ELEKTROGRAVIMETRI Ditujukan untuk memenuhi mata kuliah Elektroanalisis Dosen pengajar : Dra. Endang Widiastuti, M.Si
Disusun oleh
: Ajeng Maryam Suciati (111431001) Amanda Aulia Prima (111431002) Annisa Amalia S. (111431003) Tanti Yulianti Raga Pertiwi (111431029) Wiring Respati Caparina (111431030) Yuli Yulianah (111431031)
Kelas
: 2A
JURUSAN TEKNIK KIMIA PROGRAM STUDI D3 ANALIS KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
Puji syukur kehadirat Allah SWT. Karena dengan rahmat dan karunia-Nyalah sehingga Penyusunan Makalah ini telah dapat diselesaikan.
Makalah ini merupakan salah satu tugas dan persyaratan untuk menyelesaikan tugas mata kuliah Elektroanalisis . Selesainya penyusunan ini berkat bantuan dari berbagai pihak oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis sampaikan terima kasih dan penghargaan setinggitingginya kepada yang terhormat :
1. Ibu Endang yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pkiran dalam pelaksanaan bimbingan, pengarahan, dorongan dalam rangka penyelesaian penyusunan makalah ini 2. Rekan-rekan semua di Kelas 2A Analis Kimia Politeknik Negeri Bandung 3. Secara khusus penulis menyampaikan terima kasih kepada keluarga tercinta yang telah memberikan dorongan dan bantuan serta pengertian yang besar kepada penulis, baik selama mengikuti perkuliahan maupun dalam menyelesaikan makalah ini.
Serta kerabat-kerabat dekat dan rekan-rekan seperjuangan yang penulis banggakan. Semoga Allah SWT, memberikan balasan atas kebaikan yang telah diberikan kepada penulis. Penulis menyadari makalah ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu, kritik dan saran yang sifatnya konstruktif sangat diharapkan oleh penulis. Akhirnya penulis berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang berkompeten. Amin.
Bandung, November 2012 Penyusun Kelompok 1
Kata Pengantar Daftar Isi A. Definisi Elektrogravimetri B. Hukum yang Berkaitan dengan Elektrogravimetri C. Metode Analisis Elektrogravimetri D. Aplikasi Elektrogrvimetri E. Contoh Soal Elektrogravimetri Daftar Pustaka
Elektrogravimetri juga dapat didefinisikan
. , dimana elektrolisis analit dilakukan dalam periode tertentu, untuk memastikan perubahan secara kuantitatif keadaan oksidasi baru analit.
Berbagai pengertian tegangan (potensial) yang terkait dengan elektrolisis 1. Tegangan (potensial) peruraian : tegangan luar minimum yang harus diberikan untuk terjadinya elektrolisis secara kontinyu.
2. Potensial Ohmik : yaitu jumlah potensial yang dibutuhkan untuk mengalahkan tahanan yang dialami oleh ion-ion yang bergerak menuju
Sehingga potensial sel :
3. Tegangan (potensial) polarisasi Adalah tegangan yang terjadi sesudah elektrolisis dihentikan. Tegangan polarisasi ada dua jenis yaitu tegangan polarisasi konsentrasi dan polarisasi kinetik.
Tegangan polarisasi yang terjadi akibat perbedaan konsentrasi ion yang ditentukan pada elektroda.
Tegangan polarisasi kinetik terjadi bila laju reaksi elektrokimia pada salah satu atau kedua elektroda berlangsung lambat. Maka diperlukan potensial tambahan (overpotensial) untuk mengatasi energi penghalang bagi reaksi setengah selnya.
Sehingga
I. Elektrolisis pada potensial terpasang (Eapp) tetap Potensial terendah yang harus diberikan agar terjadi elektrolisis dikenal sebagai potensial peruraian (Ed). Agar elektrolisis berjalan secara kontinyu dan terus menerus (karena i makin kecil), maka diperlukan potensial luar terpasang (Eapp) yang besarnya lebih besar dari Ed. Besarnya Eapp adalah
II. Elektrolisis pada arus tetap Sesuai hubungan I = E/R, maka untuk menjaga agar jumlah arus selalu tercukupi (besarnya i dijaga agar tidak turun), maka potensial luar harus selalu ditambah.
III. Elektrolisis pada potensial katoda yang tetap Sebagaimana Rumusan Nerns
Sebagai contoh untuk elektrolisis larutan Cu2+ 10-2 M Ek = 0,34 Volt – log (10-2) = 0,281 Volt Apabila kemudian konsentrasi Cu2+ dalam larutan tinggal 10-6 M maka besarnya potensial katoda menjadi Ek = 0,34 – log 10-6 = 0,163 Volt Keadaan ini yang menjadi dasar bagaimana kita dapat memisahkan beberapa ion logam yang mempunyai nilai potensial katoda (potensial reduksi) yang berbeda. Dari contoh di atas, antara rentang potensial 0,281 s/d 0,163 Volt yang terendapkan adalah ion Cu 2+, ion-ion lain yang mempunyai potensial lebih besar dari 0,281 telah diendapkan lebih dahulu. Sedangkan ion-ion yang mempunyai potensial kurang dari 0,163 Volt akan belum terendapkan.
H. Faraday : bahwa banyaknya zat yang diendapkan pada elektroda selama elektrolisis berlangsung sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir melalui larutan tersebut.
w = massa zat yang diendapkan e = massa ekivalen i = arus (amper) t = waktu (detik) F = tetapan Faraday 96487 Coulomb
Hukum Ohm : bahwa kuat arus yang mengalir melalui suatu penghantar berbanding terbalik dengan tahanan dan berbanding lurus dengan tegangan
I = arus (Amper) E = tegangan (Volt) R = tahanan (Ohm)
Kesimpulan : 1. Elektrolisis tergantung pada i (arus) 2. Elektrolisis tergantung pada E (potensial) Pada umumnya terdapat tiga macam kondisi yang dapat diterapkan pada sel elektrolisis, yaitu : 1. Elektrolisis dilakukan pada suatu harga potensial sel luar yang digunakan (Eapp) pada harga yang tetap. 2. Elektrolisis dilakukan pada suatu harga arus yang tetap 3. Elektrolisis dilakukan pada harga potensial katoda (EK) yang tetap
Metode ini digunakan untuk analisis kuantitatif. Komponen yang dianalisis diendapkan pada suatu elektroda yang telah diketahui beratnya dan kemudian setelah pengendapkan sempurna kembali dilakukan penimbangan elektroda beserta endapannya.
Untuk tujuan ini maka endapan harus kuat menempel padat dan halus, sehigga bila dilakukan pencucian, pengeringan serta penimbangan tidak mengalami kehilangan berat. Selain itu sistem ini harus menggunakan elektroda yang Inert. Umumnya dipakai elektroda plantine.
Alat yang umum digunakan pada metode ini biasanya mempunyai skema sebagai berikut : Salah satu elektroda ditimbang
Bejana diisi larutan elektrolit
Kedua elektroda dicelupkan
Elektrolisis dalam waktu dan arus tertentu
Komponen yang akan ditentukan terendapkan
Timbang kembali elektroda setelah kering
Sebagai contoh adalah pada elektrolisis larutan tembaga dengan yang mengandung asam sulfat 0,05 konsentrasi sekitar 10-2 )(konsentrasi H+ = 0,1 CuKatoda : Cu2+ + 2e E° = 0,337 V Anoda ½ H E° = 0 V: H+ + e ½ O2 + 2H+ + 2e E = 1,23 Volt H2O E Cu2+/Cu = 0,337 – log = 0,278 Volt E O2/H2O = 1,23 – log = 1,17 Volt Esel = Ekatoda-Eanoda = 0,278-1,17 = 1,148 Volt Maka agar terjadi reaksi elektrolisis maka Eapp harus lebih besar dari 1,148 Volt. Untuk menganalisis ion-ion Cu2+ dalam larutan tersebut dapat dengan 2 cara 1. Cara lambat tanpa pengadukan Analisis dilakukan selama 1 malam dengan tegangan 2, -2,5 Volt dan arus 0,3 A 2. Cara cepat dengan pengadukan Elektrolisis dilakukan dalam waktu 15-20 menit dengan tegangan 3-4 Volt dan arus 0,4- 2 A.
Untuk mengetahui sudah habis atau belum jumlah Cu2+ dalam larutan dilakukan dengan mengetes larutan dengan larutan K 4[Fe{CN}6]. Jika larutan masih coklat warnanya berarti masih ada Cu2+.
MENETUKAN JUMLAH LISTRIK SEBAGAI FUNGSI WAKTU:
Dengan : I =arus (amper) ; q = muatan listrik (coulomb) ; t = waktu (detik) Suatu logam di depositkan secara elektrolisis pada permukaan salah satu elektroda yang telah ditimbang beratnya. Digunakan potensial lebih mula-mula sedikit > dibandingkan potensial lebih yang di prediksi untuk reaksi reduksi pada katoda, untuk menghitung berat deposit logam pada anoda, sehingga kehilangan tahanan listrik. Dilakukan pengaturan potensial untuk menjaga agar arus yang megalir hanya beberapa amper. Sumber arus tetap (potensial berubah-ubah) digunakan untuk proses elektrolisis. Komponen yang dianalisis diendapkan pada suatu elektroda (katoda) yang telah diketahui beratnya, setelah pengendapan sempurna dilakukan penimbangan elektroda kembali berikut endapannya. Produk elektrolisis ditimbang sebagai deposit salah satu elektroda (katoda)
w = weight of product in grams q = charge in coulombs M = atomic weight in g/mol n = # of electrons transferred F = Faraday’s constant in C/mol
Jumlah muatan listrik (Coulomb) = jumlah muatan listrik yang ditranspor oleh arus tetap 1 Amper dalam 1 detik
Jumlah Coulomb Q dihasilkan dari arus tetap I amper yang bekerja selama 1 detik sehingga:
Perubahan arus menghasilkan :
Jumlah muatan yang menghasilkan yang menghasilkan satu ekivalen perubahan kimia padasuatu elektroda Oleh karena ekivalen dalam reaksi redoks adalah jumlah senyawa yang memberi & memakai 1 mol elektron, maka: Faraday = 6,022x1023 elektron =96,485 C
Sangat teliti (0.1% atau >) namun memakan waktu Berat dapat ditimbang sampai 0.01mg (dan bila BA dikatahui, sampai 3 ppm atau > Muatan listrik dapat diukur secara akurat, dan konstanta Faraday dketahui sebesar 96484.56 0.27 C/mol
Metode ini merupakan cara efektif untuk penentuan dan pemisahan logamlogam yang memiliki potensial elektrode yang hampir berhimpit. Contoh aplikasi ini adalah analisis campuran logam-logam tembaga, timbal, kadnium, seng dan timah dengan elektrogravimetri menggunakan elektroda Pt. Tiga logam pertama terdeposisi pada kondisi larutan netral yang mengandung tartrat. Timah terkompleks menjadi timah(IV)tartrat dan tak terdeposisi. Tembag terdeposisi pada potensial -0,2 V (vs SCE), Bi pada -0,4 V (vs SCE) dan Pb pada -0,6 V (vs SCE). Kadnium dan seng terendapkan pada kondisi larutan amonia pada -1,2 dan 1,5 V, sehingga seluruh logam dapat terpisahkan dan tertentukan kandungannya dalam sampel.
Ion
Ditimbang Sebagai
Kondisi
Cd2+
Cd
Larutan sianida basa
Co2+
Co
Larutan sulfat beramoniak
Cu2+
Cu
Larutan dengan HNO3/H2SO4
Fe3+
Fe
Larutan (NH4)2C2O4
Pb2+
PbO2
Larutan HNO3
Ni2+
Ni
Larutan sulfat beramoniak
1. Tembaga (Cu) dengan konsentrasi 0,01 M dianalisis secara elektrogravimetri. Berapa harga potensial yang diperlukan jika diharapkan 99,99% Cu dapat diendapkan di katoda. (Anggap tidak ada tegangan yang lain dalam sistem) dan E° Cu2+/Cu = 0,337 V Jawab : Eapp = E° Cu 2+/Cu – log = 0,337 – 0,059 log = 0,2778999 Volt 2. Dalam larutan sampel mengandung ion Cu 2+ dan Ni2+ yang sama besarnya yaitu 10 -3 M. Bila potensial reduksi standar Cu2+/Cu = 0,337 V dan Ni2+/Ni = 0,23 Volt Pada saat sistem elektrolisis mengendapkan Cu di katoda apa yang terjadi dengan ion Ni 2+. Jawab : * Pada saat mengendapkan Cu 2+, besarnya potensial minimum yang dibutuhkan adalah : Eapp
= E° Cu2+/Cu – log = 0,337- log = 0,337-0,0885 = 0,2485 Volt
* Untuk mengendapkan Ni2+, dikatoda diperlukan potensial: Eapp
= E° Ni2+/Ni – log = -0,230 - log = - 0,3185 volt
Karena untuk mengendapkan Ni 2+ hanya diperlukan E = -0,3185 Volt. Apabila pada saat mengendapkan Cu 2+ yang E = 0,2485 Volt, maka semua Ni2+ dipastikan sudah mengendap. 3. Suatu larutan sampel sebanyak 100 ml mengandung ion Cu 2+. Apabila larutan tersebut dielektrolisis dengan E : 3 Volt selama 1 jam ternyata didapatkan logam tembaga sebanyak 300 mg dengan kemurnian 98%. Berapa konsentrasi tembaga dalam sampel Ar . Cu 63,55 Jumlah Cu yang diendapkan = 0,98 x 0,3 gram = 0,294 gr
Jumlah Cu2+ dalam larutan: Jumlah mol Cu2+ = =4,63.10-3 mol Karena volume larutan sampel 100 ml, maka konsentrasi Cu 2+ = 46310-2 M 4. Tembaga terendapkan dari larutan yang mengandung 0,1 M CuSO4 dan 0,1 M H2SO4 Eaplikasi awal minimal = 0,87 V. Potensial lebih pengendapan logam-logam lunak pada katoda sangat kecil, sedangkan pelepasan oksigen pada anoda Pt memerlukan potensial tambahan 0,4 V. Diinginkan bahwa arus terjaga pada 0,25 A dan resistansi roral adalah 0,2 Ω, IR drop terjadi pada potensial ekstra 0,05 V. E aplikasi = 0,87 + 0,4 + 0,05 = 1,32 V Tentukan konsentrasi Cu 2+ yang tertinggal dalam larutan saat ion hidrogen mulai terbentuk? (catatan: potensial lebih hidrogen pada deposisi Cu adalah 0,4V). Jawab: Pertama yang harus diingat bahwa seluruh ion Cu 2+ terendapkan sebelum ino hidrogen mulai tereduksi. Sejumlah ion hidrogen yang juga terbentuk pada anoda, sehingga jumlah ion hidrogen total adalah 0,2 M + 0,2 M = 0,4 M. Potensial yang diperlukan untuk mereduksi ion hidrogen adalah EH = E potensial lebih + E0H+,H2 EH = (-0,04) + 0 -
log
log
EH = (-0,04) V perlu dicatat bahwa keberadaan tegangan lebih (potensial lebih) elalu mengarahkan agar proses bisa berlangsung lebih sulit. Dalam kasus ini ion H + direduksi dengan menangkap elektron dari elektroda. Karena adanya tegangan lebih, maka potensial elektroda harus 0,4 V lebih negatif, untuk mereduksi H + pada tembaga. Sehingga Epotensial lebih disajikan dalam tanda negatif. Tembaga berada dalam kesetimbangan dengan elektroda yang sama dan pada potensial yang sama pula. Konsentrasi tembaga pada keadaan ini diperoleh dari EH = ECu =E0Cu2+, Cu - 0,4 = 0,34 -
log
log
[Cu2+] = 10-25 M Dari hitungan ini maka fraksi Cu yang tertinggal d alam larutan adalah 10-25/0,1 atau 10-22 %.
Widodo, Didik Setiyo. dkk. 2009. Buku Ajar Analisis Kuantitatif . Semarang: Universitas Diponegoro. Farhan. 2011. Eletrogravimetri. Diunduh pada: 15 November 2012 pukul 17.33. (online)http://farhanceria.blogspot.com/2011/01/elektrogravimetri_27.html Anonim. 2011. Elektrogravimetri. Diunduh pada : 15 November 2012 pukul 18.24/ (online) http://blogchemist.blogspot.com/2011/12/elektrogravimetri.html
