Laporan Praktikum Ph Meter (Selesai)

LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI KIMIA PH METER

DISUSUN OLEH: NAMA

:

M.Sukron.F.Husein

NIM

:

011400389

KELOMPOK

:

A3

NAMA ANGGOTA : 1. 2.

Amanda Wilis Hezekiel Karunia Putra

PROGRAM STUDI :

D-IV Teknokimia Nuklir

SEMESTER

:

III

ASISTEN

:

Haries Handoyo, SST

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2015

1

Pengukuran pH dengan Menggunakan pH Meter A. Tujuan 1. Mempelajari fungsi konsentrasi terhadap sifat keasaman/kebasaan suatu larutan. 2. Mempelajari jalannya titrasi asidimetri/alkalimetri dengan menggunakan pH-meter, sehingga dapat ditentukan titik ekivalennya. 3. Mempelajari daerah kerja indikator asam/basa dan persentase kesalahannya dibandingkan dengan pH meter. B. Dasar Teori 1.

Pengionan Air Berdasarkan pengukuran daya hantar listrik menunjukkan bahwa air mengion secara terbatas sesuai dengan persamaan berikut : 2 H2O ↔ H3O+ + OH-

atau

H2O ↔ H+ + OHPengukuran daya hantar air murni pada 25 oC menunjukkan bahwa susunan ionnya adalah : [H3O+] =

1,0 x 10-7 mol/L

[OH-] =

1,0 x 10-7 mol/L

Sehingga tetapan kesetimbangan pengionan air adalah : Kc 

H O OH  



3

 H 2 O 2

Untuk air murni atau larutan yang encer (dengan pelarut air) dianggap bahwa konsentrasi molekul air adalah 55 M, sehingga :

H O OH  Kc  

3



 55 2

Kc x (55)2 = [H3O+][OH-] Karena Kc x (55)2 adalah sama dengan Kw, dan dengan mensubstitusikan konsentrasi ion hidrogen dan hidroksida, maka dapat dihitung harga Kw sebagai berikut : Kw

2

=

[H3O+][OH-]

=

(1,0 x 10-7) (1,0 x 10-7)

=

1,0 x 10-14

Tetapan Kw ini disebut hasil kali ion untuk air. Ini menunjukkan dalam air murni atau larutan dalam air apa saja, baik ion hidrogen dan hidroksida harus ada dan hasil kali konsentrasinya harus konstan. Jika konsentrasi salah satu ion diketahui, maka konsentrasi ion yang lain mudah dihitung, karena hasil kali keduanya adalah sama dengan 1,0 x 10-14 (Kw pada 25oC). Dalam larutan air, sifat asam yang biasa dikaitkan dengan ion hidrogen dan sifat basa yang biasa dikaitkan dengan ion hidroksida. Karena hasil kali konsentrasi molar ion-ion ini konstan, yaitu sebesar 1 x 10-14 maka perlu untuk menyatakan konsentrasi dari satu ion saja untuk menentukan sifat asam atau basa suatu larutan: Jika [H+] lebih besar dari 1,0 x 10-7 M, larutan bersifat asam Jika [H+] lebih kecil dari 1,0 x 10-7 M, larutan bersifat basa Jika [H+] sama dengan 1,0 x 10-7 M, larutan bersifat netral A. Konsentrasi Ion Hidrogen Konsentrasi ion hidrogen dalam suatu larutan biasa dinyatakan dengan pH. pH suatu larutan didefinisikan sebagai : pH  log

1 H

 

atau

 

pH  log H 

Diketahui bahwa : Kw

[H+] [OH-]

=

Maka : - log Kw =

- log [H+] – log [OH-]

pKw

pH + pOH

= =

14

Pengukuran pH merupakan salah satu prosedur analitis yang sangat penting dan sering digunakan dalam ilmu kimia. Penentuan pH suatu larutan digunakan alat pHmeter. 2.

Titrasi dengan Indikator pH suatu larutan secara kasar dapat ditentukan dengan menggunakan indikator asam basa. Indikator asam basa adalah asam atau basa organik yang mempunyai satu warna jika konsentrasi hidrogen lebih tinggi dari pada suatu harga tertentu dan suatu warna lain jika konsentrasi itu lebih rendah. Tabel 1. Beberapa contoh indikator dan perubahan warnanya.

3

NO

NAMA

TRAYEK

1

Metil kuning

pH 2–3

PERUBAHAN WARNA ASAM BASA Merah Kuning

2

Dinitrofenol

2,4 – 4,0

Tak berwarna

Kuning

3

Metil jingga

3 – 4,5

Merah

Kuning

4

Metil merah

4,4 – 6,6

Merah

Kuning

5

Lakmus

6–8

Merah

Biru

6

Fenolftanlein

8 – 10

Tak berwarna

Merah

7

Timolftalein

10 – 12

Kuning

Ungu

8

Trinitrobenzena

12 – 13

Tak berwarna

Jingga

Pemilihan suatu indikator untuk suatu titrasi asam basa tertentu bergantung pada kuat relatif asam dan basa yang digunakan dalam titrasi. Pada suatu titrasi, titik kesetaraan adalah titik dimana tepat cukup satu pereaksi ditambahkan untuk bereaksi dengan pereaksi yang lain. Suatu titik akhir adalah titik pada saat indikator tertentu berubah warna. Secara ideal, dalam suatu titrasi, titik kesetaraan dan titik akhir dari indikator yang dipilih haruslah identik.

4

12 Titik tengah fnolftalein

11 10 9

Trayek perubahan warna fenolftalein

pH larutan

8

Titik kesetaraan reaksi

7 6 Trayek perubahan warna metil merah 5 4 Titik tengah metil merah 3

2

1

10

30

20

40

60

50

Volume larutan NaOH (mL)

Gambar 1. Kurva titrasi 50 mL HCl 0,1 M dengan NaOH 0,1 M

3.

Konsep pH pH adalah derajat keasaman yang

digunakan

untuk

menyatakan

tingkat

keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional.

pH

didefinisikan

sebagai

minus logaritma dari

aktivitas ion

hidrogen dalam larutan berpelarut air. pH merupakan kuantitas tak berdimensi.

dengan aH adalah aktivitas ion hidrogen.

5

4.

Konsentrasi Ion Hidrogen Konsentrasi ion hidrogen dalam suatu larutan biasa dinyatakan dengan pH. pH suatu larutan didefinisikan sebagai : pH  log

1 H

 

atau

 

pH  log H 

Diketahui bahwa : Kw

=

[H+] [OH-]

Maka : - log [H+] – log [OH-]

- log Kw

=

pKw

=

pH + pOH

=

14

Pengukuran pH merupakan salah satu prosedur analitis yang sangat penting dan sering digunakan dalam ilmu kimia. Penentuan pH suatu larutan digunakan alat pHmeter. 5.

pH-meter PH

meter adalah

sebuah

alat

elektronik

yang

berfungsi

untuk

mengukur pH (derajat keasaman atau kebasaan) suatu cairan (ada elektroda khusus yang berfungsi untuk mengukur pH bahan-bahan semi-padat). Sebuah pH meter terdiri dari sebuah elektroda (probe pengukur) yang terhubung ke sebuah alat elektronik yang mengukur dan menampilkan nilai pH. pH-meter dikelompokkan dalam : Pembacaan langsung, emf sel yang berisi elektrode kaca dikenakan tahanan tinggi dan arus yang mengalir dalam tahanan itu kemudian digandakan dan diterapkan pada pengukur peka berupa kumparan yang bergerak. Pengukur ini dikalibrasi dalam mV sehingga emf sel terekam langsung. Karena kuantitas yang diukur adalah pH, maka skala itu dikalibrasi dalam satuan pH. Pengukuran potensiometer, digunakan rangkaian potensiometeri bersama dengan suatu pengganda elektronik dan suatu miliammeter sebagai detektor titik berimbang. Potensiometer itu distandardisasi dengan suatu sel standard yyang terdapat dalam alat tsb, dan kemudian emf sel yang berisi elektrode kaca dikanakan pada potensiometer dan keseimbangan dapat dicapai.

6

Cara operasi pH-meter untuk tiap-tiap tipe dan merk pH-meter akan berbedabeda, namun demikian secara umum cara operasional pH-meter adalah sebagai berikut : 1. Nyalakan alat dan biarkan sehingga alat melakukan pemanasan. 2. Set temperaturnya sesuai dengan temperatur larutan. 3. Celupkan elektrode ke dalam larutan standard, dan set skala pembacaan alat sesuai dengan pH larutan standard. 4. Ambil elektrode tersebut kemudian bilas dengan aquadest dan dilap, kemudian celupkan kembali kepada larutan standard yang lain, dan lakukan set kembali. 5. Ambil elektrode, bilas dengan aquadest, dan dilap. Untuk memastikan pembacaan pH oleh alat telah baik, ulangi standardisasi alat lagi. 6. Setelah pembacaan baik, baru kemudian lakukan pengukuran untuk larutan yang akan diukur pH-nya. 7. Setelah selesai, ambil elektrode yang telah terpasang, bilas dengan aquadest, dan biarkan tercelup dalam aquadest yang baru. C. Alat dan Bahan -

Alat: 1. pH meter 2. Statif 3. Neraca Analitik 4. Sendok sungu 5. Kaca arloji 6. Pipet tetes 7. Pipet volume 25 mL, 50 mL 8. Buret 50 mL 9. Erlenmeyer 250 mL 10. Gelas beaker 100 mL, 250 mL 11. Labu ukur 1000 mL,500 mL 12. Corong 13. Labu semprot 14. Batang pengaduk 15. Magnetik stir

7

-

Bahan: 1. Larutan buffer pH 7 2. H3PO4 0,1 N 3. NaOH 0,2 N 4. NaH2PO4 0,1 N 5. Aquades 6. Indikator MO 7. Indikator MM 8. Indikator PP

D. Langkah Kerja I.

Persiapan alat dan bahan. a. Pembuatan H3PO4 0,1 N 1. H3PO4 ditimbang sebanyak 0,816 gram. 2. H3PO4 dilarutkan dalam 250 mL aquadest dengan menggunakan labu ukur. b. Pembuatan NaOH 0,2 N 1. NaOH ditimbang sebanyak 4 gram. 2. NaOH dilarutkan dalam 500 mL aquadest dengan menggunakan labu ukur. c. Pembuatan NaH2Cl 0,1 N 1. NaH2Cl ditimbang sebanyak 0,47 gram. 2. NaH2Cl dilarutkan dalam 100 mL aquades dengan menggunakan labu ukur.

II.

Pengaruh pH terhadap fungsi konsentrasi 1. Alat pH meter distandarisasi terlebih dahulu dengan menggunakan larutan standar yang tersedia yaitu larutan buffer pH 7. 2. Larutan H3PO4 0,1 N sebanyak 100 mL dimasukkan kedalam gelas beaker dan kemudian diaduk menggunakan cara manual. 3. Setelah diaduk, larutan H3PO4 0,1 N diukur pH-nya menggunakan pH meter. 4. Akuades sebanyak 25 mL ditambahkan kedalam larutan H3PO4 0,1 N tadi. Kemudian diaduk mengggunakan magnetic stir. 5. Setelah diaduk, pH larutan diukur menggunkan pH meter.

8

6. Langkah kerja poin 4 dan 5 diulangi sampai memperoleh 4 titik percobaan. 7. Langkan 1 sampai 6 diulang dengan mengganti larutan memakai NaOH 0,2 N dan larutan garam NaH2Cl 0,1 N. 8. Hasil pengamatan dicatat.

III.

Penentuan grafik titrasi dengan menggunakan pH-meter 1. Alat pH meter distandarisasi terlebih dahulu dengan menggunakan larutan standar yang tersedia. 2. Alat kerja dirangkai sesuai dengan gambar 2. 3. Larutan H3PO4 0,1 N sebanyak 100 mL dimasukkan kedalam gelas beaker, dan diukur pH-nya menggunakan pH meter. 4. Larutan NaOH 0,2 N dimasukkan kedalam buret. 5. Larutan H3PO4 0,1 N tadi ditambahkan NaOH sebanyak 1 mL dari buret sambil terus diaduk dengan magnetik stir. Kemudian diukur pH-nya menggunakan pH meter. 6. Langkah kerja pada poin 5 diulangi dengan terus menambahkan NaOH 0,2 N sebanyak 1 ml hingga pH larutan berubah menjadi 5 7. Penambahan NaOH 0,2 N diubah menjadi 0,5 ml hingga pH berubah menjadi 6 8. Penambahan NaOH 0,2 N diubah kembali menjadi 1 ml hingga pH berubah menjadi 8 9. Penambahan NaOH 0,2 N diubah menjadi 0,5 ml hingga pH berubah menjadi 12 10. Hasil pengamatan dicatat dan dibuat grafik kurva titrasi.

9

E. Data Pengamatan 1. Pembuatan Larutan a) Pembuatan Larutan NaOH 0,2 N

massa ( gram ) 1000  Mr ( g / mol ) mLpelarut massa ( gram) 1000 0,2 N   40 g / mol 500 mL gram  4 gram sec ara praktik menimbang 4,0501 gram kristal NaOH N

b) Pembuatan Larutan Na2HPO4 0,1 N

massa ( gram) 1000  BE mLpelarut massa ( gram) 1000 0,1 N   141,96 g / mol 100 mL 3 gram  0,47 gram N

sec ara praktik menimbang 0,4710 gram c) Pembuatan Larutan H3PO4 0,1 N

massa ( gram) 1000  BE mLpelarut massa ( gram) 1000 0,1 N   98 g / mol 250 mL 3 gram  0,816 gram N

sec ara praktik menimbang 0,8120 gram 2. Kalibrasi pH Meter AutoCal Merk 1 #1 7,00 20,9 Mv Slp : -59,2 mV/pH Sensor ++

29,7 0C Asy : 18,8Mv

3. Fungsi Konsentrasi terhadap terhadap pH larutan Volume Basa (mL) 50 mL 50 mL + 25 mL aquades

10

NaOH 0,2 N pH 13,08 13,04

mV -346,2 -343,5

75 mL + 25 mL aquades 100 mL + 25 mL aquades 125 mL + 25 mL aquades

Volume Asam (mL) 50 mL 50 mL + 25 mL aquades 75 mL + 25 mL aquades 100 mL + 25 mL aquades 125 mL + 25 mL aquades

Volume Garam (mL) 50 mL 50 mL + 25 mL aquadest 75 mL + 25 mL aquades 100 mL + 25 mL aquades 125 mL + 25 mL aquades

12,99

-340,0

12,94

-337,0

12,88

-333,7

H3PO4 0,1 N pH 2,57 2,67

mV 285,4 279,4

2,75

274,3

2,82

270,3

2,88

266,8

Na2HPO4 0,1 N pH 10,30 10,25

mV -179,0 -176,1

10,20

-173,2

10,15

-170,3

10,10

-167,3

4. Hubungan antara pH/voltase dengan Volume Peniter Basa Volume Penambahan NaOH 0,1 N (mL) 0 1 2 3 4 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5

11

Derajat Keasaman (pH) 2,57 2,63 2,73 2,83 2,95 3,12 3,21 3,33 3,46 3,67 4,01 5,25 6,38

Voltase (mV) 285,0 281,5 275,7 269,9 262,4 252,3 246,7 239,6 231,8 219,4 198,7 124,9 56,1

9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15 15,5 16 16,5 17,5 18,5 19,5 20,5 21,5 22,5

6,96 7,19 7,43 7,64 7,87 8,17 8,38 8,84 10,27 11,08 11,46 11,68 11,83 11,94 12,03 12,14

21,7 7,4 -6,5 -19,3 -33,3 -51,1 -64,0 -91,8 -177,6 -226,3 -249,4 -262,4 -270,7 -277,8 -283,2 -290,4

F. Perhitungan

1. Pengaruh pH terhadap fungsi konsenterasi a. NaOH 100 ml 0.2 N + Aquadest N1 x V1 = N2 x V2 0.2 N1 x 100 ml = N2 x 100 ml N2 = 0.2 pOH = - log (OH+) = - log (0.2) = 0.69 pH = 14 – pOH = 14 – 0.69 = 13.31 Kesalahan =

12

¿ hasil teori−hasil praktik ∨ ¿

¿ hasil teori

x 100%

¿ 13.31−13.08∨

=

¿

¿ 13.31

x 100%

= 1.6 % Dengan cara yang sama untuk data yang berbeda diperoleh hasil sebagai berikut : Volume (ml) 50 75 100 125 150

pH (Prakte k)

Volt (mV)

13.08

-346,2

13.04

-343,5

12.99

-340,0

12.94

-337,0

12.88

-333,7

pH (Teori) 13.301 03 13.124 94 13 12.903 09 12.823 91

Kesalahan (%) 1.661750 975 0.647155 3 0.076923 077 0.286055 612 0.437395 962

Grafik Volume NaOH vs pH 13.40 13.30 13.20 13.10 13.00

pH 12.90

f(x) = - 0x + 13.5 R² = 0.97 f(x) = - 0x + 13.19 R² = 1

12.80 12.60 60

80 100 120 140 160

Volume (ml)

b. H3PO4 100 ml 0.1 N + Aquadest N1 x V1 = N2 x V2 0.1 N x 100 ml = N2 x 100 ml N2 = 0.1 N M2 = 0.1/3 M

13

Linear (pH praktek) pH teori Linear (pH teori)

12.70 12.50 40

pH praktek

√ Kb× M

H+ =

√

=

6.9× 10−3 ×

0.1 3

= 0.0152 M pH = - log H+ = - log 0.0152 M = 1.82 Kesalahan =

¿ hasil teori−hasil praktik ∨ ¿

2.57−1,82∨ ¿ 2.57 = ¿

¿ hasil teori

x 100%

x 100%

= 41.3 % Dengan cara yang sama untuk data yang berbeda diperoleh hasil sebagai berikut : Volume (ml) 50 75 100 125 150

14

pH (Prakte k)

Volt (mV)

2.57

285,4

2.67

279,4

2.75

274,3

2.82

270,3

2.88

266,8

pH (Teori) 1.8191 36 1.9952 27 2.1201 66 2.2170 76 2.2962 57

Kesalahan (%) 41.27585 206 33.81933 703 29.70682 009 27.19455 195 25.42148 277

Grafik Volume H3PO4 vs pH 3.5 3 f(x) = 0x + 2.43 R² = 0.99 f(x) = 0x + 1.62 R² = 0.97

2.5 2

pH 1.5

pH praktek Linear (pH praktek) pH teori Linear (pH teori)

1 0.5 0 40

60

80 100 120 140 160

Volume (ml)

c. Larutan garam NaH2OH 100 mL 0.1 N + Aquadest N1 x V1 = N2 x V2 0.1 N1 x 100 ml = N2 x 100 ml N2 = 0.1 M2 = 0.1/3 M

√ Kb× M

H+ = =

√

1.8× 10−5 ×

0.1 3

= 7.75 x 10-4 M pH = 14 - (- log [H+]) = 14 – (- log 7.75 x 10-4 M) = 10.2 Kesalahan =

¿ hasil teori−hasil praktik ∨ ¿

¿ 10.3−10.2∨ ¿ 10.2 = ¿

15

¿ hasil teori

x 100%

x 100%

= 1.5 % Dengan cara yang sama untuk data yang berbeda diperoleh hasil sebagai berikut : Volume (ml) 50 75 100 125 150

pH (Prakte k)

Volt (mV)

10.3

-179,0

10.25

-176,1

10.2

-173,2

10.15

-170,3

10.1

-167,3

pH (Teori) 10.150 51 9.9744 24 9.8494 85 9.7525 75 9.6733 94

Kesalahan (%) 1.472683 92 2.762828 896 3.558713 961 4.075077 723 4.410099 167

Grafik Volume NaH2PO4 vs pH 10.4 10.2 10

pH

f(x) = - 0x + 10.4 R² = 1 f(x) = - 0x + 10.35 R² = 0.97

pH praktek

9.8

Linear (pH praktek)

9.6

Linear (pH teori)

pH teori

9.4 9.2 40

60

80

100 120 140 160

Volume (ml)

2. Penentuan grafik titrasi dengan menggunakan pH-meter Apabila dibuat grafik antara volume NaOH yang ditambahkan vs perubahan pH yang terjadi maka akan terbentuk kurva seperti di bawah ini:

16

Grafik pH 14 12

f(x) = 0.4x + 0.86 R² = 0.96

10 8

pH

6 4 2 0

0

5

10

15

20

25

30

35

Volume (ml)

Selain itu juga dapat dilakukan perhitungan untuk membandingkan apakah titik ekuivalen berada di 23 ml untuk Na3PO4, 22 ml untuk Na2HPO4, dan 12 ml untuk NaH2PO4. Untuk Na3PO4: n NaOH

= n H3PO4

N NaOH.V NaOH

= N H3PO4.V H3PO4

0,2 N.V NaOH

= 0,1 N .50 mL.

V NaOH

=

V NaOH

5 N . mL 0,2 N

= 25 mL

Persen kesalahan = =

hasil teori  hasil praktek  100% hasil teori ¿ 23 mL−25 mL∨

=8% G. Pembahasan

17

¿

¿ 50 mL

x 100%

Pada percobaan pertama dimana dilakukan perbandingan antara konsentrasi dan nilai PH didapat beberapa grafik yang menampilkan bahwa nilai PH memang dipengaruhi oleh konsentrasi. Contohnya pada NaOH dan H3PO4 dimana nilai PH keduanya semakin mendekati netral seiring dengan berkurangnya konsentrasi (pengenceran). Hal ini dikarenakan jumlah PH tergantung pada konsentrasi H+ yang terdapat pada satu larutan dalam satuan molar. Konsentrasi pada satuan molar ini akan dipengaruhi oleh pengenceran sehingga penghitungan H+ pun berubah dan nilai PH mendekati netral. Pada percobaan kedua yaitu pembuatan grafik titrasi antara asam pospat dengan natrium hidroksida dapat terlihat grafik tersebut seperti mempunyai 3 titik ekuivalen. Hal ini terjadi karena asam pospat memiliki 3 atom H atau asam poliprotik sehingga ketiga H ini terurai secara terpisah. Jadi proses pertama adalah pembentukan H 2NaPO4 yang menghasilkan titik ekuivalen pertama. Kemudian terbentuk HNa2PO4 yang menghasilkan titik ekuivalen ketiga. Dan terakhir terbentuknya garam natrium pospat yang menghasilkan titik ekuivalen yang terakhir. Tetapi titik ekuivalen yang sebenarnya terjadi pada proses titrasi asam pospat dengan natrium hidroksida adalah saat pembentukan garam Na3PO4 dimana secara praktik didapat pada penambahan 23mL NaOH. Karena pada titik ini kedua larutan mencapai PH ekuivalen nya dan menghasilkan kesetimbangan. H. Kesimpulan 1. Larutan asam jika diencerkan, maka pHnya akan naik mendekati netral, karena konsentrasi H+ semakin kecil. 2. Larutan basa jika diencerkan, maka pHnya akan turun mendekati netral, karena konsentrasi OH- semakin kecil. 3. Titrasi alkalimetri dapat diamati dengan melakukan titrasi antara H3PO4 dengan NaOH secara teliti. 4. Titik ekuivalen titrasi H3PO4 dan NaOH memiliki titik ekuivalen membentuk garam Na3PO4 secara praktik 23 ml dan secara teori 25 ml. 5. Kesalahan volume NaOH sebesar 8 persen. I. Daftar Pustaka. Anonimus.2015.PH.http://id.wikipedia.org/wiki/PH pada tanggal 17 November 2015 Handoyo, Haries dkk.2006. Petunjuk Praktikum Instrumentasi Kimia: PH METER. Yogyakarta : STTN-BATAN.

18

Susilowati, Endang.2009.Theory and Aplication of Chemistry: 2.Solo : Tiga Serangkai. Vogel, Arthur Israel. 1994. Buku Ajar Vogel : Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Kalman Media Pustaka.s

Yogyakarta, 18 November 2015 Asisten

Haries Handoyo, SST

19

Praktikan,

M.Sukron.F.Husein