PENGGUNAAN INDIKATOR ASAM BASA, CARA DERIVATIF, DAN PLOT GRAN DALAM MENENTUKAN TITIK AKHIR TITRASI

Teori Dasar Percobaan

Salah satu teknik analisis untuk mengukur analat dalam suatu contoh adalah titrimetri. Titrasi merupakan contoh dari titrimetri yang berarti suatu metode untuk menentukan konsentrasi suatu zat dengan menggunakan zat lain yang sudah diketahui konsentrasinya. Teknik titrasi ada empat jenis dilihat berdasarkan jenis reaksi yang terlibat di dalam proses titrasi, bila melibatan reaksi asam basa maka disebut sebagai titrasi asam-basa, titrasi redoks untuk titrasi yang melibatkan reaksi reduksi oksidasi, titrasi kompleksometri untuk titrasi yang melibatan pembentukan reaksi kompleks dan titrasi pengendapan untuk analat dan titran yang melibatkan pengendapan (Raymond 2003). Namun, dalam percobaan yang dibahas hanya tentang titrasi asam-basa berdasarkan reaksi penetralan. Kadar larutan asam ditentukan dengan menggunakan larutan basa dan sebaliknya. Zat yang akan ditentukan konsentrasinya disebut sebagai titrat dan biasanya diletakan di dalam erlenmeyer, sedangkan zat yang telah diketahui konsentrasinya disebut sebagai titrat dan biasanya diletakkan di dalam buret. Titran ditambahkan sedikit demi sedikit sampai mencapai keadaan ekivalen artinya penambahan titran harus dihentikan. Keadaan ini ditandai dengan perubahan warna indikator dan dinamakan titik akhir titrasi. Tetapi, keadaan ini tidak menunjukkan bahwa volume, gram, dan gram titran sama dengan titrat (Harjadi 1986).

Perubahan pH dan jumlah titran dalam mencari titik akhir dapat dibuat dengan sebuah kurva yaitu kurva titrasi. Plot data yang didapat dari kurva akan meminimalkan kesalahan dalam menentukan titik ekuivalen dan titik akhir. Elektroda pH digunakan dalam titrasi asam basa sebagai sensor dalam memonitor titrasi. Cara sederhana dalam menentukan titik akhir dari kurva titrasi yaitu menentukan titik belok pada kurva titrasi yang dihasilkan. Cara lain dalam mencari titik akhir yaitu membuat kurva derivatif pertama dan kedua titrasi. Kurva derivatif kedua titrasi mungkin lebih tepat dalam menentukan titik akhir dibandingkan dengan derivatif pertama, karena titik akhir diperoleh dari titik potong dengan  kurva titran (Harvey 2000).

Titrasi adalah suatu metode untuk menentukan kadar suatu zat dengan menggunakan zat lain yang sudah diketahui konsentrasinya. Titrasi yang melibatkan reaksi asam basa disebut titrasi asam basa. Titrasi asam basa melibatkan asam maupun basa sebagai titrat ataupun titran. Titrasi asam basa berdasarkan reaksi penetralan. Kadar larutan asam ditentukan dengan menggunakan larutan basa dan sebaliknya. Titran ditambahkan ke dalam titrat sedikit demi sedikit sampai mencapai keadaan ekuivalen. Saat titran dan titrat tepat saling menghabiskan disebut TE (titik ekuivalen), sedangkan saat titrasi dihentikan disebut titik akhir (TA) (Harjadi 1986).

Cara derivatif kurva titrasi terbagi menjadi derivatif pertama dan derivatif kedua. Cara derivatif pertama kurva titrasi dihampirkan sebagai ΔpH/ΔV, dengan ΔpH adalah perubahan pH diantara penambahan titran yang berurutan dengan TA diperoleh dari nilai maksimum  ΔpH/ΔV. Cara derivatif kedua kurva titrasi diperoleh dari titik potong dengan sumbu x (volume titran) kurva titrasi (Harvey 2000). Plot antara V_b  [H₃O⁺] dengan V_b untuk volume titran sebelum TE disebut dengan plot Gran. Plot Gran akan menghasilkan garis lurus dengan intersep x sama dengan volume titran saat TA tercapai.

Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan menentukan titik akhir titrasi dengan menggunakan indikator warna, cara derivatif, dan plot Gran.

 Prosedur Percobaan

Preparasi NaOH dan asam oksalat 0.1 N; larutan NaOH dengan konsentrasi 0.1 N yang telah disediakan dapat langsung digunakan. Asam oksalat sebanyak 0.6349 g ditimbang untuk membuat larutannya dengan konsentrasi 0.1 N dan volume 100 ml yang akan dititrasi dengan NaOH. Asam oksalat yang telah ditimbang, dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml dan ditera dengan akuades.

Menentukan TA titrasi asam oksalat dengan NaOH menggunakan indikator asam basa; larutan asam oksalat sebanyak 10 ml yang telah dibuat sebelumnya diambil dengan pipet dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer, ditambah dua sampai tiga tetes fenolftalein, lalu dititrasi dengan larutan NaOH yang telah disediakan. Titik akhir tercapai (titrasi dihentikan), pada saat larutan  mulai berubah dari tidak berwarna menjadi sedikit merah (tepat mulai berwarna) yang stabil setelah 60 detik. Titrasi dilakukan triplo.

Menentukan TA titrasi asam oksalat dengan NaOH menggunakan titrasi potensiometri; larutan asam oksalat yang telah dibuat diambil sebanyak 10 ml menggunakan pipet lalu dipindahkan ke dalam gelas piala 250 ml dan diencerkan dengan 100 ml akuades. Alat dipasang dan dihubungkan dengan elektrode dengan potensiometer lalu alat diberi sumber arus. Titik nol dari potensiometer ditepatkan dan besarnya potensial larutan juga ditetapkan yaitu dengan memakai skala 0-100 mV. Titrasi asam oksalat dengan NaOH yang telah disediakan dengan penambahan NaOH sebesar 1 ml (1-9 ml), 0.2 ml (9-11 ml), 1 ml (11-15 ml). Potensial dibaca setelah penambahan NaOH tersebut dan titrasi dilakukan triplo. Catatan: HCl dan boraks juga dapat digunakan untuk titrasi pada percobaan ini.

Hasil Percobaan

Tabel 1   Hasil Titrasi Asam Oksalat dengan NaOH

Ulangan	V. Oksalat (ml)	V. NaOH (ml)			[NaOH] (N)
		Awal	Akhir	Terpakai
1	10.00	0.00	11.20	11.20	0.0899
2	10.00	11.20	22.60	11.40	0.0883
3	10.00	22.60	34.10	11.50	0.0876
Rerata				11.37	0.0886

Indikator yang digunakan : fenolftalein (PP)

Perubahan warna : dari tak berwarna ke merah muda

Persamaan reaksi : 2NaOH  + H₂C₂O₄                      Na₂C₂O₄  +   2H₂O

Contoh perhitungan :

Hasil penimbangan Asam Oksalat      : 0.6349 gram

Bobot ekuivalen Asam Oksalat (BE)  : 63 g/mol

Normalitas                                     :

N_oksalat =     × 

=     × 

=   0.1007 N

Ulangan 1

V_oksalat . N_oksalat  =  V_NaOH  .  N_NaOH

N_NaOH   =                      

           = 

           =  0.0899 N

Rerata = ( ) N

            =  0.0886 N

SD       = 

                = 

           =  1.1789  10^-3

% Ketelitian  =      100%

                      =      100%

                      =  98.67 %

pH larutan :

Ka _oksalat           = 5.6  10^-2

C_oksalat              = 0.1007 N × 1/2 = 0.0503 M

pH saat titik akhir :

                    2NaOH              +       H₂            C₂O₄                                    Na₂C₂O₄     +   2H₂O

Awal:     (11.37ml×0.0886M)  mmol   (10.00ml×0.0503M)mmol

Reaksi:                         0.503 mmol                 0.503 mmol                                         0.503 mmol

Akhir:              0.504   mmol               0   mmol                                   0.503 mmol

 

= 1.542 10^-7

Tabel 2  Hasil Titrasi Asam Oksalat dengan NaOH (titrasi potensiometri)

Titrasi Normal		Derivatif Pertama			Derivatif Kedua
Volume (ml)	pH	Volume (ml)			Volume (ml)
0.00	3.48
1.00	3.44	0.50	-0.04
2.00	3.45	1.50	0.01		1.00	0.05
3.00	3.47	2.50	0.02		2.00	0.01
4.00	3.52	3.50	0.05		3.00	0.03
5.00	3.60	4.50	0.08		4.00	0.03
6.00	3.71	5.50	0.11		5.00	0.03
7.00	3.91	6.50	0.20		6.00	0.09
8.00	4.16	7.50	0.25		7.00	0.05
9.00	4.41	8.50	0.25		8.00	0.00
9.20	4.47	9.10	0.30		8.80	0.083
9.40	4.50	9.30	0.15		9.20	-0.75
9.60	4.55	9.50	0.25		9.40	0.50
9.80	4.60	9.70	0.25		9.60	0.00
10.00	4.64	9.90	0.20		9.80	-0.25
10.20	4.69	10.10	0.25		10.00	0.25
10.40	4.74	10.30	0.25		10.20	0.00
10.60	4.77	10.50	0.15		10.40	-0.50
10.80	4.81	10.70	0.20		10.60	0.25
11.00	4.86	10.90	0.25		10.80	0.25
12.00	5.09	11.50	0.23		11.20	-0.033
13.00	5.36	12.50	0.27		12.00	0.04
14.00	5.76	13.50	0.40		13.00	0.13
15.00	6.95	14.50	1.19		14.00	0.79

Gambar 1  Kurva Titrasi Normal

Gambar 2  Kurva Derivatif Pertama

Volume (ml)

Gambar 3   Kurva Derivatif Kedua

Contoh perhitungan :

Tabel 3  Plot Gran

Vb (ml)	Vb [H3O+]  107 (mmol)
9.40	0.2856
10.00	0.2520
10.60	0.2184
12.00	0.1400
14.00	0.0280

Gambar 4  Plot Gran

Contoh Perhitungan Plot Gran :

V_TE  = 14.50 ml

V_b  = 9.40 ml

K_a =  5.6  10^-2

V_b    [H₃O⁺]  =  (K_a   V_TE)    (K_a    V_b)  

V_b    [H₃O⁺]  =  (5.6  10^-2  14.50 ml)     (5.6  10^-2   9.40)

                      = 0.2856 mmol

Pembahasan

Titrasi antara boraks (Na₂B₄O₇.2H₂O) dan larutan HCl akan menghasilkan NaCl dan asam borat (H₃BO₃). Boraks merupakan basa lemah dan HCl adalah asam lemah sehingga titrasi ini menggunakan indikator asam-basa, yaitu merah metil yang memiliki trayek pH 4.2-6.3. Titik akhir titrasi ini ditandai dengan perubahan warna dari kuning menjadi merah muda. Bobot boraks hasil perhitungan adalah 0,9525 g dan bobot boraks yang ditimbang pun sama, yaitu 0,9525 g. Hasil perhitungan dari data yang ada diperoleh normalitas boraks sebesar 0,1000 N sehingga didapat rerata konsentrasi HCL sebesar 0,1000 N dengan volume sebesar 10,00 ml. Percobaan yang kami lakukan adalah tiga kali ulangan sehingga dapat dihitung standar deviasinya, yaitu sebesar 0.00 dan ketelitiannya sebesar 100%. Ketelitian mencapai 100% karena percobaan titrasi menghabiskan larutan HCl yang konstan, yaitu sebesar 10.00 ml.

Penentuan titik akhir titrasi dapat juga dilakukan dengan potensiometri. Perlakuan titrasi menggunakan potensiometri berbeda dengan titrasi menggunakan indikator asam-basa, pada potensiometri menggunakan arus listrik dalam menetukan titik akhir titrasi. Volume HCL ditambahkan sedikit demi sedikit ke titrat agar menghasilkan nilai pH yang akurat, sehingga didapatkan hubungan volume HCL dengan nilai pH (gambar 1). kurva 1, kurva yang dihasilkan adalah semakin banyak volume titran  yang ditambahkan, maka kurva semakin naik dengan bertambahnya nilai potensial,hal ini menandakan bahwa hasil titrasi atau titran tersebut bersifat asam.

Kurva derivatif  titrasi digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi. Pada  kurva derivatif pertama titrasi terlihat bahwa terjadi titik puncak kurva yang sangat tajam pada volume 10,8 ml, hal ini menunjukan bahwa pada volume 10,8 ml terjadi titik ekuivalen. Dalam teorinya titik ekuivalen sama dengan titik akhir, akan tetapi pada percobaan jarang sekali titik ekuivelen sama dengan titik akhir. Hal ini disebabkan oleh terbatasnya kemampuan praktikan dalam mengamati perubahan warna yang terjadi saat titik ekuivalen berlangsung. Percobaan ini dihentikan pada volume 15 ml, karena pada saat tersebut titik akhir titrasi lebih besar dari titik ekuivalen maka terjadi kesalahan positif pada percobaan titrasi.

Kurva derivatif kedua titrasi lebih tepat dalam menentukan titik akhir titrasi dibanding dengan kurva derivatif pertama titrasi. Pada kurva derivatif kedua, terjadi puncak yang lebih beragam dan titik ekuivelen diperoleh dari titik potong kurva dengan sumbu x yaitu pada volume HCL mencapai 10,8 ml, hal ini menunjukan bahwa titik akhir titrasi terjadi pada volume yang sama dengan titik ekuivalen yaitu 10,8 ml.

Plot garn dapat digunakan untuk menentukan  titik akhir titrasi, pada kurva 4 plot garn yaitu hubungan antara volume titran yang digunakan sebelum mencapai titik ekuivelen dengan V_b[H⁺] menghasilkan garis lurus. Persamaan garis y=-0.005x+ 0.062, intersep 0.0.062 dan slope  -0.005. Intersep menunjukan volume titran saat mencapai titik akhir, sedangkan slope atau kemiringan sama dengan –Ka.

Simpulan

Penentuaan titik akhir dan titik ekuivalen dapat dilakukan dengan menggunakan indikator asam-basa dan cara derivatif. Penentuan titik akhir menggunakan indikator warna adalah dengan melihat perubahan warna, cara derivatif dengan melihat kecuraman pada kurva derifatif pertama serta perpotongan dengan sumbu x pada kurva derivatif kedua.

Daftar Pustaka

Harjadi W. 1986. Ilmu Kimia Analitik Dasar. Jakarta : Gramedia.

Harvey D. 2000. Modern Analytical Chemistry. Singapore : The McGraw-Hill Companies.

Khopkar, 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI Press, Jakarta.