Voltammetri Analisis Parasetamol [PDF]

Citation preview

Laporan Praktikum KI2121 Dasar-Dasar Kimia Analitik Percobaan 03 Voltammetri : Analisis Parasetamol



Nama



: Nurlaeli Naelulmuna



NIM



: 10514059



Kelompok



: Kelompok VII



Tanggal Percobaan



: 21 Maret 2016



Tanggal Pengumpulan : 28 Maret 2016 Asisten



: Abraham Mora



LABORATORIUM KIMIA ANALITIK PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2016



Voltammetri : Analisis Parasetamol I.



Tujuan 1. Menentukan nilai arus puncak dari hasil voltamogram 2. Menentukan kadar parasetamol dalam sampel dengan metoda voltammetri pulsa diferensial



II.



Teori Dasar Voltametri adalah metode elektrokimia yang mengamati kelakuan kurva aruspotensial. Potensial divariasi secara sistematis dari spesi kimia yang mengalami oksidasi-reduksi di permukaan elektroda. Arus yang dihasilkan sebanding dengan konsentrasi spesi kimia di dalam larutan. Semua unsur yang dapat mengalami oksidasi reduksi di permukaan elektroda dapat dianalisis secara voltametri. Pengukuran voltammetri dilakukan didalam sel voltammetri yang terdiri dari tiga buah elektroda yaitu elektroda kerja, elektroda pembanding, dan elektroda pembantu. Analisis dengan voltammetri didasarkan pada kurva arus potensial yang diperoleh dengan mengukur arus yang mengalir pada elektroda kerja selama potensial elektroda tersebut diubah secara perlahan-lahan pada daerah potensial tertentu. Arus timbul akibat adanya reaksi reduksi atau oksidasi yang terjadi pada permukaan elektroda kerja. Teknik-teknik voltammetri umumnya dibedakan berdasarkan bentuk potensial yang diberikan pada elektroda kerja. Pada elektroda kerja selain diberikan perubahan potensial secara kontinu, juga diberikan pulsa potensial yang memiliki amplitudo tertentu secara berkala. Analisis kualitatif pada dasarnya dapat dilakukan dengan dua cara yaitu metoda kurva kalibrasi dan metoda penambahan standard. Kurva kalibrasi dapat dibuat dengan mengukur arus puncak dan larutan baku yang memiliki berbagai konsentrasi. Nilai arus puncak yang diperoleh dialurkan terhadap konsentrasi larutan baku. Karena arus puncak berbanding lurus dengan konsentrasi maka, kurva yang diperoleh akan berupa garis lurus yang melewati titik asal. . Alat dan Bahan A. Alat 1. Potensiostat 2. Elektroda pembanding 3. Elektroda pembantu platina 4. Labu takar 50 mL 5. Buret mikro 10 mL 6. Gelas kimia 100 mL



III.



B. Bahan 1. Larutan standar parasetamol 2. Larutan buffer fosfat pH 6



IV.



V.



Cara Kerja Pertama, yaitu pembuatan elektroda pasta karbon. Grafit dan parafin disiapkan dengan jumlah total 0,1 gram, yaitu sebanyak 0,07 gram grafit dan 0,03 gram parafin. Setelah itu, grafit dan parafin dihomogenkan dan dimasukkan ke badan elektroda berupa tabung gas dan kawat tembaga. Langkah selanjutnya adalah pembuatan larutan sampel. Awal mulanya yaitu tablet sampel digerus dan ditimbang dengan sejumlah tertentu obat sehingga parasetamol dalam obat ada di rentang 1-5 mM. Lalu sampel dilarutkan dengan sedikit air dalam labu takar 25 mL sampai tanda batas. Langkah selanjutnya adalah metoda kurva kalibrasi. Pertama-tama larutan standard induk dibuat 10 mM dalam labu 50 mL, lalu diencerkan menjadi standard 1,2,3,4,5 mM dalam labu takar 25 mL dan ditambahkan dengan buffer fosfat pH 6 sampai tanda batas. Kemudian voltammogra dibuat dengan menggunakan elektroda pasta karbon dengan mengubah potensial elektroda kerja 0 mV- 800 mV terhadap Ag/AgCl. Kemudian voltammogram disimpan dan dialurkan nilainya terhadap konsentrasi lartan yang diukur dan dibuat voltammogram DPV dari larutan sampel dengan kondisi dan pengukuran yang sama seperti sebelumnya. Dari puncak yang diperoleh ditentukan kadar parasetamol dalam tablet. Data Pengamatan  Berat tablet sampel rata-rata = 0,6053 gram  Massa parasetamol yang diencerkan agar mendapat 3 mM = 0,0138 gram  Massa parafin cair = 0,033 gram  Massa grafit = 0,077 gram  Massa larutan standard = 0,0756 gram Tabel 1. Data arus dan potensial larutan standard parasetamol Konsentrasi Larutan



Ip (µA)



E (V)



5,73 9,25 10,56 11,83 Ip (µA)



0,4650 0,4800 0,4950 0,5050 E (V)



11,68 6,62



0,5150 0,52



standard



VI.



parasetamol (mM) 1 2 3 4 Konsentrasi Larutan standard



parasetamol (mM) 5 sampel Pengolahan Data



Kurva arus puncak terhadap konsentrasi



14 12



f(x) = 1.96x + 4.44 R² = 0.93



10 8 Ip(µA)



6 4 2 0 0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



4.5



Konsentrasi (mM)



Gambar 1. Kurva arus puncak terhadap konsentrasi Berdasarkan persamaan: y= mx + C Ip = mC + K dan hasil grafik menunjukkan : y = 1,961x + 4,44 , y =arus puncak; dan x = konsentrasi. Oleh karena itu, konsentrasi sampel dapat dicari dengan mensubstitusikan nilai arus sampel terhadap persamaan diatas (Ip = 6,62 µA) 6,62 = 1,961x + 4,44 maka x= 1,111678 atau C = 1,111678 mM Maka, nilai konsentrasi sampel sebesar 1,111678 mM 25 Mol parasetamol dalam 25 mL = C x 10000 L = 1,111678 x 10 -3 x



25 10000



= 2,7792 x 10 -5 mol Massa parasetamol = 2,7792 x 10 -5 mol x 151,163 gram/mol = 4,2011 x 10 -3 gram Massa sampel yang ditimbang = 0,0138 gram 0,6053 gram x Massa parasetamol sesungguhnya = 4,2011 x 10 -3 gram 0,0138



% Recovery



= 0,1843 gram 0,1843 x 100 = 0,5



= 36,86 %



V. Pembahasan Pada percobaan kali ini, dilakukan percobaan mengenai analisis parasetamol dengan metoda voltammetri. Voltammetri adalah metode elektrokimia dimana arus diamati pada saat diberikan nilai potensial tertentu. Pada voltammetri, hanya sebagian sangat kecil analit dielektrolisis selama proses pengukuran. Dalam hal ini, konsentrasi analit praktis tidak berubah selama proses pengukuran dan potensial elektroda kerja yang nantinya diubah selama proses pengukuran. Dengan demikian arus katodik maupun anodik dapat terukur. Arus katodik adalah arus yang digunakan pada saat penyapuan dari arus yang paling besar menuju arus yang paling kecil dan arus anodik adalah sebaliknya. Prinsip dasar dari voltammetri adalah dengan mempolarisasi elektroda dalam sel elektrokimia pada serangkaian potensial range tertentu dan mengamati perubahan arus yang dihasilkan oleh sel akibat adanya proses oksidasi reduksi analit. Arus yang dihasilkan diplot terhadap potensial yang diberikan pada elekroda kerja. Kurva arus vs potensial yang dihasilkan ini dinamakan dengan voltamogram (Harvey, 2000). Dalam voltammetri ada 3 jenis elektroda yaitu Elektroda yang terpolarisasi disebut elektroda kerja atau working elektroda (WE), elektroda yang tidak terpolarisasi disebut elektroda referensi yang berupa kalomel (saturated calomel electrode, SCE) atau elektroda Ag/AgCl dan elektroda tambahan (counter/ auxiliary electrode, CE). Ketiga elektroda digunakan dalam analisis dengan mempolarisasi elektroda dalam sel elektrokimia pada serangkaian potensial range tertentu dan mengamati perubahan arus yang dihasilkan oleh sel akibat adanya proses oksidasi reduksi analit. Elektroda kerja yang digunakan adalah elektroda kerja pasta karbon, dan reaksi yang terjadi pada elektroda ini adalah reaksi oksidasi. Elektroda pembantu yang digunakan yaitu elektroda pt. Elektroda ini berupa kabel platinum yang fungsinya tersedia hanya untuk mengalirkan listrik yang berasal dari sumber sinyal melalui larutan menuju elektroda kerja. Pada percobaan kali ini digunakan platina sebagai elektroda pembantu, reaksi yang terjadi pada elektroda ini adalah reaksi oksidasi.Fungsi dari elektroda pembantu ini adalah sebagai penghubung logam inert dengan sistem H 2 / H+, dan sebagai tempat gas H2 teradsorpsi di permukaan. Dan elektroda pembanding yang digunakan adalah elektroda Ag/Agcl, dimana nilai potensialnya tidak berubah. Pada saat pengukuran, kita perlu menghilangkan gas oksigen apabila terdapat gas oksigen didalamnya. Hal ini dikarenakann akan adanya pengaruh oksigen terlarut didalamnya. Oksigen dapat tereduksi pada permukaan elektroda antara potensial -0,4 sampai -0,1 V. Oksigen dapat mengganggu pengukuran pada daerah ini. Cara menghilangkannya yaitu dengan cara memasukkan gas nitrogen (N 2) yang menyebabkan oksigen yang ada didalam akan didorong keluar. Hal ini karena oksigen yang mudah direduksi. Dan setelah kurang lebih selama 5 menit, maka gas akan dialirka untuk mencegah oksigen masuk kembali. Reaksi yang terjadi di katoda adalah:



2AgCl + 2e-



2Ag + + 2Cl-



Sedangkan reaksi yang terjadi di anoda adalah :



Arus difusi adalah arus yang timbul akibat adanya perbedaan konsentrasi ion larutan dengan konsentrasi pada permukaan elektroda. Arus ini bergantung pada konsentrasi. Dalam hal ini, semakin besar nilai dari koefisien difusi maka akan semakin mudah berdifusi. Analit ini akan mengalir secara spontan dari daerah berkonsentrasi tinggi menuju ke konsentrasi rendah. Arus ini timbul akibat nilai potensial yang di scan ke nilai yang llebih positif yang mengakibatkan terjadinya dekomposisi dari ion analit dan mengakibatkan terjadinya reaksi oksidasi. Dampak yang timbul akibat terjadinya oksidasi ini adalah ion analit pada permukaan elektroda akan semakin berkurang. Untuk menutupi kekurangan ion ini maka ionion analit ini akan berdifusi ke permukaan elektroda. Arus difusi ini yang nantinya akan diukur selama proses voltammetri berlangsung. Jika larutan analit diaduk, maka tebal lapis difusi akan konstan. Arus difusi hanya bergantung pada beda konsentrasi analit pada tubuh larutan dan konsentrasi analit pada permukaan elektroda. Namun, ion-ion yang terdapat didalam larutan juga dapat mengakibatkan terjadinya arus yang tidak diinginkan yaitu arus konveksi dan arus migrasi. Arus konveksi adalah arus yang timbul akibat adanya pengadukan atau adanya perbedaan temperatur pada dua titik larutan. Arus ini dapat dihilangkan dengan menjaga temperatur dalam termostat dengan tidak mengaduk larutannya. Namun, pengadukan secara sengaja daoat mengendalikan transport massa didalam larutan. Sedangkan arus migrasi adalah arus yang timbul akibat adanya transport massa didalam larutan akibat adanya tarik menarik elektrostastik antara elektroda yang bermuatan dengan ion-ion didalam larutan. Arus ini juga akan tetap berjalan walaupun tidak terjadi reduksi. Arus migrasi ini dapat dihilangkan dengan cara menambahkan larutan elektrolit pendukung kedalam larutan analit. Larutan elektrolit anait pendukung ini bersifat inert. Dan konsentrasi dari elektrolit pendukung minimal seratus kali konsentrasi analit. Pada percobaan ini digunakan buffer pH 6 pada saat pengenceran dilakukan untuk mengurangi arus migrasi yang timbul karena konsentasinya jauh lebih besar dibandingkan konsentrasi analit maka ion ion elektrolit pendukung dapat melindungi ion ion dari analit agar tidak



berinteraksi dengan muatan pada elektroda. Karena arus ini dapat memepengaruhi arus yang terbaca pada saat percobaan. Dalam percobaan kali ini, pada saat pembuatan elektoda pasta karbon digunakan grafit dan parafin cair. Penggunaan grafit dikarenakan grafit merupakan salah satu logam inert atau logam yang tidak mudah bereaksi. Hal ini dikarenakan grafit adalah zat yang terbuat dari karbon murni dan hanya terbuat dari karbon dan merupakan zat bukan logam berwarna hitam yang mampu menghantarkan panas dengan baik, buram, licin, tahan panas, dan dapat dihancurkan menjadi serbuk yang lebih kecil. Sifat fisika grafit ditentukan oleh sifat dan luas permukaannya.Grafit yang halus berarti mempunyai permukaan yang relatif lebih luas. Sedangkan Parafin cair adalah campuran hidrokarbon yang diperoleh dari minyak mineral. parafin cair ini mempunyai fungsi sebagai pelembab, pelicin . Parafin cair diuji untuk digunakan sebagai bahan perekat pada elektroda pasta karbon. Ternyata dapat diketahui bahwa parafin cair merupakan bahan yang terbaik untuk digunakan sebagai bahan perekat, karena parafin cair memiliki sensitivitas yang paling tinggi. Dan sifat inilah yang menjadi syarat bagi suatu materi agar dapat dijadikan sebagai bahan perekat. Sedangkan pada minyak parafin yang mengandung banyak minyak akan meningkatkan karakter hidrofobiknya pada permukaan eleketroda elektroda sehingga diperoleh elektroda pasta, seperti gambar di bawah ini: Electrical lead Solid disk electrode Gambar 2. Elektroda pasta karbon Terdapat beberapa cara dalam modifikasi elektroda. Salah saatunya adalah dengan adanya modifikasi elektroda pasta karbon yang bertujuan untuk meningkatkan selektivitas maupun sensitivitas dalam pengukuran dengan teknik voltametri. Modifikasi dari elektroda pasta karbon yaitu dengan menggunakan elektroda glassi karbon termodifikasi emas nano partikel dengan limit deteksi 2,8 x 10-6 M dan rentang konsentrasi linier 6,5 x 10 -6 – 1,45 x 10-4 M. Elektroda glassi karbon yang dimodifikasi dengan carbon nanotube (CNT) dan gold nano rod (GNR). Disamping cara modifikasi yang rumit yaitu dengan elektrolisis glassi karbon, penggunaan GNR terkendala harga emas yang mahal. Untuk itu diperlukan modifier logam atau oksida logam yang murah dan cara modifikasi yang sederhana. Salah satu modifier oksida logam lain pada elektroda pasta karbon yang telah diteliti adalah besi (III) oksida (Fe 2O3). Fe2O3 sebagai modifier memiliki beberapa keunggulan diantaranya mudah didapatkan, dapat membentuk oksida logam berukuran nano dan dipadukan dengan karbon nanopartikel. Keunggulan lainnya adalah modifikasi dapat dilakukan dalam skala laboratorium dengan metode yang sederhana.



Pada ananlisis voltammetri dapat digunakan beberapa teknik yang umum digunakan, yaitu teknik DPV (Diferential Pulse Voltammetry). Yaitu teknik yang berdasarkan bentuk potensial yang diberikan pada elektroda kerja. Pada tenik ini, elektroda kerja diberikan perubaa potensial sevata kontinu dan diberikan pulsa potensial yang mempunyai nilai amplitudo secara berkala. Potensial yang diberikan naik secara linear. Arus diukur dua kali, yaitu sebelum pulsa diberikan dan sesaat sebelum pulsa hilang. Oleh instrumen pengukur, arus pertama secara otomatis dikurangkan terhadap arus kedua. Selisih dari kedua arus yang diukur (∆i = i(t2)i(t1)) dialurkan terhadap potensial yang diberikan. Voltamogram yang didapat memberikan gambaran tentang arus puncak. Teknik ini banyak digunakan untuk analisis senyawa-senyawa organik dan anorganik pada skala renik. Pemilihan amplitudo pulsa dan kecepatan laju selurus potensial dapat membantu meningkatkan kepekaan, resolusi, dan kecepatan pengukuran. Sedangkan teknik SWV (Square-wave voltammetry ) pulsa diberikan pada elektroda kerja dengan bentuk gelombang persegi simetris pada potensial dasar yang menyerupai anak tangga. Arus diukur dua kali setiap satu siklus gelombang persegi, yaitu pada akhir pulsa maju dan pada akhir pulsa balik. Amplitudo modulasi gelombang persegi pada teknik ini sangat besar sehingga saat pulsa balik dapat terjadi reaksi produk kembali menjadi analit. Pada percobaan kali ini dilaukan analisis kualitatif dengan metoda kurva kalibrasi. Metoda kurva kalibrasi ini diukur dengan cara memplotkan nilai arus terhadap konsentrasi. Hal ini dikarenakan nilai arus puncak yang berbanding lurus dengan konsentrasi. Hasil pengukuran arus puncak yang didapat kemudian di presentasikan dalam bentuk kurva grafik. Dari kurva yang telah dibuat, didapatkan persamaan y = 1,961x + 4,44. Kemudian, dari persamaan tersebut kita dapat menghitung konsentrasi parasetamol dalam larutan sampel.Arus sampel yang dihasilkan sebesar 6,62 mikro ampere dan konsentrasi yang didapatkan sebesar 1,111678 mM. Sedangkan nilai dari % recovery hasil percobaan yaitu sebesar 36,86 %. Hal ini menunjukkan bahwa hasil yang diperoleh belum maksimal. Terjadi beberapa kesalahan yang mengakibatkan nilai % perolehan kembali yang kecil. Faktor-faktor tersebut adalah pada saat pembuatan elektroda pasta karbon, yaitu elektroda tidak homogen dan berongga sehingga arusnya tidak akan mengalir dengan lancar dan mengakibatkan arus tidak akan terbaca dan menghasilkan data yang tidak akurat. Kesalahan lain yang mungkin terjadi adalah ketika ruang kosong yang disisakan di ujung tabung elektroda terlalu kecil yang mengakibatkan pasta karbon yang masuk ke dalam tabung elektroda terlalu sedikit. Hal ini akan menyebabkan kemampuan elektroda akan berkurang dan menghasilkan data yang tidak akurat. Selain itu, kesalahan paralaks yang terjadi ketika pembuatan larutan standard dan ketidaktelitian pada saat penambahan larutan buffer pH 6 terhadap larutan yang mempunyai variasi konsentrasi yang berbeda-beda.Kesalahan yang mungkin terjadi juga yaitu pada saat pengukuran arus karena elektroda yang



dicelupkan menyentuh dinding gelas kimia. Hl itu dapat mempengaruhi nilai arus dan potensial dari larutan yang dikur. Serta proses pencucian dengan menggunakan aqua dm dan proses pengeringan yang tidak terlalu bersih yang mengakibatkan ketidakakuratan dalam proses pengukuran. Aplikasi dari voltametri antara lain adalah sebagai sensor untuk mendeteksi level atau tingkatan glukosa pada darah. Selain itu juga dapat digunakan untuk membentuk campuran logam; menurunkan ion logam, misalnya Fe(III) → Fe(II); menurunkan anion, misalnya chromate, iodate; mereduksi molekuler oksidan, misal NO2, O2, H2O2; mereduksi senyawa organik, misalnya keton, aldehid, peroksida. VI.



Kesimpulan Dari percobaan yang dilakukan diperoleh arus puncak voltamogram sebesar 5,73 μA ; 9,25 μA ; 10,56 μA ; 11,83 pada konsentrasi berturut-turut sebesar 2,3,4,5 mM dan arus puncak sampel sebesar 6,62



μA . Nilai kadar parasetamol



di dalam sampel sebesar 36,86 % VII.



Daftar Pustaka Day, R.A. Underwood, A.L. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif, edisi kelima. Erlangga : Jakarta. Harvey, David. 2000. Modern Analytical Chemistry. The McGraw-Hill Companies : USA. Kennedy, david. Modern Analytical Chemistry, 1th ed. Mc Grow-Hill Companies, 1999. Skoog, West, Holler. 1994. Analytical Chemistry : An Introduction, 6th ed. Saunders College Publishing : Philadelphia.