Al-Kimiya: KONDUKTOMETRI

KONDUKTOMETRI

Oleh : Erwinsyah Utama, Thomson Alex Sumanro Girsang, Nurwulan Dari, Sonnya Amalya, Elviana Hanum, Mitra Aritonang

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

Editor : Erwinsyah Utama

A. Definisi Konduktometri

Konduktometri 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 permukaan elektroda (A) dan berbanding terbalik dengan jarak kedua elektroda.

Dengan:

G = daya hantar listrik (ohm^-1)

R = tahanan (ohm)

k = Konduktivitas (Sm^-1)

A = luas permukaan elektroda (m²)

l = jarak kedua elektroda (m)

B. Daya Hantar Ekivalen

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. Yang dimaksud dengan berat ekuivalen adalah berat molekul dibagi jumlah muatan positif atau negatif. Contoh berat ekivalen BaCl₂ adalah BM BaCl₂ dibagi dua. Volume larutan (cm³) yang mengandung satu gram ekivalen zat terlarut diberikan oleh,

V = 1000 / C

dengan C adalah konsentrasi (ekivalen per cm^-3), bilangan 1000 menunjukkan 1 liter = 1000 cm³. Volume dapat juga dinyatakan sebagai hasil kali luas (A) dan jarak kedua elektroda.

V= l A

Dengan l sama dengan 1 cm ,

V = A = 1000 k / C

Substitusi persamaan ini ke dalam persamaan G diperoleh,

G = 1/R = 1000k/C

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.

C. Pengukuran Konduktivitas

Untuk mengukur konduktivitas suatu larutan, larutan ditaruh dalam sebuah sel yang tetapan selnya telah ditetapkan dengan suatu larutan yang konduktivitasnya diketahui dengan tepat. Pengaliran arus melalui larutan suatu elektrolit dapat menghasilkan perubahan- perubahan dalam komposisi larutan di dekat elektrode, dengan demikian potensial-potensial listrik dapat timbul pada elektrode-elektrode.

Sumber arus bolak-balik dapat berupa jaringan listrik pusat yang memberi arus dengan frekuensi sampai 3000 Hz. Karena digunakan arus bolak balik, sel akan mempunyai kapasitas yang tak akan diimbangi dalam kontak resistansi standar R, maka perlu dimasukan sebuah kondensor Variabel paralel dengan kontak resistansi sehingga kapasitansinya dapat diimbangi.

Jika frekuensi arus dinaikkan sampai menjadi Hz, maka efek-efek kapasitansi dan induksi menjadi sangat penting, dan peralatan harus dimodifikasi untuk memperhitungkan efek-efek ini. Karena itu kita perlu meninjau cara-cara dalam pengukuran konduktivitas:

a. Titrasi konduktometri yang dilaksanakan dengan arus yang berfrekuensi rendah sampai dengan 3000 Hz.

b. Titrasi yang dilakukan menggunakan arus pada frekuensi tinggi, kita lebih mengukur peubahan-perubahan dalam kapasitansi atu induktansi ketimbang konduktansinya maka titrasi-titrasi demikian biasanya disebut titrasi frekuensi tinggi.

Perhitungan konduktivitas secara langsung dari tahanan. Sampel dan dimensi sel I dan A tidak dapat diandalkan karena distribusi arusnya rumit. Dalam prakteknya, sel dikalibrasikan dengan sampel yang diketahui konduktivitasnya. Konduktivitas larutan bergantung pada jumlah ion yang ada dan biasa dikenal sebagai konduktivitas Molar L.

Pengukuran-pengukuran hantaran biasanya dilakukan pada larutan berair (H₂O adalah penghantar buruk, L H₂O = 5 x 10^-8 mho/cm) pada 25⁰C. Pada konsentrasi tinggi, kenaikan konsentrasi menyebabkan naiknya hantaran secara linier. Ini akan memiliki maksimum, untuk selanjutnya menurun

Teori tentang konduktometri merupakan kebalikan dari teori hokum ohm tentang hambatan listrik. Berdasarkan dan berangkat dari hukum ohm tersebut, maka disusunlah teori tentang konduktovitas yang merupakan kebalikan dari resistivitas

G=l/R

K=l/ρ

Dengan

G: Konduktovitansi (mho) atau (S) ,

I : Panjang material (meter)

K: Konduktovitas (S.m-1)

ρ: Hambatan jenis atau resistivitas (ohm meter)

Konduktivitas larutan elektrolit pada temperatur konstan, tergantung pada jenis ion dan konsentrasinya. Jika larutan semakin encer, maka konduktovitasnya akan menurun. Ini terjadi karena jumlah ion persatuan luas semakin sedikit. Akan tetapi, kemampuan tiap ion dalam meneruskan muatan akan semakin besar karenatidak ada nya hambatan antar ion pada larutan encer.

Karena konsentrasi larutan pada umumnya dinyatakan dalam satuan molar (mol/liter), Maka pada konduktometri terdapat istilah konduktovitas molar (Λ), yang mempunyai hubungan dengan konsentrasi secara:

Λ = 1000K/C

Dimana:

Λ = konduktoitas molar (Scm² mol^-1)

C = konsentrasi (mol.dm^-3)

K = Konduktovitas (Scm^-1)

Konduktivitas di tentukan oleh jenis ion. Sehingga untuk mengetahui kemampuan tiap jenis ion, maka perlu dilakukan percobaan dengan larutan yang sangat encer, sehingga tidak di pengaruhi oleh ion lain. Pada kondisi seperti ini, maka konduktovitas larutan merupakan jumlah konduktovitas ion positif (kation) dan ion negative (anion).

Λ^o adalah konduktivitas molar ion pada larutan sangat encer (konsentrasi mendekati nol).

D. Pengukuran Daya Hantar

Pengukuran daya hantar memerlukan sumber listrik, sel untuk menyimpan larutan dan jembatan (rangkaian elektronik) untuk mengukur tahanan larutan.

1. Sumber Listrik

Hantaran arus DC (misal arus yang berasal dari batrei) melalui larutan merupakan proses faradai, yaitu oksidasi dan reduksi terjadi pada kedua elektroda. Sedangkan arus AC tidak memerlukan reaksi elektro kimia pada elektroda- elektrodanya, dalam hal ini aliran arus listrik bukan akibat proses faradai. Perubahan karena proses faradai dapat merubah sifat listrik sel, maka pengukuran konduktometri didasarkan pada arus nonparaday atau arus AC.

2. Tahanan Jembatan

Jembatan Wheatstone merupakan jenis alat yang digunakan untuk pengukuran daya hantar.

Sumber listrik AC, S merupakan sumber arus litrik dengan frekuensi antara 60 sampai 1000 Hz, dan potensial antara 6 sampai 10 V. Besarnya tahanan RAC dan RBC dapat dihitung dari posisi jarum pada C. ND adalah detektor kebisingan (Noisy Detector) yang biasanya menggunakan headphone. Head phone dapat diganti dengan magig eye, atau mikroamper, digital, sehingga R_seldapat dihitung bila ND tak ada respon dengan menggeser kedudukan C.

Rs merupakan kapasitor yang dapat mencegah terjadinya arus bolak- balik bila tahanan dalam analit terlalu tinggi. Kemudian tahanan sel Rx dihitung berdasarkan.

3. Sel

Salah satu bagian konduktometer adalah sel yang terdiri dari sepasang elektroda yang terbuat dari bahan yang sama. Biasanya elektroda berupa logam yang dilapisi logam platina untuk menambah efektifitas permukaan elektroda.

Titrasi Konduktometri dapat digunakan untuk menentukan titik ekivalen suatu titrasi, berupa beberapa contoh titrasi konduktometri dibahas berikut, Titrasi asam kuat- basa kuat Sebagai contoh lrutan HCl dititrasi oleh NaOH. Kedua larutan ini adalah penghantar listrik yang baik. Daya hantar H⁺ turun sampai titik ekivalen tercapai. Dalam hal ini jumlah H⁺ makin berkurang di dalam larutan, sedangkan daya hantar OH^- bertambah setelah titik ekivalen (Te) tercapai karena jumlah OH- di dalam larutan bertambah. Jumlah ion Cl^-di dalam larutan tidak berubah, karena itu daya hantar konstan dengan penambahan NaOH. Daya hantar ion Na⁺bertambah secara perlahan-lahan sesuai dengan jumlah ion Na⁺.