Voltametri Siklik 1. Pengertian Voltametri Siklik adalah teknis analisis umum yang digunakan dalam analisis
kualitatif dari reaksi elektrokimia. Teknik ini mampu memberikan informasi mengenai termodinamika proses reduksi-oksidasi dan kinetika transfer elektron yang terjadi dipermukaan elektroda. Pada teknik voltametri voltametri ini potensial diberikan dalam suatu siklus antara dua nilai beda potensial, pada awal potensial meningkat hingga maksimum kemudian turun secara linier dengan nilai kemiringan yang sama hingga kembali ke potensial awal. Sel voltametri terdiri dari 3 buah elektroda yang dicelupkan kedalam larutan yang mengandung analit dan larutan elektrolit pendukung. Elektroda yang pertama adalah elektroda kerja yaitu elektroda tempat terjadi reaksi redoks dari analit, bergantung dari potensial yang diberikan. Variasi potensial yang diberikan akan memberikan nilai arus yang berbeda-beda bergantung dari analit yang dianalisis. Nilai arus ini dapat diketahui dari puncak voltamogram yang diperoleh. Elektroda kerja ang biasa diguankan adalah eletroda Elektroda pasta karbon merupakan campuran bubuk grafit dan perekat organic paraffin sebagai pengisinya ( Gambar 1).
Gambar karbon
3.
Elektroda
pasta
Elektroda yang kedua adalah elektroda pembanding. Elektroda ini merupakan elektroda yang nilai potensialnya dibuat tetap selama pengukuran dan nilainya tidak bergantung pada jenis dan komposisi larutan yang diukur. Elektroda pembanding yang biasanya digunakan adalah elektroda Ag/AgCl. Jenis elektroda yang ketiga adalah elektroda pembantu. Elektroda ini biasanya terbuat dari bahan yang seperti Pt. Elektroda pembantu ini digunakan untuk mengalirkan arus antara elektroda kerja dan elektroda pembantu, sehingga arus dapat diukur. diukur.
Ada tiga macam arus yang dihasilkan pada teknik voltametri, yaitu arus difusi, arus migrasi, dan arus konveksi. Arus difusi adalah arus yang disebabkan akibat perubahan gradient 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 vibrassi elektroda dan perbedaan rapat massa. Arus yang diharapkan pada pengukuran secara voltametri adalah arus difusi, karena informasi yang dibutuhkan adalah onsentrasi analit. Arus konveksi diminimalisasi dengan tidak melakukan pengadukan sesaat sebelum pengukuran, untuk menjaga agar temperature larutan yang diukur tetap. Rus migrasi diminimalisasi dengan cara penambahan larutan elektrolit pendukung. Dalam sel elektrokimia, ketiga elektroda tersebut dicelupkan dalam larutan yang mengandung analit maupun pelarut elektrolit non reaktif yang disebut elektrolit pendukung. pendukung. Elektrolit pendukung dibutuhkan pada analisis yang dikendalikan oleh potensial untuk mengurangi tahanan dari larutan dan efek elektromigrasi serta menjaga kekuatan ion. Dalam pengerjaan, elektrolit pendukung yang digunakan biasanya adalah garam anorganik, asam mineral, dan buffer. Gambar 2 adalah skema sel elektrokimia pada voltametri.
Gambar 2 Sel Voltametri
Voltamogram yang dicatat selama pengukuran menggambarkan hubungan arus dengan potensial. Sinyal yang diperoleh pada potensial tertentu dihasilkan oleh elektroda kerja dan bergantung dari jenis teknik yang digunakan. Hasil dari Voltametri Siklik ini adalah hubungan antara arus dan potensial disebut voltamogram siklik seperti gambar 3.
Gambar 3. Voltametri siklik reaksi reaksi-oksidasi secara reversible
Satu dari banyak kegunaan voltametri siklik adalah informasi kualitatif mengenai mekanisme reaksi dari proses reduksi-oksidasi. Adanya kemungkinan reaksi lain saat reduksi-oksidasi berlangsung dapat dilihat dari voltamogramnya. Perubahan pada voltamogram siklik dapat disebabkan oleh persaingan reaksi kimia untuk produk hasil elektrokimia, ini dapat dijadikan informasi mengenai jalan reaksi. Hal lain dari penggunaan voltametri siklik ini adalah untuk mempelajari proses adsorpsi molekul elektroaktif pada permukaan elektroda.
2.
Cara Kerja
Gambar 4 Sel Voltametri
Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum melakukan pengukuran : a. Kebersihan berbagai alat gelas yang dipakai.
Sebelum digunakan, alat-alat gelas harus direndam dalam asam nitrat p.a 6 M selama semalam, kemudian dicuci dengan aqua demineralisata. Akan lebih baik jika menggunakan alat-alat dari bahan polipropilen atau PTFE karena dapat mengurangi penyerapan analit pada didnding wadah wadah (dinding dari gelas dapat menyerap analit). b. Pereaksi yang digunakan pada VPK
Dan harus mempunyai derajat kemurnian yang sangat tinggi(Aristar, Ultrex atau suprapure). Larutan standar yang disimpan harus pekat, tidak kurang dari 10-3 M, sedangkan larutan standar untuk pengukuran (dengan konsentrasi yang lebih kecil) harus selalu dibuat baru setiap hari. c. Kalibrasi lebih baik dilakukan dengan metode standar adisi. d. Air yang dipakai biasanya adalah aqua tridest.
Prosedur Kerja Voltametri Siklik:
a. Larutan yang akan diukur dimasukkan ke dalam sel voltametri yang telah disiapkan.Larutan terdiri dari larutan sampel atau larutan standar dengan elektrolit pendukung yang jenis maupun konsentrasinya sama. Alat dirangkai dan dalam keadaan tertutup. b. Memasukkan elektroda ke dalam larutan c. Dilakukan proses deaerasi dengan proses pengadukan. Proses ini dapat dikerjakan dengan mengalirkan gas nitrogen atau gas inert yang lain. Proses ini dilakukan selama 2 -10 menit. d. Melakukan proses deposisi dengan pengadukan, dengan potensial tet ap yang harganya tertentu (dapat berharga positif atau negatif, tergantung pada macam VPK yang dilakukan). Konsentrasi yang terdeposisi pada elektroda tergantung pada kecepatan pengadukan, waktu deposisi, konsentrasi analit dalam larutan dan luas permukaan elektroda. Secara umum, waktu deposisi yang digunakan tergantung pada konsentrasi analitnya. Waktu 30-300 detik cukup untuk mengadakan deposisi analit dalam suatu larutan dengan konsentrasi 1-50 ppb.
e. Equilibrium (tanpa pengadukan) Memerlukan waktu kurang lebih 30 detik. Bertujuan untuk menurunkan arus konveksi dan juga untuk menstabilkan deposit yang terjadi. f. Proses stripping
Dilakukan tanpa pengadukan dengan penambahan potensial ke arah yang lebih negatif/positif (tergantung VPK yang dipakai). Pada proses ini dilakukan dengan laju tertentu. g. Perekaman data berupa kurva arusVs potensial yang disebut voltamogram.
Sample yang dapat digunakan dalam pengujian voltametri siklik ini dapat berupa larutan maupun padatan. Apabila sample yang diuji berbentuk larutan maka dicampur dengan larutan elektrolit. Sedangkan apabila sample yang digunakan adalah padatan maka dijadikan sebagai elektroda kerja.
3. Hasil dan Analisis
Hasil
dari
pengujian
Voltametri
Siklik
adalah
kurva
voltamogram
yang
menghubungkan antara arus dan potensial. Seperti pada gambar 3. Terlihat bahwa kurva yang terbentuk seperti kurva histerisis. Artinya dalam proses penngujian ini bersifat irreversible. Salah satu fungsi dari pengujian ini adalah untuk mengetahui nilai kapasitansi dari suatu smaple yang memiliki nilai kapasitansi yang baik akan dapat memiliki lebar kurva histerisis yang cukup kecil. Dan sebaliknya semakin lebar kurva histerisis yang terbentuk dalam pengujian maka sample yang diuji memiliki nilai kapasitansi yang kecil.
