebab itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang
telah skami susun, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.
Malang, Desember 2015
Penyusun
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
3/31
3
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .............................................................................................................. 2
DAFTAR ISI ............................................................................................................................. 3
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................................... 4
1.1 Latar Belakang .................................................................................................................. 41.2 Rumusan Masalah ............................................................................................................. 4
1.3 Tujuan ............................................................................................................................... 4
BAB II PEMBAHASAN .......................................................................................................... 5
2.1 Pengertian Voltametri ....................................................................................................... 5
2.2 Prinsip Analisis Voltametri ............................................................................................... 7
2.3 Jenis-Jenis Analisis Voltametri ....................................................................................... 10
2.4 Aplikasi Analisis Voltametri .......................................................................................... 17
2.5 Contoh Soal Analisis Voltametri .................................................................................... 29
BAB III PENUTUP ................................................................................................................ 303.1 Kesimpulan ..................................................................................................................... 30
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 31
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
4/31
4
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Voltametri merupakan metode analisis menggunakan teknik potensial terkontrol yaitu
pengukuran respon arus dari analit dengan pemberian potensial pada elektroda. Respon arus
yang dihasilkan berasal dari transfer elektron selama proses oksidasi dan reduksi dari analit.
Secara termodinamika potensial elektroda dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan
kuantitatif.
Seiring kemajuan elektronika, teknik voltametri juga mengalami perkembangan yang
cukup pesat dengan semakin akuratnya pemberian potensial dan pengukuran arus. Beberapa
aplikasi voltametri diantaranya untuk analisis di bidang lingkungan, farmasi, sintesis
senyawa kompleks, dan sintesis senyawa organic. Modulasi pemberian potensial juga lebih
bervariasi dengan kontrol komputer, sehingga sensitivitas dan selektivitas semakin
meningkat.
Berbagai jenis teknik voltametri telah dikembangkan, seperti voltametri siklik,
amperometri, voltametri pulsa diferensial, dan lain sebagainya. Perbedaan dari berbagai
jenis teknik tersebut adalah terletak pada profil pemberian sinyal listriknya saja. Perbedaan
pemberian sinyal listrik pada setiap pengembangan teknik voltametri menyebabkan setiap
metode memiliki keunggulsn tersendiri. Maka dari perlu dilakukan penyusunan makalah ini
untuk lebih memahami mengenai analisis voltametri dan aplikasinya.
1.2Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan voltametri?
2. Bagaimana prinsip dari analisis voltametri?
3. Jelaskan jenis-jenis analisis voltamentri!
4. Jelaskan salah satu aplikasi dari analisisvoltametri!
5.
Berikan contoh soal dari analisis voltametri!
1.3Tujuan
Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk mengetahui pengertian dan prinsip
dari analisis voltametri, jenis-jenis analisis voltametri, contoh aplikasi dan contoh
perhitungan dari analisis voltametri.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
5/31
5
BAB II
PEMBAHASAN
2.1PENGERTIAN VOLTAMETRI
Voltametri merupakan salah satu teknik elektroanalitik dengan prinsip dasar
elektroanalisis. Elektroanalisis merupakan suatu teknik yang berfokus pada hubungan
antara besaran listrik dengan reaksi kimia, yaitu menentukan satuan-satuan listrik seperti
arus, potensial, atau tegangan, dan hubungan dengan parameter-parameter kimia. Teknik
voltametri yang pertama kali diperkenalkan adalah polarografi yang dikembangkan oleh
Jaroslav Heyrovsky di awal tahun 1920-an, yang kemudian mendapatkan nobel kimia pada
tahun 1959 atas penelitiannya menggunakan elektroda tetes raksa untuk analisis logam.
Voltametri adalah metode elektrokimia dimana arus diamati pada pemberian potensialtertentu. Voltametri berasal dari kata volt ampero metry. Kata volt merujuk pada
potensial, amperro merujuk pada arus, dan metry merujuk pada pengukuran, sehingga dapat
diartikan bahwa voltametri adalah pemberian potensial pada elektroda kerja dan arus yang
timbul dari hasil reaksi diukur. Timbulnya arus disebabkan karena terjadinya reaksi oksidasi
dan reduksi pada permukaan elektroda. Arus yang dihasilkan sebanding dengan konsentrasi
analit dalam larutan.
Voltametri merupakan metode analisis menggunakan teknik potensial terkontrol yaitu
pengukuran respon arus dari analit dengan pemberian potensial pada elektroda. Respon arus
yang dihasilkan berasal dari transfer elektron selama proses oksidasi dan reduksi dari analit.
Secara termodinamika potensial elektroda dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan
kuantitatif. Reaksi yang terjadi berdasarkan persamaan Nernst, sebagai berikut:
rC
C
nF
RTEE
0log303,2
dengan E0 adalah potensial standar reaksi redoks yang terjadi, R adalah tetapan gas mutlak,
T adalah temperatur (K), F adalah bilangan Faraday, CO adalah konsentrasi analit yang
teroksidasi, dan Cr adalah konsentrasi analit yang tereduksi. Arus yang dihasilkan dari
reaksi oksidasi reduksi tersebut dinamakan arus Faraday, karena mengikuti hukum Faraday
(1 mol bahan memberikan n x 96478 Couloumb listrik). Hasil plot arus Faraday versus
potensial dinamakan voltamogram.
Ion-ion analit dalam larutan akan bergerak menuju permukaan elektroda ketika
potensial diterapkan. Mekanisme gerakan transport massa/migrasi ion dari larutan menuju
permukaan elektroda melalui 3 cara yaitu:
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
6/31
6
1) Difusi, adalah migrasi yang dikarenakan adanya suatu gradient konsentrasi. Arus ini
disebabkan migrasi spontan analit dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.
2) Elektromigrasi, adalah migrasi yang disebabkan kation berpindah menuju katoda dan
anion menuju anoda. Arus ini disebabkan oleh muatan yang dibawa oleh ion-ion
melalui larutan berdasarkan bilangan transfernya.
3) Konveksi, adalah migrasi yang disebabkan oleh pengadukan, perbedaan densitas, atau
perbedaan temperatur. Konveksi terjadi ketika alat mekanik digunakan untuk
membawa reaktan menuju elektroda dan memindahkan produk dari permukaan
elektroda. Alat yang paling umum digunakan untuk pengadukan adalah pengaduk
magnetik.
Volume larutan di tempat terjadinya gradien konsentrasi disebut sebagai lapisan difusi.
Tanpa transformasi yang lain, ketebalan lapisan difusi meningkat seiring dengan waktukarena terjadi penurunan konsentrasi reaktan pada permukaan elektroda.
Seluruh mekanisme migrasi ion akan menimbulkan arus yang sangat kompleks dan
menyebabkan hubungan antara arus dan konsentrasi tidak sebanding. Arus dari migrasi ion
secara difusi saja yang sebanding dengan konsentrasi. Untuk mendapatkan hubungan yang
sebanding maka migrasi ion secara konveksi dan elektromigrasi harus diminimalkan.
Konveksi dapat diminimalkan dengan tidak melakukan pengadukan dan penggunaan
konsentrasi rendah. Elektromigrasi diminimalkan dengan menambah elektrolit pendukung
dalam larutan dengan konsentrasi 50 sampai 100 kali dari konsentrasi analit.
Flux materi menuju dan menjauhi permukaan elektroda adalah fungsi kompleks dari
ketiga jenis transport massa. Dengan membatasi hanya difusi saja sebagai transport massa
yang signifikan terhadap perpindahan reaktan dan produk, arus dalam sel voltametri dapat
dirumuskan:
0
xbulk CCnFAD
i
dengan n = jumlah elektron yang ditransfer dalam reaksi redoks
F = tetapan Faraday (96.478 C/mol)
A = luas area elektroda (cm2)
D = koefisien difusi reaktan atau produk (cm2/s)
= ketebalan lapisan difusi (cm)
Cbulk = konsentrasi larutan analit (mol/dm3)
Cx=0 = konsentrasi larutan di permukaan elektroda (mol/dm3)
Persamaan ini valid jika konveksi dan migrasi tidak mengganggu terbentuknya lapisan
difusi antara elektroda dan badan larutan (bulk). Migrasi dihilangkan dengan
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
7/31
7
menambahkan larutan pendukung inert (elektrolit) konsentrasi tinggi ke dalam larutan
analit. Ion dengan muatan yang sama berinteraksi sama kuatnya dengan permukaan
elektroda, sehingga memiliki peluang yang sama besar untuk bermigrasi. Keberadaan ion
inert dalam jumlah besar akan memperkecil jumlah ion produk atau reaktan yang berpindah
(transport massa) dengan cara migrasi. Konveksi dapat dengan mudah dieliminasi dengan
tidak mengaduk atau mendorong larutan melewati suatu sel elektrokimia yang mengalir.
Dinamika fluida yang melewati elektroda menghasilkan lapisan difusi kecil (0,001-0,001
cm), dan kecepatan transport massa oleh konveksi turun menjadi nol.
2.2PRINSIP ANALISIS VOLTAMETRI
Dalam teknik voltametri, potensial yang diberikan dapat diatur sesuai sesuai
keperluan. Kelebihan dari teknik ini adalah sensitifitasnya tinggi, limit deteksi yang rendah
dan memiliki linier yang lebar. Selama proses pengukuran, konsentrasi analit praktis tidak
berubah karena hanya sebagian kecil analit yang dielektrolisis. Potensial elektroda kerja
diubah selama pengukuran, dan arus yang dihaslkan dialurkan terhadap potensial yang
diberikan pada elektroda kerja. Arus yang diukur pada analisis voltametri terjadi akibat
adanya reaksi redoks pada permukaan elektroda. Kurva arus terhadap potensial yang
dihasilkan disebut dengan voltamogram.
Sel voltametri terdiri dari elektroda kerja, elektroda pembantu, dan elektroda
pembanding. Ketiga elektroda tersebut tercelup dalam sel voltametri yang berisi larutansampel seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Rangkaian sel voltametri
Potensial luar diberikan antara elektroda kerja dan elektroda pembanding. Bila ada
reaksi oksidasi maupun reduksi pada elektroda kerja, arus yang dihasilkan dilewatkan ke
elektroda pembantu, sehingga reaksi yang terjadi pada elektroda pembantu akan
berlawanan dengan reaksi yang terjadi pada elektroda kerja. Untuk mengukur arus yang
timbul digunakan amperemeter (A). Antara elektroda kerja dan elektroda pembanding
diberikan tahanan (R) yang cukup tinggi agar arus tidak melewati elektroda kerja dan
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
8/31
8
elektroda pembanding, karena bila terjadi reaksi pada elektroda pembanding, potensial
elektroda pembanding akan berubah atau elektroda rusak.
a. Elektroda Kerja (Working Electrode/WE)
Elektroda kerja adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi atau reduksi. Kualitas
elektroda kerja tergantung pada dua faktor yaitu reaksi redoks dari analit dan arus latar
pada rentang potensial yang dibutuhkan dalam pengukuran. Elektroda kerja harus
memiliki syarat-syarat seperti memiliki respon arus dengan keberulangan yang baik,
rentang potensial yang lebar, konduktivitas listrik yang baik, dan permukaan elektroda
yang reprodusibel. Elektroda yang sering digunakan adalah elektroda merkuri, karbon,
dan logam mulia.
Elektroda Merkuri
Merkuri dipilih sebagai bahan pembuat elektroda, sebab merkuri memilikioverpotensial aktivasi yang tinggi untuk evolusi hidrogen, rentang potensial
katoda yang lebar, reprodusibilitas yang tinggi, dan permukaan yang dapat
diperbaharui secara kontinyu. Kekurangan elektroda ini yaitu rentang potensial
anoda yang terbatas (merkuri teroksidasi) dan bersifat toksik.
Elektroda Padatan
Elektroda padat memiliki rentang potensial yang lebih besar disbanding elektroda
merkuri. Contoh elektroda padat yaitu karbon, platina, dan emas. Elektroda perak,
nikel, dan tembaga digunakan untuk aplikasi spesifik. Faktor penting dari
elektroda padat yaitu respon arus yang sangat tergantung pada permukaan
elektroda sehingga permukaan elektroda perlu mendapat perlakuan khusus
sebelum digunakan untuk mendapatkan keberulangan yang baik. Perlakuan yang
dilakukan tergantung pada bahan elektroda yang digunakan. Elektroda padat
cenderung memiliki permukaan yang heterogen dan kasar yang berpengaruh pada
aktivitas elektrokimia.
b. Elektroda Pembanding (Reference Electrode/RE)
Elektroda pembanding merupakan elektroda dengan harga potensial setengah sel yang
diketahui, konstan dan tidak bereaksi terhadap komposisi larutan yang sedang
dianalisis. Elektroda pembanding memberikan potensial yang stabil terhadap elektroda
kerja yang dibandingkan. Elektroda pembanding yang biasa digunakan adalah
elektroda kalomel jenuh dan elektroda perak/perak klorida.
Elektroda Kalomel Jenuh (EKJ)
Setengah sel elektroda kalomel jenuh dapat ditunjukkan sebagai berikut:
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
9/31
9
Hg2Cl2 (jenuh), KCl (x M) Hg, dimana x menunjukkan konsentrasi KCl di
dalam larutan. Reaksi elektroda dapat dituliskan sebagai berikut:
Hg2Cl2(s)+ 2e- 2Hg(l)+ 2Cl- (3)
Potensial sel ini bergantung pada konsentrasi ion klorida (x), dan harga
konsentrasi ini harus dituliskan untuk menjelaskan elektroda. Harga potensial EKJ
pada konsentrasi ion klorida jenuh adalah 0,244 V pada 25 C dibandingkan
terhadap elektroda hidrogen standar.
Elektroda Perak/Perak Klorida
Setengah sel dari elektroda perak dapat dituliskan:
AgCl (jenuh), KCl (x M) Ag
Reaksi setengah selnya adalah:
AgCl(s)+ e
-
Ag(s)+ Cl
-
Biasanya elektroda ini terbuat dari larutan jenuh KCl atau KCl 3,5 M yang harga
potensialnya adalah 0,199 V untuk larutan KCl jenuh, dan 0,205 V untuk larutan
KCl 3,5 M pada 25 C. Elektroda ini dapat digunakan pada suhu yang lebih tinggi
sedangkan elektroda kalomel tidak dapat digunakan.
c. Elektroda Pembantu (Counter Electrode)
Elektroda pembantu dikendalikan oleh potensiostat untuk kesetimbangan arus difusi
pada elektroda kerja dengan transfer elektron ke arah sebaliknya. Jika terjadi reduksi
pada elektroda kerja maka oksidasi terjadi pada elektroda pembantu. Elektroda
pembantu yang digunakan harus bersifat inert seperti kawat platina atau batang karbon
yang berfungsi sebagai pembawa arus.
Ketika analit dioksidasi pada elektroda kerja arus pergerakan electron melalui sirkuit
listrik eksternal menuju elektroda pembantu, dimana reduksi pelarut atau komponen
matriks larutan terjadi. Reduksi analit pada elektroda kerja memerlukan sumber elektron,
menghasilkan arus yang mengalir dari elektroda pembantu ke katoda. Arus yang muncul
dari elektroda kerja dan elektroda pembantu disebut arus Faraday.
Tanda pada arus ditetapkan berdasarkan reaksinya yang terjadi pada elektroda kerja.
Arus yang muncul dari reduksi analit disebut arus katoda dan diberi tanda positif. Arus
anodik muncul dari oksidasi dan diberi tanda negatif.
Arus Faraday berasal dari reaksi redoks pada permukaan elektroda. Arus lain juga
muncul dari suatu sel elektrokimia yang tidak berhubungan dengan reaksi redoks. Arus ini
disebut arus non Faraday dan terhitung jika komponen arus Faraday telah ditentukan.
Contoh terbentuknya arus non Faraday yaitu ketika potensial elektroda diubah.
Migrasi mengakibatkan partikel bermuatan negatif dalam larutan akan menuju elektroda
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
10/31
10
yang bermuatan positif, dan partikel bermuatan positif akan menuju elektroda negatif.
Ketika elektrolit inert mampu merespons migrasi hasilnya adalah terbentuknya lapisan
pada permukaan elektroda yang terstruktur yang disebut lapisan rangkap listrik, Electrical
Double Layer (EDL). Pergerakan partikel bermuatan dalam larutan meningkatkan arus non
Faraday yang singkat. Mengubah potensial elektroda akan mengubah struktur EDL yang
menghasilkan arus muatan yang kecil.
2.3JENIS-JENIS ANALISIS VOLTAMETRI
Jenis dan teknik yang termasuk kedalam voltametri adalah sebagai berikut:
a. Polarografi
Polarografi adalah suatu bentuk elektrolisis dalam mana elektroda kerja berupa
suatu elektroda merkuri tetes, dan direkam suatu kurva arus voltase (voltammogram).
Polarogarfi digunakan secara luas untuk analisis ion ion logam dan anion anionanorganik, seperti IO dan NO . Gugus fungsi senyawa organik yang mudah teroksidasi
atau tereduksi juga dipelajari dalam polarogarfi. Gugus fungsi yang digunakan
meliputi karbonil, asam karboksilat, dan senyawa karbon yang memiliki ikatan
rangkap.
b. Hydrodynamic Voltametri
Hydrodynamic voltametri bermanfaat untuk analisis reduksi atau oksidasi pada
potensial yang lebih positif karena hydrodynamic voltametri tidak dibatasi untuk
elektroda Hg. Arus pada hydrodynamic voltametri diukur sebagai fungsi dari aplikasi
potensial pada elektroda kerja.
c.
Stripping voltametri
Stripping Voltametri terdiri atas tiga teknik yaitu: anoda, katoda, dan adsorpsi
stripping voltametri. Anodic stripping voltametri terdiri dari dua tahap Pertama
pengontrolan potensial elektrolisis yang mana elektroda kerja, biasanya tetes merkuri
atau lapis tipis merkuri, pada potensial katoda yang cukup untuk melapisi ion logam
pada elektroda. Tahap kedua, potensial anoda di scan kearah potensial yang lebih
positif. Ketika potensial pada elektroda kerja cukup positif analit dilepaskan dari
elektroda, larutan dikembalikan dalam bentuk oksidasi. Arus selama tahap stripping
dimonitor sebagai fungsi dari potensial, memberikan bentuk kenaikan pada puncak
voltammogram yang sama Puncak arus yang proporsional pada konsentrasi analit
dalam larutan. Anodic stripping voltametri sangat sensitif pada percobaan, yang mana
harus dikontrol dengan hatihati jika hasilnya ingin akurat dan tepat.
Voltametri stripping anodik merupakan metode voltametri stripping dengan
pemberian potensial awal yang lebih negatif dibanding potensial reduksi setengah sel
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
11/31
11
larutan analitnya (reduksi analit) kemudian dilucutkan ke potensial yang lebih positif
(oksidasi analit). Metode ini efektif digunakan untuk logam yang dapat larut dalam
merkuri membentuk amalgam. Elektroda yang digunakan adalah elektroda tetes air
raksa menggantung (HMDE) dan elektroda film-tipis air raksa. Elektroda padat seperti
glassy carbon digunakan untuk menganalisa ion-ion logam yang sangat elektropositif
seperti Hg(II), Au(III), Ag(I), dan Pt. Sebagai contoh penentuan logam dengan
menggunakan elektroda merkuri. Tahap pertama yaitu deposisi analit dengan
pemberian potensial deposisi dimana dipilih potensial yang lebih negatif dari potensial
setengah gelombang dari ion atau ion-ion yang akan dianalisis. Selama tahap deposisi
umumnya dilakukan pengadukan untuk memaksimalkan kontak antara analit dan
elektroda.
Voltametri stripping katodik digunakan untuk menganalisis senyawa organikdan anorganik yang tidak dapat membentuk garam dengan merkuri. Prosedur dari
metode ini secara garis besar sama dengan langkah-langkah dalam voltametri stripping
anodik. Tahap pertama yaitu deposisi analit secara oksidasi dengan pemberian
potensial deposisi dimana dipilih potensial yang lebih positif dari potensial setengah
gelombang dari ion atau ion-ion yang akan dianalisis. Tahap kedua yaitu pelucutan
(stripping). Pada tahap ini potensial discan ke arah negatif sehingga HgA direduksi
dan arus yang mengalir diukur. Beberapa anion yang telah dapat ditentukan dengan
menggunakan metode ini diantaranya adalah arsenat, klorida, bromida, iodin, kromat,
ungstat, molibdat, vanadat, sulfat, oksalat, suksinat, selenat, sulfida, merkaptan,
tiosianat dan senyawa-senyawa tio.
Metode voltametri stripping adsorpsi merupakan bagian dari voltametri stripping
yang merupakan teknik baru dan terdiri dari 4 langkah yaitu pembentukan kompleks
antara logam dengan ligan, adsorpsi kompleks pada permukaan elektroda, reduksi
logam atau kompleks, dan pengukuran arus dengan scan potensial secara anoda atau
katoda. Tujuan dari teknik ini adalah untuk membuat analisis lebih selektif dan
menurunkan limit deteksi. Selektivitas dapat ditingkatkan dengan memilih ligan
maupun larutan elektrolit, semakin selektif ligan yang digunakan selektivitas akan
semakin baik. Limit deteksi diturunkan dengan meningkatnya konsentrasi analit yang
teradsorp pada permukaan elektroda. Voltametri stripping adsorpsi terutama
digunakan untuk analisis logam runut. Beberapa logam telah ditentukan dengan
metode ini mempunyai limit deteksi yang sangat rendah (10-1010-11 M). Seluruh
prosedur difokuskan pada pemilihan ligan. Selain itu metode ini sangat cocok
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
12/31
12
digunakan untuk penentuan senyawa organik (seperti obat anti kanker, vitamin dan
pestisida) yang menunjukan sifat aktif permukaan.
Berdasarkan pulsa potensial yang diberikan voltametri dapat dibagi menjadi enam
jenis pulsa potensial, yaitu:
1)
Voltametri Pulsa Normal
Voltametri pulsa normal (VPN) terdiri dari rangkaian pulsa yang berasal dari
peningkatan amplitude yang diberikan pada setiap akhir waktu hidup pulsa pada setiap
selang waktu tertentu. Cara pemberian pulsa dapat dilihat pada Gambar 2. Diantara
setiap pulsa, potensial elektroda dijaga tetap pada potensial dasar (Ein) agar tidak
terjadi reaksi pada analit. Amplitudo pulsa meningkat secara linear. Arus diukur
beberapa saat sebelum pulsa hilang. Waktu pemberian pulsa yang singkat
menyebabkan lapis difusi lebih tipis daripada teknik polarografi sehingga arusFaraday, arus yang timbul karena transfer electron, meningkat. Voltamogram yang
dihasilkan dari pengukuran dengan teknik ini berbentuk sigmoidal dengan besarnya
arus batas (iL) dinyatakan lewat persamaan:
m
L
t
CnFADi
2/1
Dengan tm merupakan waktu setelah pemberian pulsa pada saat arus diukur dan D
adalah koefisien difusi.
Gambar 2. Cara pemberian pulsa pada teknik VPN
Arus yang dihasilkan pada teknik ini lima hingga sepuluh kali lebih besar dari arus
yang dihasilkan oleh teknik polarografi DC.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
13/31
13
2) Voltametri Pulsa Diferensial
Teknik voltametri pulsa menggunakan pulsa gelombang dalam merekam
voltamogram yang memberikan peningkatan sensitivitas dan resolusi. Keuntungan
dari teknik pulsa adalah bahwa gelombang ini dirancang sedemikian rupa untuk
membedakan terhadap arus non-Faraday sehingga dapat meningkatkan sensitivitas.
Peningkatan resolusi sangat berguna ketika beberapa spesies. Elektroaktif dianalisis
secara simultan (Fifield dan Haines, 2000). Dalam teknik ini, sampling arus terjadi dua
kali yaitu pada awal sebelum pulsa naik dan pada akhir sebelum pulsa turun dan
menggunakan ketergantungan perbedaan waktu dari arus Faraday (if) dan arus
muatan(ic), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram arus Faraday (if) dan arus muatan (ic) versus waktu
Teknik ini bertujuan untuk menurunkan batas deteksi pengukuran voltametri
sampai dibawah konsentrasi 10-8M dalam mode pulsa diferensial. Peningkatan rasio
antara arus Faraday dan non Faraday sesuai sampai pada konsentrasi10 -8M (Wang,
2000). Pulsa diferensial dan teknik gelombang persegi adalah teknik pulsa yang palingumum digunakan. Polarogram Pulsa diferensial atau voltamogram puncaknya
terbentuk karena adanya perbedaan arus yang diukur (Hadzri, 2006). Diagram tahap
dalam DPV menghasilkan pulsa pada penyapuan linear dapat dilihat pada Gambar 4.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
14/31
14
Gambar 4. Diagram tahap pembentukan pulsa dan sampling arus pada DPV
Pada DPV arus disampling dua kali yaitu sebelum pulsa diberikan dan sebelum
pulsa jatuh, kira-kira 40 ms ketika arus bermuatan diturunkan. Pengurangan arus yang
disampling pertama dan kedua membentuk voltamogram derivatif. Tinggi arus puncak
berbanding lurus dengan konsentrasi analit. Arus yang dihasilkan dari pulsa diferensial
sangat efektif untuk mengoreksi arus latar belakang.
3)
Voltametri Pulsa Gelombang Persegi
Teknik voltametri gelombang persegi (VGP), pulsa diberikan pada elektroda
kerja dengan bentuk gelombang persegi simetris pada potensial dasar yang menyerupai
anak tangga Gambar 5.Voltametri gelombang persegi adalah tipe voltametri pulsa
yang mempunyai kelebihan yaitu sensitivitas yang tinggi dan laju selusur yang cepat.
Arus diukur dua kali setiap satu siklus gelombang persegi, yaitu pada akhir pulsa maju
dan pada akhir pulsa balik. Amplitudo modulasi gelombang persegi pada teknik ini
sangat besar sehingga saat pulsa balik dapat terjadi reaksi produk kembali menjadi
analit.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
15/31
15
Gambar 5. Cara pemberian pulsa pada teknik VGP
Voltamogram hasil pengukuran arus terhadap potensial dapat dilihat pada Gambar 6.
Puncak yang didapat cukup tajam dan simetris di sekitar potensial tengah
gelombangnya dan besarnya arus puncak sebanding dengan besarnya konsentrasi
analit di dalam larutan.
Gambar 6. Voltamogram teknik VGP
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
16/31
16
4) Voltametri Pulsa Siklik
Voltametri siklik merupakan teknik voltametri dimana arus diukur selama
penyapuan potensial dari potensial awal ke potensial akhir dan kembali lagi ke
potensial awal atau disebut juga penyapuan (scanning) dapat dibalik kembali setelah
reaksi berlangsung. Dengan demikian arus katodik maupun anodik dapat terukur. Arus
katodik adalah arus yang digunakan pada saat penyapuan dari potensial yang paling
besar menuju potensial yang paling kecil dan arus anodik adalah sebaliknya yaitu
penyapuan dari potensial yang paling kecil menuju potensial yang paling besar.
Gambar 7.Sinyal eksitasi untuk voltametri siklik
Voltametri siklik terdiri dari siklus potensial dari suatu elektroda yang
dicelupkan ke dalam larutan yang tidak diaduk yang mengandung spesieselektroaktif
dan mengukur arus yang dihasilkan. Potensial pada elektroda kerja dikontrol oleh
elektroda pembanding seperti elektroda kalomel jenuh (EKJ) atauperak/perak klorida.
Pengontrol potensial yang diterapkan pada dua elektroda dapat dianggap sebagai
sinyal eksitasi. Sinyal eksitasi untuk voltametri siklik adalah penyapuan potensial
linear dengan gelombang segitiga.
Potensial sinyal eksitasi segitiga menyapu potensial elektroda antara dua nilai.
Sinyal eksitasi pada Gambar 2.4 menyebabkan potensial pertama untukpenyapuan
negatif dari +0,80 (potensial awal) ke -0,20 V (potensial akhir) versusEKJ, sedangkan
titik arah penyapuan balik (switching potensial) menghasilkan penyapuan positif
kembali ke potensial awal 0,80 V. Kecepatan penyapuan terlihat pada kemiringan garis
yaitu 50 mV per detik.
Voltamogram siklik diperoleh dengan mengukur arus pada elektroda kerja
selama scan potensial. Arus dapat dianggap sebagai respon sinyal terhadap potensial
eksitasi. Voltamogram yang dihasilkan merupakan kurva antara arus (pada sumbu
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
17/31
17
vertikal) versus potensial (sumbu horizontal). Saat variasi potensial linear terhadap
waktu, sumbu horizontal dapat dianggap sebagai sumbu waktu.
Gambar 2.5 merupakan voltamogram siklik dengan menggunakan elektroda
kerja platina pada larutan yang mengandung K3Fe(CN)6 6,0 mM sebagai spesies
elektroaktif dalam larutan KNO3 1,0 M sebagai elektrolit pendukung. Sinyal eksitasi
potensial digunakan untuk memperoleh voltamogram pada Gambar 2.4 tetapi dengan
pemindahan potensial negatif sebesar -0,15 V. Dengan demikian vertikal menjadi
sumbu horizontal
Gambar 8.Voltamogram siklik larutan K3Fe(CN)6 mM dalam KNO3 1 M
2.4APLIKASI ANALISIS VOLTAMETRI
Pada makalah ini kami akan menjelaskan salah satu aplikasi dari analisis voltametri,
yaitu yang dikutip dari jurnal yang berjudul Penentuan Kadmium dalam Air Menggunakan
Voltametri Stripping Anodik Pada Elektroda Pasta Karbon yang Dimodifikasi denganBubuk Batok Kelapa. Jurnal ini membahas mengenai pengembangan dan penerapan
elektrokimia dari elektroda pasta karbon yang dimodifikasi dengan serat tempurung kelapa
untuk penentuan kadmium dalam sampel air.
a. Pendahuluan
Hal yang melatarbelakangi penelitian dalam jurnal ini adalah banyak
ditemukannya kadmium yang masuk kedalam perairan melalui berbagai operasi
industri. Kadmium menempati peringkat ketujuh dalam daftar prioritas tertinggi zat
berbahaya. Konsentrasi tinggi ion kadmium dapat membahayakan kesehatan manusia
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
18/31
18
dan mencemari lingkungan dan bersifat karsinogenik terhadap manusia dengan merusak
kekebalan tubuh manusia dan sistem saraf pusat dan penyebab penyakit seperti disfungsi
ginjal dan kerusakan hati. Oleh karena itu, identifikasi situs tercemar-kadmium yang
dibutuhkan oleh masyarakat.
Metode yang sebelumnya digunakan untuk analisis ion Cd (II) diantaranya adalah
penentuan kadmium secara voltametri stripping menggunakan elektroda berbasis
merkuri yang merupakan salah satu metode analisis yang sangat sensitif yang tersedia.
Tapi, karena menimbulkan efek dan limbah yang berbahaya, sangat disarankan untuk
mengganti merkuri dengan bahan elektroda lain. Baru-baru ini, elektroda pasta karbon
yang telah dimodifikasi dapat menjadi pengganti yang lebih baik dari elektroda berbasis
merkuri karena kesederhanaan persiapan, fleksibilitas modifikasi kimia, pembaharuan
yang cepat dari permukaan elektroda, dan sensitivitas setara dengan elektroda berbasismerkuri. Dengan demikian, elektroda pasta karbon termodifikasi (MCPEs) dan sensor
terkait menggunakan berbagai jenis pengubah (bahan kimia, enzim, dan ekstrak) telah
dikembangkan.
Tempurung kelapa telah banyak digunakan sebagai bahan limbah pertanian untuk
penyerapan Cd (II) dari larutan. Dalam kelanjutan dari penelitian pada modifikasi
elektroda pasta karbon sebelumnya, serat tempurung kelapa (Cocos nucifera) digunakan
untuk memodifikasi elektroda pasta karbon dengan tujuan utama sebagai bahan
pengubah untuk pengembangan sensor dalam penentuan kadmium.
b. Metode
Untuk mempelajari DPASV (Differential Pulse Anodic Sripping Voltametry),
yang pertama dilakukan adalah akumulasi potensial rangkaian terbuka dibawah
potensial dengan menempatkan elektroda dalam larutan logam disertai pengadukan
dengan waktu tertentu, kemudian dibilas dengan aquades diikuti dengan pertukaran
medium untuk analisis stripping.
Semua pengukuran dilakukan secara kuantitatif dengan menggunakan salah satu
metode anodic stripping voltammetryyaitu pulsa differensial untuk mencapai sensivitas
yang diperlukan pada analisis jejak. Pelaksanaan DPASV dilakukan melalui dua tahap,
yaitu: akumulasi dibawah rangkaian terbuka dimana elektroda yang dimodifikasi
direndam dalam larutan logam pada waktu tertentu. Elektroda tersebut kemudian dibilas
dengan aquades diikuti dengan pertukaran media untuk analisis stripping. Semua
pengukuran dilakukan pada suhu ruang (24 1 C). Kurva kalibrasi yang diplot dan
pengaruh berbagai zat potensial senyawa penganggu pada penentuan ion Cd (II)
dipelajari dibawah kondisi optimal.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
19/31
19
Persiapan serat tempurung kelapa - Elektroda Pasta Karbon (CPE)
termodifikasi. Pembelian kelapa dilakukan di pasar lokal, tempurung kelapa dipisahkan
antara lapisan luar dan lapisan dalam (mesocarp), dicuci dengan air dan dikeringkan
dalam oven pada suhu 50 C. Sebagian kecil dari partikel dengan ukuran kurang dari
150 m dipilih untuk persiapan elektroda. Modifikasi elektroda pasta karbon dibuat
dengan mencampurkan bubuk grafit dengan minyak mineral (rasio 80:20 w/w)
menggunakan mortar dan pestle. MCPEs dari perbedaan proporsi (5%, 10%, 15%, 20%,
25%, dan 30% w/w) disusun dengan menggantikan jumlah yang sesuai dari bubuk grafit
dengan tempurung kelapa. Pasta ditekan dalam tabung kaca dengan diameter bagian
dalam 3 mm dan kedalaman 4 cm untuk membentuk permukaan elektroda. Kawat
tembaga dimasukkan dari bagian belakang agar kontak dengan listrik. Permukaan
elektroda yang halus diperoleh dengan mendorong bahan elektroda dari bagianbelakang, sehingga menghapus sebagian kecil pasta dari ujung elektroda, dan memoles
permukaan elektroda pada kertas foto.
c. Pembahasan
Karakterisasi Morfologi Elektroda Pasta Karbon dari Bubuk Tempurung
Kelapa. Hasil scanning dari mikroskop elektron pada gambar 9(a)bubuk tempurung
kelapa yang tidak termodifikasi dan gambar 9(b)untuk tempurung kelapa termodifikasi
elektroda pasta karbon. Keduanya menunjukkan perbedaan morfologi.
Gambar 9. Hasil SEM dari Elektroda Pasta Karbon. (a) Eletroda Pasta Karbon
belum termodifikasi.(b) Elektroda Pasta Karbon yang dimodifikasi dengan serat
tempurung kelapa
Permukaan elektroda pasta karbon yang belum termodifikasi terlihat homogen
dengan pori-pori halus merata. Setelah elektroda pasta karbon tersebut modifikasi,
ukuran pori-porinya meningkat dan distribusi pori-pori di permukaannya menjadi tidak
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
20/31
20
rata. Kenaikan nilai kekasaran elektroda pasta karbon dari modifikasi serat tempurung
ini didukung dengan hasil analisa melalui mikroskop atom (AFM). Gambar 10(a)
merupakan elektroda pasta karbon dari serat tempurung kelapa yang tidak dimodifikasi
dan gambar 10(b)merupakan elektroda pasta karbon dari serat tempurung kelapa yang
dimodifikasi. Tingkat kekasaran permukaan elektroda mencapai 84,55 untuk elektroda
pasta karbon yang tidak dimodifikasi dan 183,96 nm untuk elektroda pasta karbon yang
dimodifikasi.
Gambar 10. Hasil AFM dari Elektroda Pasta Karbon. (a) Eletroda Pasta Karbon
belum termodifikasi.(b) Elektroda Pasta Karbon yang dimodifikasi dengan serat
tempurung kelapa
Karakterisasi elektrokimia. Semua percobaan elektrokimia dilakukanmenggunakan potensiostat Autolab Type III (Eco Chemie, Utrecht, Belanda) yang
dikendalikan oleh Personal Computer menggunakan software NOVA 1.8. Analisis ini
menggunakan elektroda pasta karbon termodifikasi sebagai elektroda kerja, sebuah Ag
/ AgCl (3,0 mol L-1 KCl) sebagai elektroda pembanding, dan kawat platinum sebagai
elektroda pembantu. Karakterisasi elektrokimia dilakukan dengan menggunakan
voltametri siklik. Analisis voltametri siklik dilakukan untuk menentukan K3[Fe(CN)6]
dengan larutan 0,1 M KCl sebagai elektrolit pendukung. Analisis ini juga mendeteksi
pengaruh modifikasi pada aktivitas transfer muatan seperti pada gambar 11.
Berdasarkan definisi voltamogram siklik (CV) dapat diamati bahwa pada gambar 11
pada kurva b, arus puncak redoks menurun dan terjadi perbedaan potensial puncak yang
meningkat. Hal ini terjadi karena serbuk tempurung kelapa bertindak sebagai elektron
inert yang memblokir perpindahan lapisan massa, menghalangi difusi ferricyanide
menuju permukaan elektroda. Berdasarkan hasil CV, dapat disimpulkan bahwa serbuk
tempurung kelapa berhasil tertanam pada permukaan elektroda yang dimodifikasi.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
21/31
21
Gambar 11. Voltamogram siklik dari elektroda pasta karbon. (a) CPE tidak
termodifikasi. (b) CPE termodifikasi dengan serat tempurung kelapa pada larutan
K3[Fe(CN)6] dengan larutan KCl 0,1 M
Studi impedansi elektrokimia. Untuk studi impedansi elektrokimia (EIS)
digunakan amplitudo AC dari 10 mV yang diterapkan pada frekuensi 1-100.000 Hz.
Gambar 12kurva (a) menunjukkan plot studi elektrokimia impedansi untuk elektroda
pasta karbon yang tidak termodifikasi dan gambar 12 kurva (b) untuk impedansi
elektroda pasta karbon yang termodifikasi. Pada gambar 12kurva (b) elektroda pasta
karbon termodifikasi dalam larutan 10 mM K3[Fe(CN)6]. Hasil studi EIS dianalisis
dengan rangkaian ekuivalen yang sesuai. Sirkuit yang paling pas untuk elektroda pasta
kerbon termodifikasi diberikan pada Gambar 12kurva b, dimana Rs adalah resistansi
solusi, Q adalah elemen fase konstan, dan Rp resistensi transfer muatan. Transfer biaya
nilai resistensi diamati untuk elektroda pasta kerbon yang tidak termodifikasi
dibandingkan dengan termodifikasi termodifikasi. Dan hasil spektroskopi impedansi
elektrokimia akan sesuai dengan hasil voltametri siklik.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
22/31
22
Gambar 12. Spektra elektrokimia impedansi dari Elektroda Pasta Karbon (a) Tidak
termodifikasi (kurva a) dan elektroda termodifikasi dengan serat tempurung kelapa
(kurva b) pada larutan K3[Fe(CN)6] (b) arus
Studi elektrokimia untuk penentuan logam. Kemampuan CS-MCPE untuk
penentuan Cd (II) dievaluasi oleh akumulasi Cd (II) pada potensial rangkaian terbuka
dan stripping elektrokimia larutan elektrolit menggunakan voltametri siklik.
Berdasarkan kurva CV dalam 0,1 asam klorida M yang terekam tidak menunjukkan
puncak tanpa akumulasi (Gambar 13 kurva a), sedangkan setelah akumulasi selama 10
menit, puncak oksidasi terdefinisi muncul dengan baik (Gambar 13kurva b), sesuai
dengan akumulasi oksidasi kadmium yang membuktikan bahwa logam kadmium akan
terakumulasi pada permukaan elektroda.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
23/31
23
Gambar 13. Voltamogram siklik dari elektroda pasta karbon termodifikasi dengan
serat tempurung kelapa pada HCl 0,1 M (a) Tanpa akumulasi (b) Setelah Cd (II)
diakumulasi selama 10 menit pada scan tingkat 50 mV/S
Berdasarkan hasil voltametri stripping anodik pulsa diferensial menunjukkan
hasil yang baik dan stripping anodik menunjukkan puncak simetris dengan potensi
puncak pada -713 mV setelah akumulasi (Gambar 14kurva b), sedangkan kurva datar
tercapai tanpa akumulasi (Gambar 14 kurva a). Semua pengukuran dilakukan pada
suhu kamar (24 C 1 C). Selama percobaan, elektroda disimpan di dalam larutan HCl
0,1 M.
Gambar 14. Voltamogram stripping anodic pulsa diferensial untuk penentuan Cd (II)
(a) Sebelum akumulasi (b) Setelah Cd (II) setelah diakumulasi selama 10 menit dalam
larutan HCl 0,1 M
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
24/31
24
Studi FTIR. Dari hasil FT IR didapatkan bahwa serat tempurung kelapa kering
memiliki pita serapan pada 3.425, 1.625, 1,448 dan 1,2614 cm-1 Yang
merepresentasikan perenggangan gugusOH, C=O, ikatan OH dan vibrasi peregangan
C-O . Setelah dikondisikan dengan Cd (II) pita absorbsi berubah menjadi 3.431, 1.631,
1,446 dan 1,257 cm-1. Hal ini menunjukkan bahwa gugus OH, C-O dan C=O telah
masuk kedalam ikatan Cd (II).
Gambar 15. Spektra FTIR dari serat tempurung kelapa sebelum (a) dan setelah
diperlakukan dengan Cd (II) (b)
Mekanisme Akumulasi.Berdasarkan hasil penelitian dan informasi dari artikel
yang relevan, maka mekanisme pengikatan logam pada permukaan elektroda
termodifikasi dapat diusulkan. Bubuk tempurung kelapa mengandung gugus oksigen
yang terdiri atas gugus fungsional lignin dan selulosa. Gugus fungsional aktif ini dapat
menjadi pemicu terjadinya interaksi fisikal antara gugus tersebut dengan ion logam Cd
(II). Adapun mekanisme yang terjadi ditunjukkan dengan jalur reaksi sebagai berikut:
Parameter Optimasi. Parameter berbeda yang diambil pada analisis voltametri
antara lain varasi jumlah, media akumulasi, akumulasi waktu, dan media voltametri
yang dipergunakan.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
25/31
25
Variasi jumlah. Dampak dari jumlah serbuk batok kelapa kering pada CPE
yang dimodifikasi pada puncak yang sudah diunjukkan pada Gambar 16. Hasilnya
mengindikasikan bahwa terjadi peningkatan titik puncak dengan peningkatan serbuk
batok kelapa kering yang digunakan.
Gambar 16. Respon pengaruh dari modifikasi jumlah DPASV.
Yang memfasilitasi akumulasi dari cadmium pada permukaan elektroda.
Bagaimanapun, pada persentase relative bubuk tempurung kelapa sebesar 20%, dapat
diperoleh puncak serapan tertinggi. Setelah melampaui persentase 20%, peningkatan
variasi jumlah menyebabkan penurunan nilai serapan, karena adanya jumlah serang
tempurung kelapa yang berlebih sehingga menyebabkan penurunan konduktivitas dari
elektroda termodifikasi
Akumulasi Media. Penumpukan kadmium diuji pada elektrolit pendukung
seperti larutan asam, larutan basa, dan buffer yang berbeda seperti buffer asetat, buffer
fosfat, dan buffer Britton-Robinson. Puncak voltametri dari larutan buffer asetat
menunjukkan puncak anodik yang lebih tinggi dan bentuk puncak lebih baik
didefinisikan untuk mengamati Cd (II). Baseline untuk penentuan logam dalam buffer
asetat relatif rendah, menunjukkan buffer asetat sebagai media akumulasi yang terbaik.
Gambar 17. Pengaruh pH dari akumulasi pelarut pada respon DPASV dari modifikasi
elektroda pasta karbon.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
26/31
26
Pengaruh pH dari media terakumulasi pada respon voltametri dari CS-MCPE
dipelajari pada kisaran pH antara 3,0-6,0 dalam larutan yang mengandung 1 ppm Cd
(II) dengan 1 mM buffer natrium asetat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 17,
puncak anodik meningkat saat pH berubah dari 3,0 menjadi 6,0, mencapai maksimum
pada pH 5 dan kemudian menurun. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ikatan
maksimal ion logam pada permukaan elektroda terjadi pada pH 5. Sejak ionisasi dari
gugus fungsi tergantung pada penggumpalan pelarut dan pH-nya, pada pH > pKa,
sebagian besar gugus fungsi terutama dalam bentuk terionisasi dan dapat bertukar H+
dengan ion logam dalam larutan. Konsentrasi buffer asetat juga bervariasi mulai dari
0,1 hingga 100 mM. Nilai arus maksimum diperoleh pada 1 mM buffer asetat.
Akumulasi Waktu. Pengaruh waktu akumulasi diamati pada stripping arus
puncak 0,1, 1, dan 10 ppm Cd (II) dalam 1 mM larutan natrium asetat bufer. Terjadipeningkatan respon dengan meningkatnya waktu prakonsentrasi pada saat awal, yang
menunjukkan bahwa kadmium dengan cepat diserap pada permukaan elektroda
termodifikasi, sementara akumulasi lanjut berkepanjangan tidak memperbaiki tinggi
puncak. Dibandingkan dengan tiga konsentrasi ion logam yang dipilih untuk percobaan
ini, permukaan elektroda untuk konsentrasi yang lebih tinggi akan jenuh lebih awal
dibandingkan dengan konsentrasi rendah. Untuk percobaan lebih lanjut, digunakan
larutan 1 ppm Cd (II) dengan waktu akumulasi 10 menit.
Media stripping. Pengaruh sifat media stripping pada respon saat diteliti
menggunakan asam klorida, asam nitrat, asam sulfat, asam perklorat, asam fosfat,
natrium hidroksida, amonium hidroksida, natrium klorida, dan kalium klorida; hasilnya
ditunjukkan pada Gambar 18. Respon arus maksimum ditunjukkan oleh larutan asam
klorida sebagai media stripping, karena dalam larutan asam, proton memiliki
kemampuan untuk menggantikan ion Cd (II); di samping itu, ion klorida HCl menaikkan
stripping dari logam. Hal ini terbukti dari penelitian sebelumnya bahwa ion Cl- adalah
ligan migrasi terbaik untuk Cd (II) (Rajawat et al. 2013a). Pengaruh konsentrasi
stripping pelarut juga dipelajari dengan memvariasikan konsentrasi dalam kisaran 0,01
- 1 M. Respon arus optimum teramati pada 0,1 M HCl.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
27/31
27
Gambar 18. Pengaruh dari stripping perbedaan pelarut pada respon arus DPASV
Penentuan logam dengan adanya surfaktan. Pengaruh kehadiran surfaktan
pada penentuan Cd (II) dilakukan dengan menggunakan Triton X-100, SDS, dan CTAB
masing-masing mewakil surfaktan non-ionik, anionik, dan kationik. Voltamogram dari
efek surfaktan pada nilai arus ditampilkan dalam Gambar 19. Peningkatan respon
terjadi pada surfaktan anionik, sedangkan untuk surfaktan kationik terjadi penurunan
respon. Untuk surfaktan netral, tidak begitu banyak perubahan yang teramati. Tidak ada
variasi dalam nilai potensial puncak yang diamati untuk penentuan Cd (II) pada
peningkatan jumlah surfaktan.
Gambar 19. Pengaruh perbedan surfaktan pada respon DPASV dari CS-MCPE
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
28/31
28
Interference study (studi gangguan).Pengaruh adanya ion logam lain dalam
larutan pada arus puncak anodik dari Cd (II) dievaluasi. Perubahan 10% dalam respon
arus diasumsikan sebagai respon arus konstan. Tidak berpengaruh pada penentuan Cd
(II) diamati hingga 250 kali lipat dari Pb (II), 5 kali lipat dari Cu (II), 25 kali lipat Ni
(II), dan 30 kali lipat Cr (VI). Hasil penelitian gangguan dapat dibenarkan oleh teori
asam basa keras-lunak. Situs ikatan utama pada modifier ini adalah grup COOH dan
OH, yang basa keras, sedangkan logam Pb (II) dan Cu (II) adalah menengah; Cd (II),
Hg (I), dan Zn (II) adalah asam yang lunak. Menurut teori dasar asam keras-lunak, asam
keras cenderung membentuk kompleks dengan basa keras, dan asam yang lunak
cenderung membentuk kompleks dengan basa lunak. Karena tembaga terikat kuat pada
permukaan elektroda, sehingga merupakan logam yang sangat mengganggu.
Karakteristik Analisis. Kinerja analisis dari CS-MCPE dievaluasi denganpenambahan Cd (II) standar dibawah kondisi optimum. Hubungan linier teramati antara
sinyal analisis dan konsentrasi mulai 200-650 gL-1. Diarea ini, persamaan yang
dihasilkan adalah y = 31,21x 1,154, dengan koefisien korelasi (R) = 0,998. Batas
deteksi menjadi 105 ppb (S / N = 3) setelah akumulasi 15 menit. Batas deteksi elektroda
berbeda dengan elektroda yang disiapkan sebelumnya. Stabilitas elektroda siap
ditentukan menggunakan DPSAV untuk modifikasi elektroda yang sama dengan selang
waktu 2 minggu lebih dari 6 bulan, dan ditemukan 6 bulan dengan asumsi 5% respon
perubahan sebagai respon arus konstan.
Gambar 20.Kurva adisi standar pada penentuan Cd (II) dengan kondisi optimasi 15menit waktu prekonsentrasi.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
29/31
29
2.5CONTOH SOAL ANALISIS VOLTAMETRI
1.
Konsentrasi tembaga dalam sampel air laut ditentukan oleh voltametri stripping anodik
menggunakan metode penambahan standar. Ketika sampel 50,0 mL dianalisis, arus
puncak adalah 0,886 A. Lonjakan 5,00 L 10 ppm Cu2+ yang ditambahkan,
menghasilkan puncak 2,52 A. Hitung ppm Cu2+
dalam sampel air laut !
Jawab:
Arus puncak di voltametri stripping anodik adalah fungsi linear dari konsentrasi
ip = k (ppm Cu2 +)
di mana k adalah konstanta. Jadi, untuk sampel kita menulis 0,886 = k (ppm Cu2 +) dan
untuk penambahan standar :
2.52 = k (.5
.5 +5. 6 2++ 5.
6
.5 +5. 610.0 )
Menyelesaikan persamaan, dengan mengganti k dari persamaan pertama ke dalam
persamaan kedua:
2.52 0.8859 +(8.859 ).
Hasil penyelesaian tersebut memberikan konsentrasi Cu2 +sebagai 5.42 x10-4ppm, atau
0.542 ppb.
2. Larutan timah hitam dengan konsentrasi yang tidak diketahui menghasilkan arus listrik
difusi sebesar 1,00 A. Kemudian ke dalam larutan 10,00 ml dari larutan yang tidak
diketahui ditambahkan 0,500 ml larutan standar timah hitam yang mempunyai
konsentrasi 0,0400 M. Arus difusi dengan larutan terpaku adalah 1,50 A. Hitung
konsentrasi timah hitam dari larutan yang tidak diketahui tersebut !
Jawab:
Asumsikan C sebagai konsentrasi yang tidak diketahui. Kemudian konsentrasi timah
hitam di dalam larutan campuran dinyatakan dengan:
,+,5,4,5
=,+,2
,5
Karena idberbanding lurus dengan konsentrasi,
,
=
,5
,+,2/,5
C = 0,00348 M
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
30/31
30
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Voltametri adalah metode elektrokimia dimana arus diamati pada pemberian potensial
tertentu. Respon arus yang dihasilkan berasal dari transfer elektron selama proses oksidasi dan
reduksi dari analit. Sel voltametri terdiri dari elektroda kerja, elektroda pembantu, dan elektroda
pembanding. Ketiga elektroda tersebut tercelup dalam sel voltametri yang berisi larutan sampel.
Jenis dan teknik yang termasuk kedalam voltametri adalah Polarografi, Hydrodynamic
Voltametri, Stripping voltametri. Salah satu aplikasi dari analisis voltametri, yaitu dikutip dari
jurnal yang berjudul Penentuan Kadmium dalam Air Menggunakan Voltametri Stripping
Anodik Pada Elektroda Pasta Karbon yang Dimodifikasi dengan Bubuk Batok Kelapa. Jurnal
ini membahas mengenai pengembangan dan penerapan elektrokimia dari elektroda pasta
karbon yang dimodifikasi dengan serat tempurung kelapa untuk penentuan kadmium dalam
sampel air.
-
7/25/2019 Makalah Kimia Elektro Analitik Fix
31/31
DAFTAR PUSTAKA
Day, R.A., Underwood, A.L, 1992,Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta,
283
Fifield, F.W. dan Kealey, D, 2000, Principles and Practice of Analytical Chemistry, 5th
Edition, Blackwell Science, Ltd., Oxford Skoog, D. A. 1998.Fundamental of Analytical
Chemistry. Seventh edition. Saunders College Publishing, USA
Harvey, D., 2000, Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill Companies, Inc., US, 346-350,
510
Liadler, Keith, 1996, Principles of Chemistry, University of Ottawa, Kanada
Scholz, F, 2010,Electroanalytical Mehods Guide to Experiments and Applications 2nd Resivedand Extended Edition, London, Springer
Wang, J., 1994,Analytical Electrochemistry, VCH Publishers, Inc., New York, 1-29, 113-115