AgCl

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 PEMBUATAN ELEKTRODA PEMBANDING Ag/AgCl Pirim Setiarso Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya ABSTRAK Telah dibuat elektroda pembanding Ag/AgCl dari kawat Ag diameter 0.4 mm dan panjang 4 cm. Elektrodeposisi AgCl berlangsung dalam larutan NaCl 0.1 M pada kawat Ag sehingga terbentuk AgCl. Elektrolisis dilakukan dengan potensial konstan pada 2500 mV arus 100 A selama 10 menit menggunakan alat Voltammetri. Kawat Ag/AgCl yang terbentuk dimasukkan ke badan elektroda yang telah diisi dengan 3 mL larutan KCl 3 M. Elektroda Ag/AgCl hasil pembuatan dikarakterisasi mengenai presisi dan akurasi menggunakan larutan K4 Fe(CN)6 dibandingkan dengan elektroda Ag/AgCl komersial. Pada karakterisasi elektroda Ag/AgCl digunakan elektrolit pendukung KClO4 secara voltammetri siklis dan deferensial pulsa voltammetri. Berdasarkan voltamogram CV dan DPV larutan K4 Fe(CN)6 relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan Ag/AgCl komersial terbukti elektroda Ag/AgCl buatan sendiri memberikan respon lebih baik dari komersial hal itu dapat dilihat dari harga rata-rata arus DPV yang dihasilkan 8,16 µA sedang elektroda Ag/AgCl komersial 5,43 µA. Standar deviasi arus DPV dengan pembanding elektroda Ag/AgCl buatan sendiri 1,0 µA lebih kecil dari komersial 2,0 µA. Hal ini dapat diartikan pengukuran dengan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri memiliki presisi dan akurasi lebih baik dari pada elektroda komersial. Kata kunci : Elektroda Ag/AgCl, Voltametri

PENDAHULUAN Elektroda pembanding diperlukan dalam analisis secara elektrometri yang berbasis potensiometri atau amperometri. Potensial yang terukur pada elektrometri adalah beda potensial antara elektroda kerja dan elektroda pembanding. Elektroda pembanding yang umum digunakan dalam analisis diantaranya elektroda AgCl(s) + e

kalomel jenuh (EKJ) dan elektroda Ag/AgCl. Elektroda EKJ memberikan potensial 0,220 V relatif terhadap elektroda standar hidrogen, adapun elektroda Ag/AgCl memberikan potensial sebesar 0,019 V relatif terhadap EKJ. Potensial yang diberikan oleh elektroda Ag/AgCl dapat dijelaskan sebagai berikut:

Ag(s) + Cl-

E0Ag+/Ag = 0,222 V

C - 179

(I.1)

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 Adapun potensial yang diberikan oleh ion Ag+ dalam larutan =

−

mengikuti persamaan Nernst

ln [Cl ]

(I.2) konsentrasi Cl- = 3 M maka persamaan (I.2) dapat diselesaikan

Apabila persamaan (I.2) dikondisikan pada suhu 250C dan = 0,222 −

,

.

ln[3]

.

= (0,222 − 0,028)

(I.3)

= 0,194

Secara teori potensial yang diberikan oleh elektroda Ag/AgCl yang dipakai dalam penelitian ini 0.194 V.

Gambar 1 Elektroda Ag/AgCl.

Elektroda Ag/AgCl yang telah dibuat dikarakterisasi menggunakan larutan K4 Fe(CN)6 secara voltametri siklis

dan diferensial pulsa dibandingkan dengan Ag/AgCl buatan pabrik.

Metodologi

K4 Fe(CN)6, Aquades. 2. Alat

1. Bahan Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini di antaranya: Tabung kaca badan elektroda, kawat Ag diameter 0,4 mm, Larutan KCl 3 M, Larutan NaCl 0,1 M, Larutan

Larutan

voltametri Elektroda

KClO4,

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah seperangkat alat Voltammetri merk Epsilon. 3. Cara kerja

C - 180

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 Elektroda pembanding Ag/AgCl dalam penelitian ini dibuat dari kawat Ag diameter 0.4 mm dan panjang 4 cm. Elektrodeposisi AgCl berlangsung dalam larutan NaCl 0.1 M pada kawat Ag sehingga terbentuk AgCl dilakukan secara elektrolisis dengan potensial konstan pada 2500 mV arus 100 A selama 10 menit. Kawat Ag/AgCl dimasukkan ke badan elektroda yang telah diisi dengan 3mL larutan KCl 3 M selanjutnya ditutup dengan sumbat karet dan diisolasi dengan parafilm. Elektroda Ag/AgCl hasil pembuatan dikarakterisasi menggunakan larutan K4 Fe(CN)6 dibandingkan dengan elektroda Ag/AgCl komersial . Karakterisasi elektroda Ag/AgCl digunakan elektrolit pendukung KCl

secara voltametri siklis deferensial pulsa voltammetri .

HASIL DAN PEMBAHASAN Elektroda Ag/AgCl yang telah dibuat dan dikarakterisasi menggunakan K4 Fe(CN)6 10-3M dengan elektrolit pendukung KClO4 10-1M dibandingkan dengan elektroda Ag/AgCl komersial secara voltametri. Pada pengukuran digunakan elektroda Pt sebagai elektroda kerja dan elektroda pembantu sedang elektroda pembanding adalah Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial. Berikut adalah voltamogram voltametri siklis dan deferensial voltametri.

8

CVfsSR 50 100 150 200 250 300 350

Pengukuran 6 

Arus  A

Arus  A

10

4

0

1 2 3 4 5 6 7

2

0.2

0.4

0.6

0.2

E(V) relatif terhadap elektroda Ag/AgCl lokal

0.4

E(V) relatif terhadap elektroda Ag/AgCl lokal

Gambar 1 Voltamogram CV dan DPV fungsi laju pindai dari K4 Fe(CN)6 10-3M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri

Cv K 4Fe(CN)6 Ag/AgCl buatan pabrik 50 100 150 200 250 300 350

6

5 

Arus (  )A

Arus A

10

4

P e n g u k u ra n 1 2 3 4 5 6 7

0 2

0.2

0.3

dan

0.4

0 .2

E(V) relatif terhadap elektroda Ag/AgCl

0 .4

E (V ) re la tif te rh a d a p e le k tro d a A g /A g C l b u a ta n p a b rik

Gambar 2 Voltamogram CV dan DPV fungsi laju pindai dari K4 Fe(CN)6 10-3M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl komersial C - 181

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 Dari Gambar 1 dan 2 dapat diambil data Ipa dan Ipc seperti pada Tabel 1 berikut: Tabel 1 Data Ipa K4 Fe(CN)6 10-3 M terhadap laju pindai Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial Ag/AgCl buatan sendiri ν 50 100 150 200 250 300 350

1/2

ν 7,0711 10 12,2474 14,1421 15,8114 17,3205 18,7083

Ipa µA 6,9864 9,8609 11,9833 14,1057 15,7982 17,4101 18,6728

Ipc µA -3,3433 -4,8747 -5,9761 -6,8224 -7,5746 -8,2597 -8,9313

Ag/AgCl komersial

Ipa/Ipc -2,0897 -2,0229 -2,0052 -2,0675 -2,0857 -2,1078 -2,0907

Ipa µA 3,5733 5,0549 6,0597 7,4586 8,4252 10,1866 11,0324

Ipc µA 0,7626 0,2857 -0,3565 -0,5981 -1,0814 -1,0369 -1,5202

Ipa/Ipc 4,6857 17,6930 -16,9978 -12,4705 -7,7910 -9,8241 -7,2572

Berdasarkan Tabel 1 dapat dibuat kurva ν1/2 lawan Ipa relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial seperti berikut: 20 1/2

( Laju pindai) Y = -0.2710 + 1.0148 X R = 0.999758

18

16

14

Ipa  12

10

8

6 6

8

10

12

14



16

18

20



 (V/ menit)

Gambar 3 Kurva ν1/2 lawan arus Ipa K4Fe(CN)6 10-3M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri 12 1/2

(laju pindai) Y =-1.4259 + 0.6482 X R = 0.99

11 10 9

Ipa

8 7 6 5 4 3 6

8

10

12

14

16

18

20



 V/menit)

Gambar 4 Kurva ν1/2 lawan arus Ipa K4Fe(CN)6 10-3M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl komersial

C - 182

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 Tabel 2 Tabel persamaan regresi linier antara ν1/2 lawan arus puncak DPV K4Fe(CN)6 10-3 M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial Kurva Elektroda Ag/AgCl Elektroda Ag/AgCl komersil buatan sendiri Ipa vs ν1/2 Ipc vs ν1/2

Y = -0,2710 + 1,0148 X

Y =-1,4259 + 0,6482 X

R = 0,999758

R = 0,99

Y =-0,0763 - 0,4748 X

Y = 2,1243 - 0,1932 X

R =-0,999539

R = -0,989722 pindai untuk K4Fe(CN)6 10-3M dapat dilihat pada Gambar berikut:

Dari Tabel (1) dapat dibuat pula kurva antara Ipa/Ipc lawan laju

20 15

Ag/AgCl lokal Ag/AgCl komersial

10

Ipa/Ipc

5 0 -5 -10 -15 -20 50

100

150

200

250

300

350

Laju pindai (V/menit)

Gambar 5 Kurva antara laju pindai lawan Ipa/Ipc K4 Fe(CN)6 10-3 M relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial Koefisien difusi dari K4Fe(CN)6 103 M dihitung dengan menggunakan persamaan i = 2,69 105 n2/3A D1/2 ν1/2

Adapun hasinya dapat dilihat pada Tabel 3 berikut:

Tabel 3 Koefisien difusi dari K4Fe(CN)6 10-3M Ipa relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan Ag/AgCl komersial

7,0711 10 12,2475 14,1421 15,8114

Elektroda Ag/AgCl buatan sendiri D (10-4) Ipa µA cm2/det 6,9864 0,0192 3,6864 9,8609 0,0192 3,6864 11,9833 0,0192 3,6864 14,1057 0,0198 3,9204 15,7982 0,0198 3,9204 C - 183

Elektroda Ag/AgCl komersial

Ipa µA 3,5733 5,0549 6,0597 7,4586 8,4252

0,0102 0,0102 0,0096 0,0102 0,0108

D (10-4) cm2/det 1,0404 1,0404 0,9216 1,0404 1,1664

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 17,3205 18,7083

17,4101 18,6728

0,0198 0,0198

3,9204 3,9204

Dari Tabel 3 dapat dibuat kurva antara ν1/2 lawan koefisien difusi dari K4 Fe(CN)6 10-3M relatif terhadap

10,1866 11,0324

0,0114 0,0114

1,2996 1.2996

elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial berikut:

4.0

-4

2

Koef Difusi (D) (10 ) cm /det

3.5

3.0

Elektroda Ag/AgC l lokal Elektroda Ag/AgC l kom er sial

2.5

2.0

1.5

1.0 6

8

10

12

14

16

18

20

 

Laju pindai (   V/m enit

Gambar 6 Kurva antara laju pindai lawan koefisien difusi relative terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial dari K4 Fe(CN)6 10-3M Dengan cara yang sama dapat terhadap elektroda Ag/AgCl buatan dihitung pula koefisien difusi dari sendiri dan komersial sedangkan Ipc K4Fe(CN)6 10-3M relative hasilnya sebagai berikut: Tabel 4 Koefisien difusi dari K4Fe(CN)6 10-3M Ipc relatif terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan Ag/AgCl komersial Ag/AgCl komersial Ag/AgCl buatan sendiri -4 D(10 ) D (10-5) Ipc (10-6) A cm2/det Ipc (10-6) A cm2/det 7,0711 -3,3433 0,0093 0,8649 0,7626 0,0021 0,4441 10 -4,8747 0,0096 0,9216 0,2857 0,0006 0,0360 12,2475 -5,9761 0,0096 0,9216 -0,3565 -0,0006 0,0360 14,1421 -6,8224 0,0095 0,9025 -0,5981 -0,0008 0,0640 15,8114 -7,5746 0,0094 0,8836 -1,0814 -0,0013 0,1690 17,3205 -8,2597 0,0094 0,8836 -1,0369 -0,0011 0,1210 18,7083 -8,9313 0,0094 0,8836 -1,5202 -0,0016 0,2560 Dari Tabel 4 dapat dialurkan kurva antara laju pindai (ν)1/2 lawan

koefisien difusi dari K4Fe(CN)6 103 M relatif terhadap elektroda C - 184

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 Ag/AgCl

buatan

sendiri

dan

komersial berikut:

-5

-4

Koef difusi (10 ) Ag/AgCl lokal

Koef difusi (10 ) Ag/AgCl komersial

1.0

0.8

Elektrod a A g/Ag C l lo ka l Elektrod a A g/Ag C l ko m ersial

0.6

0.4

0.2

0.0 6

8

10

12

La ju pind ai (  )

14 1/2

16

18

20

V/m en it

Gambar 7 Kurva laju pindai (ν)1/2 lawan koefisien difusi dari K4Fe(CN)6 10-3M relative terhadap elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial Untuk menentukan jumlah electron yang terlibat dalam reaksi dari voltamogram CV Gambar 1 dan 2

dapat diambil data Epa dan Epc seperti pada Tabel 5 dan 6 berikut:

Tabel 5 Parameter elektrokimia voltamogram larutan K4Fe(CN)6 10-3M menggunakan elektroda Ag/AgCl buatan sendiri Epa Epc EpaPeng (V) (V) Ipa µA Ipc µA Epc (V) Ipa/Ipc 1 0,4091 0,3329 9,6727 -4,6473 0,0762 -2,08136 2 0,4091 0,3329 9,6727 -4,6473 0,0762 -2,08136 3 0,4091 0,3329 9,6727 -4,6473 0,0762 -2,08136 4 0,4091 0,3329 9,6727 -4,6906 0,0762 -2,06215 5 0,4091 0,3329 9,6727 -4,6906 0,0762 -2,06215 6 0,4091 0,3329 9,7591 -4,6906 0,0762 -2,08057 7 0,4091 0,3329 9,7591 -4,5969 0,0762 -2,12297 Tabel 6 Data pengulangan dan potensial redok relatif terhadap elektroda Ag/AgCl komersial Epa Epc EpaPeng (V) (V) Ipa µA Ipc µA Epc (V) Ipa/Ipc 1 0,3175 0,2628 5,3172 -0,1297 0,0547 -40,9961 2 0,3175 0,2628 5,1012 -0,1297 0,0547 -39,3308 3 0,3175 0,2628 5,8998 -0,1763 0,0547 -33,4645 4 0,3175 0,2628 5,1625 -0,0217 0,0547 -237,903 5 0,3175 0,2628 5,0398 -0,0217 0,0547 -232,249 6 0,3175 0,2628 5,0251 -0,0069 0,0547 -728,275 7 0,3175 0,2628 4,7919 -0,1444 0,0547 -33,1849 Berdasarkan harga rata-rata Epa-Epc K4 Fe(CN)6 10-3M 0,0762 terhadap

elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan 0,0547 terhadap elektroda

C - 185

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 Ag/AgCl komersial, dapat dihitung jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi pada suhu 250C . Jumlah elektron yang terlibat untuk elektroda Ag/AgCl buatan sendiri ( n = 0,059/0,0762 = 0,7743) sedang untuk elektroda Ag/AgCl komersial (n = 0,059/ 0,0547 = 1,0786) , atau n ≅ 1. Sehingga jumlah elektron yang terlibat sesuai untuk reaksi reduksi

K4 Fe(CN)6 baik untuk elektroda Ag/AgCl komersial dan buatan sendiri. Fe(CN)

e

Fe(CN)

Dari voltamogram DPV Gambar 1 dan 2 dapat diambil data arus puncak berikut:

Tabel 7 Data tujuh pengulangan pengukuran arus DPV larutan K4Fe(CN)6 10-3 M Ag/AgCl Ag/AgCl buatan sendiri komersial (10-5) Peng (10-5) A A 1 8,0175 5,2565 2 8,0627 5,2969 3 8,1705 5,3501 4 8,1948 5,3628 5 8,1705 5,4032 6 8,2157 5,5498 7 8,3234 5,8453 Dari Tabel 7 dapat dibuat kurva antara replikasi pengukuran lawan arus 8 .5

8 .0

A g /A g C l l ok a l A g / A g C l k o m e rs ia l

7 .0

-6

Arus 10 A

7 .5

6 .5

6 .0

5 .5

5 .0 1

2

3

4

5

6

7

P e ng u la n g a n

Gambar 8 Kurva antara pengulangan dan arus DPV K4 Fe(CN)6 10-3M dengan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial

C - 186

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 Rata-rata elektroda buatan 0,10069) 5,4378 ±

t

arus DPV dengan pembanding Ag/AgCl sendiri = (8,1650 ± 10-5A dan komersial ( 0,202417) 10-5 A. Untuk

mengetahui adakah perbedaan arus yang dihasilkan antara elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial dilakukan uji t menggunakan persamaan.

8,1650  5,4378

 31,9507 0,0255(7  7) 49 thitung = 31,95 > ttabel = 0,338 . Sehingga dapat dikatakan arus DPV hasil pengukuran K4 Fe(CN)6 10-3M dengan menggunakan elektroda Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial menurut statistik terdapat pebedaan yang berarti. Untuk lebih 1 .0

menguatkan hasil pengukuran akan dibandingkan potensial yang terukur. Adapun potensial yang terukur untuk 7 kali pengulangan pengukuran pada Tabel (5 dan 6) dapat dibuat kurva antara pengulangan lawan Epa-Epc

A g /A g C l p a b rik A g /A g C l s e n d iri

0 .8 0 .6 0 .4

E(V)

0 .2 0 .0 - 0 .2 - 0 .4 - 0 .6 - 0 .8 1

2

3

4

5

6

7

P e n g u lan g a n

Gambar 9 Potensial yang dihasilkan K4 Fe(CN)6 10-3M dengan elekroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri dan komersial Dari tabel (4 dan 5) Epa-Epc yang diberikan rata-rata komersial (0,0547 ± 0 ) V dan buatan sendiri (0,0762 ± 0) V . didapakan thitung = ~ > t tabel = 0,338 sehingga secara statistik terdapat perbedaan yang berarti. Perbedaan tersebut disebabkan beberapa hal di antaranya 1. Sekat elektroda Ag/AgCl komersial berbeda dengan sekat Ag/AgCl buatan buatan sendiri yang terbuat dari silika gel. 2. Ketebalan sekat elektroda Ag/AgCl komersial berbeda dengan sekat Ag/AgCl buatan sendiri dengan ketebalan 2 mm. 3. Pengisi elektroda laruatan KCl 3 M boleh jadi sama namun ketebalan kawat

4. Ag dan gCl berbeda antara elektroda Ag/AgCl komersial dengan Ag/AgCl buatan sendiri. Walaupun terdapat perbedaan yang berarti menurut statistik akan tetapi elektroda Ag/AgCl buatan sendiri memberikan respon lebih baik dari komersial hal itu dapat dilihat dari harga rata-rata arus DPV yang dihasilkan 8,1650 10 -5 A sedang elektroda Ag/AgCl komersial 5,4378 10-5 A. Standar deviasi arus DPV dengan pembanding elektroda Ag/AgCl buatan sendiri 0,10069. 10-5A lebih kecil dari komersial 0,202417. 10-5 A. Hal ini dapat diartikan pengukuran dengan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri memiliki presisi

C - 187

Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2012 – ISBN : 978-979-028-550-7 Surabaya, 25 Pebruari 2012 dan akurasi lebih baik dari pada elektroda komersial. Dari uraian di atas maka peneliti menggunakan elektroda pembanding Ag/AgCl buatan sendiri untuk pengukuran dalam penelitian ini. KESIMPULAN Berdasarkan data voltamogram dan perhitungan dapat diambil kesimpulan secara umum elektroda Ag/AgCl buatan sendiri merespon secara elektrokimia dari larutan K4 Fe(CN)6 10 -3M lebih baik dari pada elektroda Ag/AgCl komersial. Berdasarkan perhitungan secara statistik potensial, arus puncak, koefisien difusi elektroda Ag/AgCl buatan sendiri memberikan hasil yang lebih baik terbukti dari simpangan lebih kecil dibanding elektroda Ag/AgCl komersial. Sensitivitas, akurasi dan presisi elektroda Ag/AgCl buatan sendiri lebih baik daripada elektroda Ag/AgCl komersial. DAFTAR PUSTAKA

Dick,J.G., (1973): Analitical Chemistry, 1st Ed, McGrawHill Kogakusha LTD, Tokyo 536-555. Ewing, G.W., (1975): Instrumental Methods of Chemical th Analysis, 4 Ed, McGrawHill International Book Company 273, 291-312. Harvey, D., (2000): Modern Analytical Chemistry, McGraw-Hill Higher Education, Boston, 512-517 J.Widera, W.H. Steinecker, G.E. Pacey dan J.A. Cox (2003): Voltammetry in electrolytefree liquids using a threeelectrode probe with a sol– gel Matrix, Journal of Applied Electrochemistry, 33, 121–124. Skoog, D.A., dan West, D.M., (1980): Principles of Instrumental Analysis, 2nd Ed, Holt-Saunders Japan, Tokyo 606-631. Skoog, D.A.; West D.M., Holler F.J., dan Crouch S.R., (2004): Fundamentals of Analytical chemistry. Brooks/Cole Pub Co.

C - 188