ELEKTROKIMIA DAN ELEKTROMETRI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Dalam perkembangan ilmu kimia, terdapat salah satu cabang keilmuan yaitu elektrokimia yang sangat berperan dalam kehidupan. Elektrokimia adalah ilmu yang mempelajari aspek elektronik dan reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Dengan kata lain adalah cabang ilmu kimia yang berhubungan dengan arus listrik dan potensi (Kasidi, 2008).

Metode elektrokimia merupakan salah satu hal yang penting dalam bidang kimia. Elektrokimia adalah salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari reaksi kimia yang terjadi pada permukaan suatu konduktor (elektroda) yang berhubungan dengan transfer elektron antara suatu konduktor (elektroda) dengan suatu analit tertentu.Pengukuran secara elektrokimia dilakukan dengan menggunakan sel elektrokimia. Terdiri dari dua atau lebih elektroda dan elektronik untuk mengontrol serta menentukan arus dan potensial (Laili, 2011).

Analisis elektrokimia merupakan metode analisis kuantitatif atau kualitatifyang didasarkan pada sifat-sifat kelistrikan suatu larutan zat yang dianalisis (cuplikan) di dalam suatu sel elektrokimia. Di dalam sel elektrokimia dapat dipelajari hubungan-hubungan antara konsentrasi dengan potensial (potensiometri), konsentrasi dengan daya hantar listrik (konduktometri), konsentrasi dengan jumlah muatan listrik (koulometri), konsentrasi dengan potensial dan arus listrik (polarografi dan voltammetri), (Hendayana, dkk., 1994).

Pada sistem elektrokimia terdiri atas sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia yang terjadi didalamnya. Sel elektrokimia terbagi atas 2 jenis yaitu sel galvani dan sel elektrolisis. Sel galvani merupakan sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi secara spontan di dalamnya. Sedangkan sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalam sel elektrokimia. Aplikasi dari elektrokimia dalam kehidupan antara lain meliputi aplikasinya dalam lingkungan, ilmu kedokteran, industri, bahkan cabang ilmu lainnya. Dan dalam makalah ini akan dibahas tentang pengertian dan aplikasi dari voltametri, amperometri, konduktometri, dan polarografi.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang terdapat pada makalah ini adalah sebagai berikut :

a.    Apakah yang dimaksud dengan metode voltametri dan aplikasinya?

b.    Apakah yang dimaksud dengan metode polarografi dan aplikasinya?

c.    Apakah yang dimaksud dengan metode konduktometri dan aplikasinya?

d.   Apakah yang dimaksud dengan metode amperometri dan aplikasinya?

1.3  Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :

a.    Mengetahui pengertian dan maksud dari metode voltametri beserta aplikasinya.

b.    Mengetahui pengertian dan maksud dari metode polarografi beserta aplikasinya.

c.    Mengetahui pengertian dan maksud dari metode konduktometri beserta aplikasinya.

d.   Mengetahui pengertian dan maksud dari metode amperometri beserta aplikasinya.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    VOLTAMETRI

1.      Pengertian Voltametri

Voltametri merupakan salah satu metode elektrokimia yang termasuk kategori metoda dinamik dengan prinsip analisis didasarkan pada pengukuran arus yang dihasilkan dialurkan terhadap potensial yang diberikan pada elekroda kerja yang akan memberikan suatu bentuk kurva voltamogram (Bassett, J.,1994).

Voltametri ini merupakan tehnik voltametri dimana arus diukur selama penyapuan potensial dari potensial awal ke potensial akhir dan kembali lagi potensial awal atau disebut juga penyapuan (scanning) dapat dibalik kembali setelah reduksi berlangsung. Dengan demikian arus katodik maupun anodik dapat terukur. Arus katodik adalah arus yang digunakan pada saat penyapuan dari arus yang paling besar menuju arus yang paling kecil dan arus anodik adalah sebaliknya (Khopkar, 1985).

2.            Prinsip metoda voltametri

 

Prinsip dari voltametri adalah mempolarisasi elektroda dalam sel elektrokimia pada serangkaian potensial range tertentu dan mengamati perubahan arus yang dihasilkan oleh sel akibat adanya proses oksidasi reduksi analit. Dalam voltammetri ada 3 jenis elektroda yaitu Elektroda yang terpolarisasi disebut elektroda kerja atau working elektroda (WE), elektroda yang tidak terpolarisasi disebut elektroda referensi yang berupa kalomel (saturated calomel electrode, SCE) atau elektroda Ag/AgCl dan elektroda tambahan (counter/ auxiliary electrode, CE). Ketiga elektroda digunakan dalam analisis dengan mempolarisasi elektroda dalam sel elektrokimia pada serangkaian potensial range tertentu dan mengamati perubahan arus yang dihasilkan oleh sel akibat adanya proses oksidasi reduksi analit (Pringgodigdo, 1977).

3.            Elektroda yang digunakan           

Terdapat tiga buah elektroda pada sel voltametri antara lain elektroda kerja, elektroda pembanding, dan elektroda pembantu. Elektroda kerja adalah elektroda utama yang memiliki nilai potensial yang berubah-ubah sesuai dengan pengukuran yang diinginkan, elektroda pembanding adalah elektroda standar seperti hidrogen atau kalomel yang berperan sebagai pembanding dengan nilai potensial yang selalu tetap sehingga dengan adanya elektroda ini perbedaan potensial dengan mudah dapat terukur, dan elektroda pembantu yang berperan dalam melengkapi sirkuit dengan mengizinkan arus mengalir melalui elektroda ini (Khopkar, 1985).

4.            Analisis Voltametri

Analisis pada metoda voltametri didasarkan pada kurva arus-potensial yang diperoleh dengan mengukur arus yang mengalir pada elektroda kerja selama potensial elektroda tersebut diubah perlahan-lahan pada daerah potensial pengukuran tertentu. Karena elektrtoda kerja dihubungkan dengan sumber potensial listrik tertentu maka permukaan elektroda akan memiliki muatan listrik yang bewsarnya tergantung pada potensial yang diberikan. Jika potensial cukup negatif maka permukaan elektroda akan bermuatan negatif, sebaliknya jika potensial yang diberikan cukup positif maka elektroda tersebut akan bermuatan positif. Umtuk mengimbangi muatan yang terdapat pada permukaan elektroda maka ion-ion dalam larutan yang memiliki muatan berlawanan dengan muatan elektroda akan tertarik ke permukaan elektroda membentuk permukaan Helmholtz (Helmholtz layer). Pasangan muatan pada permukaan elektroda dan permukaan Helmholtz ini disebut lapisan rangkap listrik.

5.            Dalam voltametri terdapat dua jenis elektroda yang biasa digunakan. Antara lain :

a.            Elektroda Lapis Tipis Raksa

Metoda voltametri ini mula-mula dikembangkan oleh Jaroslav Heyrovsky (awal 1920-an) dengan menggunakan elektroda tetes raksa untuk analisis logam (Polarografi).

Kelebihan elektroda raksa

o        Potensial lebih reduksi H+/H2 besar

o        Raksa dapat melarutkan logam

o        Permukaan elektroda mudah diperbaharui (elektroda tetes raksa)

·         Kelemahan:

o    raksa mudah dioksidasi

b.      Elektroda Padat

Elektroda lain yang sering digunakan sebagai elektroda kerja

o    Emas

o   Platina

o   Perak

o   Karbon(glassy carbon, pasta karbon)

6.         Volmatogram

Hasil dari teknik voltametri ini berupa grafik yang disebut voltamogram. Pada voltamogram yang dialurkan adalah arus terhadap potensial. Berikut ini adalah bentuk-bentuk umum dari voltamogram :

Pada bentuk voltamogram (a) dan (b), arus dimonitor sebagai fungsi dari potensial yang digunakan. Sedangkan pada bentuk voltamogram (c) adalah perubahan arus diikuti oleh perubahan potensial dan dikarakterisasi oleh puncak arus.

Terdapat empat teknik didalam Voltametri, antara lain sebagai berikut

a.    Polarografi

Polarografi adalah suatu bentuk elektrolisis dimana elektroda kerja berupa suatu elektroda yang istimewa, suatu elektroda merkuri tetes, dan direkam suatu kurva arus vo-ltase (voltamogram). Seperti yang digunakan oleh kebanyakan pengarang, istilah polarografi adalah suatu kasus istimewa daripada voltametri dimana mikroelektrodanya adalah merkurium tetes. Karena sifat–sifat istimewa elektroda ini, polarografi jauh lebih luas penggunaanya dibandingkan voltametri yang menggunakan mikroelektroda lain (Underwood, 1996).

b.    Hydrodynamic Voltametri

Arus pada hydrodynamic voltametri diukur sebagai fungsi dari aplikasi potensial pada elektroda kerja. Profil potensial yang sama digunakan untuk polarografi, seperti sebuah pengamatan linear atau pulsa diferensial, digunakan dalam hydrodynamic voltametri. Hasil voltamogram yang identik untuk polarografi, kecuali untuk kekurangan arus menghasilkan osilasi dari penambahan tetes merkuri. Karena hydrodynamic voltametri tidak dibatasi untuk elektroda Hg, hydrodynamic voltametri bermanfaat untuk analisis reduksi atau oksidasi pada potensial yang lebih positif.

c.    Stripping Voltametri

Salah satu dari teknik voltametri kuantitatif yang lebih penting adalah stripping voltametri, dimana terdiri atas tiga teknik yang terkait : 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. Pertama pengontrolan potensial elektrolisis dimana elektroda kerja,biasanya tetes merkuriatau 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 hati-hati jika hasilnya ingin akurat dan tepat.

7.         Aplikasi dari Voltametri

Aplikasi dari voltametri antara lain adalah sebagai sensor untuk mendeteksi level atau tingkatan glukosa pada darah. Selain itu juga dapat digunakan untuk membentuk campuran logam; menurunkan ion logam, misalnya Fe(III) → Fe(II); menurunkan anion, misalnya chromate, iodate; mereduksi molekuler oksidan, misal NO₂, O₂, H₂O₂; mereduksi senyawa organik, misalnya keton, aldehid, peroksida.

B.     POLAROGRAFI

1.            Pengertian Polarografi

Metode polarografi adalah metode analisis yang didasarkan pada kiurva arus tegangan yang diperoleh secara elektrolisis. Jadi peristiwa redoks digunakan di dalam metode ini, terutama reduksi. Iomn-ion logam dan senyawa organik yang dapat direduksi dapat ditentukan jenis maupun konsentrasinya dengan metode ini. Batas deteksi metode ini kurang lebih 2. 10-6 M (Underwood, 1996).

Perpindahan materi yang berlangsung di dalam larutan pada umumnya dapat terjadi dengan 3 cara :

1. Perpindahan secara migrasi

Merupakan pergerakan ion dalam larutan menuju elektrode karena adanya interaksi anatara ion dengan muatan elektrode. Materi yang bermuatan, karena adanya gaya tarik menarik elektrostatik, maka materi bermuatan bergerak menuju kutub dengan muatan yang berlawanan, yakni kation-kation menuju katoda dan anion-anion menuju anoda.

2. Perpindahan secara difusi

Merupakan perpindahan massa ion karena adanya perbedaan konsentrasi atau gradien konsentrasi. Arus ini disebabkan migrasi spontan suatu zat/ion dari konsentrasi tinggi ke rendah. Partikel-partikel mengalir dari daerah yang lebih rapat (pekat) menuju daerah yang lebih renggang.

3. Perpindahan secara konveksi

Merupakan perpindahan massa ion menuju elektrode karena pergerakan mekanik yang dapat disebabkan oleh pengadukan, aliran larutan, perbedaan temperatur atau densitas. Pengaruh temperatur dan goyangan atau pengadukan menyebabkan partikel berpindah dari tempat ke tempat lain.

Dari ketiga jenis perpindahan tersebut menyebabkan laju perpindahan massa yang berimplikasi pada besarnya arus total (i_t) yang terjadi :

i_t = i_m + i_d + i_k

i_m = arus migrasi; i_d = arus difusi; i_k = arus konveksi

2.            Bagian-bagian dari Intrumen Polarografi

Instrumen untuk polarografi terdiri dari bagian sel polarografi (sel elektrolisis) dan pencatat polarogram.  Sel polarografi terdiri dari elektroda kalomel (SCE) sebagai elektroda pembanding dan elektroda tetes air raksa (DME) sebagai elektroda indikator dan pipa saluran gas nitrogen.

Polarografi dalam melakukan kerjanya mempunyai pendukung atau yang membantu mekanisme kerjanya, yaitu

a.    Pelarut dan elektrolit pendukung

Elektrolit pendukung berfungsi untuk menekan arus migrasi, mengontrol potensial agar tahanan larutan dikurangi serta menjaga kekuatan ion total yang konstan. Polarografi dapat dilakukan pada fase air dan fase organik. Pada fase air biasanya digunakan elektrolit pendukung garam-garam seperti KCl, KNO₃, NH₄Cl dan NH₄NO_3. Pada polarografi dengan fase organik (seperti : asetonitril, propilen karbonat, dimetil formamid, dimetil sulfoksid dan alkohol) biasanya dipakai elektrolit pendukung garam tetra alkil amonium. Sedangkan buffer (seperti asetat, fostat ataupun sitrat) digunakan apabila pH larutan sangat perlu untuk dikontrol.

b.    Pengusir Oksigen

Oksigen dapat mengalami reduksi dalam dua tahap, yaitu

            O₂+ 2H⁺+  x à H₂O₂                  E = -0,1 Volt

            H₂O₂+ 2H⁺+ x à2H₂O          E = -0,9 Volt

            Apabila polarografi digunakan untuk analisis spesi zat yang mempunyai nilai potensial reduksi sekitar ± 0,1 Volt dan ± 0,9 Volt, maka adanya oksigen akan mengganggu pengukuran. Oleh sebab itu diperlukan zat pengusir gas oksigen. Umumnya untuk  kasus ini digunakan gas nitrogen untuk mengusir gas oksigen.

3.            Prinsip Dasar Polarograf

Semua elektroda dicelupkan ke dalam larutan yang dianalisis. Gas nitrogen berfungsi untuk mengusir gas O₂ yang terlarut karena gas tsb dapat direduksi.

Pereduksian O₂ terjadi dalam 2 tahap:

O₂ + 2H⁺+ 2e à H₂O₂

H₂O₂ + 2H⁺+ 2e à 2H₂O.

Reaksi reduksi terjadi pada permukaan air raksa. Jika larutan mengandung ion logam Mn⁺ maka semua ion logam akan bergerak menuju permukaan tetesan Hg untuk direduksi membentuk amalgam dengan Hg:

Mn⁺+ ne + Hg à M(Hg).

Selama reaksi reduksi berlangsung arus akan mengalir dan jumlahnya dapat teramati (μA). Reaksi reduksi ini berlangsung pada harga potensial tertentu tergantung pada jenis zat atau ion yang sedang direduksi.

4.            Aplikasi Polarografi

Aplikasi dari polarografi ini dapat digunakan pada penentuan kualitatif dan kuantitatif. Polarografi yang sekarang ini secara luas untuk analisis ion-ion logam dan anion-anion anorganik, seperti IO dan NO. Gugus fungsi senyawa organic yang mudah teroksidasi atau tereduksi juga dapat dianalisis dengan polarografi. Gugus fungsi yang digunakan meliputi karbonil, asam karboksilat, dan senyawa karbon yang memiliki ikatan rangkap. Suatu polarografi manual dapat dengan mudah dibuat dilaboratorium berdasarkan rangkaian listrik. Selain itu aplikasi dari polarografi untuk penentuan kualitatif dan kuantitatif pada senyawa organik, anorganik dan sampel biologi.

5.      Aspek kualitatif dan Kuantitatif Polarografi

a.       Harga E1/2 tergantung pada jenis zat yang direduksi sehingga harga ini menjadi dasar untuk analisis kualitatif.

b.      Harga arus difusi (id) tergantung pada konsentrasi zat yang direduksi sehingga harga ini menjadi dasar analisis kuantitatif.

6.      Instrumentasi Polarografi

a.       Mercury Elektroda (Elektroda Merkuri)

Elektroda merkuri merupakan elektroda kerja dalam sistem polarografi, disamping2 elektroda yang lain yaitu elektroda pembanding (Ag/Ag Ce atau kalomel jenuh) dan elektroda pembantu (Auxiallary elektroda) (Pt atau Au). Ketiga elektroda ditempatkan dalam satu tabung yang mengandung analit.

b.      Potensiostat

Potensiostat merupakan bagian instrument yang terdiri dari rangkaian listrik yang bergunauntuk menjaga potensial dan mengatur potensial tetap pada nilai tertentu.

c.       Alat pembaca (Readout)

Pada prinsipnya polarografi adalah mengukur arus yang keluar akibat pemberian potensial tertentu. Alat ukur yang paling sederhana adalah mikro ampermeter. Pada perkembangannya, pembacaan arus secara digital dengan komputer.

7.      Manfaat Metode Polarografi

a.       Untuk analisis beberapa jenis senyawa organik seperti streptomicin, kloramfenicol, derivat sulfanilamid, dan berbagai jenis vitamin.

b.      Senyawa-senyawa organik yang mempunyai gugus fungsi yang dapat bereaksi reduksi dengan elektroda tetes merkuri.

c.       Sebagian besar kation.

8.      Kelebihan dan Kekurangan Metode Polarografi

Kelebihan dari metode polarografi adalah dapat digunakan untuk menemukan informasi kualitatif yang dapat ditentukan dari potensial setengah gelombang polarogram. Nilai potensial setengah gelombang berhubungan dengan potensial standar untuk reaksi redoks yang sedang dipelajari. Serta teknik polarografi digunakan untuk analisis lingkungan, terutama untuk studi kelautan untuk karakterisasi materi organic dan interaksi logam.

Sementara kelemahan dari metode polarografi yaitu bila digunakan elektroda indikator Hg , pada saat analisis tetesan logam Hg mungkin saja terlalu banyak atau terlalu sedikit karena tidak digunakan kran tetesan seperti pada buret dimana tetesan pada buret ini konstan. Apabila hal ini terjadi akan membuat hasil/data tidak akurat. Serta, pada polarografi arus yang diinginkan adalah arus yang berasal dari peristiwa difusi saja. Sedangkan kenyataannya arus yang terjadi bisa berasal dari mekanik dan elektrostatik juga. Sehingga harus diberi kondisi-kondisi lain untuk menghindari timbulnya arus yang tidak diinginkan/diperlukan.

C.    KONDUKTOMETRI

1.      Pengertian Konduktometri

Konduktometri adalah suatu metoda analisis yang berdasarkan kepada pengukuran daya hantar listrik yang dihasilkan oleh sepasang elektroda inert yang mempunyai luas penampang (A) dan jarak tertentu (d). Daya hantar listrik tersebut merupakan fungsi konsentrasi dari larutan elektrolit yang di ukur.  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 (l).

G = l/R = k (A / l) dimana k adalah daya hantar jenis dalam satuan ohm ^-1 cm ^-1 (Saryati, 2007).

2.      Tiga komponen penting pada konduktometer

a.       Sumber listrik, sel untuk menyimpan larutan.

Hantaran arus DC (misal arus yang berasal dari baterai) melalui larutan merupakan proses faraday, 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 faraday. Perubahan karena proses faraday dapat merubah sifat listrik sel, maka pengukuran konduktometri didasarkan pada arus nonfaraday atau arus AC.

b.      Tahanan Jembatan, untuk mengukur tahanan larutan.

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

c.       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. Sebagai contoh larutan 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⁺.

3.      Prinsip Kerja Konduktometri

Prinsip kerja dari konduktometri ini adalah sel hantaran dicelupkan kedalam larutan ion positif dan negative yang ada dalam larutan menuju sel hantaran menghasilkan sinyal listrik berupa hambatan listrik larutan. Hambatan listrik dikonversikan oleh alat menjadi hantaran listrik larutan.

4.      Aplikasi Konduktometri

Untuk menentukan kadar ion, dengan syarat ion tersebut terlibat dalam reaksi kimia sehingga terjadi penggantian satu jenis ion dengan yang lain yang berarti terjadi perubahan konduktivitas. Misalnya titrasi HCl dengan NaOH. Sebelum ditambah NaOH, didalam larutan terdapat ion H­­⁺ dan Cl^- yang masing-masing mempunyai harga konduktivitas molar ( 25 °C ) sebesar 349,8 cm²/mol dan 76,3 cm²/mol. Pada penambahan NaOH, terjadi reaksi antara H⁺ dengan OH^- membentuk H₂O, sehingga jumlah H⁺ didalam larutan berkurang sedangkan jumlah NaOH bertambah. Na⁺ mempunyai harga konduktivitas molar 50,1 S cm^-1/mol yang jauh lebih kecil dari H⁺ sehingga harga konduktivitas total dari larutan turun. Pada titik akhir titrasi, H⁺ dalam larutan telah bereaksi seluruhnya dengan OH^-, sehingga penambahan NaOH lebih lanjut akan menaikkan harga konduktivitas total larutan, karena terdapat OH^- dengan konduktivitas molar 198,3 S cm^-1/mol.

Titrasi konduktometri sangat berguna untuk melakukan titrasi pengendapan. Keuntungan titrasi konduktometri adalah grafik titrasi seluruhnya digunakan untuk menentukan titik akhir sedangkan pada kurva titrasi potensiometri titik akhir ditentukan dari bentuk grafik dekat titik akhir saja. Kepekaan cara konduktometri jauh lebih baik. Titrasi konduktometri masih memberi titik akhir yang jelas untuk asam atau basa lemah dalam konsentrasi encer, sedangkan dengan  potensiometri titik akhir tidak jelas lagi.

5.      Analisa dalam konduktometri

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.

Konduktivitas larutan elektrolit pada temperatur konstan, tergantung pada jenis ion dan konsentrasinya. Jika larutan semakin encer, maka konduktivitasnya akan menurun. Ini terjadi karena jumlah ion persatuan luas semakin sedikit. Akan tetapi, kemampuan tiap ion dalam meneruskan muatan akan semakin besar karena tidak adanya hambatan antar ion pada larutan encer. Karena konsentrasi larutan pada umumnya dinyatakan dalam satuan molar (mol/liter), maka pada konduktometri terdapat istilah konduktivitas molar (Λ), yang mempunyai hubungan dengan konsentrasi :

Λ = 1000K/C

Dimana : Λ = konduktoitas molar (Scm²mol^-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 konduktivitas larutan merupakan jumlah konduktivitas ion positif (kation) dan ion negative (anion).

Λo= Λo_kation+ Λo_anion

Λo yaitu konduktivitas molar ion pada larutan sangat encer (konsentrasi mendekati nol).

6.      Manfaat Konduktometri

Untuk menganalisa larutan berdasarkan kemampuan ion dalam mengantarkan muatan listrik di antara dua elektroda. Ini berarti konduktometri adalah salah satu metode analisa elektrokimia di samping potentiometri, amperometri dan sebagainya.

D.    AMPEROMETRI

1.      Pengertian Amperometri

Amperometri adalah salah satu metoda voltametri dengan memberikan potensial konstan pada elektroda kerja, serta arus diukur sebagai fungsi waktu. Secara harafiah, amperometri merupakan pengukuran arus. Dalam kimia elektroanalisis, konsentrasi analit menentukan nilai arusnya. Metode ini dilakukan berdasarkan elektrolisis sempurna dari analit. Pada metode ini analit dioksidasi dan direduksi secara sempurna pada permukaan elektroda kerja atau bereaksi sempurna dengan pereaksi yang dihasilkan oleh elektroda kerja (Coolkhas, 2009)

2.  Prinsip Kerja Amperometri

Ketika potensial diberikan pada elektroda kerja, analit yang terdapat dalam larutan mengalami reaksi reduksi sehingga konsentrasi analit yang dekat dengan elektroda kerja akan menurun. Sedangkan analit lain secara perlahan akan berdifusi kedalam larutan mendekati elektroda kerja, sehingga konsentrasi tetap.Jika potensial yang diberikan cukup tinggi, konsentrasi analit yang berada dekat dengan elektroda kerja akan bergantung pada laju rata-rata difusi.  Arus yang dihasilkan disebut  batas difusi. Pada saat analit tereduksi pada elektroda kerja, konsentrasi analit pada seluruh larutan akan perlahan-lahan menurun, bergantung pada ukuran elektroda kerja berbanding  volum larutan.

Secara umum, proses yang terjadi pada elektroda dengan metode amperometri yaitu ketika potensial diberikan pada elektroda kerja, analit yang terdapat dalam larutan mengalami reaksi reduksi sehingga konsentrasi analit yang dekat dengan elektroda kerja akan menurun. Sedangkan analit lain secara perlahan akan berdifusi kedalam larutan mendekati elektroda kerja, sehingga konsentrasi tetap. Jika potensial yang diberikan cukup tinggi, konsentrasi analit yang berada dekat dengan elektroda kerja akan bergantung pada laju rata-rata difusi. Arus yang dihasilkan disebut batas difusi. Pada saat analit tereduksi pada elektroda kerja, konsentrasi analit pada seluruh larutan akan perlahan-lahan menurun, bergantung pada ukuran elektroda kerja berbanding volum larutan. Prinsip dari metode amperometri ialah penggunaan potensial tetap.

3           Aplikasi Amperometri

Aplikasi yang penting dari amperometri adalah dalam kontruksi sensor kimia. Sensor amperometri yang pertama dikembangkan untuk melarutkan O dalam darah, yang mana dikembangkan pada 1956 oleh L.C. Clark. Contoh lain pada sensor amperometri adalah sensor glukosa (David, 2000). Dewasa ini, biosensor telah banyak diteliti dan dikembangkan oleh para peneliti dan industri, dan dalam dunia biosensor research, topik yang sedang berkembang sekarang ini adalah biosensor yang berbasis DNA (genosensor). Berikut contoh dari biosensor untuk hibridisasi asam nukleat (DNA).

Skema biosensor elektrokimia untuk hibridisasi asam nukleat atau analog asam nukleat sebagai elemen pengenal dan teknik elektrokimia tahap transduksi ditunjukkan oleh gambar berikut:

Gambar 2.4.1 Skema biosensor afinitas berdasarkan lapisan DNA sebagai Biopengenal (Rivas et al. 2005)

Palecek (1966) melaporkan bahwa DNA dan RNA dapat direduksi pada elektrode merkuri dan bahwa sitosin, adenin, dan guanin merupakan senyawa elektroaktif. Adenin dan sitosin dapat direduksi pada elektrode merkuri dalam larutan netral sekitar -1,40V (disebut puncak CA), sedangkan guanin, setelah reduksi pada potensial yang sangat negatif, dapat dioksidasi pada -0,30V. Timin dan urasil tereduksi hanya dalam medium nonaqueous pada potensial yang sangat negatif (Palecek and Fojta, 2001). Penentuan nukleobasa dan beberapa purin pada level nanomolar dengan melalui pembentukan senyawa yang sedikit larut dengan merkuri juga telah dilaporkan (Palecek, 2001; Palecek et al. 1981; Palecek, 1985). Bahkan sedikit saja variasi struktur DNA dalam larutan menghasilkan perubahan perilaku elektrokimia yang signifikan pada merkuri (Palecek, 2002).

Respon elektrokimia yang sangat berbeda dari DNA single stranded (ssDNA) dan double tranded (dsDNA) telah diperoleh dengan differential pulse voltammetry (DPV) pada elektrode merkuri, memungkinkan untuk penentuan runutan ssDNA, bahkan dengan keberadaan dsDNA yang berlebih (Palecek dan Frary 1966). Dengan pengaruh yang kuat dari struktur DNA pada signal elektrokimia, penggunaan suatu elektrode merkuri telah sangat bermanfaat untuk mempelajari transisi struktur DNA dan perubahan konformasinya. Selain itu juga memungkinkan untuk memperoleh informasi tentang premelting dan polimorfisme double helix dalam elektrode merkuri (Palecek 1966); dan untuk identifikasi interupsi single stranded dalam molekul DNA linier dan sirkuler, perbedaan dalam densitas superhelix DNA supercoil yang bergantung pada transisi struktur dalam DNA, dan untuk membedakan antara DNA dan RNA (Palecek 1983, Fojta et al. 2002).

4.      Kelebihan Amperometri

Menurut (Arumdati, 2014), kelebihan dari amperometri adalah :

a.       Tidak diperlukan langkah untuk mengkalibrasi galvanometer.

b.      Tegangan yang dapat diberikan cukup teliti (sampai 1/10 volt).

c.       Tidak ada efek karakteristik dari kapiler dan tidak diperlukan unit polarisasi.

d.      Elektroda referens dapat dipilih yang nilai potensial elektrodanya sedemikian rupa sehingga peristiwa reduksinya tidak memerlukan sumber tegangan dari luar.

e.       Sensitifitas pada saat titrasi amperometri sangat tinggi.

f.       Pengukuran arus dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi analit secara    langsung.

g.      Tidak diperlukan indikator pada titrasi amperometri.

DAFTAR PUSTAKA

Arumdati, R.A. Ani, M. Qonitah, F. 2014. Penentuan Mannitol Secara Amperometri Denyut (PAD) dalam Sistem Alir (FIA). Kimia Student Journal. Vol 1. No 2. Hal 189-195.

Basset, J. 1994. Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC.

David, H. 2000. Modern Analytical Chemistry. Boston : McGraw Hill Co.

Farhan. 2011. Polarografi (http://farhanceria.blogspot.com/2011/01/elektrogravimetri.html) diakses tanggal 26 Desember 2014 pukul 21.24 WIB.

Indah. 2010. Amperometri dan Aplikasinya (http://indah-pendidikankimia.blogspot.com/2010/04/amperometri-dan-aplikasinyapendahuluan.html) diakses tanggal 27 Desember 2014 pukul 22.10 WIB.

Khopkar. 1985. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : Penerbit Universitas Indonesia.

Purnawan, C. 2014. Analisis Elektrokimia. Surakarta : Kimia FMIPA UNS.

Refika, A. 2011. Makalah Analitik (http://refika-andrea.blogspot.com/2011/10/makalah-analitik.html) diakses tanggal 26 Desember 2014 pukul 22.10 WIB.

Underwood. 1996. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Coolkhas-chemistry., 2009. Voltametri, http://coolkhas-chemistry.blogspot.com

Khopkar,S.M., 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik, Jakarta : UI-Press.

Palecek, E., Fojta, M., 2001. New approaches in the development of DNA sensors: hybridization and electrochemical detection of DNA and RNA at two different surfaces. Bioelectrochemistry, 56: 85–90.

Palecek, E., Fojta, M., Jelen, F., and Vetterl, V. 2002. Electrochemical analysis of nucleic acids. In Encyclopedia of Electrochemistry, Bioelectrochemistry;

Palecek, E. and Frary, B.D. 1966. A higly sensitive pulse-polarographic estimation of denatured deoxyribonucleic acid in native deoxyribonucleic acid samples. Arch. Biochem. Biophys., 115: 431–436.

Palecek, E. 1983. Topics in Bioelectrochemistry and Bioenergetics; J. Wiley: Chichester, UK.

Rivas, G., Pedano, M.L., Ferreyra, N. 2005. Electrochemical biosensor for sequence-specific DNA detection. Anal. Letters, 38: 2653–2703