Laporan Praktikum Instrumentasi Dosen Pembimbing Dra.Wisrayetti, MSi PENGUKURAN KONDUKTIVITAS Kelompok V Kelas B ANDIKA FIKRAM (1807035827) JAMALUDIN AKBAR (1807024792) SASKIA LIDYA PUTRI (1807035737) WAHYU BIYAN FRANTAMA (1807035693) LABORATORIUM DASAR PROSES DAN OPERASI PABRIK PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU 2020 ABSTRAK Konduktivitas didefinisikan sebagai kemampuan suatu bahan (larutan, gas maupun logam) dalam menghantarkan atau mentransfer arus listrik. Konduktivitas larutan berkaitan dengan kadar ion yang terdapat dalam suatu sistem larutan. Tujuan dari percobaan ini yaitu mempelajari dasar-dasar pengukuran menggunakan alat konduktometer dan mempelajari pengaruhi jenis larutan terhadap konduktivitas suatu larutan. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan tiga jenis larutan yaitu larutan NaCl, NaOH dan H2SO4. Masing-masing larutan konsentrasinya yaitu 0,9 %. Berdasarkan percobaan terhadap larutan NaCl 0,9 % sebanyak dua kali percobaan didapati nilai konduktivitas dari larutan tersebut adalah 1178, 1180 dan 1181 µs/cm dan rata-rata 1179,6667 µs/cm. Nilai konduktivitas larutan NaOH dengan konsentrasi yang sama didapatkan hasil 2009, 2047 dan 2051 µs/cm dan rata-rata 2035,6667 µs/cm. Sedangkan konduktivitas larutan H2SO4 dengan konsentrasi yang sama tidak mendapatkan nilai dari konduktometer dikarenkan konsentrasi yang terlalu tinggi. Maka dapat disimpulkan bahwa jenis larutan dan konsentrasi larutan (elektrolit) berpengaruh terhadap konduktivitas larutan, dan peningkatan konsentrasi larutan baik NaCl, NaOH maupun H2SO4 akan menyebabkan nilai konduktivitas meningkat pula. Kata kunci : konduktivitas, konduktometer, NaCl, NaOH, H2SO4. BAB I PENDAHULUAN 1.1 1. Tujuan Percobaan Mempelajari dasar-dasar pengukuran dengan menggunakan konduktometer. 2. Mempelajari pengaruh perubahan konsentrasi terhadap konduktifitas suatu larutan. 1.2 Tinjauan Pustaka 1.2.1 Pengertian Konduktivitas Konduktivitas adalah kemampuan suatu bahan (larutan, gas, atau logam) untuk menghantarkan arus listrik. Dalam suatu larutan, arus listik dibawa oleh kation-kation dan anion-anion, sedangkan dalam logam arus listrik dibawa oleh electron-elektron. Daya hantar listrik merupakan kebalikan dari hambatan listrik (R). Daya hantar listrik disebut Konduktivitas. Satuannya disingkat Ω-1cm-1. Konduktivitas digunakan untuk pengukuran larutan/cairan elektrolit. Konsentrasi elektrolit sangat menentukan besarnya konduktivitas (Supriyana, 2004). Energi listrik dapat di transfer melalui materi berupa hantaran yang bermuatan listrik yang berwujud arus listrik. Ini berarti bahwa harus terdapat pembawa muatan listrik di dalam materi serta adanya gaya yang menggerakkan pembawa muatan tersebut. Pembawa muatan dapat berupa elektron seperti logam, dapat pula berwujud ion positif dan ion negatif seperti dalam larutan elektrolit dan lelehan garam. Pembawa muatan yang berwujud logam disebut elektrolit atau metalik, sedangkan pembawa muatan yang berupa larutan disebut ionik atau elektrolit. Gaya listrik yang membuat muatan bergerak biasanya berasal dari baterai, generator atau sumber energy listrik yang lain. Perpindahan muatan listrik dapat terjadi bila terdapat beda potensial antara satu tempat terhadap yang lain, dan arus listrik akan mengalir dari tempat yang meiliki potensial tinggi ke tempat potensial rendah. Terjadinya arus listrik didalam suatu larutan dikarenakan adanya ion yang bergerak (Supriyana, 2004). Konduktivitas suatu larutan dipengaruhi oleh beberapa faktor : • Konsentrasi • Pergerakan ion-ion • Valensi ion • Suhu Semakin besar jumlah ion dari suatu larutan maka akan semakin tinggi nilai konduktivitasnya. Jumlah muatan dalam larutan sebanding dengan nilai daya hantar molar larutan dimana hantaran molar juga sebading dengan konduktivitas larutan. Konsentrasi elektrolit sangat menentukan besarnya konduktivitas molar (∆m). Konduktivitas molar adalah konduktivitas suatu larutan apabila konsentrasi larutan sebesar satu molar. Larutan encer, ion-ion dalam larutan tersebut mudah bergerak sehingga daya hantarnya semakin besar. Larutan yang pekat, pergerakan ion lebih sulit sehingga daya hantarnya menjadi lebih rendah. Hal lain yang mempengaruhi daya hantar listrik selain konsentrasi adalah jenis larutan (Sukardjo, 1997). 1.2.2 Larutan Elektrolit Selain dari ikatannya, terdapat cara lain untuk mengelompokkan senyawa yakni didasarkan pada daya hantar listrik. Berdasarkan daya hantarnya, senyawa dibagi menjadi elektrolit dan non elektrolit. Elektrolit adalah zat yang dapat menghantarkan listrik atau zat yang di dalam larutanya akan terdisosiasi atau akan terurai menjadi ion-ionnya yang menyebabkan kemampuannya untuk menghantarkan listrik. Ditinjau dari kesetimbangan peruraiannya atau derajat disosiasinya, elektrolit dibagi menjadi: elektrolit kuat, yaitu zat yang dalam larutannya terdisosiasi sempurna atau sebagian besar menjadi ion-ion. Zat ini sangat mudah terionisasi dalam larutan, dengan derajat ionisasi 1 atau mndekati 1, misalnya garam-garam alkali, asam kuat dan basa kuat. Elektrolit lemah, yaitu zat yang dalam larutannya hanya sebagian kecil terdisosiasi menjadi ion-ion. Zat ini sukar terionisasi, derajat ionisasinya mendekati 0, misalnya sebagian kecil garamgaram, asam lemah dan basa lemah (Supriyana, 2004). Senyawa yang larutanya dalam air tidak dapat menghantarkan listrik disebut larutan nonelektrolit. Jika sepasang elektroda dicelupkan ke dalam larutan elektrolit dan dialiri dengan sumber arus searah, maka ada kemungkinan arus yang mula-mula besar menjadi mengecil, ini terjadi karena kemungkinan terjadi peristiwa elektrolisis yang menyebabkan timbulnya lapisan di permukaan elektoda. Hal ini menyebabkan daya hantarnya menjadi berkurang, sehingga untuk mencegah hal tersebut pada larutan elektrolit digunakan arus bolak-balik. Jika dalam larutan elektrolit dihubungkan tegangan melalui kedua elektroda, maka akan timbul medan listrik antara kedua elektroda tersebut, akibatnya ion positif akan bergerak menuju elektroda negatif (anoda) untuk mengambil elektron dari elektroda ini (oksidasi), sedangkan ion negatif akan bergerak menuju elektroda positif (katoda) untuk menyerahkan elektron pada elektroda ini (reduksi). Ini berarti dalam larutan elektrolit ini terjadi penghantaran muatan dari elektroda yang satu menuju elektroda yang lain dengan jalan diangkut oleh ion-ion (Sukardjo, 1997). Zat elektrolit dalam air akan terurai menjadi ion-ion dan mereka akan bergerak kearah elektroda yang muatannya berlawanan (ion negatif akan bergerak ke elektroda positif dan ion positif akan bergerak ke elektroda negatif). Pergerakan ion-ion ini ekivalen dengan aliran elektron sepanjang kawat logam. Larutan yang mengandung suatu elektrolit mampu menghantarkan arus listrik. Arus listrik dapat dianggap sebagai aliran elaktron yang membawa aliran negatif melalui suatu pengantar. Perpindahan muatan ini terjadi karena adanya perbedaan potensial antara dua tempat tersebut.Arus listrik akan mengalir dari tempat yang potensialnya tinggi ke tempat potensialnya rendah. Jika suatu elektroda yang dialiri listrik dengan potensial sama, maka arus yang dihasilkan tergantung pada besarya tahanan. Makin besar tahanan, semakin kecil arus yang dihasilkan (Bird, 1987). 1.2.3 Mekanisme Penghantar Listrik Aliran listrik melalui suatu konduktor (penghantar) melibatkan perpindahan elektron dari potensial negatif yang tinggi ke potensial lainnya yang lebih rendah. Dalam penghantar elektronik, seperti padatan dan lelehan logam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan elektron langsung melalui penghantar dengan pengaruh dari potensial yang diterapkan. Dalam hal ini atom-atom penyusun penghantar tidak terlibat dalam proses tersebut. Akan tetapi pada penghantar elektrolitik, yang mencakup larutan elektrolit dan lelehan garam-garam, penghantaran berlangsung melalui perpindahan ion-ion baik positif maupun negatif menuju elektroda-elektroda. Mekanisme elektrolisis adalah bahwa elektron masuk dan keluar dari larutan terjadi melalui perubahan kimia pada elektroda-elektrodanya (Masykuri, 2010). 1.2.4 Konduktivitas Molar Meskipun hantaran jenis dapat diukur dengan mudah, tetapi besaran ini tidak biasa digunakan dalam membahas proses penghantaran listrik dalam suatu larutan elektrolit. Suatu larutan dengan konsentrasi yang berbeda akan memiliki hantaran jenis yang berbeda karena volume larutan dengan konsentrasi yang berbeda mengandung jumlah ion yang berbeda. Karena itu untuk memperoleh ukuran kemampuan mengangkut listrik dari sejumlah tertentu elektrolit didefinisikan sebagai konduktivitas molar (A). A= Keterangan: A C Ls C = konduktivitas molar (S.m2.mol-1) = konsentrasi molar zat terlarut (mol dm-3) Ls = daya hantar jenis (Sm-1) 1.2.5 Ketergantungan Konduktivitas Terhadap Konsentrasi Berdasarkan hantarannya, elektrolit dibedakan menjadi dua yaitu elektrolit kuat (garam-garam dan sebagian asam seperti nitrat, sulfat dan klorida) dan elektrolit lemah (seperti asam asetat dan asam organic lainnya). Elektrolit kuat mempunyai hantaran molar yang lebih tinggi dibandingkan dengan larutan elektrolit lemah. Untuk elektrolit kuat yang tidak mengandung asosiasi ion, konsentrasi ionnya berbanding lurus dengan konsentrasi elektrolitnya. Hal ini terjasi karena adanya interaksi diantara ion-ion yang mempengaruhi hantaran jenisnya.Interaksi ini berubah dengan berubahnya konsentrasi (Masykuri, 2010). Menurut Kohlrausch, pada pengenceran tak hingga dimana disosiasi untuk semua elektrolit berlangsung sempurna dan semua gaya antar ion hilang, masing- masing ion dalam larutan bergerak bebas dan tida bergantung pada ion pasangannya. Kontribusinya terhadap daya hantar molar hanya bergantung pada sifat dari ionnya tersebut. Jadi gaya hantar molar setiap elektrolit pada pengenceran tak hingga merupakan jumlah dari gaya hantar molar ion-ionnya pada pengenceran tak hingga (Masykuri, 2010). 1.2.6 Konduktivitas Elektrik Pengukuran konduktivitas elektrik adalah penentuan konduktivitas spesifik dari larutan. Konduktivitas spesifik adalah kebalikan dari tahanan untuk 1 cm3(ml) larutan. Pemakaian cara untuk pengukuran ini antara lain untuk mendeteksi pengotoran air karena zeolit atau zat kimia seperti limbah industri, pengolahan air bersih dan lain lain. Karena relevansi antara konduktivitas dengan konsentrasi larutan maka untuk menentukan konsentrasi larutan dapat dilakukan dengan cara mengukur konduktivitas larutan tersebut. Dalam hal itu hubungan antara konduktivitas dan konsentrasi telah ditentukan (Sinaga, 2010). Larutan asam, basa dan garam dikenal sebagai elektrolit yang dapat mengahantarkan arus listrik atau disebut konduktor listrik. Konduktivitas listrik ditentukan oleh sifat elektrolit suatu larutan, konsentrasi dan suhu larutan. Jika harga konduktivitas dari berbagai macam larutan elektrolit diketahui, maka untuk menentukan konsentrasi larutan tersebut dapat dilakukan dengan mengalirkan arus melalui larutan dan mengukur resistivitas atau konduktivitasnya. Gambar 1.1 menunjukkan hubungan antara konduktivitas dan konsentrasi untuk beberapa jenis larutan pada suhu tertentu. Gambar 1.1 Hubungan antara konduktivitas dan konsentrasi untuk berbagai jenis larutan pada suhu 18 °C (Sumber: Sinaga, 2010) Dalam satuan sistem internasional (SI), satuan mho diganti dengan siemens. Untuk suatu konduktivitas, mho/cm sama dengan mikro siemens per centimeter (𝝻S/cm). Namun karena pada SI satuan panjang yang digunakan ialah dalam satuan meter maka satuan konduktivitas adalah mikro siemens per meter. Pada peralatan ukur konduktivitas di industri, luas permukaan elektroda dapat lebih ataupun kurang dari 1 cm dan jaraknya dapat lebih jauh maupun lebih dekat dari 1 cm. BAB II METODOLOGI PERCOBAAN 2.1 Alat 1. Konduktometer 2. Gelas Kimia 50 ml 3. Gelas Ukur 10 ml 4. Corong 5. Batang Pengaduk 6. Timbangan Analitik 7. Pipet Tetes 8. Labu Ukur 100 ml 2.2 Bahan 1. Aquadest 2. NaCl 3. NaOH 4. H2SO4 98% Konduktometer sampel Gambar 2.1 Skema Peralatan Praktikum Pengukuran Konduktivitas 2.3 Cara Kerja 2.3.1 Kalibrasi Konduktometer 1. Larutan NaCl 0,9 % dibuat melarutkan 0,05265 gr NaCl dengan aquadest dalam labu ukur 100 ml. 2. Elektroda dari konduktometer dicelupkan kedalam larutan 3. Konduktivitas yang didapat kemudian dicatat 4. Pengukuran Konduktivitas diulangi pada larutan NaOH, dan H2SO4 dengan konsentrasi yang sama. 5. Konduktivitas air diukur 6. Kurva konduktivitas dan konsentrasi dibuat untuk masing-masing larutan 2.3.2 Pembuatan Larutan ( NaOH, NaCl, dan H2SO4 ) 0,9 % • Pembuatan Larutan NaOH 1. Padatan NaOH ditimbang sebanyak 0,036 gr 2. NaOH dilarutkan dengan aquadest didalam gelas kimia 3. Larutan NaOH dimasukkan kedalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan aquadest hingga tanda batas 4. Larutan NaOH didalam labu ukur digoyangkan agar homogeny • Pembuatan Larutan NaCl 1. Padatan NaCl ditimbang sebanyak 0,05265 gr 2. NaCl dilarutkan dengan aquadest didalam gelas kimia 3. Larutan NaCl dimasukkan kedalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan aquadest hingga tanda batas 4. Larutan NaCl didalam labu ukur digoyangkan agar homogen • Pembuatan Larutan H2SO4 1. Padatan H2SO4 ditimbang sebanyak 2,00376 gr 2. H2SO4 dilarutkan dengan aquadest didalam gelas kimia 3. Larutan dimasukkan kedalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan aquadest hingga tanda batas 4. Larutan H2SO4 didalam labu ukur digoyangkan agar homogen 2.3.3 Pengukuran Konduktivitas Larutan ( NaCl, NaOH, H2SO4 ) 0,9 % 1. Larutan NaCl, NaOH, dan H2SO4 yang telah dibuat dimasukkan kedalam gelas kimia 100 ml 2. Elektroda dari konduktometer dicelupkan kedalam larutan. 3. Konduktivitas yang ditunjukkan konduktometer kemudian dicatat. 4. Pengukuran konduktivitas dilakukan masing-masing tiga kali percobaan 5. Percobaan 1 s/d 4 di ulangi pada larutan NaOH 0,9 % dan H2SO4 0,9 %, dan setiap pengukuran konduktivitas, elektroda dari konduktometer dicelupkan kedalam aquadest terlebih dahulu kemudian dikeringkan dengan tissue BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Hasil Percobaan Data hasil percobaan pengukuran konduktivitas NaOH dan NaCl dapat dilihat pada Tabel 3.1 Tabel 3.1 Data hasil percobaan konduktivitas NaOH, NaCl dan H2SO4 Konduktivitas (µS/cm) Larutan Konsentrasi % 1 2 3 Rata-rata NaOH 0.90% 1178 1180 1181 1179.67 NaCl 0.90% 2009 2047 2051 2035.67 H2SO4 0.90% + 9990 + 9990 + 9990 + 9990 3.2. Pembahasan Dari data yang dihasilkan, dapat dibuat grafik seperti Gambar 3.1 H2SO4 9990 Konduktivitas (µs/cm) 8990 7990 6990 5990 4990 3990 2990 1990 NaCl, 2035.67 NaOH, 1179.67 990 -10 0.90% Konsentrasi (%) Gambar 3.1 Grafik konduktivitas NaOH, NaCl, dan H2SO4 dengan konsentrasi 0,9 % Dari Tabel 3.1 dapat dilihat nilai konduktivitas dari masing-masing zat yaitu NaOH memiliki konduktivitas 2009 µS/cm pada percobaan pertama, 2047 µS/cm pada percobaan kedua dan 2051 µS/cm pada percobaan ketiga. Sedangkan NaCl memiliki konduktivitas 1178 µS/cm pada percobaan pertama, 1180 µS/cm pada percobaan kedua dan 1181 µS/cm pada percobaan ketiga. Jika di rata-rata kan NaOH memiliki konduktivitas 1179,67 µS/cm dan NaCl 2035,67 µS/cm. Sedangkan untuk H2SO4, tidak didapatkan nilai konduktivitas dikarenakan konsentrasi yang terlalu tinggi. Perbedaan nilai antara percobaan pertama dan percobaan kedua pada larutan NaOH dan NaCl disebabkan oleh kadar atau jumlah ion yang berbeda ketika melakukan pengukuran konduktivitasnya. Ion-ion yang membawa muatan listrik bergerak secara acak didalam larutan dan saling bertumbukan satu sama lain. Selama ion-ion saling bertumbukan maka terjadi pula proses transfer arus listrik dalam waktu sepersekian detik. Dari Gambar 3.1 dapat dilihat perbandingan konduktivitas antara NaOH dan NaCl yaitu konduktivitas NaOH lebih besar daripada NaCl. Ini dikarenakan NaOH merupakan larutan penghantar listrik yang baik di bandingkan NaCl. Hal ini terjadi karena NaOH merupakan larutan basa kuat, sedangkan larutan NaCl yang memiliki konduktivitas lebih rendah dikarenakan NaCl hanya memiliki kemampuan mengalirkan elektrolit jika dilarutkan pada senyawa polar, sehingga NaCl tidak bersifat elekrolit kuat di dalam semua pelarut. Hal ini berarti, konduktivitas dipengaruhi juga oleh jenis larutan, setiap jenis larutan juga memiliki kemampuan daya hantarnya tersendiri sehingga memiliki konduktivitas yang berbeda-beda. Pada pengukuran konduktivitas terhadap larutan H2SO4 dengan konsentrasi yang sama yaitu 0,9 %, konduktometer tidak dapat membaca konduktivitas dari H2SO4 dikarenakan konsentrasi H2SO4 yang terlalu tinggi. Ini berarti bahwa selain jenis larutan, konsentrasi larutan juga mempengaruhi konduktivitas. BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Dari percobaan ini didapat beberapa kesimpulan yaitu : 1. Konduktivitas larutan dapat dihitung dengan alat konduktometer dengan mencelupkan sel elektroda kedalam larutan. 2. NaOH memiliki konduktivitas tertinggi yaitu 2035,67 µS/cm, dan NaCl memiliki konduktivitas terendah yaitu 1179,67 µS/cm, sedangkan konduktivitas H2SO4 tidak dapat dibaca oleh konduktometer dikarenakan konsentrasi yang tinggi. 3. 4.2. Jenis larutan dan konsentrasi dapat mempengaruhi konduktivitas. Saran Saat melakukan percobaan, sel elektroda harus tercelup dengan baik kedalam larutan sehingga nilai konduktivitas yang terbaca lebih akurat. DAFTAR PUSTAKA Bird, T. 1987. Kimia Fisika untuk Universitas. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta. Masykuri. 2010. Konduktometri. FKIP Universitas Sebelas Maret: Surakarta. Sinaga. 2010. Study Flowmeter Magnetik. Universitas Sumatera Utara: Medan. Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Rinaka Cipta: Yogyakarta. Supriyana. 2004. Kimia untuk Universitas jilid II. Erlangga: Jakarta. LAMPIRAN A LAPORAN SEMENTARA Judul Praktikum : Pengukuran Konduktivitas Hari/Tanggal Praktikum : Rabu, 9 Desember 2020 Nama Kelompok : 1. Andika Fikram 2. Jamaludin Akbar 3. Saskia Lidya Putri 4. Wahyu Biyan Frantama Hasil Percobaan : Konduktivitas (µs/cm) Larutan Konsentrasi % 1 2 3 Rata-rata NaOH 0.90% 1178 1180 1181 1179.67 NaCl 0.90% 2009 2047 2051 2035.67 H2SO4 0.90% + 9990 + 9990 + 9990 + 9990 Pekanbaru, 9 Desember 2020 Mewakili Mengetahui Praktikan, Asisten, Andika Fikram Hotman Sihite LAMPIRAN B PERHITUNGAN B. 1. Pembuatan Larutan 1. Larutan NaOH 0,9 %( 0,009 N ) N 𝑔𝑟 = 𝐵𝐸 X 𝑚 0,009 = 40 X 1000 𝑉 1000 100 10 m = 40 x 0,009 10 m = 0,36 m = 0,036 gr 2. Larutan NaCl 0,9 %( 0,009 N ) 𝑔𝑟 N = 𝐵𝐸 X 1000 𝑚 0,007 = 58,5 X 𝑉 1000 100 10 m = 58,5 x 0,009 10 m = 0,5265 gr m = 0,05265 gr 3. Larutan H2SO4 0,9 %( 0,009 N ) N1 × V1 = N2 × V2 0,98× V1 = 0,009 × 100 ml V1 = 0,9 V1 = 1,089 ml ρ = m =ρ.V m = 1,84 gr/ml × 1,089 ml m = 2,00376 𝑚 𝑉 B. 2. Perhitungan pH 1. Larutan NaOH 0,9 %( 0,009 N ) [OH-] = 1 × 0,009 = 0,009 p[OH-] = -log OH= -log 0,009 = -log 9×10-3 = 3 -log 9 = 2,04 pH = 14 - 2,04 = 11,96 2. Larutan H2SO4 0,9 %( 0,009 N ) [H+] = 2 × 0,009 = 0,0018 pH = -log [H+] = -log 0,0018 = -log 1,8 × 10-3 = 3 -log 1,8 = 2,74
