ANALISIS KUANTITATIF DAN PENGUKURAN pH

Mayang Ocktaviandini

113020066

Rika Ayustika

       Analisi kimia dapat dibagi menjadi dua bidang yang disebut analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif membahas tentang identifikasi zat-zat misalnya unsur atau senyawa apa yang terdapat dalam suatu contoh. Sedangkan analisis kuantitatif dengan penerapan  banyaknya suatu zat tertentu yang ada dalam contoh. Analisis kimia juga diperlukan untuk membuat larutan baku. Salah satu cara yang banyak dilakukan dalam analisis kimia adalah dengan melakukan titrasi. Titrasi adalah proses penentuan banyaknya suatu larutan dengan konsentrasi  yang diketahui dan diperlukan untuk bereaksi secara lengkap dengan sejumlah contoh tertentu yang akan di analisis.

Tujuan dari percobaan konsep analisis kuantitatif dan pengukuran pH adalah untuk menentukan pH larutan, membuat dan membakukan larutan, menentukan konsentrasi dan dapat memilih indikator yang tepat pada larutan untuk titrasi sesuai pH indikator dari larutan tersebut.

Prinsip percobaan ini adalah berdasarkan merode Asidimetri dan Alkalimetri, dimana pereaksi standar bereaksi dengan larutan yang diuji dengan dibantu oleh indikator sebagai petunjuk TAT (Titik Akhir Titrasi) sehingga bereaksi secara kuantitatif. Berdasarkan teori Arrhenius (1884), bahwa apabila suatu elektron melarut, sebagian dari elektrolit ini terurai menjadi partikel positif dan partikel negatif yang disebut ion.

Analisis kuantitatif adalah penerapan  banyaknya suatu zat tertentu yang terdapat didalam sample. Pengukuran dalam analisis kuantitatif dapat dilakukan dengan cara-cara kimia, fisika, atau biologi. Teknik pengukuran di laboratorium yang dilakukan mengarah ke penggolongan dari cara-cara kuantitatif ke dalam subgolongan antara lain dengan menggunakan titimetri (volumetri), gravimetri, dan instrumental.

Langkah-langkah dalam suatu analisis kuantutatif       :

1.      Sampling, yaitu memilih suatu contoh yang mengambarkan materi yang akan dianalisa.

2.      Pengubahan analit ke dalam bentuk yang sesuai dengan guna pengukuran

3.      Pengukuran

4.      Perhitungan dan penafsiran dari pengukuran.

pH (Power of Hydrogen) 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.

Konsep pH pertama kali diperkenalkanoleh kimiawan Denmark Søren Peder Lauritz Sørensen pada tahun 1909. Tidaklah diketahui dengan pasti makna singkatan "p" pada "pH". Beberapa rujukan mengisyaratkan bahwa p berasal dari singkatan untuk powerp (pangkat), yang lainnya merujuk kata bahasa Jerma  Potenz (yang juga berarti pangkat), dan ada pula yang merujuk pada kata potential. Jens Norby mempublikasikan sebuah karya ilmiah pada tahun 2000 yang berargumen bahwap adalah sebuah tetapan yang berarti "logaritma negatif".

Air murni bersifat netral, dengan pH-nya pada suhu 25 °C ditetapkan sebagai 7,0. Larutan dengan pH kurang daripada tujuh disebut bersifat asam, dan larutan dengan pH lebih daripada tujuh dikatakan bersifat basa atau alkali.

 Pengukuran pH sangatlah  penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan kimiaseperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmupangan, rekayasa (keteknikan), dan oseanografi. Tentu saja bidang-bidang sains dan teknologi lainnya juga memakai meskipun dalam frekuensi yang lebih rendah. Suatu larutan menyatakan derajat atau tingkat keasaman dari larutan tersebut.

Derajat keasaman atau pH suatu larutan dapat diubah sesuai dengan kebutuhan. Salah satu caranya dengan menambahkan senyawa basa atau asam. pH diperoleh sebagai hasil negatif logaritma 10 dari konsentrasi ion H⁺ atau ion OH^-

pH = -log [H⁺]

Adapun perhitungan pH larutan basa tidak dapat langsung ditentukan, tetapi terlebih dahulu kita menentukan nilai pOH. Setelah diketahui maka, nilai pH larutan basa bergantung pada harga kesetimbangan air(K_w).

K_{w =} [H⁺] [OH^-]

Pada keadaan standar (suhu 25^oC), harga K_w = 10^-14 sehingga pH larutan basa           

pH = 14 – pOH

Salah satu pengukuran yang sangat penting dalam berbagai cairan proses (industri, farmasi, manufaktur, produksi makanan dan sebagainya) adalah pH, yaitu pengukuran ion hidrogen dalam suatu larutan. Larutan dengan harga pH rendah dinamakan ”asam” sedangkan yang harga pH-nya tinggi dinamakan ”basa”. Skala pH terentang dari 0 (asam kuat) sampai 14 (basa kuat) dengan 7 adalah harga tengah mewakili air murni (netral).

Pengukuran pH secara kualitatif suatu larutan asam atau basa dapat dilakukan dengan menggunakan kertas lakmus (Litmus) dan kertas indikator universal. Sedangkan pengukuran pH secara kuantitatif dapat menggunakan elektroda potensiometrik. Elektroda ini memonitor perubahan voltase yang disebabkan oleh perubahan aktifitas ion hidrogen (H+) dalam larutan atau dapat digunakan pH meter.

Titrasi adalah proses penentuan banyaknya suatu larutan dengan konsentrasi  yang diketahui dan diperlukan untuk bereaksi secara lengkap dengan sejumlah contoh tertentu yang akan di analisis. Contoh yang akan dianalisis dirujuk sebagai (tak diketahui, unknow). Prosedur analitis yang melibatkan titrasi dengan larutan–larutan yang konsentrasinya diketahui deisebut analisis volumetri.  Dalam analisis larutan asam-basa, titrasi melibatkan pengukuran yang seksama, volume-volume asam dan basa dari suatu basa yang tepat saling menetralkan.

Pada proses titrasi ini digunakan suatu indikator yaitu suatu zat yang ditambahkan sampai seluruh reaksi selesai yang dinyatakan dengan perubahan warna. Perubahan warna menandakan telah tercapainya titik akhir titrasi.

Indikator adalah suatu zat yang mempunyai warna dalam keadaan asam dan basa berlainan. Indikator yang biasa digunakan di laboratorium adalah fenolftalein. Fenolftalein dalam keadaan basa berwarna merah dan dalam keadaan asam tidak berwarna. Untuk menentukan konsentrasi suatu larutan asam atau basa, diperlukan suatu larutan baku primer, yaitu suatu larutan yang telah diketahui konsentrasinya dan biasanya berupa larutan asam atau basa yang stabil (konsentrasinya tidak cepat berubah). Sebagian larutan baku primer dapat dipakai larutan oksalat.

Larutan baku adalah larutan yang dapat dipakai untuk menentukan konsentrasi dari larutan lain. Dikenalnya adanya dua macam larutan baku atau zat baku yaitu:

1.        Zat baku primer adalah zat yang dipakai langsung untuk menentukan kadar atau konsentrasi  dari larutan lain.

2.        Zat baku sekunder adalah zat yang dipakai untuk menetukan konsentrasi dari larutan lain tetapi harus distandarisasikan dahulu pada larutan primer.

Zat baku primer mempunyai beberapa persyaratan yaitu, stabil (tidak mudah berubah),  mudah ditimbang, dan mudah didapat dalam bentuk yang murni. Zat baku primer asam yang biasa dipakai yaitu asam oksalat sedangkan zat baku basa yang biasa dipakai yaitu Borax (Na₂B₄O₇.10H₂O).

Asidimetri adalah penentuan konsentrasi larutan asam dengan menggunakan larutan baku basa. Alkalimetri adalah penetuan konsentrasi larutan basa dengan menggunakan larutan baku asam.

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah, labu takar, labu erlenmeyer, gelas kimia, pipet tetes, buret, statif dan clam, pipet seukuran, botol timbang, neraca digital tertutup, botol semprot, dan pH meter.

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah NaOH, asam oksalat, HCl, Na₂B₄O₇, fenolftalein, metil merah, larutan kopi, sabun mandi, sabun cuci piring, sirup, larutan garam, dan CH₃COOH.

Metode yang digunakan untuk  percobaan ini adalah sebagai berikut:

Alkalimetri

Masukan HCl XN ke dalam buret yang bersih sebanyak 50 ml. Pada labu erlenmeyer diisi Na₂B₄O₇ 0,05M sebanyak 20 ml dan ditambah 2 tetes metil merah. Lakukan dua kali percobaan (duplo). Kemudian hitung HCl XN.

Masukan HCl XN sebanyak 50 ml ke dalam buret. Pada labu erlenmeyer diisi dengan NaOH  sebanyak 25 ml ditambah dengan 2 tetes metil merah. Hitung N NaOH. Lakukan dua kali percobaan.

Masukan NaOH sebanyak 50 ml ke dalam buret. Pada labu erlenmeyer diisi CH₃COOH 20 ml dan ditambah 2 tetes metil merah. Hitung persen massa cuka.

TAT yang didapat berwarna merah muda.

Asidimetri

Masukan NaOH XN ke dalam buret sebanyak 50 ml. Pada labu erlenmeyer diisi dengan H₂C₂O₄ dan tambahkan 2 tetes fenolftalein. Ulangi percobaan. Kemudian hitung XN NaOH.

Masukan NaOH sebanyak 50 ml ke dalam buret. Pada labu erlenmeyer diisi dengan HCl 25 ml dan ditambah 2 tetes fenolftalein. Hitung normalitas HCl. Lakukan duplo.

Masukan NaOH ke dalam buret sebanyak 50 ml. Pada labu erlenmeyer diisi dengan CH₃COOH sebanyak 20 ml ditambah dengan 2 tetes fenolftalein. Kemudian hitung persen cuka.

TAT yang didapat berwana merah muda.

Pengukuran pH menggunakan pH meter.

Celupkan elektroda pada cairan deiones agar kesensitifan dari elektroda tersebut terjaga. Bilas elektroda dengan aquades.

Gunakan buffer asam dengan pH 4 atau buffer basa dengan pH 7. Buffer yang digunakan disesuaikan dengan sifat larutan yang diuji. Celupkan elektroda pada larutan yang diuji, tunggu hingga angka yang keluar tidak berubah. Angka yang keluar pada layar pH meter merupakan pH dari suatu larutan. Jika elktroda selesai dipakai bersihkan kembali.

Pengukuran pH menggunakan indikator universal.

Ambil kertas indikator universal. Celupkan pada larutan yang diuji. Lihat perubahan warna yang terjadi dan sesuaikan warna serta lihat perkiraan pH pada skala pH yang ada di indikator universal.

Pengukuran pH menggunakan kertas lakmus.

Ambil kertas lakmus biru dan merah. Celupkan pada larutan yang diuji. Lihat perubahan warna pada kertas lakmus merah dan biru. Jika kertas lakmus merah berubah menjadi merah berarti larutan tersebut bersifat asam, sedangkan jika kertas lakmus merah berubah menjadi biru sifat larutan tersebut basa.

Hasil pengamatan yang didapat dari percobaan diatas adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Hasil Pengamatan Analisis Kuantitatif dan Pengukuran pH

No	Percobaan	Hasil
1.	Alkalimetri	V HCl = 5 ml V Na2B4O7 = 20 ml N Na2B4O7 = 0,05 N N HCl = 0,2 N
		V HCl = 9 ml V NaOH = 25 ml N HCl = 0,2 N N NaOH = 0,072 N
		V NaOH = 8,7 ml N NaOH = 0,072 N FP = 50 % cuka = %
2.	Asidimetri	V NaOH = 10,75 V H2C2O4 = 20 ml N H2C2O4 = 0,1 N N NaOH = 0,18 N
		V NaOH = 32 ml V HCl = 25 ml N NaOH= 0,18 N N HCl = 0,23 N
		V NaOH = 6,5 ml V CH3COOH = 20 ml FP = 50 %cuka = 17,55 %
3.	pH Meter	Sirup pH 5,96 (asam)
4.	Indikator universal	Sirup pH 3 (asam) Sabun mandi  pH 11 (basa) Garam pH 6 (asam) Kopi pH 3 (asam) Sabun cuci tangan pH 6 (asam)
5.	Kertas Lakmus	Syrup  Lakmus merah tetap. Lakmus biru jadi merah (asam). Larutan sabun mandi  Lakmus biru tetap. Lakmus merah jadi biru(basa). Larutan garam Lakmus merah tetap merah. Lakmus biru tetap biru (netral). Larutan kopi Lakmus merah tetap. Lakmus biru jadi merah(asam). Larutan sabun cuci tangan/piring. Lakmus merah tetap. Lakmus biru jadi merah

(Sumber: meja 9 dan 8, kelompok C, 2011)

Titrasi adalah proses penentuan banyaknya suatu larutan dengan konsentrasi  yang diketahui dan diperlukan untuk bereaksi secara lengkap dengan sejumlah contoh tertentu yang akan di analisis. Contoh yang akan dianalisis dirujuk sebagai (tak diketahui, unknow). Prosedur analitis yang  melibatkan titrasi dengan larutan–larutan yang konsentrasinya diketahui deisebut analisis volumetri.  Dalam analisis larutan asam-basa, titrasi melibatkan pengukuran yang seksama, volume-volume asam dan basa dari suatu basa yang tepat saling menetralkan. Tidak semua titrasi membutuhkan indikator. Dalam beberapa kasus reaktan telah memiliki warna yang kontras dan dapat dijadikan sebagai indikator contohnya titrasi redoks menggunkan potasium permanganat (merah muda atau ungu) peniter tidak membutuhkan indikator. Ketika peniter dikurangi larutan akan menjadi tidak berwarna. Setelah mencapai titik ekivalensi terdapat sisa peniter yang berlebih dalam larutan. Titik ekivalensi didefinisikan pada saat muncul warna merah muda yang pertama (akibat kelebihan permanganat) dalam larutan yang sedang di titrasi.

Titik ekuivalen titrasi (TET) adalah kondisi saat larutan asam tepat bereaksi dengan larutan basa. TET didefinisikan pada saat perubahan warna yang pertama kali terlihat (muncul). TET lebih dahulu terbentuk daripada TAT.

Titik akhir titrasi (TAT) adalah kondisi dimana terjadi perubahan warna dari indikator larutan.

Larutan baku adalah larutan yang dipakai untuk menentukan konsentrasi dari larutan lain. Larutan baku terdiri dari dua jenis yaitu, larutan baku primer dan larutan baku sekunder. Larutan baku primer merupakan larutan baku yang dapat dipakai langsung untuk menentukan konsentrasi larutan yang diuji. Contohnya adalah K₂Cr₂O₇, AS₂O₃, NaCl, dan asam benzoat. Syarat larutan baku primer yaitu stabil, mudah didapat dalam bentuk murni, dan mudah ditimbang. Sedangkan larutan baku sekunder merupakan larutan yang harus distandarisasikan dahulu pada larutan primer untuk menentukan konsentrasi larutan  yang diuji. Contoh larutan baku sekunder adalah asam oksalat, AgNO₃, KMnO₄, Fe(SO4)₂ dan boraks (Na₂B₄O₇). Syarat larutan baku adalah derajat kemurnian lebih rendah daripada larutan baku primer, mempunyai BE yang tinggi untuk memperkecil kesalahan penimbangan, dan  larutannya relatif stabil dalam penyimpanan.

Indikator adalah senyawa organik yang warnanya tergantung dari pH larutan ke mana indikator itu dilarutkan. Dalam menggunakan indikator universal dapat berupa larutan atau kertas. Di bawah ini merupakan tabel trayek pH beberapa indikator.

Tabel 2. Trayek pH Beberapa Indikator

Indikator	Warna		Trayek pH
	Asam	Basa
Metil hijau	Kuning	Violet	0,2-1,8
Timol biru	Kuning	Biru	1,2-2,8
Metil jingga	Merah	kuning	3,2-4,4
Metil ungu	Ungu	Hijau	4,8-5,4
Bromkresol ungu	Kuning	Ungu	5,2-6,8
Bromtimol biru	kuning	Biru	6-7,6
Fenolftalein	Tidak berwarna	Merah muda	8,2-10
Kuning Alizarin	Kuning	Merah	10,1-12

Lakmus adalah kertas dari bahan kimia yang akan berubah warna jika dicelupkan ke dalam larutan asam atau basa dengan ditandai perubahan warna pada kertas lakmus tersebut. Larutan bersifat asam bila lakmus biru berubah menjadi merah, dan larutan bersifat basa jika lakmus merah berubah warna menjadi biru.

Alkalimetri adalah penentuan konsentrasi larutan basa dengan menggunakan larutan baku asam.

Contohnya menentukan konsentrasi NaOH dengan menggunakan larutan baku asam oksalat. Asidimetri adalah penetuan konsentrasi larutan asam dengan menggunakan larutan baku basa. Contohnya menentukan konsentrasi HCl dengan menggunakan larutan baku NaOH.

Cara pengukuran pH terdiri dari tiga macam yaitu, dengan menggunakan pH meter, indikator universal, dan kertas lakmus. Dari ketiga cara pengukuran pH memiliki tingkat ketelitian yang berbeda. Jika pada pengukuran pH menggunakan kertas lakmus hanya menunjukan asam atau basa saja dari perubahan warna pada kedua kertas lakmus tidak ada nilai pHnya. Sementara pada pengukuran pH menggunakan indikator universal selain menunjukan asam dan basanya juga terdapat perkiraan nilai pHnya. Pengukuran pH menggunakan pH meter tingkat ketelitiannya lebih tinggi daripada kedua cara pengukuran pH yang telah disebutkan sebelumnya, karena pH meter menggunakan elektroda yang sifatnya sensitif terhadap ion-ion dalam larutan. pH meter dapat langsung menunjukan nilai pHnya secara teliti dengan nominal yang ada di belakang koma.

Percobaan yang telah dilakukan masih terdapat kesalahan baik pada hasil titrasi yang terlalu pekat warnanya maupun pada perhitungan % cuka. TAT yang didapat berwarna merah muda pekat seharusnya TAT menghasilkan warna merah muda cerah (tidak pekat), hal ini dikarenakan saat titrasi volume larutan NaOH yang dikeluarkan dari buret terlalu banyak sehingga TAT yang didapat pekat. Kesalahan pada perhitungan asidimetri terjadi karena perhitungan pada saat pembakuan larutan H₂C₂O₄ salah. Hal ini mempengaruhi pada perhitungan selanjutnya, % cuka yang didapat yaitu 17,55 % angka tersebut terlalu besar.

Terdapat perbedaan sifat dan  pH pada sampel sabun mandi dan sabun cuci piring. Sabun cuci piring menunjukan pH asam karena pada sabun cuci piring mengandung aroma jeruk yang asam sehingga mempengaruhi pada pH sabun cuci piring. Sementara sabun mandi pHnya basa karena sifat umum dari basa yang terkandung dalam suatu produk adalah licin dan terasa pahit. Biasanya sabun mengandung campuran garam natrium atau kalium dari asam lemak yang dapat diturunkan dari minyak atau lemak yang direaksikan dengan alkali (seperti natrium atau kalium hidroksida yang bersifat basa) pada suhu 80-100^oC melalui proses saponifikasi. Lemak akan terhidrolisis oleh basa, menghasilkan gliserol dan sabun mentah. Secara tradisional alkali yang digunakan adalah kalium yang dihasilkan dari pembakaran tumbuhan atau dari arang kayu. Sabun dapat juga dibuat dari minyak zaitun. Jika pada sabun mandi pHnya asam maka kulit manusia akan rusak.

Pada saat menguji pH Garam di kertas lakmus, lakmus tidak berubah warna yang berarti pH garam tersebut adalah netral tetapi pada saat di ukur di pH meter hasilnya adalah 5,96 pada kasus ini sebenarnya lakmus berubah warna hanya perubahan warna tersebut tidak terlalu signifikan pH netral pun tidak berarti selalu 7 yang mendekati pun bisa berarti netral.

Aplikasi analisis kuantitatif dan pengukuran pH di bidang pangan adalah dapat menentukan % boraks yang ada dalam baso atau bahan pangan lainya, membuat garam dapur (NaCl) dari pencampuran antara NaOH dan HCl, megetahui zat-zat yang dapat dijadikan bahan aditif makanan, membuat soda kue (Natrium bikarbonat) untuk pengembang kue, dan pembuatan yoghurt.

Kesimpulan yang didapat dari masing-masing percobaan yaitu didapat persen cuka pada proses alkalimetri dan asidimetri, praktikan mengetahui sifat  masing-masing sampel dari perubahan yang terjadi pada kertas lakmus merah dan biru serta mengetahui angka pH dari masing-masing sampel dengan menggunakan indikator universal dan pH meter.

Saran yang dapat diberikan pada percobaan ini adalah dalam melakukan titrasi harus dengan ketelitian yang tinggi dan kesabaran dari praktikan agar hasil titrasi dapat sesuai dengan yang benar. Praktikan diharapkan selalu sigap dalam melakukan titrasi karena beda satu tetes saja akan mempengaruhi TAT yang didapat. Selain itu praktikan harus memperhatikan kebersihan masing-masing alatnya.

      

      DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2008. Analisis Kuantitatif: Asidimetri dan Alkalimetri. www.google.com. Diakses: 29 Oktober 2011

Anonim. 2010. Kimia Terapan. www.blog.com. Diakses: 29 Oktober 2011

Anonim. 2011. pH. www.wikipedia.org. Diakses: 29 Oktober 2011

Brady, J. E. 1998. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Bina Usaha. Jakarta.

Sutrisno, E. T. dan I.S. Nurminabari. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Dasar. jurusan Teknologi Pangan UNPAS. Bandung

Tupamahu dan A. Hiskia.1988. Stoikiometri Energetika Kimia. ITB. Bandung