Pembahasan Voltametri Fix.docx

IX. Analisis dan Pembahasan Pada percobaan yang berjudul Voltametri bertujuan untuk membuat elektroda kerja CuSAE untuk analisis secara kualitatif dari larutan Paracetamol. Voltametri merupakan salah satu metode analitik yang digunakan untuk penelaahan komposisi larutan elektrolit encer dengan mengalurkan kurva arus tegangan (Khopkar, 1990). Prinsip percobaan ini yaitu pemberian potensial pada elektroda kerja sehingga akan menimbulkan arus dari hasil reaksi, dimana arus yang dihasilkan sebanding dengan konsentrasi analit dalam suatu larutan. Reaksi yang terjadi pada percobaan ini yaitu reaksi reduksi-oksida (redoks) yang terjadi pada permukaan elektroda. Teknik voltametri ini terdiri atas tiga teknik yang terkait yaitu anoda, katoda, dan adsorpsi stripping voltametri. Sejak anodic stripping voltametri ditemukan aplikasi paling luas, kita mempertimbangkannya secara detail. Anodic stripping voltametri terdiri dari dua tahap. 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 ke arah 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 hati–hati jika hasilnya ingin akurat dan tepat (Situmorang, 2010). Sel voltametri terdiri dari elektroda pembanding, elektroda pembantu, dan elektroda kerja. Ketiga elektroda tersebut tercelup dalam sel voltametri yang berisi larutan sampel seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini (Wang, 2001):

Gambar 1. Skema Sel Voltametri

Elektroda

pembanding

merupakan

elektroda

dengan

harga

potensialsetengah sel yang diketahui, konstan dan tidak bereaksi terhadap komposisi

larutan

yang

memberikan potensial

sedang

dianalisis.

Elektroda

pembanding

yang stabil terhadap elektroda kerja yang

dibandingkan. Elektroda pembanding yang biasa digunakan adalah elektroda kalomel jenuh dan elektroda perak/perak klorida (Wang, 2001). 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 (Wang, 2001). 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 (Wang, 2001). Percobaan voltametri ini terdiri dari 3 tahapan yaitu pembuatan elektroda, pembuatan larutan standart, serta pengujian larutan standart dan sampel secara voltametri yang dilakukan hanya sekali pengujian tanpa pengulangan. Tahap pertama yaitu pembuatan elektroda. Elektroda yang dibuat yaitu elektroda kerja dari karbon. Karbon memiliki respon arus dengan keberulangan yang baik, rentang potensialnya lebar, konduktivitas listriknya baik, serta permukaan elektrodanya reprodusible. Oleh karena itu, karbon digunakan untuk pembuatan elektroda kerja. Langkah pertama yaitu kupas kayu pensil bermerk “Faber Castell” menggunakan silet secara hati-hati bertujuan agar tidak mengurangi massa grafit yang ada di dalam pensil tersebut, batang karbon berwarna hitam tersebut dihaluskan menggunakan mortar dan alu hingga menghasilkan serbuk karbon yang berwarna hitam, serbuk karbon diayak menggunakan ayakan 300 mesh bertujuan untuk memperoleh serbuk halus berukuran yang lebih kecil yaitu 300 mesh berwarna hitam. Langkah kedua yaitu menimbang serbuk karbon yang telah jadi sebanyak 0,7 gram (serbuk berwarna hitam) dan parafin (larutan tidak berwarna) sebanyak 0,3 gram. Selenjutnya parafin yang telah ditimbang tersebut ditambahkan ke dalam serbuk karbon dan diaduk hingga rata bertujuan untuk meningkatkan daya lekat karbon yang akan menghasilkan karbon dalam bentuk pasta dan mudah untuk dibentuk sebagai elektroda kerja yang akan ditempelkan pada kawat tembaga. Langkah ketiga yaitu kawat listrik (tembaga) yang berfungsi sebagai media mengalirkannya arus listrik yang dihasilkan dari reaksi reduksioksidasi (redoks) yang terjadi pada permukaan elektroda kerja (pasta karbon berwarna hitam), dipotong masing-masing sepanjang 15 cm, dikupas isolatornya pada bagian atasnya sepanjang 1 cm bertujuan untuk

menghubungkan elektroda kerja dengan penjepit buaya yang ada pada alat instrumen, dikupas isolatornya pada bagian bawahnya sepanjang 0,5 cm bertujuan untuk diisi pasta karbon berwarna hitam serta dicelupkan pada larutan standart yang diuji, masing-masing ujung tembaga diamplas menggunakan kertas amplas bertujuan untuk menghilangkan karat atau kotoran yang menempel pada kawat tembaga sehingga dapat meminimalisir ketidaktepatan saat dilakukan pengujian selain itu dapat meningkatkan daya hantar arus oleh kawat tembaga, setelah diamplas akan menghasilkan kawat tembaga berwarna kekuningan serta mengkilat, dilapisi ujung pada bagian bawah sepanjang 0,5 cm menggunakan sedotan, kemudian ke dalam sedotan tersebut dimasukkan pasta karbon yang telah dibuat hingga sedotan penuh dengan pasta karbon. Tahap kedua pada percobaan ini yaitu pengenceran larutan standart dari paracetamol 100 ppm, selain itu paracetamol 100 ppm juga digunakan sebagai sampel yang akan dianalisis konsentrasinya. Langkah pertama yaitu diambil 5 mL paracetamol 100 ppm (larutan tidak berwarna) menggunakan pipet volume 5 mL bertujuan agar volume larutan yang diambil tepat 5 mL, dimasukkan ke dalam labu ukur, ditambahkan aquades (tidak berwarna) sampai batas miniscus bertujuan untuk pengenceran tepat 100 mL yang akan menghasilkan larutan tidak berwarna, lalu dikocok sampai homogen bertujuan untuk menghomogenkan larutan yang dibuat, sehingga akan menghasilkan larutan standart 5 ppm. Selain itu, dibuat larutan standart 10 ppm; 15 ppm; 20 ppm; dan 25 ppm menggunakan langkah yang sama seperti diatas. Pengenceran larutan standart pada percobaan ini tidak dilakukan pengenceran bertingkat bertujuan untuk meminimalisir kesalahan saat proses pengenceran. Pengenceran larutan standart menggunakan rumus sebagai berikut ini: M1 x V1 = M2 x V2 Berikut ini tabel untuk volume larutan paracetamol 100 ppm yang diperlukan untuk pengenceran larutan standart dengan konsentrasi yang berebeda.

Volume larutan paracetamol 100

Konsentrasi larutan standart

ppm

(ppm)

5

5

10

10

15

15

20

20

25

25

Tahap ketiga yaitu pengujian larutan standart dan sampel secara voltametri. Voltametri yang digunakan yaitu voltametri siklik. Voltametri siklik merupakan teknik voltametri dimana arus diukur selama penyapuan potensial dari potensial awal ke potensial akhir dan kembali lagi ke potensial awal yang disebut sebagai penyapuan (scanning) dapat dibalik kembali setelah reaksi berlangsung, sehingga arus katodik dan arus anodik dapat terukur. Arus katodik yaitu arus yang digunakan pada saat penyapuan dari potensial yang paling besar menuju potensial yang paling kecil. Arus anodic yaitu kebalikannya yang berarti penyapuan dari potensial yang paling kecil menuju potensial yang paling besar. Setelah dilakukan pengujian akan menghasilkan data. Data yang diperoleh yaitu data potensial dan data arus yang terukur. Kemudian, data potensial dan data arus tersebut diolah menggunakan aplikasi origin yang akan menghasilkan voltamogram. Voltamogram merupakan kurva antara arus pada sumbu vertikal lawan potensial pada sumbu horizontal. Voltamogram siklik diperoleh dari mengukur arus yang dianggap sebagai respon sinyal terhadap potensial eksitasi pada elektroda kerja selama scan potensial. Mekanisme pengujian yang akan menghasilkan arus katodik dan arus anodic yaitu potensial luar diberikan antara elektroda kerja (karbon berwarna hitam) dan elektroda pembanding. Jika terjadi reaksi oksidasi atau reduksi pada elektroda kerja, arus akan dilewatkan ke elektroda pembantu, sehingga reaksi yang terjadi pada elektroda pembantu akan berlawanan dengan reaksi yang terjadi pada elektroda kerja.

Untuk mengukur arus yang dihasilkan dapat diukur menggunakan amperemeter (A). Antara elektroda kerja dengan elektroda pembanding diberikan tahanan (R) yang cukup tinggi bertujuan agar arus tidak melewati elektroda kerja dan elektroda pembanding. Apabila terjadi reaksi pada elektroda pembanding, maka potensial elektroda pembanding akan berubah atau elektrodanya akan rusak. Mekanisme gerakan transport massa/migrasi ion dari larutan menuju permukaan elektroda melalui 3 cara yaitu (Rouessac Francis, 2007) : 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.

Pada percobaan ini akan terjadi migrasi ion dari larutan menuju permukaan elektroda melalui elektomigrasi. Persamaan reaksi yang terjadi yaitu sebagai berikut: Reaksi reduksi : Cd2+ + 2e  Cd Reaksi oksidasi : Cd  Cd2+ + 2e Persamaan reaksi diatas terjadi pada permukaan elektroda kerja (karbon berwarna hitam). Berdasarkan data yang diperoleh setelah pengujian akan menghasilkan voltamogram. Dimana nanti dapat diketahui juga nilai ipc dan ipa masing-masing konsentrasi larutan standart dan sampel, setelah itu dapat diplotkan untuk mencari linearitas. Dimana linearitas dapat diketahui dengan

cara memasukkan nilai ipc/ipa sampel dapat diketahui konsentrasi dari persamaan garisnya hasil dari aplikasi origin yaitu sebagai berikut ini: 1.

Pada larutan standart terdiri beberapa garis dari beberapa konsentrasi larutan standart yaitu B=5 ppm; C=10 ppm; D=15 ppm; E=20ppm; dan F=25ppm). Dimana pada sumbu X merupakan Potensial (E) dan sumbu Y merupakan arus (I).

2.

Pada larutan sampel. Dimana pada sumbu X merupakan potensial (E) dan sumbu Y merupakan arus (I).

Berdasarkan grafik voltammogram yang diperoleh diatas, dapat disimpulkan bahwa grafik yang dihasilkan tidak sesuai secara teoritis. Sehingga, tidak dapat memperoleh data ipa dan ipc yang berupa puncak pada voltamogram berdasarkan arus yang dihasilkan. Maka, pada percobaan ini tidak dapat dihitung konsentrasi analit yang diuji. Dimana konsentrasi analit secara teoritis sebanding dengan besarnya arus yang dihasilkan. Grafik voltamogram secara teoritis yaitu sebagai berikut ini:

Dimana ipa merupakan puncak arus katoda dan ipc merupakan puncak arus anoda. Sehingga dilakukan penurunan rumus I = Log I, dari arus yang dihasilkan. Sehingga diperoleh grafik sebagai berikut ini: 1.

Pada larutan standart

2.

Pada larutan sampel

Analisis voltametri bertujuan untuk mengetahui konsenrasi analit yang diuji. Secara teoritis dapat dilakukan menggunakan alur percobaan dan menghasilkan data sebagai berikut ini: 1.

Data yang diperoleh dari voltametri data diinput ke aplikasi origin, sehingga akan menghasilkan voltamogram sebagai berikut ini:

2.

Dari grafik diatas dapat diketahui ipa dan ipc dari masing-masing larutan standart berbagai konsentrasi, sehingga ipa dan ipc dapat diplotkan pada grafik linier (kurva standart) sebagai berikut ini:

E VS I 6 y=x R² = 1

5

I (arus)

4 3 2 1 0 0

1

2

3

4

5

6

E (potensial) dari larutan standart 5,10,15,20,25 ppm

3.

Kurva standart diatas dapat diketahui persamaan liniernya yaitu y= ax+b. Dimana y merupakan arus yang dihasilkan dari pengujian larutan sampel, dan x merupakan konsentrasi analit yang dicari. Sehingga, dapat dihitung konsentrasi analit berdasarkan arus yang dihasilkan.

Pada percobaan voltametri ini hasil yang diperoleh tidak sesuai secara teoritis. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh elektroda kerja (karbon berwarna hitam) yang digunakan memiliki kualitas yang kurang baik, sehingga dapat mempengaruhi hasil pada percobaan ini. Selain itu, bahan atau larutan yang digunakan pada percobaan ini telah rusak akibat interaksi dengan lingkungan. X.

Kesimpulan Pada percobaan voltametri yang bertujuan untuk membuat elektroda kerja CuSAE untuk analisis secara kualitatif dari larutan Paracetamol diperoleh data yang tidak sesuai secara teoritis karena tidak memperoleh data ipc dan ipa yang digunakna untuk menentukan konsentrasi analit. Sehingga, kelompok kami tidak dapat menentukan konsentrasi analit. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh elektroda kerja (karbon berwarna hitam) yang digunakan memiliki kualitas yang kurang baik. Sehingga, dapat mempeng-

aruhi hasil pada percobaan ini. Selain itu, bahan atau larutan yang digunakan pada percobaan ini telah rusak akibat interaksi dengan lingkungan.