 |
Presisi dan akurasi pengukuran pH sangat ditentukan oleh keandalan instrumen dan elektroda yang digunakan. Pemilihan peralatan, penanganan, dan perawatannya secara tepat penting untuk memperoleh hasil optimum dan memperpanjang masa pakai instrumen. |
Panduan Pengukuran pH - Teori Aplikasi pH di Laboratorium
Panduan Teori Pengukuran pH ini berfokus pada penyediaan uraian yang jelas dan praktis tentang cara mengukur pH di lingkungan laboratorium dan lapangan. Aneka tips dan petunjuk diberikan untuk titik-titik penting dan seluruh uraian tentang pengukuran selanjutnya akan didukung dengan penjelasan teoretis akan pengukuran kadar asam dan basa. Perhatian juga diberikan pada beragam tipe elektroda pH yang tersedia dan kriteria memilih elektroda yang tepat
untuk sampel spesifik.
Daftar Isi:
- Pengantar pengukuran pH.
- Pemilihan dan penanganan elektroda
- Panduan mengatasi masalah dalam pengukuran pH
- Teori pH Lengkap
Pratinjau Panduan Teori Pengukuran pH:
1. Pengantar pengukuran pH
Mengapa kita mengklasifikasikan larutan yang biasa kita gunakan setiap hari seperti cuka sebagai bersifat asam? Sebabnya adalah karena cuka mengandung ion hidronium (H3O+) dalam jumlah berlebihan dan kelebihan ion hidronium dalam sebuah larutan menjadikan larutan tersebut bersifat asam. Kelebihan ion hidroksil (OH–) sebaliknya menjadi sesuatu bersifat basa atau alkali. Dalam air murni, ion hidronium dinetralkan dengan ion hidroksil dan larutan yang dihasilkan ini kita sebut memiliki nilai pH netral.
H3O+ + OH– ↔ 2 H2O
Gambar 1.
Reaksi asam dan basa membentuk air. Jika molekul sebuah zat melepas ion hidrogen atau protein lewat disosiasi, kita sebut zat ini asam dan larutan menjadi bersifat asam. Beberapa asam yang paling terkenal mencakup asam hidroklorat, asam sulfur, dan asam asetat atau cuka. Disosiasi cuka ditampilkan di bawah:
CH3COOH + H2O ↔ CH3COO– + H3O+
Gambar 2. Disosiasi asam asetat.
Tidak semua asam sama kuat. Seberapa kuat keasaman sesuatu ditentukan oleh jumlah total ion hidrogen di dalamnya. Nilai pH selanjutnya ditetapkan sebagai logaritma negatif konsentrasi ion hidrogen. (Lebih tepatnya, keasaman ditentukan oleh aktivitas ion hidrogen. Lihat bab 4.2 untuk penjelasan lain tentang aktivitas ion hidrogen).
pH = –log [H3O+]
Gambar 3. Rumus untuk menghitung nilai pH dari sebuah konsentrasi ion hidronium.
Perbedaan kuantitatif antara zat asam dan alkali dapat ditentukan dengan melakukan pengukuran nilai pH. Beberapa contoh nilai pH zat dan bahan kimia yang kita gunakan setiap hari diberikan dalam gambar 4:
... dapatkan informasi lain di Panduan Teori Pengukuran pH ...
1.1. Asam atau alkali
1.2. Mengapa nilai pH perlu diukur?
1.3. Alat untuk mengukur pH
a) Elektroda pH
b) Elektroda referensi
c) Elektroda kombinasi
1.4. Panduan praktis cara benar mengukur pH
a) Persiapan sampel
b) Kalibrasi
c) Elektroda pH
d) Akurasi pengukuran yang diharapkan
1.5 Panduan mengukur pH langkah demi langkah
2. Pemilihan dan penanganan elektroda
Untuk pengukuran pH yang optimal, elektroda yang dipilih harus tepat.
Kriteria sampel yang paling penting untuk dipertimbangkan adalah: komposisi kimia, homogenitas, suhu, rentang pH, dan ukuran wadah (batasan panjang dan lebar) Pilihan sangat penting khususnya untuk sampel non-akua, berkonduktivitas rendah, kaya protein, dan pekat di mana elektroda serbaguna dari kaca sering menghadapi berbagai sumber kesalahan.
Waktu respons dan akurasi elektroda ditentukan oleh sejumlah faktor. Pengukuran pada nilai pH dan suhu ekstrem, atau pada konduktivitas rendah biasanya lebih lama dibanding pengukuran larutan akua pada suhu kamar dengan pH netral.
Signifikansi berbagai tipe sampel ini dijelaskan di bawah dengan mengambil berbagai karakteristik elektroda sebagai titik awal. Sekali lagi, pokok bahasan utama dalam bab ini adalah elektroda pH kombinasi.
a) Sambungan keramik
Bukaan yang ada pada bagian referensi elektroda pH untuk mempertahankan
kontak dengan sampel dapat memiliki sejumlah bentuk berbeda. Bentuk-bentuk ini berubah seiring waktu akibat adanya perbedaan kebutuhan
atas elektroda
untuk mengukur aneka sampel. Sambungan "standar"
adalah yang paling sederhana dan terbuat dari bahan keramik. Komponen ini tersusun atas
sepotong keramik berpori yang didorong menembus tangkai
elektroda yang terbuat dari kaca. Lewat pori-pori ini, elektrolit mengalir
keluar perlahan dari elektroda, tapi tidak dapat terlalu bebas karena dihentikan oleh pori-pori tersebut.
Sambungan tipe ini sangat cocok untuk pengukuran standar dalam larutan
akua; InLab®Routine Pro dari METTLER TOLEDO adalah salah satu contoh elektroda semacam itu
. Gambar skematik prinsip kerja sambungan ini
ditampilkan pada gambar 14 di bawah.
.. dapatkan informasi lain di Panduan Teori Pengukuran pH ....
2.1. Beragam tipe sambungan
a) Sambungan keramik
b) Sambungan lengan/sambungan dari kaca berpembumi
c) Sambungan terbuka
2.2. Sistem referensi dan elektrolit referensi
2.3. Jenis kaca membran dan bentuk membran
2.4. Elektroda pH untuk aplikasi spesifik
Sampel mudah
Sampel kotor
Emulsi
Sampel semi padat atau padat
Sampel rata dan sampel sangat kecil
Sampel kecil dan wadah sampel sulit
InLab®Power (Pro)
2.5. Perawatan elektroda
2.6. Penyimpanan elektroda
Penyimpanan jangka pendek
Penyimpanan jangka panjang
Sensor suhu
2.7. Membersihkan elektroda
Tersumbat perak sulfida (Ag2s):
Tersumbat perak klorida (AgCl)
Tersumbat protein
Sumbatan lain pada sambungan
2.8. Regenerasi & masa pakai elektroda
2.9. Additional information
3.Panduan mengatasi masalah dalam pengukuran pH
Masalah yang muncul selama pengukuran pH dapat berasal dari berbagai sumber; dari alat ukur, kabel, dan elektroda hingga larutan buffer, suhu pengukuran dan sampel (aplikasi). Perhatian khusus sebaiknya diberikan terhadap gejala gangguan karena mengetahui gejala sangat membantu dalam menemukan asal-usul masalah. Tabel berikut memberi Anda gambaran umum tentang gejala dan penyebabnya:
Bacaan timbangan terlalu tinggi/terlalu rendah atau di luar rentang "---"
- Periksa alat ukur, kabel, elektroda, prosedur kalibrasi, dan suhu sampel
Nilai tidak berubah
- Periksa alat ukur, kabel, dan elektroda
Waktu respons lambat
- Periksa elektroda dan sampel/aplikasi
Penyimpangan tinggi setelah kalibrasi
- Periksa elektroda, larutan buffer, dan prosedur kalibrasi
Lereng rendah setelah kalibrasi
- Periksa elektroda, larutan buffer, dan prosedur kalibrasi
Kesalahan kalibrasi
- Periksa alat ukur, kabel, elektroda, larutan buffer, dan prosedur kalibrasi
Nilai pengukuran mengambang
- Periksa elektroda dan sampel/aplikasi
... dapatkan informasi lain di Panduan Teori Pengukuran pH ...
3.1. Memeriksa alat ukur dan kabel
3.2. Memeriksa suhu sampel dan aplikasi
3.3. Memeriksa buffer dan prosedur kalibrasi
Beberapa tips penggunaan buffer
3.4. Memeriksa elektroda
4. Teori pH Lengkap
Di bagian sebelumnya, telah dibahas beberapa aspek praktis pengukuran pH. Fokus utama bab ini adalah latar belakang teoretis pengukuran pH dan disusun dengan maksud membantu pembaca memperoleh pemahaman yang lebih mantap
a tentang teori pengukuran pH.
Pertama, kita akan membahas teori pH dasar, kemudian teori sensor, dan terakhir beberapa topik khusus lainnya.
4.1. Definisi nilai pH
Menurut Sørenson, nilai pH ditetapkan sebagai logaritma negatif konsentrasi ion hidrogen H3O+:
pH = –log [H3O+]
Dari persamaan ini, kita dapat melihat bahwa jika konsentrasi ion H3O+ ion berubah dalam satu dekade, nilai pH berubah sebesar satu unit. Gambaran ini menunjukkan betapa pentingnya kemampuan untuk mengukur perubahan sekecil apa pun pada nilai pH sebuah sampel.
Sering, teori pH digambarkan dengan ion H+ dalam kaitannya dengan nilai pH, meski seharusnya ion yang dijadikan referensi adalah ion hidronium (atau nama resminya menurut IUPAC: oksonium) (H3O+):
H+ + H2O ↔ H3O+
Bukan hanya asam dan basa yang menunjukkan perilaku disosiasi untuk membentuk ion hidronium atau ion hidroksida. Air murni juga berdisosiasi untuk membentuk ion hidronium dan hidroksida:
2 H2O ↔ H3O+ + OH–
... dapatkan informasi lain di Panduan Teori Pengukuran pH ...
4.1. Definisi nilai pH
4.2. Korelasi konsentrasi dan aktivitas
4.3. Larutan buffer
Kapasitas buffer (ß)
Nilai pengenceran (ΔpH)
Pengaruh suhu (ΔpH/ΔT)
4.4. Rantai pengukuran dalam persiapan pengukuran pH
elektroda pH
Elektroda referensi
4.5. Kalibrasi/penyesuaian persiapan pengukuran pH
4.6. Pengaruh suhu pada pengukuran pH
Ketergantungan elektroda pada suhu
Perpotongan isotermal
Fenomena suhu selanjutnya
Ketergantungan sampel terukur pada suhu
4.7. Fenomena dalam kasus larutan pengukuran khusus
Kesalahan alkali
Kesalahan asam
Reaksi dengan elektrolit referensi
Media organik
