Voltammetri I_1011

8/3/2019 Voltammetri I_1011

1/17

KIMIA ANALITIK LANJUT IIKIMIA ANALITIK LANJUT II

Didik Setiyo WidodoDidik Setiyo Widodo


2/17

Pengantar:Pengantar:

Konduksi arusKonduksi arus1. Konduksi arus DC pada sel (larutan) terjadi

melalui proses faradik

.karakter

kelistrikan sel

berubah selamapengukuran (terjadi

transfer muatan, e-:

reaksi oksidasi

dan reduksi)

mengikuti Faradays Law

Faradaic Process

Charge istransferred

across the

electrode

solution

interface.

Redox process

takes place

Michael Faraday

(1791-1867)


3/17

2.2. Konduksi arus ACKonduksi arus AC: faradik dan nonfaradik: faradik dan nonfaradik

Konduksi arusKonduksi arus

ArusArus nonfaradiknonfaradik melibatkanmelibatkan pembentukanpembentukan electricalelectrical

doubledouble layerlayer padapada antarmukaantarmuka

PadaPada saatsaat larutanlarutan dialiridialiri arus,arus, padapada permukaanpermukaan logamlogam

bermuatanbermuatan negatipnegatipmobilitasmobilitas ionion mengantarkanmengantarkan lapisanlapisan larutanlarutansegerasegera mendekatimendekati elektroda,elektroda, sehinggasehinggabermuatanbermuatan berlawananberlawanan

LapisanLapisan bermuatanbermuatan iniini terdiriterdiri daridari duadua bagianbagian::

11.. CompactCompact innerinner layerlayer:: potensialpotensial turunturun secarasecara

linearlinear terhadapterhadap jarakjarak keke permukaanpermukaan elektrodaelektroda

22.. DiffuseDiffuse layerlayer:: PotensialPotensial menurunmenurun secarasecara

eksponensialeksponensial


4/17

Non-Faradaic Process

A transitory changes in current or potentialas a result of changes in the structure of

the electrode-solution interface e.g. adsorption

The electrode may be in a potential region thatdoes not facilitate occurrence of a charge

transfer reaction. The process isthermodynamically or kinetically unfavorable


5/17

FIGURING:FIGURING:

+++

+++++

---

-----

-+-++-+-

-

-

+-+

- + -+

- + -

+

+ - +-

+ -- + -

d0 d1 d2

20-300 bulk of solution

.maka

Mass Transfer occurs by:

Convection

Migration

Diffusion


6/17

Kurva potensialKurva potensial

d2d1d0

Pote

nsial

J a r a k


7/17

VOLTAMMETRI/POLAROGRAFIVOLTAMMETRI/POLAROGRAFI

VoltammetriVoltammetri merupakan prosedurmerupakan prosedurelektroanalisis yang didasarkan padaelektroanalisis yang didasarkan pada kajiankajianperilakuperilaku potensialpotensial dandan arusarus pada elektrodapada elektroda

terpolarisasi dalam larutanterpolarisasi dalam larutan

MeliputiMeliputi:: HubHub.. tegangantegangan--arusarus--waktuwaktu selamaselamaelektrolisiselektrolisis

ElektrodaElektroda II (elektroda(elektroda bantu)bantu):: AA >,>, dandan

ElektrodaElektroda lainlain:: AA


8/17

Basic differencesBasic differences

VoltammetryVoltammetry:: didasarkandidasarkan padapada pengukuranpengukuran arusarusyangyang timbultimbul padapada selsel padapada keadaankeadaan terpolarisasiterpolarisasikonsentrasikonsentrasi

PotentiometryPotentiometry:: pengukuranpengukuran dilakukandilakukan padapada arusarusmendekatimendekati nolnol dandan taktak adaada polarisasipolarisasi konsentrasikonsentrasi

CoulometryCoulometry:: pengukuran dilakukan untukpengukuran dilakukan untukmeminimalisasi/menkompensasi efek polarisasimeminimalisasi/menkompensasi efek polarisasikonsentrasi. (Semua analit dikonversi ke bentuk lain)konsentrasi. (Semua analit dikonversi ke bentuk lain)

Amperometry: measure I at a fixed E Potentiometry: measure E when I 0, no

polarization Coulometry: measure C, polarization is

compensated, all analyte is consumed


9/17

LUAS PERMUKAAN ELEKTRODALUAS PERMUKAAN ELEKTRODA

Luas permukaan elektroda, A >Luas permukaan elektroda, A > Densitas arus (besar/Densitas arus (besar/kecilkecil) ? Sehingga..) ? Sehingga..

PadaPada elektrodaelektroda bantubantu taktak terjaditerjadi polarisasipolarisasi dandan saatsaat arusaruskecilkecil dialirkandialirkan konsentrasikonsentrasi ionion padapada lapisanlapisan elektrodaelektroda ==konsentrasikonsentrasi ionion padapada tubuhtubuh larutanlarutan

LapisanLapisan elektrodaelektroda cenderungcenderung menipis,menipis, karenakarena ionion--ionionterlucutiterlucuti padapada elektrodaelektroda

BilaBila taktak adaada pengadukanpengadukan:: BesarnyaBesarnya arusarus akanakanditentukanditentukan oleholeh prosesproses difusidifusi ionion sajasaja

Arus total : faktor difusi dan migrasi ion,Arus total : faktor difusi dan migrasi ion,

I = II = Idd+ I+ Imm PadaPada larutanlarutan encer,encer, penipisanpenipisan lapisanlapisan elektrodaelektroda

menaikkanmenaikkan resistensiresistensi larutan,larutan, sehinggasehingga menaikkanmenaikkan perubahanperubahanpotentialpotential dropdrop HukumHukum OhmOhm ((II xx RR))

How to overcomeHow to overcome


10/17

Untuk mengatasi:Untuk mengatasi:

dengandengan menambahkanmenambahkan elektrolitelektrolit secarasecara berlebihberlebih (misal(misal:: KClKCl

00,,11 M)M) sehinggasehingga RR larutanlarutan akanakan terjagaterjaga konstankonstan dandan kecilkecil....arusarus migrasimigrasi ditekanditekan

sehinggasehingga I = II = Idd

Laju difusi ion:Laju difusi ion:

Hukum FickHukum Fick

ddCC/d/dtt== DDdd22CC/d/dxx22

Potensial elektroda:Potensial elektroda:

Pers. NernstPers. NernstE= EE= E00+RT/nF+RT/nFlnln aaoks.oks.//aaredred..((Nobel Prize 1920)Nobel Prize 1920)

No reaction at the E region Reduce effect of migration Lower R of the solution

Diffusion

Movement of mass due to aconcentration gradient

Occurs whenever there is chemicalchange at a surface, e.g., O p R

Diffusion is controlled by Cottrelequation

it

= (nFAD1/2C)/T1/2t1/2

it= curent at time t; n = # electrons

involved

A = area of the elctroe;

C=concentration of electroacrive

species

Walter Nernst

(1864-1941)


11/17

POLAROGRAFIPOLAROGRAFI

Unsur sebagai spesies yangUnsur sebagai spesies yang uniqueunique

polarograpic behaviourpolarograpic behaviourjuga unikjuga unik

Sehingga secara polarografik:Sehingga secara polarografik:

-- setiap unsur bisa dianalisissetiap unsur bisa dianalisis-- identifikasi gugus fungsiidentifikasi gugus fungsi

Kebanyakan pengukuran: media airKebanyakan pengukuran: media air

Range konsentrasi:Range konsentrasi: mgrammgram -- QQgram, dengan rangegram, dengan rangeerror: 2error: 2--3 %3 %

Data polarografi:Data polarografi:ArusArus yang dialurkan terhadapyang dialurkan terhadappotensialpotensial

POLAROGRAM (yang dapat memberi telaah kualitatif dan kuantitatif)POLAROGRAM (yang dapat memberi telaah kualitatif dan kuantitatif)

Jaroslav Heyrovsky

1890-1967

(Nobel Prize in 1959)Czeckoslovakian Chemist:Czeckoslovakian Chemist: Jaroslav HeyrovskJaroslav Heyrovsk 1920s1920s


12/17

Sel PolarografiSel Polarografi

Terdiri atas:Terdiri atas: microelctrodemicroelctrode

elektroda referenceelektroda reference

LarutanLarutan

Microelectrode:Microelectrode:

inert metal surfaceinert metal surface (beberapa mm(beberapa mm22))

sepertiseperti DMEDMEyang menetes karena pengaruhyang menetes karena pengaruhgravitasi, dengan diameter tetes sekitargravitasi, dengan diameter tetes sekitar

0,50,5--1 mm1 mm

Elektroda lain: kawat PtElektroda lain: kawat Pt Reference electrode: lebih masif sepertiReference electrode: lebih masif seperti SCESCE,,pool ofpool of

HgHg, dsb., dsb.

..bentuk polarogram....bentuk polarogram..


13/17

Polarogram:Polarogram:

Arus

id

ED E1/2 EApp., volt

Residual current

Limiting current

id

Reduksi ion elektrolit pendukung

S-shaped curve

Polarographic wave


14/17

Analisis polarografi sampel CdAnalisis polarografi sampel Cd2+2+ ::

Reaksi:Reaksi:

oo PadaPada kondisikondisi arusarus batas,batas, arusarus taktak lagilagi

tergantungtergantung padapada EE aplikasiaplikasioo PadaPada polarogram,polarogram, EE yangyang memberikanmemberikan arusarus

sebesarsebesar iidd disebutdisebut EE11//22

oo EE11//22

pentingpenting untukuntuk identifikasiidentifikasi (kualitatif)(kualitatif)

Cd2+ + 2e- Cd(Hg)


15/17

Latihan:Latihan:

1.1. Jelaskan mekanisme aliran arus listrik dari baterai yangJelaskan mekanisme aliran arus listrik dari baterai yangdilewatkan larutan Cudilewatkan larutan Cu2+2+ !!

2.2. BagaimanaBagaimanastatementstatementhukum Ohm pada kawathukum Ohm pada kawatpenghantar? Bagaimana jika listrik dialirkan ke dalampenghantar? Bagaimana jika listrik dialirkan ke dalamlarutan elektrolit?larutan elektrolit?

3.3. BenarBenarataukahataukah salahsalah: Analisis voltammetri/polarografi: Analisis voltammetri/polarografiberorientasi data, analisis coulometri berorientasiberorientasi data, analisis coulometri berorientasiproduk?produk?

4.4. BenarBenarataukahataukah salah:salah: Fenomena reduksi sampel diFenomena reduksi sampel dikatoda terjadi pada analisis polarografi?katoda terjadi pada analisis polarografi?

5.5. Sebutkan beberapa contoh elektrolit yang dapatSebutkan beberapa contoh elektrolit yang dapatdigunakan sebagai elektrolit pendukung!digunakan sebagai elektrolit pendukung!


16/17

T u g a sT u g a s

1.1. Jelaskan prinsip dasar analisis voltammetri/polarografi!Jelaskan prinsip dasar analisis voltammetri/polarografi!

2.2. Jelaskan jika elektroda kerja analisisJelaskan jika elektroda kerja analisisvoltammetri/polarografi dipilih suatu elektroda denganvoltammetri/polarografi dipilih suatu elektroda denganluas permukaan besar!luas permukaan besar!

3.3. Jelaskan jika pengukuran polarografi dibantu denganJelaskan jika pengukuran polarografi dibantu dengan

pengadukanpengadukan4.4. Sebutkan coverage analisis polarografi/voltammetri!Sebutkan coverage analisis polarografi/voltammetri!

Kumpulkan minggu depan, sebelumKumpulkan minggu depan, sebelumperkuliahan dimulai!perkuliahan dimulai!


17/17

SELAMAT BELAJARSELAMAT BELAJAR

Voltammetri I_1011

Documents

Transcript of Voltammetri I_1011