Keselamatan Laboratorium

KESELAMATAN LABORATORIUM

DESTILASI

Disusun guna memenuhi tugas mata kuliah keselamatan laboratorium

Yang diampu oleh Bapak Nor Basid Adiwibawa P.,S.Si,M.Sc

DISUSUN OLEH:

KELOMPOK 6

Teguh Apriliadi Rahman (24030111130029)

Mentari Rosmilya Dikawarni (24030111120006)

Satria Putra (24030110110025)

Indah Ilmiyatul M (24030110120012)

Kustyaningsih (24030110130061)

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

JURUSAN KIMIA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

2012

Destilasi

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.

Cara kerja Destilasi

Destilasi merupakan suatu perubahan cairan menjadi uap dan uap tersebut didinginkan kembali menjadi cairan. Unit operasi destilasi merupakan metode yang digunakan untuk memisahkan komponen-komponennya yang terdapat dalam salah satu larutan atau campuran dan bergantung pada distribusi komponen-komponen tersebut antara fasa uap dan fasa air. Syarat utama dalam operasi pemisahan komponen-komponen dengan cara destilasi adalah komposisi uap harus berbeda dengan komposisi cairan dengan terjadi keseimbangan larutan-larutan, dengan komponen-komponennya cukup dapat menguap.

Tahap destilasi

1.      Evaporasi : memindahkan pelarut sebagai uap dari cairan

2.      Pemisahan uap-cairan didalam kolom dan untuk memisahkan komponen dengan titik didih lebih rendah yang lebih mudah menguap komponen lain yang kurang volatil.

3.      Kondensasi dari uap, serta untuk mendapatkan fraksi pelarut yang lebih volatil.

Selain pembagian macam destilasi, dalam referensi lain menyebutkan macam – macam destilasi, yaitu :

1.    Destilasi sederhana

2.    Destilasi bertingkat ( fraksional )

3.    Destilasi azeotrop

4.    Destilasi vakum

5.    Refluks / destruksi

6.    Destilasi kering

Destilasi sederhana atau destilasi biasa adalah teknik pemisahan kimia untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi biasa ini untuk memperoleh senyawa murninya. Senyawa – senyawa yang terdapat dalam campuran akan menguap pada saat mencapai titik didih masing – masing.

Gambar  : Alat Destilasi Sederhana

Gambar di atas merupakan alat destilasi atau yang disebut destilator. Yang terdiri dari thermometer, labu didih, steel head, pemanas, kondensor, dan labu penampung destilat. Thermometer Biasanya digunakan untuk mengukur suhu uap zat cair yang didestilasi selama proses destilasi berlangsung. Seringnya thermometer yang digunakan harus memenuhi syarat:

a. Berskala suhu tinggi yang diatas titik didih zat cair yang akan didestilasi.
b. Ditempatkan pada labu destilasi atau steel head dengan ujung atas reservoir HE sejajar dengan pipa penyalur uap ke kondensor. Labu didih berfungsi sebagai tempat suatu campuran zat cair yang akan didestilasi .      

    

Steel head berfungsi sebagai penyalur uap atau gas yang akan masuk ke alat pendingin ( kondensor ) dan biasanya labu destilasi dengan leher yang berfungsi sebagai steel head. Kondensor memiliki 2 celah, yaitu celah masuk dan celah keluar yang berfungsi untuk aliran uap hasil reaksi dan untuk aliran air keran. Pendingin yang digunakan biasanya adalah air yang dialirkan dari dasar pipa, tujuannya adalah agar bagian dari dalam pipa lebih lama mengalami kontak dengan air sehingga pendinginan lebih sempurna dan hasil yang diperoleh lebih sempurna. Penampung destilat bisa berupa erlenmeyer, labu, ataupun tabung reaksi tergantung pemakaiannya. Pemanasnya juga dapat menggunakan penangas, ataupun mantel listrik yang biasanya sudah terpasang pada destilator.

Pemisahan senyawa dengan destilasi bergantung pada perbedaan tekanan uap senyawa dalam campuran. Tekanan uap campuran diukur sebagai kecenderungan molekul dalam permukaan cairan untuk berubah menjadi uap. Jika suhu dinaikkan, tekanan uap cairan akan naik sampai tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer. Pada keadaan itu cairan akan mendidih. Suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer disebut titik didih. Cairan yang mempunyai tekanan uap yang lebih tinggi pada suhu kamar akan mempnyai titik didih lebih rendah daripada cairan yang tekanan uapnya rendah pada suhu kamar.

Jika campuran berair didihkan, komposisi uap  di atas cairan tidak sama dengan komposisi pada cairan. Uap akan kaya dengan senyawa yang lebih volatile atau komponen dengan titik didih lebih rendah. Jika uap di atas cairan terkumpul dan dinginkan, uap akan terembunkan dan komposisinya sama dengan komposisi senyawa yang terdapat pada uap yaitu dengan senyawa yang mempunyai titik didih lebih rendah. Jika suhu relative tetap, maka destilat yang terkumpul akan mengandung senyawa murni dari salah satu komponen dalam campuran.

1. Destilasi sederhana.

Biasanya destilasi sederhana digunakan untuk memisahkan zat cair yang titik didih nya rendah, atau memisahkan zat cair dengan zat padat atau miniyak. Proses ini dilakukan dengan mengalirkan uap zat cair tersebut melalui kondensor lalu hasilnya ditampung dalam suatu wadah, namun hasilnya tidak benar-benar murni atau bias dikatakan tidak murni karena hanya bersifat memisahkan zat cair yang titik didih rendah atau zat cair dengan zat padat atau minyak.  

Destilasi sederhana adalah salah satu cara pemurnian zat cair yang tercemar oleh zat padat/zat cair lain dengan perbedaan titik didih cukup besar, sehingga zat pencemar/pengotor akan tertinggal sebagai residu. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran cair-cair, misalnya air-alkohol, air-aseton, dll. Alat yang digunakan dalam proses destilasi ini antara lain, labu destilasi, penangas, termometer, pendingin/kondensor leibig, konektor/klem, statif, adaptor, penampung, pembakar, kaki tiga dan kasa.

2. Destilasi bertingkat (fraksionasi)

Destilasi bertingkat adalah proses pemisahan destilasi ke dalam bagian-bagian dengan titik didih makin lama makin tinggi yang selanjutnya pemisahan bagian-bagian ini dimaksudkan untuk destilasi ulang. Destilasi bertingkat merupakan proses pemurnian zat/senyawa cair dimana zat pencampurnya berupa senyawa cair yang titik didihnya rendah dan tidak berbeda jauh dengan titik didih senyawa yang akan dimurnikan. Dengan perkataan lain, destilasi ini bertujuan untuk memisahkan senyawa-senyawa dari suatu campuran yang komponen-komponennya memiliki perbedaan titik didih relatif kecil. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran aseton-metanol, karbon tetra klorida-toluen, dll. Pada proses destilasi bertingkat digunakan kolom fraksinasi yang dipasang pada labu destilasi.

Tujuan dari penggunaan kolom ini adalah untuk memisahkan uap campuran senyawa cair yang titik didihnya hampir sama/tidak begitu berbeda. Sebab dengan adanya penghalang dalam kolom fraksinasi menyebabkan uap yang titik didihnya sama akan sama-sama menguap atau senyawa yang titik didihnya rendah akan naik terus hingga akhirnya mengembun dan turun sebagai destilat, sedangkan senyawa yang titik didihnya lebih tinggi, jika belum mencapai harga titik didihnya maka senyawa tersebut akan menetes kembali ke dalam labu destilasi, yang akhirnya jika pemanasan dilanjutkan terus akan mencapai harga titik didihnya. Senyawa tersebut akan menguap, mengembun dan turun/menetes sebagai destilat.

Proses ini digunan untuk komponen yang memiliki titik didih yang berdekatan.Pada dasarnya sama dengan destilasi sederhana, hanya saja memiliki kondensor yang lebih banya sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memliki perbedaan titik didih yang bertekanan. Pada proses ini akan didapatkan substan kimia yang lebih murni, kerena melewati kondensor yang banyak.

3. Destilasi azeotrop

Digunakan dalam memisahkan campuran azeotrop (campuran campuran dua atau lebih komponen yang sulit di pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop tsb, atau dengan menggunakan tekanan tinggi.

Distilasi Azeotrop digunakan dalam memisahkan campuran azeotrop (campuran campuran dua atau lebih komponen yang sulit di pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop tsb, atau dengan menggunakan tekanan tinggi. Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi berikut :

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus Etanol dan air membentuk azeotrop pada komposisi 95.6%-massa etanol pada keadaan standar.

4. Destilasi vakum (destilasi tekanan rendah).

Destilasi ini digunakan untu zat yang tak tahan suhu tinggi atau bias rusak pada pemansan yang tinggi. Sehingga dengan menurunan tekanan maka titik didih juga akan menurun, maka destilasi yang tadinya harus dilakukan pada suhu tinggi tetap dapat dilakukan pada suhu rendah dengan menurunkan tekanan.

5. Refluks/ destruksi.

Refluks/destruksi ini bisa dimasukkan dalam macam –macam destilasi walau pada prinsipnya agak berkelainan. Refluks dilakukan untuk mempercepat reaksi dengan jalan pemanasan tetapi tidak akan mengurangi jumlah zat yang ada. Dimana pada umumnya reaksi- reaksi senyawa organik adalah “lambat” maka campuran reaksi perlu dipanaskan tetapi biasanya pemanasan akan menyebabkan penguapan baik pereaksi maupun hasil reaksi. Karena itu agar campuran tersebut reaksinya dapat cepat, dengan jalan pemanasan tetap jumlahnya tetap reaksinya dilakukan secara refluks.

Fungsi refluks, adalah memperbesar L/V di enriching section, sehingga mengurangi jumlah equibrium stage yang diperlukan untuk product quality yang ditentukan, atau, dengan jumlah stage yang sama, akan menghasilkan product quality yang lebih baik dengan menggandakan kontak kembali antara cairan dan uap agar panas yang digunakan efisien. Refluks/destruksi ini bisa dimasukkan dalam macam-macam destilasi walau pada prinsipnya agak berkelainan. Refluks dilakukan untuk mempercepat reaksi dengan jalan pemanasan tetapi tidak akan mengurangi jumlah zat yang ada. Dimana pada umumnya reaksi- reaksi senyawa organik adalah lambat maka campuran reaksi perlu dipanaskan tetapi biasanya pemanasan akan menyebabkan penguapan baik pereaksi maupun hasil reaksi. Karena itu agar campuran tersebut reaksinya dapat cepat, dengan jalan pemanasan tetap jumlahnya tetap reaksinya dilakukan secara refluks.

6. Destilasi uap.

Untuk memurnikan zat/senyawa cair yang tidak larut dalam air, dan titik didihnya cukup tinggi, sedangkan sebelum zat cair tersebut mencapai titik didihnya, zat cair sudah terurai, teroksidasi atau mengalami reaksi pengubahan (rearranagement), maka zat cair tersebut tidak dapat dimurnikan secara destilasi sederhana atau destilasi bertingkat, melainkan harus didestilasi dengan destilasi uap.

Destilasi uap adalah istilah yang secara umum digunakan untuk destilasi campuran air dengan senyawa yang tidak larut dalam air, dengan cara mengalirkan uap air ke dalam campuran sehingga bagian yang dapat menguap berubah menjadi uap pada temperatur yang lebih rendah dari pada dengan pemanasan langsung. Untuk destilasi uap, labu yang berisi senyawa yang akan dimurnikan dihubungkan dengan labu pembangkit uap (lihat gambar alat destilasi uap).

Uap air yang dialirkan ke dalam labu yang berisi senyawa yang akan dimurnikan, dimaksudkan untuk menurunkan titik didih senyawa tersebut, karena titik didih suatu campuran lebih rendah dari pada titik didih komponen-komponennya.

Bahaya penggunaan destilasi

Destilasi merupakan proses gabungan antara pemanasan dan pendinginan uap yang terbentuk sehingga diperoleh cairan kembali yang murni. Bahaya pemanasan cairan dapat dihindari dengan memperhatikan sub-bab pemanasan. Dalam pemanasan cairan biasanya ditambahkan batu didih ( boililng chips), untuk mencegah pendidihan yang mendadak (bumping). Batu didih yang berpori perlu diganti setiap kali akan melakukan destilasi kembali. Untuk destilasi hampa udara (vacum destilation), aliran udara melalui kapiler ke dalam bagian bawah labu merupakan pengganti batu didih.

Bahaya yang sering timbul dalam pendingin Leibig adalah kurang kuatnya selang air baik dari keran maupun yang menuju pipa pendingin. Lepasnya selang air dapat menyebabkan banjir dan proses pendinginan tidak berjalan dan uap cairan berhamburan ke dalam ruangan laboratorium. Oleh karena itu, terutama untuk destilasi yang terus-menerus atau sering ditinggalkan, hubungan selang dengan keran dan pipa pendingin perlu diikat dengan kawat.

Labu didih yang terbuat dari gelas perlu dipilih yang kuat. Labu didih bekas atau yang telah lama dipakai, diperiksa terlebih dahulu terhadap kemungkinan adanya keretakan atau scratch. Hal ini penting terlebih-lebih untuk destilasi vakum. Apabila pemanasan yang dipakai adalah penangas air, maka perlu diingat bahwa suhu permukaan bak penangas yang terbuat dari logam, dapat melebihi titik nyala dari pelarut yang dalam labu. Dengan demikian, harus dapat dihindarkan kontak antara cairan dengan permukaan penangas, baik pada saat mengisi labu destilasi dengan cairan maupun pemasangan atau pembongkaran peralatan destilasi.

Contoh analisis dengan destilasi

”Penentuan Kadar Protein dengan Metode Kjeldahl “

Metode Kjeldahl

Metode Kjeldahl merupakan metode yang sederhana untuk penetapan nitrogen total pada asam amino, protein dan senyawa yang mengandung nitrogen. Sampel didestruksi dengan asam sulfat dan dikatalisis dengan katalisator yang sesuai sehingga akan menghasilkan amonium sulfat. Setelah pembebasan dengan alkali kuat, amonia yang terbentuk disuling uap secara kuantitatif ke dalam larutan penyerap dan ditetapkan secara titrasi. Metode ini telah banyak mengalami modifikasi. Metode ini cocok digunakan secara semimikro, sebab hanya memerlukan jumlah sampel dan pereaksi yang sedikit dan waktu analisa yang pendek. Metode ini kurang akurat bila diperlukan pada senyawa yang mengandung atom nitrogen yang terikat secara langsung ke oksigen atau nitrogen. Tetapi untuk zat-zat seperti amina, protein, dan lain – lain hasilnya lumayan.

Cara Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam bahan makanan secara tidak langsung, karena yang dianalisis dengan cara ini adalah kadar nitrogennya. Dengan mengalikan hasil analisis tersebut dengan angka konversi 6,25, diperoleh nilai protein dalam bahan makanan itu. Untuk beras, kedelai, dan gandum angka konversi berturut-turut sebagai berikut: 5,95; 5,71; dan 5,83. Angka 6,25 berasal dari angka konversi serum albumin yang biasanya mengandung 16% nitrogen.

Prinsip cara analisis Kjeldahl adalah sebagai berikut: mula-mula bahan didestruksi dengan asam sulfat pekat menggunakan katalis selenium oksiklorida atau butiran Zn. Amonia yang terjadi ditampung dan dititrasi dengan bantuan indikator. Cara Kjeldahl pada umumnya dapat dibedakan atas dua cara, yaitu cara makro dan semimakro.

1.      Cara makro Kjeldahl digunakan untuk contoh yang sukar dihomogenisasi dan besar contoh 1-3 g

2.      Cara semimikro Kjeldahl dirancang untuk contoh ukuran kecil yaitu kurang dari 300 mg dari bahan yang homogen.

Cara analisis tersebut akan berhasil baik dengan asumsi nitrogen dalam bentuk ikatan N-N dan N-O dalam sampel tidak terdapat dalam jumlah yang besar. Kekurangan cara analisis ini ialah bahwa purina, pirimidina, vitamin-vitamin, asam amino besar, kreatina, dan kreatinina ikut teranalisis dan terukur sebagai nitrogen protein. Walaupun demikian, cara ini kini masih digunakan dan dianggap cukup teliti untuk pengukuran kadar protein dalam bahan makanan.

Berikut adalah susunan rangkaian alat destilasi sederhana:

§  1. wadah air

§  2. labu distilasi

§  3. sambungan

§  4. termometer

§  5. kondensor

§  6. aliran masuk air dingin

§ 
7. aliran keluar air dingin

§  8. labu distilat

§  9. lubang udara

§  10. tempat keluarnya distilat

§  13. penangas

§  14. air penangas

§  15. larutan zat

§  16. wadah labu distilat

Alat yang dibutuhkan dalam analisis penentuan kadar protein dengan metode kjeldahl antara lain:

• Labu Kjeldahl
• Pembakar Bunsen
• Wire Gauze
• Seperangkat alat destilasi
• Erlenmeyer
• Pipet Tetes
• Labu Ukur
• Pipet Volumetri
• Buret
• Tripod Stand.

Analisa protein cara Kjeldahl pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu proses destruksi, proses destilasi dan tahap titrasi.

1.      Tahap destruksi

Pada tahapan ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi destruksi menjadi unsur-unsurnya. Elemen karbon, hidrogen teroksidasi menjadi CO, CO₂ dan H₂O. Sedangkan nitrogennya (N) akan berubah menjadi (NH₄)₂SO₄. Untuk mempercepat proses destruksi sering ditambahkan katalisator berupa campuran Na₂SO₄ dan HgO (20:1). Gunning menganjurkan menggunakan K₂SO₄ atau CuSO₄. Dengan penambahan katalisator tersebut titik didih asam sulfat akan dipertinggi sehingga destruksi berjalan lebih cepat. Selain katalisator yang telah disebutkan tadi, kadang-kadang juga diberikan Selenium. Selenium dapat mempercepat proses oksidasi karena zat tersebut selain menaikkan titik didih juga mudah mengadakan perubahan dari valensi tinggi ke valensi rendah atau sebaliknya.

Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah:

     H              destruksi

R-C-COOH                    NH₃     + CO₂     + H₂O

   NH₂                                H₂SO₄

Asam amino  CuSO₄

(protein)           Na₂SO₄

NH₃ + H₂SO₄                    (NH₄)₂SO₄ 

                                                 Hasil Destruksi

2.      Tahap destilasi

Pada tahap destilasi, ammonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH₃) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Agar supaya selama destilasi tidak terjadi superheating ataupun pemercikan cairan atau timbulnya gelembung gas yang besar maka dapat ditambahkan logam zink (Zn). Ammonia yang dibebaskan selanjutnya akan ditangkap oleh asam khlorida atau asam borat 4 % dalam jumlah yang berlebihan. Agar supaya kontak antara asam dan ammonia lebih baik maka diusahakan ujung tabung destilasi tercelup sedalam mungkin dalam asam. Untuk mengetahui asam dalam keadaan berlebihan maka diberi indikator misalnya BCG + MR atau PP.

Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah:

(NH₄)₂SO₄  +  NaOH                   NH₃      + H₂O + Na₂SO₄

NH₃     + HCl (0,1 N)                        NH₄Cl

             Berlebihan

3.      Tahap titrasi

Apabila penampung destilat digunakan asam khlorida maka sisa asam khorida yang bereaksi dengan ammonia dititrasi dengan NaOH standar (0,1 N). Akhir titrasi ditandai dengan tepat perubahan warna larutan menjadi merah muda dan tidak hilang selama 30 detik bila menggunakan indikator PP.

v  Potensi Bahaya yang dapat terjadi diantaranya:

1. Bahaya yang berasal dari reagen pekat yang digunakan dalam analisis seperti H₂SO₄ pekat
2. Gas yang ditimbulkan yaitu gas H₂S
3. Pemanasan dengan pembakar Bunsen
4. Pemanasan saat destilasi

v  Potensi Error yang dapat terjadi diantaranya:

1. Proses destilasi yang belum sempurna
2. Penampungan destilat yang salah
3. Indikator yang digunakan.

DAFTAR PUSTAKA

Khopkar.SM. 2002. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta : UI Press
Soebagio. 2003. Kimia Analitik II. Jakarta : IMSTEP

Vogel. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta :

PT Kalman Media Pustaka

Team Teaching DDPA. 2010. Penuntun Praktikum DDPA. Gorontalo

Kimia Anorganik II

PAPER KIMIA ANORGANIK II

DERET VOLTA DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

POTENSIAL ELEKTRODA STANDAR

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Kimia Anorganik

Disusun Oleh Kelompok 9 :

                              Reza Radiyatul Jannah                                   24030110130058

                              Bani Amanullah Prasojo                                  24030110130062

                              Linda Karlina                                                  24030110110039

                              Indah Ilmiyatul Mufida                                    24030110120012

                              Restu Arie Wijayanti                                       24030110120038

                              Sri Eny Suharini                                               24030110120008

                              Zulfa Ifary Zain                                               24030110110043

                              Kartika Eka Prasetia                                       24030110120044

                              Ina Triavia                                                       24030110120024

                              Cahya Perwira Tami                                       24030110120030

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2011

Kata Pengantar

Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,  atas rahmat dan karunia-Nya kepada Penulis, sehingga penyusunan  paper berjudul “Deret Volta dan faktor-faktor yang mempengaruhi elektroda standart” ini dapat terselesaikan. paper ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Anorganik II.

Dalam penyusunan paper ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin sesuai dengan kemampuan penulis. Namun sebagai manusia biasa,penulis tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan baik dari segi teknik penulisan maupun tata bahasa.

            Proses penulisan karya ilmiah ini tidak terlepas dari bimbingan, pengarahan, dan petunjuk dari berbagai pihak. Oleh karena itu Penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat : Bu Dra. Taslimah M.Si sebagai dosen pengampu mata kuliah Kimia Anorganik II dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa penyusunan karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca. Penulis juga berharap semoga paper ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan semua pihak.

                                                                                          Semarang, 18 Desember 2011

                                                                                                            Penulis

DERET VOLTA DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI POTENSIAL ELEKTRODA STANDAR

1.     Deret volta

Deret volta disebut juga deret kereaktifan  logam atau deret potensial logam

Berdasarkan kegunaannya, sel Volta dibedakan atas dua macam :

a.       Sel Volta untuk penentuan pH larutan, energi reaksi, kelarutan garam dsb.

b.      Sel Volta untuk menghasilkan tenaga listrik, misalnya untuk penerangan, penggerak motor, radio transistor dan kalkulator.

Deret volta juga dapat menjelaskan reaksi logam dengan logam lain. misalnya, logam Zn dimasukkan ke dalam larutan CuSO₄. Reaksi yang terjadi adalah Zn mereduksi Cu²⁺ (berasal dari CuSO₄) dan menghasilkan endapan logam Cu terletak di sebelah kiri Cu

Zn _(s) + CuSO_4(aq) à ZnSO_4(aq) +Cu_(s)

atau

Zn_(s) + Cu²⁺_(aq) à Zn²⁺ _(aq) + Cu_(s)

Perkiraan berlangsungnya reaksi dapat terlihat dari nilai E selnya. Apabila nilai E selnya positif berarti reaksi akan berlangsung, tetapi kalau nilai E selnya berharga negatif, reaksi tidak akan berlangsung. Selain dilihat dari nilai E sel, keberlangsungan reaksi dapat diperkirakan dari deret volta, yaitu

Li-K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-(H)-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pt-Au

Pada Deret Volta, unsur logam dengan potensial elektrode lebih negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektrode yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan.

Makin ke kanan, logam semakin kurang reaktif (sukar melepas elektron) sehingga lebih mudah direduksi namun sukar dioksidasi. Sehingga merupakan oksidator kuat.

Makin ke kiri, logam makin reaktif (mudah melepas elektron) sehingga mudah dioksidasi namun sukar direduksi. Sehingga merupakan reduktor kuat.

1.1 Reaksi-reaksi dengan deret volta

L(s) + M⁺(aq) à L⁺(aq) + M(s)

Reaksi ini berlangsung dengan syarat logam L terletak di sebelah kiri dari logam M. Reaksi ini disebut juga reaksi pendesakan dalam deret volta dengan pengertian logam L yang bebas (atomik) di sebelah kiri mendesak logam M yang terikat (bentuk ion/garam) di sebelah kanan. Logam L yang mendesak lebih aktif dibanding logam M yang didesak.

Contoh reaksi berlangsung:

Mg_(s) + Zn²⁺ _(aq) à Mg²⁺ _(aq) + Zn_(s)

Ni_(s) + Pb(NO₃)_2(aq) à Ni(NO₃)_2(aq) + Pb_(s)

Fe_(s) + 2 Ag⁺_(aq) à Fe²⁺_(aq) + 2 Ag_(s)

NiSO_4(aq) + Zn_(s) à Ni_(s) + ZnSO_4(aq)

Cu²⁺_(aq) + Ca_(s) à Cu_(s) + Ca²⁺_(aq)

Perhatikan logam bebas (atomik) mendesak logam terikat (bentuk ion/
garam). Dalam deret volta semua logam bebas berada di sebelah kiri logam
terikat. Jika kelima contoh reaksi di atas dihitung potensial selnya, maka
akan bertanda positif.

Contoh reaksi tidak berlangsung:

Ni_(s) + Zn²⁺_(aq)                      tidak terjadi reaksi

2 Ag_(s) + FeSO_4(aq)               tidak terjadi reaksi

Pb_(s) + MnSO_4(aq)                      tidak terjadi reaksi

Ni²⁺_(aq) + Cu_(s)                      tidak terjadi reaksi

ZnSO_4(aq) + Sn_(s).                 tidak terjadi reaksi

Perhatikan logam bebas (atomik) berada di sebelah kanan logam terikat (bentuk ion/garam) dalam deret volta. Berarti kelima reaksi di atas tidak berlangsung (tidak terjadi reaksi). Jika dihitung potensial sel, maka akan berharga negatif.

2.      Notasi Sel Volta

Sel Volta dinotasikan dengan cara yang telah disepakati yaitu disebut dengan diagram sel. Misalnya untuk rangkaian sebelumnya, yaitu

Anode ( reaksi oksidasi ) : Zn_(s)—>Zn²⁺_(aq)+2e^-

Katode ( reaksi reduksi ) : Cu²⁺_(aq)+2e^-—>Cu_(s)

Reaksi sel: Zn_(s) + Cu²⁺_(aq)—> Zn²⁺_(aq) + Cu_(s), Maka diagram selnya dapat dinyatakan sebagai berikut:

Zn(s) | Zn²⁺(aq) || Cu²⁺(aq) | Cu(s)

Anoda (setengah sel oksidasi) dituliskan di sebelah kiri dan katode (setengah sel reduksi) dituliskan di sebelah kanan. Kemudian satu garis sejajar (|) menyatakan batas fasa yaitu adanya fasa yang berbeda, namun jika fasanya sama maka digunakan tanda koma. Dua garis sejajar (||) menyatakan jembatan garam yang memisahkan anode dengan katode. Untuk elektroda yang tidak bereaksi ditulis dalam notasi diujung kiri dan ujung kanan diagram sel.

3.      Macam-macam sel volta

3.1  Sel Aki

     

·         Pada aki, PbO2 sebagai katoda dan H2SO4 sebagai elektrolit. Sel jenis ini termasuk sel sekunder karena zat-zat hasil reaksi dapat diubah menjadi zat-zat semula

·         Sel aki merupakan sel galvani yang dihubungkan seri untuk menghasilkan suatu voltase yang lebih besar.

·         Suatu sel aki 6 V tersusun dari tiga sel yang dihubungkan secara seri. Masing-masing sel menghasilkan ± 2V.

3.2  Sel kering atau baterai kering (Sel Leclanche)

 

·         Baterai kering ditemukan oleh Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuan itu pada tahun 1866.

·         Sel Leclanche terdiri atas suatu silinder seng yang berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2), salmiak (NH4Cl), karbon (C), dan sedikit air.

·         Seng sebagai anoda dan katodanya berua elektroda inert yaitu grafit yang dicelupkan di tengah-tengah pasta. Pasta berfungsi sebagai oksidator.

3.3 Baterai Nikel Kadmium

Baterai Nikel Kadmium adalah baterai kering yang dapat diisi kembali. Sel jenis ini dapat menghasilkan potensial ± 1,4 V dan dapat digunakan untuk baterai alat elektronik.

3.4  Baterai Merkurium

·            Baterai merkurium merupakan baterai kecil pertama yang dikembangkan secara komersil pada awal tahun 1940-an.

·            Anoda berupa logam seng dan katoda berupa merkurium (II) oksida

·            Elektrolit yang digunakan larutan potassium hidroksida (KOH) pekat.

·            Potensial yang dihasilkan ± 1,35 V.

·             Keuntungan baterai ini adalah potensial yang dihasilkan mendekati konstan.

4.      Potensial Elektroda standar

            Potensial elektroda tidak dapat diukur. Yang dapat diukur adalah beda potensial dari kedua elektroda (dalam suatu sel).Untuk itu perlu suatu elektroda yang potensialnya diketahui dan ini tidak ada. Oleh karena itu dipilih elektroda hidrogen standar sebagai pembanding, dengan konvensi bahwa elektroda ini mempunyai potensial sama dengan nol.

            Untuk mengetahui potensial dari suatu elektroda, maka disusun suatu sel yang terdiri dari elektroda tersebut dipasangkan dengan elektroda hidrogen standar (Standard Hydrogen Electrode). Potensial suatu elektroda C didefinisikan sebagai potensial sel yang dibentuk dari elektroda tersebut dengan elektroda hidrogen standar, dengan elektroda C selalu bertindak sebagai katoda. Sebagai contoh potensial elektroda Cu²⁺/Cu adalah untuk sel :

Karena  pada   adalah nol, maka :

Jika  diperoleh E_sel untuk sel diatas adalah 0,337 V, jadi . Nilai potensial elektroda bukan nilai mutlak, melainkan relatif terhadap elektroda hidrogen. Karena potensial elektroda dari elektroda C didefinisikan dengan menggunakan sel dengan elektroda C bertindak sebagai katoda (ada di sebelah kanan pada notasi sel), maka potensial elektroda standar dari elektroda C sesuai dengan reaksi reduksi yang terjadi pada elektroda tersebut. Oleh karena itu semua potensial elektroda standar adalah potensial reduksi.

Dari definisi  ,

            Kanan dan kiri disini hanya berhubungan dengan notasi sel, tidak berhubungan dengan susunan fisik sel tersebut di laboratorium.

            Jadi yang diukur di laboratorium dengan potensiometer adalah emf dari sel sebagai volta atau sel galvani, dengan emf > 0. Sebagai contoh untuk sel yang terdiri dari elektroda seng dan elektroda hidrogen dari pengukuran diketahui bahwa elektron mengalir dari seng melalui rangkaian luar ke elektroda hidrogen dengan emf sel sebesar 0,762 V.

            Jika potensial elektroda berharga positif, artinya elektroda tersebut lebih mudah mengalami reduksi daripada H⁺, dan jika potensial elektroda berharga negatif artinya elektroda tersebut lebih sulit untuk mengalami reduksi dibandingkan denga H⁺.

            Potensial elektroda seringkali disebut sebagai potensial elektroda tunggal, sebenarnya kata ini tidak tepat karena kita tahu bahwa elektroda tunggal tidak dapat diukur.

5.     Standarisasi potensial

Bila elektroda Cu/CuSO₄ dalam sel Daniell diganti dengan elektroda Ag/AgNO₃, potensial sel adalah 1,56 V, yang lebih besar dari potensial sel Daniell. Jadi potensial sel bervariasi dengan cukup besar bergantung jenis bahan elektroda. Jadi, metoda berikut digunakan untuk membandingkan potensial berbagai jenis sel.

Standardisasi potensial

1.      Konsentrasi dan temperatur larutan elektrolit dipertahankan pada konsisi tetap, yakni 1 molar dan 25 C (S.T.P). Nilai percobaan diekstrapolasikan ke nilai standar ini.

2.      Sebuah sel disusun dengan elektroda umum yang berperan sebagai elektroda standar.

3.      Potensial sel ditentukan termasuk tandanya (yakni elektroda mana yang akan berperan sebagai elektroda positif ditentukan).

4.      Berdasarkan definisi, kontribusi elektroda standar pada potensial sel adalah nol. Maka perbedaan potensial adalah nilai khas elektroda tersebut. Nilai ini yang disebut dengan potensial elektroda normal elektroda tersebut.

5.      Potensial sel sama dengan jumlah potensial standar elektrodanya.

Dalam elektroda hidrogen normal, yang terdiri atas hidrogen dan asam khlorida, H₂ (g,1 atm)/H⁺ (HCl, 1 mol dm^-3), digunakan sebagai elektroda standar. Dalam elektroda ini, gas hidrogen berkontak dengan larutan yang mengandung proton (biasanya asam khlorida). Karena hidrogen bukan konduktor, pelat platina teraktivasi digunakan sebagai pelat elektroda. Reaaksi elektrodanya adalah

1/2 H₂ H⁺ + e^- (10.13)

Diasumsikan bahwa platina akan mengkatalisis pemecahan molekul hidrogen menjadi atom hodrogen. Kemudian sangat besar kemungkinannya atom hidrogen ini akan terlibat dalam reaksi elektroda.

6.      Potensial elektroda normal

Potensial sel yang terdiri atas pasangan elektroda hidrogen normal (H/H⁺) dan elektroda Zn/ZnSO₄ dinormalkan (Gambar 10.3) adalah -0,763 V. Catat bahwa reaksi elektroda yang terjadi adalah

1/2 H₂ + 1/2 Zn²⁺ à H⁺+ 1/2 Zn (10.14)

Bukan.

H⁺+ 1/2 Zn à 1/2 H₂ + 1/2 Zn²⁺ (10.15)

Namun, dengan memperhatikan kecenderungan ionisasi, yang bawah yang lebih mungkin terjadi. Nilai negatif potensial menunjukkan bahwa kesukaran terjadinya reaksi pertama.

Gambar 10.3 Potensial elektroda standar. Dari percobaan ini, potensial elektroda reaksi
1/2 H₂ + 1/2 Zn₂ + à H⁺ + 1/2 Zn dapat diperoleh. Potensial elektroda hidrogen didefinisikan nol.

Sel yang dibuat dengan pasangan Cu/CuSO₄ dan elektroda hidrogen normal berpotensial +0,337 V.

Reaksi total selnya adalah.

1/2 H₂ + 1/2 Cu²⁺à H⁺ + 1/2 Cu (10.16)

Dari sudut pandang kemudahan ionisasi, reaksi lebih mungkin dalam arah sebaliknya. Nilai positif potensial terukur menunjukkan hal ini. Nilai terukur potensial sel Daniell, 1,1 V, berkaitan dengan perbedaan potensial elektroda normal dua elektroda. Jadi,

+0,337 – (-0,763) = +1,100 (V) (10.17)

Berdasarkan conth di atas, diharapkan bahwa elektroda yang terbuat dari logam dengan kecenderungan ionisasi besar akan memiliki potensial elektroda normal negatif besar dan elektroda yang terbuta dari halogen dengan keelektronegativan besar akan memiliki potensial elektroda positiif. Dan faktanya memang potensial elektroda berikut

Li⁺ + e^- Li … (10.18)

F₂(g) + 2e^- 2F^- … (10.19)

Berturut-turut adalah -3,045 V dan +2,87 V. Anda dapat memahami strategi untuk membuat sel dengan potensial tinggi. Kombinasi elektroda Li dan elektroda fluorin adalah salah satu kemungkinan untuk mencapai tujuan ini. Jelas diperlukan kehati-hatian untuk memastikan sel seperti ini aman. Elektroda logam alkali/alkali tanah digunakan dalam sel alkali, yang digunakan dengan meluas.

7.     Persamaan Nernst

Kebergantungan potensial elektroda pada konsentrasi telah dibahas. Untuk persamaan sel umum,

aA +bB xX + yY (10.20)

potensial sel diberikan oleh persamaan Nernst.

E = E^θ – (RT/nF) ln([X]^x[Y]^y)/([A]^a[B]^b) (10.21)

E^θ adalah potensial elektroda normal (potensial elektroda semua zat dalam reaksi sel dalam keadaan standar), n jumlah elektro yang terlibat dalam reaksi, F adalah tetapan Faraday, [A]. dsb, adalah konsentrasi molar masing-masing ion yang terlibat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. “Deret Volta”. http://industri17imafa.blog.mercubuana.ac.id/tag/deret-volta/ 9 (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)

Fachturrizki R. “Standarisasi potensial”. http://k15tiumb.blogspot.com/2009/10/potensial-sel.html (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)

Anonim. “Potensial Elektroda Standar” http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kimia%20dasar/elektrokimia/Potensial%20Elektroda%20standar.htm. (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)

Anonim. “Deret Elektrokimia”. http://id.wikipedia.org/wiki/Deret_elektrokimia (diakses pada tanggal 18 Desember 2011)