Bab I Laporan Kimfis.docx

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Tujuan Percobaan 1. Menentukan konsentrasi asam basa secara konduktometri 2. Menentukan konstanta sel konduktansi 3. Menentukan kelarutan AgCl3 secara konduktometri

1.2

Landasan Teori Material padat dengan ion logam sebagai sumber energi merupakan temuan baru.

Pada elektrolit padat semakin rapi strukturnya akan semakin baik tinggi konsentrasi mempengaruhi konduktivitas elektrolit padat,semakin tinggi konsentrasi elektrolit maka semakin sulit menghantarkan elektron. Elektrolit merupakan bagian penting dalam sel elektrokimia,baik dalam pengoprasiannya maupun dalam sistem kelengkapannya. Selain itu elektrolit harus dapat menghantarkan elektron dan menghasilkan elektron untuk menjalankan sel elektrokimia. Pengukuran konduktivitas listrik berbentuk konduktivitas sel yang terdiri atas sepasang elektroda yang luas permukaannya ditetapkan dengan teliti. Konduktivitas suatu larutan elektrolit pada setiap temperatur hanya bergantung pada ion-ion yang ada, dan konsentrasi ion-ion tersebut. Bila larutan suatu elektrolit diencerkan, konduktivitas akan turun karena lebih sedikit ion berada per cm3 larutan untuk membawa arus. Jika semua larutan itu ditaruh antara dua elektrode yang terpisah 1 cm satu sama lain dan cukup besar untuk mencakup seluruh larutan, konduktans akan naik selagi larutan diencerkan. Ini sebagian besar disebabkan oleh berkurangnya efekefek antar-ionik untuk elektrolit-elektrolit kuat oleh kenaikan derajat disosiasi untuk elektrolit-elektrolit lemah. Pengukuran konduktansi larutan adalah teknik elektroanalitik yang menemukan aplikasi dalam berbagai bahan kimia dan studi biokimia. Misalnya,konduktansi dapat digunakan untuk menilai kemurnian pelarut,menentukan kekuatan ion relatif larutan (termasuk berfungsi sebagai detektor untuk ion kromatografi), monitor pembubaran kinetika dan pendekatan keseimbangan untuk garam larut sebagian, menentukan

konsentrasi kritik misel, tentu saja berdasarkan beberapa reaksi enzimatik,serta data dasar termodinamika yang tersedia untuk larutan elektrolit. Ketika dua elektroda dicelupkan dalam larutan elektrolit dan diterapkan potensial listrik diantara kedua elektroda,arus akan dihasilkan dalam sirkuit eksternal yang menghubungkan dua elektroda. Mekanisme aliran listrik antara dua elektroda dalam larutan adalah gerakan ion dalam larutan tersebut. Bila tidak cukup untuk terjadinya elektrolisis larutan, besarnya arus yang diamati umumnya mematuhi Hukum Ohm : E=i.R

..........................................................(1.1)

E adalah potensial yang ditetapkan, i adalah arus yang diukur, dan R adalah tahanan dari larutan antara dua elektroda. Tahanan larutan secara kuantitatif dinyatakan sebagai R, semakin tinggi konsentrasi ion dalam larutan, maka R tersebut rendah. Air menyerupai “molekular murni” memiliki nilai pH dari 7 dan mengandung 1 × 10-7 M ion OH serta 1 × 10-7 M ion H+ . Jika elektrolit yang kuat seperti KCL dilarutkan kealam air, jumlah ion perunit volume meningkat dan tahanan larutan R kecil, sehingga meningkatkan arus sesaat dengan potensial yang harus diterapkan tertentu. Oleh karna itu, hal ini dapat berhubungan dengan konsentrasi ion dalam larutan. Namun jarak antara elektroda, luas permukaan elektroda dan jenis ion juga mempengaruhi R. Konduktometri merupakan prosedur titrasi, sedangkan konduktansi bukanlah prosedur titrasi. Metode konduktansi dapat digunakan untuk mengikuti reaksi titrasi jika perbedaan antara konduktansi cukup besar sebelum dan sesudah penambahan reagen. Artinya selama pengukuran yang berturut-turut jarak elektroda harus tetap. Hantaran sebanding dengan konsentrasi larutan pada temperatur tetap, tetapi pengenceran akan menyebabkan hantarannya tidak berfungsi secara linear lagi dengan konsentrasi. Konduktivitas suatu larutan elektrolit,pada setiap temperatur hanya bergantung pada ion-ion yang ada,dan konsentrasi ion-ion tersebut. Penting untuk diketahui bahwa konduktansi (konduktivitas) adalah nilai berisi informasi sederhana tentang konsentrasi ion. Jika diukur konduktivitas larutan 1 molar HCl akan berbeda secara substansial dibandingkan dengan 1 KCL molar. Hal ini disebabkan oleh H+ jauh lebih mobilitas

dibandingkan K+. Mobilitas pada dasarnya bahwa bagian dari konduktivitas yang tidak tergantung konsentrasi. Konduktivitas mempunyai siemens per cm. konduktivitas larutan kimia lazimnya berkisar antara 0,1-2000 mili siemens per cm (ms/cm). kalau dua elektroda direndam dalam larutan yang mengandung ion-ion, maka akan mengalir arus listrik antara kedua elektroda tersebut, apabila terdapat beda tegangan listrik antara kedua elektroda tersebut. Arus mengalir dari katoda yang bermuatan negative ke anoda yang bermuatan positif. Sebagai pembawa arus adalah ion-ion dalam larutan. Selisih potensial antara kedua elektroda tersebut tidak boleh terlalu besar agar tidak terjadi elektrolisa. Besarnya arus yang mengalir ditentukan oleh parameter-parameter sebagai berikut : 1. Beda tegangan antara kedua elektroda. 2. Konsentrasi ion-ion. 3. Sifat ion seperti besarnya muatan, derajat disosiasi, besarnya ion, kompleksasi dengan molekul lain dan sebagainya. 4. Suhu larutan. 5. Luas permukaan masing-masing elektroda. 6. Jarak antara katoda dan anoda. Semakin besar arus makin besar pula konduktivitas K. Luas permukaan elektroda dan jarak antara katoda dan anoda merupakan parameter yang tetap, karena parameterparameter tersebut bergantung pada rancangan elektroda. Oleh karena itu setiap elektroda mempunyai factor tersendiri

yang dimasukkan dalam perhitungan

konduktivitas (cell constant K/cm). Pada permukaan elektroda dapat terjadi tegangan lebih (over voltage) yang tidak sebanding lagi dengan arus dan konsentrasi ion. Untuk mencegah tegangan lebih tersebut perbukaan elektroda dilapis dengan lapisan platinum yang halus dan aktif. Pelapisan elektroda dengan platinum disebut “platinizing”. Parameter harus dipertahankan tetap sama selama pengukuran konduktivitas adalah suhu larutan. Sebaiknya digunakan wadah titrasi yang dindingnya berlapis dua, sehingga dalam dinding tersebut dapat dialirkan air pada suhu tertentu dari thermostat.

Perubahan konduktivitas terhadap suhu berbeda-beda untuk setiap senyawa. Setiap senyawa mempunyai koefisien suhu. Koefisien suhu bergantung pula pada konsentrasi zat. Koefisien suhu dapat ditentukan sendiri dengan mengukur konduktivitas pada suhu 20 oC dan pada suhu yang lain (misalnya 30 °C). Konduktometer metrohm mengukur konduktivitas dengan arus AC (alternative current) untuk mencegah terjadinya polarisasi lektrida. Oleh karena itu frekuensi dari arus tersebut perlu diatur sesuai dengan konduktivitas sampel. Terdapat dua pilihan frekuensi sebagai berikut : 1. Tombol FREQ tidak ditekan : Frekuensi 2000 Hertz (2 kHz). Frekuensi tinggi dipakai untuk cuplikan yang mempunyai konduktivitas yang tinggi (lebih dari 100 μS/cm), selain itu untuk titrasi konduktometri. 2. Tombol FREQ ditekan : Frekuensi 300 Hertz (300 Hz) untuk konduktivitas dibawah 1 mS/cm. Jenis elektroda konduktometri (measurung cell) harus dipilih sesuai dengan konduktivitas dari cuplikan. Elekttroda yang mempunyai tetapan rendah sesuai untuk pengukuran konduktivitas yang rendah, sebaliknya elektroda dengan tetapan tinggi sesuai untuk konduktivitas yang tinggi. Suhu dikompensasikan secara otomatis dengan sensor Pt-100 atau oleh operatornya dengan menekan tombol TEMP, lalu mengatur suhu cuplikan, serta koefisien suhu cuplikan. Daerah pengukuran (measuring range) diatur oleh alat secara otomatis, kecuali bila tombol RANGE ditekan. Apabila kita ingin membaca harga yang konduktivitas secara teliti, tetapi harga konduktivitas sering berubah, sehingga keluar dari daerah yang telah diatur, maka kita menaikkan harga konduktivitas tersebut hingga berada dipertengahan daerah pengukuran. Konduktometri ini merupakan metode analisis kimia berdasarkan daya hantar listrik suatu larutan. Daya hantar listrik (G) suatu larutan bergantung pada jenis dan konsentrasi ion di dalam larutan. Daya hantar listrik berhubungan dengan pergerakan suatu ion di dalam larutan ion yang mudah bergerak mempunyai daya hantar listrik yang besar. Daya hantar listrik (G) merupakan kebalikan dari tahanan (R), sehingga daya hantar listrik mempunyai satuan ohm-1 . Bila arus listrik dialirkan dalam suatu

larutan mempunyai dua elektroda, maka daya hantar listrik (G) berbanding lurus dengan luas permukaanelektroda (A) dan berbanding terbalik dengan jarak kedua elektroda . G = l/R = k (A / l) G = 1/R = 1000k/C ..........................................(1.2) Dimana k adalah daya hantar jenis dalam satuan ohm -1 cm -1. Daya Hantar Ekivalen (Equivalen Conductance).Kemampuan suatu zat terlarut untuk menghantarkan arus listrik disebut daya hantar ekivalen (^) yang didefinisikan sebagai daya hantar satu gram ekivalen zat terlarut di antara dua elektroda dengan jarak kedua electroda 1cm. Menurut hukum Ohm I = E/Reaksi; di mana: I = arus dalam ampere, E = tegangan dalam volt, Reaksi = tahanan dalam ohm. Hukum di atas berlaku bila difusi dan reaksi elektroda tidak terjadi. Konduktansi sendiri didefinisikan sebagai kebalikan dari tahanan sehingga I = EL. Satuan dari hantaran (konduktansi) adalah mho. Hantaran L suatu larutan berbanding lurus pada luas permukaan elektroda a, konsentrasi ion persatuan volume larutan Ci, pada hantaran ekivalen ionik S1, tetapi berbanding terbalik dengan jarak elektroda d, sehingga: L = a/d x S Ci S1

.....................................................(1.3)

Tanda S menyatakan bahwa sumbangan berbagai ion terhadap konduktansi bersifat aditif. Karena a, dan d dalam satuan cm, maka konsentrasi C tentunya dalam ml. Bila konsentrasi dinyatakan dalam normalitas, maka harus dikalikan faktor 1000. nilai d/a = S merupakan faktor geometri selnya dan nilainya konstan untuk suatu sel tertentu sehingga disebut tetapan sel. Untuk mengukur konduktivitas suatu larutan, larutan ditaruh dalam sebuah sel, yang tetapan selnya telah ditetapkan dengan kalibrasi dengan suatu larutan yang konduktivitasnya diketahui dengan tepat, misal, suatu larutan kalium klorida standar. Sel ditaruh dalam satu lengan dari rangkaian jembatan Wheatstone dan resistansinya diukur. Pengaliran arus melalui larutan suatu elektrolit dapat menghasilkan perubahan-perubahan dalam komposisi larutan di dekat sekali dengan elektrode-elektrode, begitulah potensial-potensial dapat timbul pada elektrodeelektrode, dengan akibat terbawanya kekeliuran serius dalam pengukuran-pengukuran konduktivitas, kecuali kalau efek-efek polarisasi demikian dapat dikurangi sampai proporsi yang terabaikan.

Daya hantar ekivalen (^) akan sama dengan daya hantar listrik (G) bila 1 gram ekivalen larutan terdapat di antara dua elektroda dengan jarak 1 cm.^ = 1000k/C Daya hantar ekivalen pada larutan encer diberi simbol yang harganya tertentu untuk setiap ion. Pengukuran Daya Hantar Listrik. Pengukuran daya hantar memerlukan sumber listrik, sel untuk menyimpan larutan dan jembatan (rangkaian elektronik) untuk mengukur tahanan larutan. Konduktivitas suatu larutan elektrolit, pada setiap temperatur hanya bergantung pada ion-ion yang ada, dan konsentrasi ion-ion tersebut. Bila larutan suatu elektrolit diencerkan, konduktivitas akan turun karena lebih sedikit ion berada per cm3 larutan untuk membawa arus. Jika semua larutan itu ditaruh antara dua elektrode yang terpisah 1 cm satu sama lain dan cukup besar untuk mencakup seluruh larutan, konduktans akan naik selagi larutan diencerkan. Ini sebagian besar disebabkan oleh berkurangnya efekefek antar-ionik untuk elektrolit-elektrolit kuat dan oleh kenaikan derajat disosiasi untuk elektrolit-elektrolit lemah. Penambahan suatu elektrolit kepada suatu larutan elektrolit lain pada kondisikondisi yang tak menghasilkan perubahan volume yang berarti akan mempengaruhi konduktans (hantaran) larutan, tergantung apakah ada tidaknya terjadi reaksi-reaksi ionik. Jika tak terjadi reaksi ionik, seperti pada penambahan satu garam sederhana kepada garam sederhana lain (misal, kalium klorida kepada natrium nitrat), konduktans hanya akan naik semata-mata. Jika terjadi reaksi ionik, konduktans dapat naik atau turn; begitulah pada penambahan suatu basa kepada suatu asam kuat, hantaran turun disebabkan oleh penggantian ion hidrogen yang konduktivitasnya tinggi oleh kation lain yang konduktivitasnya lebih rendah. Ini adalah prinsip yang mendasari titrasi-titrasi konduktometri yaitu, substitusi ion-ion dengan suatu konduktivitas oleh ion-ion dengan konduktivitas yang lain. Biasanya konduktometri merupakan prosedur titrasi, sedangkan konduktansi bukanlah prosedur titrasi. Metode konduktansi dapat digunakan untuk mengikuti reaksi titrasi jika perbedaan antara konduktansi cukup besar sebelum dan sesudah penambahan reagen. Tetapan sel harus diketahui. Berarti selama pengukuran yang berturut-turut jarak elektroda harus tetap. Hantaran sebanding dengan konsentrasi larutan pada temperatur tetap, tetapi pengenceran akan menyebabkan hantarannya tidak berfungsi

secara linear lagi dengan konsentrasi. Hendaknya diperhatikan pentingnya pengendalian temperatur dalam pengukuran-pengukuran konduktans. Sementara penggunaan termostat tidaklah sangat penting dalam titrasi konduktometri, kekonstanan dalam temperatur dituntut, tetapi biasanya kita hanya perlu menaruh sel konduktivitas itu dalam bejana besar penuh air pada temperatur laboratorium. Penambahan relatif (dari) konduktivitas larutan selama reaksi dan pada penambahan reagensia dengan berlebih, sangat menentukan ketepatan titrasi; pada kondisi optimum kira-kira 0,5 persen. Elektrolit asing dalam jumlah besar, yang tak ambil bagian dalam reaksi, tak boleh ada, karena zat-zat ini mempunyai efek yang besar sekali pada ketepatan. Akibatnya, metode konduktometri memiliki aplikasi yang jauh lebih terbatas ketimbang prosedur-prosedur visual, potensiometri ataupun amperometri. 1.2.1 Titrasi konduktometri Pengukuran daya hantar dapat digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi. Sebagai contoh kita tinjau titrasi asam basa. Pertama kita kaji dulu titrasi asam kuat seperti HCI oleh basa kuat seperti NaOH. Daya hantar H+ dan OH- jauh lebih besar dari pada kation-kation dan anion-anion lainnya. Sebelum ditambahkan basa, larutan HCl mengandung banyak ion H+ yang menyebabkan daya hantar larutan tersebut tinggi. Ketika ditambahkan basa ion H

+

dari HCl akan bereaksi dengan OH- dari NaOH

membentuk air dan H+ yang bereaksi digantikan oleh Na (dari basa) yang daya hantarnya lebih rendah. Sehingga daya larutan turun. Demikian seterusnya sampai penambahan basa mencapai titik ekivalen. Penambahan basa selanjutnya akan meningkatkan kembali daya hantar karena larutan sekarang kelebihan Na dan OH-. 1.2.2 Hantaran Larutan Penghantar listrik merupakan fenomena transport, yakni perpindahan sesuatu yang bermuatan (baik dalam bentuk elektron maupun ion) melalui sistem. Oleh karena itu, hukum atau persamaan yang berlaku untuk penghantar logam juga berlaku untuk penghantar yang lainya termasuk elektrolit. I=∆ ǿ/R

...................................................................(1.4)

Persamaan (1.4) dikenal sebagai hukum ohm. Pada persamaan tersebut, I merupakan kuat arus yang mengalir melalui medium (konduktor), ∆ ǿ beda potensial

listrik sepanjang medium dan R tahanan dari medium. Dalam sistem SI, kuat arus dinyatakan dalam ampere (A), perbedaan potensial dalam volt (v) dan tahanan dalam ohm (Ω). Tahanan sepanjang medium bergantung pada ukuran dari konduktor. Untuk konduktor dengan luas penampang yang sama: R=pl/A

..................................................................(1.5)

Dimana: l =panjang (cm) A= luas penampang (cm) p= tahanan jenis (cm) R= tahanan dari medium ohm (Ω) Tahanan jenis merupakan sifat khas dari zat penyusun konduktor. Kebalikan dari tahanan adalah hantaran, l dan kebalikan dari tahanan jenis adalah jenis atau daya hantar jenis, dari symbol huruf Yunani , k (dibaca: kappa).

1.2.3 Daya Hantaran (k) Tahanan (R) dari suatu penghantar listrik berbanding lurus dengan panjang (l) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A). Jika R dinyatakan dalam ohm (Ώ), l dalam meter (m) dan A dalam m2 maka satuan dari ρ adalah Ώ m, sedangkan 1/ ρ adalah daya hantaran (k ) dengan satuan ohm-1 cm-1 (Ώ cm-1).

1 ……………………………………..………(1.6)

L = R L = Ls

A

……………………………………….(1.7)

l Dimana, L= daya hantar (mho) Ls= daya hantaran jenis (mho/cm) A = luas penampang bahan, luas elektroda (cm2) l = panjang bahan, jarak antar elektroda (cm)

a. Mekanisme Penghantar Listrik Aliran listrik melalui suatu konduktor (penghantar) melibatkan perpindahan elektron dari potensial negatif yang tinggi ke potensial lainnya yang lebih rendah. Dalam penghantar elektronik, seperti padatan dan lelehan logam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan elektron langsung melalui penghantar dengan pengaruh dari potensial yang di terapkan. Dalam hal ini atom-atom penyusun penghantar tidak terlibat dalam proses tersebut. Akan tetapi pada penghantar elektrolitik, yang mencakup larutan elektrolit dan lelehan garam-garam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan ion-ion baik positif maupun negatif menuju elektrodaelektroda. Mekanisme elektrolisis bahwa elektron masuk dan keluar dari larutan terjadi melalui perubahan kimia pada elektroda-elektrodanya.

b. Pengukuran hantaran jenis larutan Hantaran jenis larutan tidak dapat diukur langsung, yang dapat diukur langsung adalah tahanan dari suatu larutan elektrolit.Tahanan (R) dari suatu larutan elektrolit tidak dapat diukur dengan baik jika digunakan arus searah, karena akan terjadi peristiwa, karena akan terjadi elektrolisis yang mengakibatkan perubahan konsentrasi elektrolit dan penumpukan hasil elektrolisis pada elektroda akan mengubah tahanan larutan. Untuk menghilangkan hal tersebut digunakan arus bolak-balik. Elektroda yang digunakan adalah platina yang dilapisi platina hitam (Nugroho, 2010). Untuk memaksimumkan kepekaan dalam pengukuran larutan dengan hantaran tinggi diperlukan suatu sel dengan tetapan sel yang tinggi. Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan mempunyai hantaran jenis yang berbeda, karena volume larutan dengan konsentrasi berbeda mengandung ion yang berbeda. Karena itu, untuk memperoleh ukuran kemampuan mengangkut listrik dari sejumlah tertentu elektrolit, disebut hantaran molar. Dalam hal ini hantaran dinyatakan dalam bentuk jumlah muatan individual yang diangkut.

c.

Hantaran molar Meskipun hantaran jenis dapat diukur dengan mudah, tetapi besaran ini tidak

biasa digunakan dalam membahas proses penghantaran dalam suatu larutan elektrolit. Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan mempunyai hantaran jenis yang berbeda karena volume larutan dengan konsentrasi berbeda mengandung jumlah ion yang berbeda. Karena itu untuk memperoleh ukuran kemampuan mengangkut listrik dari sejumlah tertentu elektrolit, di definisikan hantaran molar (A). Dengan C konsentrasi elektrolit (perhatikan bahwa hantaran molar bukan hantaran jenis per mol), melainkan hantaran jenis persatuan konsentrasi molar. Dapat dilihat dari persamaan (1.6) : A = Ls ........................................................................(1.8) C Keterangan : C = konsentrasi molar zat terlarut (mol dm-3 ) Ls = daya hantaran jenis (S m-1 ) A = hantaran molar(S m-1 )

d. Kebergantungan Hantaran Molar Terhadap Konsentrasi Berdasarkan hantarannya, elektrolit dibedakan menjadi dua, yakni elektrolit kuat (garam-garam dan sebagian asam seperti nitrat, sulfat, klorida) dan elektrolit lemah (seperti asam asetat dan asam organik lainnya). Elektrolit kuat mempunyai hantaran molar yang lebih tinggi dan dengan pengenceran mengalami kenaikan yang tidak terlalu besar. Sedangkan elektrolit lemah mempunyai hantaran yang jauh lebih rendah pada konsentrasi tinggi, tetapi nilainya meningkat tajam dengan semakin encernya larutan (Nugroho, 2010). Untuk elektrolit kuat yang tidak mengandung asosiasi ion, konsentrasi ionnya berbanding lurus dengan konsentrasi elektrolitnya. Hal ini terjadi karena ada antaraksi diantara ion-ion yang mempengaruhi hantaran jenisnya. Interaksi ini berubah dengan berubahnya konsentrasi. Menurut Kohlrausch, pada pengenceran tak hingga dimana disosiasi untuk semua elektrolit berlangsung sempurna dan semua gaya antar ion hilang, masing-masing ion

dalam larutan bergerak bebas dan tidak bergantung pada ion pasangannya. Kontribusinya terhadap daya hantar molar hanya bergantung pada sifat dari ionnya tersebut. Jadi gaya hantar molar setiap elektrolit pada pengenceran tak hingga merupakan jumlah dari daya hantar molar ion-ionnya pada pengenceran tak hingga. 1.2.4 Konduktivitas Dalam cairan atau gas, umumnya terdapat baik ion positif atau ion negatif yang bermuatan tunggal atau kembar dengan massa yang sama atau berbeda. Konduktivitas akan terpengaruh oleh semua faktor-faktor tersebut. Tapi kalau kita anggap semua ion adalah sama, demikian pula ion positif, maka konduktivitasnya hanya terdiri dari dua suku, seperti yang ditunjukkan Gambar 1.1. Pada konduktor logam, hanya elektron valensi saja yang bebas bergerak. Pada Gambar 1.1 (b) elektron-elektron itu digambarkan bergerak ke kiri. Konduktivitas di sini hanya mengandung satu suku, yakni hasil kali rapat muatan elektron-elektron muatan muatan konduksi (ρe) dengan mobilitas (µe). Dalam semikonduktor , seperti germanium dan silikon, konduksi tadi lebih kompleks. Dalam struktur kristal, setiap atom mempunyai ikatan kovalen dengan dua atom yang berdekatan. Seperti yang terlihat pada Gambar 1.1 (c), konduktivitas (σ) disini terdiri dari dua suku, satu untuk elektron, lainnya untuk lubang. Dalam konduktivitas (σ) salah satu kerapatan ρe dan ρh akan jauh melampaui yang lainnya (Sinaga, 2010).

Gambar 1.1 Konduktivitas (a) cairan atau gas, (b) logam, (c) semi konduktor (Sumber: Sinaga, 2010)

a. Konduktivitas Elektrik Pengukuran konduktivitas elektrik adalah penentuan konduktivitas spesifik dari larutan. Konduktivitas spesifik adalah kebalikan dari tahanan untuk 1 cm3 larutan. Pemakaian cara untuk pengukuran ini antara lain mendeteksi pengotoran air karena zeolit atau zat kimia., seperti limbah industri, pengolahan air bersih dan lain-lain. Karena ada relevansi antara konduktivitas dengan konsentrasi suatu larutan, maka untuk menentukan konsentrasi larutan dapat dilakukan dengan cara mengukur konduktivitas larutan tersebut. Dalam hal itu hubungan antara konsentrasi dan konduktivitas larutan telah ditentukan. Larutan asam, basa dan garam dikenal sebagai elektrolit yang dapat menghantarkan arus listrik atau disebut konduktor listrik. Konduktivitas listrik ditentukan oleh sifat elektrolit suatu larutan, konsentrasi dan suhu larutan. Pengukuran konduktivitas suatu larutan dapat dilakukan dengan pengukuran konsentrasi larutan tersebut, yang dinyatakan dengan persen dari berat, part per million (ppm) atau satuan lainnya. Jika harga konduktivitas dari bermacam konsentrasi larutan elektrolit diketahui, maka untuk menentukan konsentrasi larutan tersebut dapat dilakukan dengan mengalirkan arus melalui larutan dan mengukur resistivitas atau konduktivitasnya. Gambar 1.2 menunjukkan grafik hubungan antara konduktivitas dan konsentrasi untuk beberapa jenis larutan pada suhu tertentu.

Gambar 1.2 Grafik Hubungan Konduktivitas dengan Konsentrasi (Sumber: Sinaga, 2010) Elemen pertama pada pengukuran konduktivitas listrik berbentuk konduktivitas sel yang terdiri atas sepasang elektroda yang luas permukaannya ditetapkan dengan teliti. Konduktivitas yang diukur dengan sel konduktivitas dinyatakan dengan rumus: ..………………………………………(1.7)

dimana; k = konduktivitas (mho/cm) C = konduktansi (mho) 3

A = Luas elektroda (cm ) l = Jarak antara elektroda (cm) Dari persamaan (1.7) suatu konduktansi dengan nilai 1 mho dapat dinyatakan 2

sebagai kemampuan hantar dari zat cair yang berukuran luas penampang 1 cm dan 3

jarak 1 cm atau volume zat cair sebesar 1 cm untuk arus 1 ampere dengan tegangan 1 volt. Jika arus yang dapat dihantarkan lebih besar lagi, maka konduktansinya lebih besar pula. Jika pada suatu resistor dialirkan arus yang membesar, maka tahanan atau

resistansinya akan mengecil. Hal ini berarti bahwa konduktivitas adalah kebalikan dari dari resistansi, mho = 1/ohm. Tabel 1.1. Konduktivitas berbagai material Material Kuarsa Belerang Mika Parafin Karet Porcelain Kaca Bakelit Air Destilasi Tanah pasir Tanah rawa Air segar Germanium Air laut Tellurium Karbon Graphite Besi tuang Mercury Chrome Constantan Silikon Perak Timah hitam Timah Fosfor Kuningan Seng Tungsten Duralumin Aluminium Emas Tembaga Perak Nb3 (Al-Ge)

(Sumber: Sinaga, 2010)

Tipe Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator Isolator lemah Isolator lemah Isolator lemah Semikonduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Konduktor Super konduktor

Σ S/m 10-17 10-15 10-15 10-15 10-15 10-10 10-12 10-9 10-4 10-3 10-2 10-2 2 5 5 x 102 3 x 104 105 106 106 106 2,26 x 106 2 x 106 3 x 106 5 x 106 9 x 106 1,0 x 107 1,1 x 107 1,7 x 107 1,8 x 107 3 x 107 3,5 x 107 4,1 x 107 5,7 x 107 6,1 x 107 ∞

b. Perbedaan Larutan Berdasarkan Daya Hantar Listrik (Konduktivitas) Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dibedakan menjadi 2 golongan yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Perbedaan antara kedua larutan ini terlihat pada tabel 1.3 berikut : Tabel 1.2. Perbandingan larutan elektrolit dan larutan non elektrolit Larutan Elektrolit

Larutan Non elektrolit

1

Dapat menghantarkan listrik

1

Tidak dapat menghantarkan listrik

2

Terjadi proses ionisasi ( terurai menjadi ion-ion)

2

Tidak terjadi proses ionisasi

3

Lampu dapat menyala terang atau redup dan ada gelembung gas

3

Lampu tidak menyala dan tidak ada gelembung gas

Contoh :

Contoh :

Garam dapur (Nacl)

Larutan gula ( C12H22O11)

Cuka dapur ( CH3COOH)

Larutan urea ( CO NH2)2

Air accu (H2SO4)

Larutan alkohol C2H5OH (etanol)

Garam magnesium (MgCl2)

Larutan glukosa ( C8H12O6)

(Sumber: Sinaga, 2010)