Lecturer:

Mr. Abdullah, S.Si, M.Si

EXAMINATION

ANALISYS INSTRUMENT

By :

Fitriatul Hasanah

1105120720

CHEMICAL EDUCATION STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF EDUCATION MATH AND IPA

FACULTY TEACHER TRAINING AND EDUCATION

UNIVERSITY OF RIAU

PEKANBARU

2014

1. Elektroanalitik merupakan metode analitis yang berdasarkan pengukuran parameter listrik

yang diamati yang merupak fungsi konsentrasi sampel. Jelaskan prinsip kerja, bentuk

instrument yang digunakan (gambar), dan parameter yang diamati dalam instrumen

Potensiometri (ESI), Voltametri, dan Polarografi!

POTENSIOMETRI (ESI)

A. Prinsip Kerja

Potensiometri adalah suatu cara analisis

berdasarkan pengukuran beda potensial sel dari

suatu sel elektrokimia. Di dalam potensiometri

dapat dipelajari hubungan antara konsentrasi

dengan potensial.

Potensiometri merupakan aplikasi

langsung dari persamaan Nernst dengan cara

pengukuran potensial dua elektroda tidak

terpolarisasi pada kondisi arus nol.

Bila sepotong logam M dicelupkan ke

dalam suatu larutan yang mengandung ion

logam itu Mn+, maka terjadilah suatu potensial

elektroda, yang nilainya diberikan oleh

persamaan Nernst sebagai:

E=EӨ + (RT/nF) ln aMn+

Dengan EӨ suatu potensial electrode standar

yang constant dari logam itu. E dapat diukur

dengan menggabungkan elektroda itu dengan

suatu elektroda rujukan ( biasanya adalah

elektroda kalomel jenuh ), dan mengukur e.m.f.

dari dari sel yang terbentuk. Jadi dengan

mengetahui Er elektroda rujukan dapatlah nilai

potensial elektroda E dihitung, dan jika

potensial elektrode standar EӨ dari logam itu

POTENTIOMETRIC (ISE)

A. Working Principle

Potentiometric analysis is a method

based on the measurement of the cell potential

difference of an electrochemical cell. In the

potentiometric can learn the relationship

between the concentration of potential.

Potentiometric an immediate

application of the Nernst equation with two

potential measurement electrode is not

polarized at zero flow conditions.

When a metal M is dipped into a

solution containing the metal ion Mn+, then

there is a potential electrode, whose value is

given by the Nernst equation as:

E=EӨ + (RT/nF) ln aMn+

With EӨ a constant standard electrode potential

of the metal. E can be measured by combining

the electrode with a reference electrode

(saturated calomel electrode usually is), and

measuring the emf of cells formed. So by

knowing the value of Er electrode reference

electrode potential E it can be calculated, and if

EӨ standard electrode potential of the metal is

diketahui, dapatlah aktivitas ion logam aMn+

dalam larutan itu dihitung. Untuk larutan encer

aktivitas ion yang diukur itu akan dapat

dikatakan sama dengan konsentrasi ion, dan

untuk larutan yang lebih pekat, yang koefisien

aktivitasnya diketahui, dapatlah aktivitas ion

terukur itu diubah menjadi konsentrasi

padanannya.

Persamaan Nernst memberikan

hubungan antara potensial relatif suatu

elektroda dan konsentrasi spesies ioniknya

yang sesuai dengan larutan. Dengan

pengukuran potensial reversible suatu

elektroda, maka perhitungan  aktivitas atau

konsentrasi suatu komponen dapat dilakukan.

Potensial suatu elektroda tidak dapat

diukur tersendiri, tetapi dapat ditentukan

dengan menggunakan elektroda indikator

dengan elektroda pembanding yang hanya

memiliki harga potensial yang tetap selama

pengukuran.

Elektroda pembanding yang diambil

sebagai baku international adalah elektroda

hidrogen baku. Harga potensial elektroda ini

ditetapkan nol pada kesadahan baku (H+)=1 M,

tekanan gas H2 = 1 atm dan suhu 25o C,

sedangkan gaya gerak listrik ( GGL ) pasangan

elektroda itu diukur dengan bantuan

potensiometer yang sesuai, dan sering

digunakan peralatan elektronik ( volt meter ).

Elektroda indikator yang digunakan

known, it can be ion activity

known, it can be aMn+ metal ion activity in the

solution was calculated. For a dilute solution

ion activity measured it will be said to be equal

to the concentration of ions, and for the more

concentrated solution, the activity coefficient is

known, it can be measured ion activity was

converted to equivalent concentrations.

Nernst equation gives the relationship

between the electrode potential and the relative

concentration of the corresponding species

ioniknya with a solution. With a reversible

electrode potential measurements, the

calculation of the activity or concentration of a

component can be done.

An electrode potential can not be

measured separately, but can be determined by

using an indicator electrode to electrode

comparison only has the potential price fixed

during the measurement.

Electrodes were taken as the

comparison standard is an international

standard hydrogen electrode. Price electrode

potential is set to zero on the hardness of raw

(H+) = 1 M, the gas pressure of H2 = 1 atm and

25 º C, while the electromotive force (GGL)

pair of electrodes was measured with the help

of a potentiometer suitable, and is frequently

used electronic equipment (volt meter).

adalah elektroda selektif ion (ESI). Elektroda

selektif ion adalah elektroda yang responsif

terhadap spesi ion.

Elektroda Selektif ion (ESI) adalah sel paro

elektrokimia (elektroda) yang menggunakan

membran selektif ion sebagai elemen  pengenal

(sensor), karenanya ESI akan lebih merespon

analit yang disensor nya dibandingkan ion lain

yang berada bersama-sama dalam sampel.

Membran merupakan lapisan tipis bersifat

semipermeabel yang memisahkan 2 fasa

dengan permeabilitas yang terkontrol.

Pada saat kontak dengan larutan analit,

bahan aktif membran akan mengalami disosiasi

menjadi ion-ion bebas pada antarmuka

membran dengan larutan. Jika anion yang

berada dalam larutan dapat menembus batas

antarmuka membran dengan larutan yang tidak

saling campur, maka akan terjadi reaksi

pertukaran ion dengan ion bebas pada sisi aktif

membran sampai mencapai kesetimbangan

elektrokimia. Mekanisme pertukaran ion pada

antarmuka membran  dengan larutan

dinyatakan dalam reaksi. Kesetimbangan

elektrokimia akan menghasilkan beda potensial

pada antarmuka membran dengan larutan.

Beda potensial  yang timbul ditentukan oleh

aktivitas ion target, sehingga aktivitas ion

dapat dihitung dengan persamaan Nernst.

Indicator electrode used

is the ion selective electrode (ISE). Ion

selective electrode is an electrode that is

responsive to the ionic species.

Ion selective electrode (ISE) is an

electrochemical half cell (electrode) that uses

ion selective membranes as recognition

elements (sensors), therefore, ESI will be

responding to his censored analyte ions

compared to others who were together in the

sample. A membrane is semi-permeable thin

layer that separates two phases with controlled

permeability.

At the time of contact with the analyte

solution, the active ingredient membrane will

undergo dissociation into free ions at the

interface of the membrane with a solution. If

the anions in solution can penetrate the

membrane interface boundary with a solution

that does not interfere with each other, there

will be ion exchange reactions with free ions in

the active site of electrochemical membrane

until it reaches equilibrium. The mechanism of

ion exchange membranes at the interface with

the solution expressed in the reaction.

Electrochemical equilibrium will produce a

potential difference across the membrane

interface with the solution. Potential difference

that arises is determined by the activity of the

target ion, so that the activity of ions can be

B. Instrumentasi

Alat-alat yang diperlukan dalam metode

potensiometri adalah

1. Elektrode pembanding (refference

electrode)

2. Elektroda indikator ( indicator electrode )

3. Alat pengukur potensial

Komponen-komponen tersebut disusun

membentuk suatu sel potensiometri seperti

calculated with the Nernst equation.

B. Instrumentation

The tools required in the

potentiometric method is

1. The comparison electrode (electrode

refference)

2. Electrodes indicator (indicator electrode)

3. Gauge potential

These components are arranged in a

potentiometric cell as shown below:

pada gambar di bawah ini :

Dari diagram skematik di atas terlihat

bahwa sel potensiometri disusun dari dua

setengah sel yang dihubungkan dengan

jembatan garam yang berfungsi penyeimbang

muatan larutan pada masing-masing setengah

sel, selain itu juga berfungsi sebagai

penghubung antara dua setengah sel tersebut.

Masing-masing setengah sel terdapat elektroda

yang tercelup dalam larutan elektrolit untuk

ditentukan konsentrasinya oleh potensial

elektrodanya. Pemisahan elektrode ini

diperlukan untuk mencegah terjadinya reaksi

redoks spontan dari laruan-larutan elektrolit

yang digunakan dalam sel potensiometri.

C. Parameter yang Diamati Dalam

Instrumen

Parameter yang diamati dalam

instrument potensiometri adalah beda potensial

yang terjadi karena adanya perubahan aktivitas

ion dalam larutan. Sehingga besarnya aktivitas

ion dalam larutan tersebut dapat dihitung

dengan beda potensial yang teramati pada

From the schematic diagram above

shows that the potentiometric cell composed of

two half-cells are connected by salt bridges

that serve load balancing solution in each half-

cell, but it also serves as a liaison between the

two half cells. Each half-cell electrodes are

immersed in an electrolyte solution to the

electrode potential is determined by the

concentration. The electrode separation is

necessary to prevent the occurrence of a

spontaneous redox reaction laruan-electrolyte

solution used in the potentiometric cell.

C. Parameters Observed In Instruments

Parameters observed in the

potentiometric instrument is the potential

difference that occurs due to changes in the

activity of ions in solution. So that the

magnitude of the activity of the ions in solution

can be calculated with the potential difference

observed on the instrument using the Nernst

instrument dengan menggunakan Persamaan

Nernst.

VOLTAMETRI

A. Prinsip Kerja

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

hubungannya dengan parameter-parameter

kimia. Voltametri didasarkan pengukuran arus

sebagai fungsi dari potensial aplikasi (applied

potential) pada saat terjadi polarisasi pada

indicator elektroda atau elektroda kerja.

Potensial divariasikan secara sistematis

sehingga zat kimia tersebut, mengalami

oksidasi dan reduksi dipermukaan elektroda.

Dalam voltametri, salah satu elektroda pada sel

elektrolitnya terpolarisasi dalam sel

elektrokimia pada serangkaian potensial range

tertentu dan diamati perubahan arus yang

dihasilkan oleh sel akibat adanya proses

oksidasi reduksi analit. Metode ini umum

digunakan untuk menentukan komposisi dan

analisis kuantitatif larutan.

Besar dan jenis muatan listrik pada

permukaan elektroda kerja sangat bergantung

pada potensial listrik yang diberikan. Jika

potensial yang diberikan cukup negatif maka

equation.

VOLTAMMETRY

A. Working Principle

Voltammetry is one of the basic

principles of electroanalytical techniques

Electroanalysis. Electroanalysis is a technique

that focuses on the relationship between the

amount of electricity by a chemical reaction,

which determines the electrical units such as

current, potential, or voltage, and its

relationship with chemical parameters.

Voltammetry based current measurement as a

function of potential applications (applied

potential) occurs when the polarization of the

indicator electrode or working electrode.

Potential varied systematically so that

the chemical substances, undergo oxidation

and reduction of the electrode surface. In

voltammetry, a polarized electrode in the

electrolyte cell in an electrochemical cell

potential in the range of a certain range and the

observed changes in the current generated by

the cell as a result of oxidation-reduction

process of the analyte. This method is

commonly used to determine the composition

and quantitative analysis solution.

Amount and type of electrical charge

on the surface of the working electrode is very

dependent on a given electric potential. If

given enough potential negative then the

surface will be negatively charged electrode.

permukaan elektroda akan bermuatan negatif.

Begitu pula sebaliknya, jika potensial yang

diberikan cukup positif maka permukaan

elektroda akan bermuatan positif. Muatan yang

terdapat pada permukaan elektroda tersebut

harus diimbangi, maka ion-ion dalam larutan

yang memiliki muatan berlawanan dengan

muatan elektroda akan tertarik ke permukaan

elektroda membentuk lapis rangkap listrik. Jika

potensial elektroda diselusur ke nilai potensial

yang lebih negatif sehingga mencapai potensial

dekomposisi dari ion analit, maka ion analit

pada lapis rangkap listrik akan tereduksi.

Akibatnya, konsentrasi ion analit pada lapis

rangkap listrik akan berkurang dan untuk

menutupi kekurangan ion-ion analit pada lapis

rangkap listrik ini, ion-ion analit yang terdapat

dalam tubuh larutan akan berdifusi menuju

elektroda. Penjelasan mengenai reaksi yang

terjadi di permukaan elektroda ini dapat dilihat

seperti apa yang ditunjukkan pada gambar di

bawah ini:

Vice versa, if the potential

given quite positive it will be positively

charged electrode surface. The charge

contained in the electrode surface must be

balanced, then the ions in solution which has a

charge opposite to the charge of the electrode

will be attracted to the electrode surface to

form an electric double layer. If enhanced

electrode potential to more negative potential

values so as to achieve the decomposition

potential of the analyte ions, the analyte ions in

the electric double layer will be reduce. As a

result, the concentration of the analyte ions in

the electric double layer will be reduced and to

cover the lack of analyte ions in the electric

double layer, analyte ions contained in the

body of the solution will diffuse towards the

electrode. A description of the reactions that

occur at the electrode surface can be seen as

what is shown in the figure below:

Reaksi reduksi atau oksidasi dari spesi

analit yang elektroaktif pada permukaan

elektroda kerja akan menghasilkan arus listrik

yang terukur. Ada tiga macam arus yang

dihasilkan pada teknik voltametri, yaitu arus

difusi, arus migrasi, dan arus konveksi. Arus

difusi adalah arus yang disebabkan oleh

perubahan gradien konsentrasi pada lapis difusi

dan besarnya sebanding dengan konsentrasi

analit dalam larutan. Arus migrasi adalah arus

yang timbul akibat gaya tarik elektrostatik

antara elektroda dengan ion-ion dalam larutan.

Arus konveksi adalah arus yang timbul akibat

gerakan fisik, seperti rotasi atau vibrasi

elektroda dan perbedaan rapat massa. Arus

yang diharapkan pada pengukuran secara

voltametri adalah arus difusi, karena informasi

yang dibutuhkan adalah konsentrasi analit.

Arus konveksi diminimalisasi dengan tidak

melakukan pengadukan sesaat sebelum

pengukuran, untuk mempertahankan

kebolehulangan pengukuran dan menjaga agar

temperatur larutan yang diukur tetap, arus

migrasi diminimalisasi dengan cara

penambahan larutan elektrolit pendukung.

B. Instrumentasi

Sel voltametri ditunjukkan pada

gambar di bawah ini:

Reduction or oxidation reaction of the

electroactive analyte species on the surface of

the working electrode will produce a

measurable electric current. There are three

kinds of currents generated at voltammetry

technique, namely flow diffusion, migration,

and convection currents. Diffusion currents are

currents caused by changes in the

concentration gradient in the diffusion layer

and the magnitude is proportional to the

concentration of analyte in solution. Migration

flows are currents arising from the electrostatic

attractive force between the electrodes by the

ions in solution. Convection currents are

currents that arise as a result of physical

movement, such as rotation or vibration

electrode and density differences. Flows are

expected to be voltammetry measurement is

the diffusion current, because the information

needed is the concentration of the analyte.

Convection currents minimized by not stirring

just prior to measurement, to maintain and

keep repetition measurement temperature

measured permanent solution, migration flows

minimized by the addition of a supporting

electrolyte solution.

B. Instrumentation

Voltammetric cell is shown in the

figure below:

2. Temukan jurnal atau publikasi yang menggunakan instrument elektroanalitik dalam penentuan sampel dan buat resume jurnal tersebut dalam hal hasil dan cara pengolahan datanya!

A. Judul Jurnal

Metode Elektroda Selektif Ion Nitrat Untuk Pengujian Nitrat Dalam Air

B. Metode

Pengujian nitrat-nitrogen (NO3--N) dilakukan dengan metode potensiometri elektroda

selektif ion (ESI) menggunakan Potensiometer Metrohm.C. Instrumentasi

Gambar Potensiometer Metrohm

Elektroda indikator yang digunakan adalah elektroda selektif ion nitrat, artinya elektroda yang selektif terhadap ion nitrat, yaitu menggunakan jenis membran cair (liquid) ion-exchange berisi plastik inert porous. Dan elektroda pembanding yang digunakan adalah elektroda Ag/AgCl.D. Hasil Penelitian

Sebelum digunakan untuk pengujian, dilakukan uji verifikasi dengan penentuan linieritaskurva, kisaran konsentrasi yang memenuhi pers. Nernst, waktu tanggap elektroda dan

faktor Nernst.

Diperoleh hubungan linier antara Log [NO3- -N] terhadap potensial, pada kisaran

konsentrasi 2-50 ppm dengan koefisien korelasi (r) = 0,995, sedangkan waktu tanggap adalah 5 menit. Dan diperoleh harga faktor Nernst berkisar antara 52 mV–49 mV.

Dari hasil penelitian diperoleh kadar ion NO3- dalam air limbah industri mineral A/KL-

P2 diperoleh konsentrasi rerata 48,259 + 1,030 ppm, dan dalam air sungai TBB/H-2 diperoleh 1,972 + 0,045 ppm.

E. Pembahasan

Penentuan konsentrasi ion NO3--N dalam cuplikan air limbah industri mineral/ A/KLP2

Tailing, ditentukan dengan 2 cara, yaitu :

a. Dengan cara kurva standar (langsung)

b. Dengan cara standar adisi (metode selisih kenaikan standar)

Larutan contoh A/KL-P2 tailing di adisi dengan larutan standar ion nitrat (NO3)

1000 ppm, volume tertentu (mL) sehingga konsentrasi nitrat yang ditambahkan (∆C) : 2, 4, 6, dan 8 ppm, setiap penambahan standar diukur potensialnya

Sel Potensiometri

.

Pada kedua cara di atas terjadi beda potensial antara dua elektroda, beda potensial tersebut terjadi karena adanya perubahan aktivitas ion dalam larutan. Sehingga besarnya aktivitas ion dalam larutan tersebut dapat dihitung dengan beda potensial yang teramati pada instrument dengan menggunakan Persamaan Nernst. Karena larutan sampel encer, maka aktivitas ion yang diukur itu akan dapat dikatakan sama dengan konsentrasi ion. Sehingga didapatlah konsentrasi ion nitrat dalam cuplikan air limbah industri mineral/ A/KLP2 Tailing.

A. Title Journal Nitrate Ion Selective Electrode Method for Testing Nitrate In Water

B. MethodTests nitrate-nitrogen (NO3

--N) was conducted using potentiometric ion selective electrode (ISE) using Metrohm potentiometer.

C. Instrumentation

Indicator electrode used is the nitrate ion selective electrode, the electrode means selective to nitrate ions, using liquid membrane type (liquid) contains ion-exchange porous inert plastic. And the comparison electrode is an electrode used Ag/AgCl. D. Results

Before being used for testing, verification test with the determination of the linearity curve, the range of concentrationsmeet the press. Nernst, response time of the electrode and the Nernst factor.

Obtained a linear relationship between log [NO3

--N] on the potential, the concentration range of 2-50 ppm with correlation coefficient (r) = 0.995, while the response time is 5 minutes. And the price obtained Nernst factor ranging between 52 mV-49 mV.

The results were obtained levels of NO3

-ions in the mineral industry wastewater A/KL-P2 mean concentrations obtained 48.259 + 1.030 ppm, and the river water is obtained TBB/H-2 1.972 + 0.045 ppm.E. Discussion

Determination of ion concentrations of NO3

--N in the mineral industry wastewater samples / A/KLP2 Tailings, determined by two ways, namely:a. By way of a standard curve (direct) b. With the standard addition method (method

difference in rising standards)A/KL-P2 tailings sample solution in

addition to the standard solution of nitrate ions (NO3) 1000 ppm, specific volume (mL) is added so that the concentration of nitrate (ΔC): 2, 4, 6, and 8 ppm, measured each additional standards potential.

In both of the above occurs the potential difference between two electrodes, the potential difference occurs because of changes in the activity of ions in solution. So that the magnitude of the activity of the ions in solution can be calculated with the potential difference observed on the instrument using the Nernst equation. Because the aqueous sample solution, the ion activity measured it will be said to be equal to the ion concentration. So didapatlah nitrate ion concentration in industrial wastewater samples of mineral/ A/KLP2 tailings.