Transcript KONDUKTOMETRIK - WordPress.com

KONDUKTOMETRIK
 Konduktan adalah daya hantar listrik yang
satuannya disebut Siemens atau Ohm, ohm
adalah daya tahan listrik (resisten).
 Konduktan atau dengan simbul G adalah
proporsional dengan luas penampang melitang A
dan panjang dari suatu konduktor yang
homogen (uniform). yang dirumuskan :
 G=l/R = kA/l (30)
 Bilangan k adalah konduktan spesifisifk (jenis) suatu
konduktor satuan k adalah ohm-1, cm-1.
1
Teori ion ( Arhenius ):

Elektrolit dalam air akan pecah membentuk partikel
bermuatan (ion ). Ion ini yang akan menyebabkan daya hatar
listrik

Ada 2 jenis ion yaitu :
+
+
Kation (+) > tertarik ke katoda ( logam, H dan NH4 )
Anion ( - ) > tertarik ke anoda ( ion sisa asam, OH - )

Peristiwa terurainya elektrolit> disebut dissosiasi
elektrolitis, atau ionisasi ( reaksi ionisasi )
2
Contoh reaksi. ionisasi :
-
3
NaCl
Na+ + Cl
NaOH
Na+ + OH
Untuk ion yg polivalen , ionisasi dapat berlangsung beberapa
langkah:
H2SO4
H+ + HSO4
2HSO4
H+ + SO4
+
2H2SO4
2H + SO4
Perbedaan atom dan ion ( kita tinjau NaCl, Na dan Cl2 )
Na : reaktif, racun, mudah terbakar dan bereaksi kuat dg air,
Cl2 : gas racun , hijau kuning, reaktif
NaCl: zat terdiri dari ion Na+ dan Cl-
Elektrolit kuat dan lemah
Untuk memnyatakan jumlah bagian moolekul yg terionisasi
digunakan derajad ionisasi ( α ).
Derajad ionisasi (α) =banyaknya zat terionisasi dibagi zat mula – mula.
Mulekul terionisasi
=
0≤α≥0
α =1 ( sempurna )
α = 0 ( tidak sempurna )
* Pada pengenceran α bertambah besar.
4
R adalah tahanan, A adalah penampang lintang
tiap cm2 dan l adalah panjang konduktor dalam
cm
Konduktan suatu elektrolit sangat tergantung
jumlah ion yang ada, muatan ion dan mobilitas ion
dan pengaruh potensial yang diberikan,
Konduktan ekuivalen suatu larutan disim bulkan
 atau kapa, ialah daya hantar satu gram ekuivalen
dari dua elektrode yang berjarak 1 cm.
Harga  akan sama dengan G apa bila 1 gram
ekuivalen larutan yang terletak diantara dua
elektrode dengan jarak tepat 1 cm.
5
Lanjutnya
Bila daya hantar 1gram ekuivalen larutan dalam 1
liter atau 1000 cm3 maka dituliskan menjadi:
  = 1/C(1000k)
(31)
Mobilitas ion dipengaruhi oleh:
1. Kekuatan listrik (electrical force), yaitu kekuatan
yang dapat menimbulkan potensial diantara dua
elektrode dan muatan ion yang menyebabkan
gerakan menuju ke salah satu elektrode.
Hal ini akan diimbangi oleh sifat-sifat elektron
tersebut yang dinamakan fricsional force. Bila
larutan sangat encer maka akan sangat rendah sifat
fricsional force ini.
Dengan demikian konduktivitas larutan ditentukan
oleh kadar larutan.
6
Lanjutnya
 2.Selain
kejadian diatas terkait dengan sifat
electrophoretic effec dan relaxation effec
 Elektroforetik terjadi bila muatan yang berlawanan
mengilingi ion yang bersang- kutan sehingga terjadi dua
lapisan muatan, kejadian ini akan meyebabkan
menurunnya sifat konduktivitas larutan.
 Ion akan mengangkut molekul pelarut, sehingga
menyebabkan terdesaknya ion oleh molekul pelarut dan
mobilitasnya berla- wanan dengan mobilitas ion.
7
+
Sehingga
 Relaksasi mobilitas ion seolah-olah ditarik oleh ion
yang bermuatan berlawanan dibelakang ion
tersebut, sehingga akan menghambat mobilitas ion
yang sesungguhnya.
 Besarnya konduktivitas dalam larutan yang bersifat
elektrolit kuat ternyata terjadi hubungan yang linier
antara konduktivitas dengan akar dari kadar ion
 Ditemukan harga konduktivitas pada nol yang dinyatakan
sebagai 0
8
Larutan elektrolit.
Berdasar konduktifitas, ada 2 macam larutan
1. Lart. Elektrolit : asam, basa dan garam
2. Non elektrolit : alkohol, gula dll
Battry
9
Lar.
elektrolit
Lampu
kuat
lemah
Sedangkan frekuensi lebih besar dari 1000 Hz
akan menimbulkan masalah terhadap jembatan
garam.
 B.Susunan sel
10
What influences conductivity?
The conductivity of a solution
depends on the following factors:
 Directly on the surface area of
the electrodes
Held constant
 Inversely on the distance between
on probe
the electrodes
 Directly on the concentration of the ions in
solution
 Directly on the mobility of the ions
 Directly on the temperature
- Held constant
during experiment
PGCC CHM 103 Sinex
Ditemukan harga konduktivitas pada nol yang dinyatakan
sebagai 0.Sebaliknya pada elektrolit lemah hubungan
tersebut tidak lurus dan evaluasi untuk mendapatkan harga
 0 adalah sukar.
Dibawah ini daftar hubungan antara kadar dan harga  0
larutan Na Cl label Hubungan kadar dan daya hantar larutan
NaCl
Tabel hubungan harga kapa dan kadar
12
N Kadar NaCl ek/L
o.`
1
0,1
2
0.01
3
0.001
4
Tak terhingga
Harag kapa ( 0 )
106,7
118,3
123,7
126,4
Keterangan
Bila tak ada pengaruh dari efek elektroforetik
dan relaksasi maka konduktivitas larutan adalah
jumlah daya hantar ekuivalen dari ion positif + dan
ion ngatif - dalam larutan yang encer dari suatu
garam dan dituliskan:
  0 =  + + (32)
Kekuatan daya hantar masing-masing ion sangat
tergantung besarnya ekuivalensi yang dapat dilihat
dalam slide berikut:
13
Conductance of Common Acids, Bases and
Salts @ 25oC
MilliSiemens/cm
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
% by Weight
Sodium Chloride
Potassium Chloride
Sodium Hydroxide
Hydrochloric
Sulfuric Acid
Nitric Acid
File Name: Conductivity.ppt
Feb 2001
Pengukuran Konduktivitas
 Tiap asam, Base garam, masing-masing mempunyai
kenaikan konduktivitas tiap kenaikan suhu, gambar diatas
menjukkan slope masing-masing senyawa.
 Acids 1.0% - 1.6% /oC
 Natural Waters 2.0%/oC
 Bases > 1.8 - 2.2%/oC
 High Purity Water 2.3% - 7.3%/ oC
Feb 2001
File Name: Conductivity.ppt
Specific Conductivity of Sulfuric Acid
mS/cm
1500
1000
500
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95
% Concentration
25C
File Name: Conductivity.ppt
60C
Feb 2001
Kurva perubahan konduktivitas larutan
5% as. Sulfat karena pengaruh suhu
400.0
350.0
mS/cm
300.0
250.0
200.0
150.0
100.0
50.0
0.0
0
4
10
16
21
27
32
38
43
49
54
60
66
71
77
82
88
93
93
Degrees C
File Name: Conductivity.ppt
Feb 2001
Temperature Slope
Change in Temperature Slope/oC
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
10
20
25
30
40
50
75
100
Temperature
Ultra Pure Water
File Name: Conductivity.ppt
Sodium Chloride
Feb 2001
Tabel harga kava  beberapa larutan
Kation
Anion
+
+
H3O+
349,8 OH199
Li+
88,7
Cl76,3
Na+
50,1
Br78,1
K+
78,3
I78,6
+
NO
NH4
73,4
71,4
3
ClO42Ag+
61,9
67,3
2+
C
H
O
½Mg
53,1
40,9
2 4 2
½SO42½Ca2+
59,5
80.0
22+
½CO
½Ba
63,6
68,3
3
23+
½
C
O
1/3 Fe
68,0
74.2
2 4
4¼Fe(CN)
½ Pb
69.5
110.3
6
1/3 La
58,6
19
(2% per 0C).
Diskusi
 Bila kita lihat daftar diatas, daya hantar larutan 0,01M NaCl
dibanding 0,01 M HCI, HCI akan lebih besar karena
hidrogen ion jauh lebih besar dibanding Na+ ion.
 Daya hantar ini sangat dipengaruhi pula oleh sumber arus
dan yang paling baik mempunyai frekuensi 1000 Hz.
Meskipun demikian dengan 60 Hz juga baik dan voltase
yang digunakan (gunakan step down) dari 110 sampai 10
Volt.
 Dalam kondisi seperti ini proses Faradaik tak terjadi.dan
ketelitian pengukuran daya hantar tetap baik.
 Sedangkan frekuensi lebih besar dari 1000 Hz akan
menimbulkan masalah terhadap jembatan garam.
20
Ketrangan:
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 Rsel dapat
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.
21
Modern Konduktometer digital
 Contoh titrasi
22
Otomatisasi titrasi konduktometrik
23
Titrasi konduktometri.
 Titrasi dapat dilakukan dengan:
a. Asam kuat atau basa kuat.
Bila yang dititrasi asam kuat dititasi dengan
basa maka konduktan akan mengalami
penuruan karena Ion H+ yang mempunyai +
yang diganti dengan Na+ yang lebih kecil.
 Yang akirnya akan mencapai konduktivitas
yang paling rendah. seperti slide 26.
Kurva konduktivitas tipenya sangat ditentu
kan jenis ion penyusun yang mempunyai sifat
konduktivitas berbeda ( slide 21)
24

Kurva penurunan konduktivitas larutan
Asam (HCl) yang dititrasi dengan NaOH
 contoh
25
Penjelasan
Slide 29 memperlihatkan bahwa setelah NaOH
berlebihan konduktivitas naik lagi, karena daya
hantar OH jauh lebih besar dari Cl dan Na ion.
Propil tersebut tidak ada patokannya karena
masing-masing ion mempunyai daya hantar yang
berbeda-beda.
Perlu diperhatikan bahwa titrasi dalam keadaan
sangat encer (baik analit maupun titrannya akan
lebih akurat atau teliti dibanding larutan yang
pekat).
Kurva dengan garis terputus adalah perubahan
kunduktivitas ion H dan ion OH, sebelum diko
reksi oleh adanya ion Cl dan Na.
Sedangkan kurva dengan garis penuh kurva
perubahan konduktivias larutan. Berdasar tabel
daya hantar spesifik ion Cl kecil, sehingga harga
26  sesuai dengan rumus 32.
b. Titrasi asam lemah atau basa lemah.
Sebagai contoh asam borat yang mempunyai
Ka = 6 x 10-10 dengan NaOH akan didapat
gambar 51a.
Titrasi tidak sempurna karena terbentuknya
dapar dari garam yang terjadi, dan
penambahan OH tidak langsung digunakan
oleh larutan dapar, karena tertahan oleh sifat
daparnya.
Baru setelah terjadinya borat dan kontribusi
dari ion Na, dan OH maka konduktivitas naik
dengan cepat.
27
Beberapa Contoh propil titrasi asam basa
dan pengendapan
 Asam borat
28
 Gambar 51c, agak berbeda bila asam lemah dititrasi
basa lemah ialah NH40H atau larutan amoniak, maka
konduktivitasnya mendatar setelah melewati titik
akir titrasi.
Penggunaan titran ini bila dibandingkan dengan
gambar 51 b titik akir dapat digambarkan ektrapo lasinya lebih jelas pada gambar 24c.
Gambar51d, terlihat bahwa konduktivitasnya basa
lemah yang ditirasi dengan asam kuat HCI mendatar,
tetapi setelah mencapai titik ekuivalen (titik akir)
menanjak dengan cepat.
Hal itu karena mobiltas Cl lebih baik dari
peruraian hidroksida basanya.
29
Titrasi campuran asam kuat dan as. Lemah
Slide 29 e, titrasi campuran dua jenis asam kuat
(HCI) dan asam lemah (asam asetat),
menggunakan titran NaOH.
Kedua asam mempunyai derajat disosiasi yang
ber beda, sehingga titik ekuivalen HCI dicapai
lebih dulu dengan menurunnya konduktivitas
yang tajam, dan berubah menaik yang landai.
Saat itu asam asetat belum mulai berinteraksi,
maka perubahan konduktivitas agak lamban
karena, perbe daan mobilitas masing-masing ion
serta harga 0 nya.
Titik akir ini juga lebih mudah diamati dari
pada menggunakan potensiometrik.
30
Kurva titik akir berbagai larutan
31
Titrasi pengendapan
 Slide 32 f adalah kurva konduktivitas titrasi
pengendapan dari NaCl dengan perak nitrat.
 Konduktivitas menurun pelan (hampir datar), karena
ion nitrat yang mengganti Cl mobilitasnya lebih
rendah.
 Tetapi setelah ion Cl terendapkan seluruhnya,
konduktivitas menaik tajam karena telah digantikan
oleh ion perak dan nitrat.
 Prosedure ini dan juga pembentukan senyawa
kompleks kurang begitu bermanfaat dibanding titrasi
netralisasi.
32
Acetylcholinesterase activity measured with a conductometric
biosensor (2.5mM KH2PO4, pH 8).
Untuk suatu contoh biosensor, yang menguji aktivitas enzim
dengan cara konduktometri, yang diuji adalah produk dari
aktivitas enzim.
33
Conductometric Titration (Indirect
Conductometry)
 Volumetric method - conductance, k (µS cm-1) between two
electrodes is measured as a function of titrant, V (mL)
 Typical k vs V plot is V-shaped
 Minimum marks equivalent point of titration
 Used for: Chloride determination
Conductometric Titration – NaOH vs HCl
Electrical Conductivity
H+(aq) + Cl(aq) + Na+(aq) + OH(aq)
Mobilitas
lebih tinggi
H2O(l) + Na+(aq) + Cl(aq)
Mobilitas
lebih rendah
Equivalence point
Volume of acid added /cm3
Conductometric Titration – NaOH vs HCl
Electrical Conductivity
Beyond the equivalence point,
conductivity  sharply due to excess
H+ (most mobile) & Cl
Steeper
slope
Equivalence point
Volume of acid added /cm3
Conductometric titration of sulfates with
Ba2+ as titrant and Cl- and OAc- as counter
anions.
Sample: 5.00 ml 0.50 mM Na2SO4. Medium:
water + ethanol 1:1. Titrant: 10 mM Ba2+, flow
rate: 0.122 ml/min.
Fig.4-1
37
Pengujian ion Sulfat
 Determination of the sulfates in air minum berdasar titrasi
konduktometri , sulfat diendapkan sebagai BaSO4
 Proses pengendapan ternyata mempunyai propil yang
berbeda bila titrannya BaCl2 dibandingkan Ba(CH3 COO)2.
 Unsur yang dapat berpengaruh antara lain:
 Reakasi
coprecipitation dari Ca2+ dan Mg2+; dan
(ii) Pengendapan dari bikarbonat sebagai BaCO3.
38
Cara pemurnian air minum penukar ion
39
Karena titrasi netralisasi adanya ion H+ OH- yang
mempunyai daya hantar yang tinggi.
Sedangkan ion lain sangat lambat pembentukan
interasksinya baik pengendapan maupun pembentuk senyawa
kompleks.
Mg2+ dititrasi dengan dinatrium EDTA atau EDTA
40
Keterangan
Mg2+, mempunyai daya hantar yang kurang
bagus, sehingga penurunan daya hantar agak
landai.
Kenaikan kembali juga landai karena daya hantar
Na+ yang terdapat diNatrium EDTA, juga tidak
begitu besar, tetapi perubahan antara kenaikan
dan penurunan lebih cepat
Bila dititrasi dengan EDTA saja kenaikan daya
hantar lebih landai karena pelepasan ion H+ dari
EDTA mempunyai alfa yang kecil, walaupun daya
hantar H+ cukup besar
41
Reaksi yang terjadi
42
Pemggunaan
Untuk indikator analisis kuantitatif titrasi volume metrik,
tetapi kurang banyak diminati.
Sebenarnya dapat mengatasi masalah indikator zat warna
yang kuarng tepat.
Banyak digunakan untuk kontrol pembuatan air bebas
mineral (aqua demeneralisisata). yang konduktivitanya
5 x 10-4 Ohm. Per cm.
 Untuk detektor pada analisis logam/kation maupun an ion
dengan kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)
 Detektor atau indikator pengolahan limbah industri.
43