ELEKTRODA ION SELEKTIF SULFIDA

(Sulphide Ion-Selective Electrode)

Silvia Monica1, Siti Nurjanah2, Norma Nur Azizah3

ABSTRACT

An ion-selective electrode (ISE), also called a specific ion electrode (SIE), is

a transducer or a  sensor that convertsthe activity of a specific ion dissolved in a solution into

an electrical potential, which can be measured by a voltmeter or pH meter. The voltage is

theoretically dependent on the logarithm of the ionic activity, according to the Nernst

equation. The sensing part of the electrode is usually made as an ion-specific membrane,

along with a reference electrode. The sulphide ion-selective electrode has a solid-state

crystal membrane. The electrode is maked and designed for the detection of sulphide ions (S -2

) in aqueous solutions and is suitable for use in in both field and laboratory

applications.Saturated calomel electrode use as reference electrode because it can give

potentials accurate to within 0.01 millivolt. Ion-selective electrodes are used

in biochemical andbiophysical research, where measurements of ionic concentration in

an aqueous solution are required, usually on a real time basis.

Key words: ion-selective electrode, sulphide ions, saturated calomel electrode, voltmeter,

voltage

PENDAHULUAN

Sulfida merupakan sulfur yang

mempunyai bilangan oksidasi -2. Sulfida

di alam ditemukan pada batuan mineral,

minyak bumi, dan deposit batu bara. Pada

kondisi asam, air yang mengandung ion

sulfida dapat menghasilkan hidrogen

sulfida (H2S) yang sangat beracun

1 G441100162 G441100183G44110043

meskipun berada dalam konsentrasi yang

rendah. Beberapa metode yang telah

digunakan untuk menganalisa sulfida di

dalam air, yaitu titrasi, kromatografi gas,

dan kolorimetri. Sulfida dapat ditentukan

dengan metode Continous Flow-Isotope

Ratio Mass Spectrometry. Metode

Continous Flow-Isotope Ratio Mass

Spectrometrymenganalisis sulfida dalam

bentuk isotop sulfur bukan sebagai ion

sulfida. Sedangkan kromatografi gas,

dan kolorimetri hanya mampu

menganalisa sulfida dalam bentuk

hidrogen sulfida tidak spesifik ion

sulfidanya (dalam bentuk S2-). Metode

potensiometri mendasarkan pengukuran

pada potensial listrik. Pengukuran kadar

ion dengan potensiometri secara langsung

sangat berguna untuk menentukan

aktivitas suatu macam zat di dalam

campuran yang

berkeseimbangan(Zulaekha 2006).

Pengukuran potensial listrik

dilakukan menggunakan elektroda

selektif ion. Elektroda selektif ion (ESI)

merupakan elektroda yang bersifat selektif

terhadap ion tertentu. Beberapa kelebihan

elektroda selektif ion (ESI) antara lain,

cepat, akurat, dan murah. ESI dapat

bekerja pada daerah konsentrasi yang

luas. Jika ada interferensi ion, pH, atau

konsentrasi tinggi yang menimbulkan

masalah pada pengukuran, maka

dapatdiatasi dengan penambahan reagen

tertentu. Pengukurannya teliti, frekuensi

kalibrasi, dan limit deteksi ESI dapat

mencapai tingkat akurasi dan presisi 2 atau

3% untuk beberapa ion. ESI dapat

mengukur baik ion positif maupun negatif

dan tidak terpengaruh warna sampel serta

turbiditas (Purwanto dkk 2011).

ISA (Ionic Strength

Adjustor)merupakan larutan pengatur kuat

ion yang berfungsi sebagai pengatur kuat

ion sekaligus sebagai bufer dan untuk

mengurangi gangguan matriks larutan

cuplikan yang diuji. Penentuan konsentrasi

dengan cara standar adisi merupakan

metode selisih kenaikan standar (Samin

dkk 2010). Elektroda pembanding

merupakan sistem setengah sel yang

mengenali potensial elektroda secara

akurat, yang tidak tergantung dari

konsentrasi analit atau pun ion lain

yang sedang dipelajari. Elektroda

pembanding selalu ditempatkan sebagai

anoda pada pengukuran

potensial.Elektroda pembanding terdiri

dari 3 bagian dasar, yaitu elemen

internal (merkuri/merkuri (I)

klorida/kalomel atau perak/perak

sulfida), larutan pengisi sebagai elektrolit

jembatan garam dan daerah ujung

elektroda yang mengontrol aliran larutan

dalam dari elektroda ke sampel. Elektroda

pembanding yang ideal harus memenuhi

beberapapersyaratan yaitu reversibel,

memenuhi persamaan Nernst,

menghasilkan potensial yang konstan,

tidak terlalu terpengaruh oleh perubahan

temperatur, dan dapat kembali ke potensial

aslinya setelah diujicobakan dengan arus

yang kecil. Elektroda Ag/AgCl dan

kalomel mendekati keadaan ideal ini.

Elektroda ini lebih mudah digunakan

dalam laboratorium karena praktis dan

kemudahan pemeliharaannya. Elektroda

kalomel jenuh adalah elektroda

pembanding yang paling sering

digunakan. Elektroda ini terdiri dari

campuran merkuri dan merkuri klorida

(kalomel) yang berhubungan dengan

larutan pembanding yang terdiri dari

ion klorida yang dijenuhkan dengan

merkuri klorida (Skoog et al, 2007).

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan adalah

voltmeter/potensiometer, elektroda ion

selektif S2-, kawat perak dan tembaga,

tabung plastik, amplas halus, dan gelas

piala 100 ml.

Bahan yang digunakan untuk

percobaan adalah larutan sulfida 0,1 M,

lem super, larutan standar S2-, larutan

HNO3, aquades, larutan sampel,

(NH4)2S2O80,1 M, ISA, dan Na2S 0,1 M.

Metode

Pembuatan elektrode ion selektif S2-

Kawat perak (99%) dipotong

sepanjang 2 cm dan dihubungkan dengan

kawat tembaga. Kawat yang telah

tersambung tersebut dimasukkan kedalam

tabung plastik sedemikian rupa sehingga 1

cm kawat perak keluar dari tabung. Ujung

tabung direkatkan dengan lem super

sehingga kawat perak menyatu kuat

dengan ujung tabung. Lapisan pelindung

kawat perak dikikis dengan menggunakan

kertas amplas halus, kemudian direndam

dalam larutan asam nitrat 1:1 selama 10

detik. Kemudian kawat perak dibilas

dengan akuades dan direndam didalam

larutan (NH4)2S2O80,1 M. Lalu bilas kawat

perak tersebut dengan akuades dan

direndam didalam larutan NaS selama 45

menit sampai diperoleh lapisan perak

sulfida yang merata. Cuci kawat perak

yang telah terlapisi oleh Ag2S ini dengan

akuades dan rendam dalam larutan sulfida

selama 30 menit sebelum dikarakterisasi.

Kemudian dibuat kurva kalibrasi dengan

menggunakan larutan standar sulfida dan

dihitung kemiringan kurva tersebut.

Tabel pengamatan

No Konsentrasi (M)

1 10-6

2 10-5

3 10-4

4 10-3

5 10-2

6 10-1

Karakterisasi Elektrode Selektif Sulfida

Hubungkan elektroda selektif ion

dan elektroda pembanding pada voltmeter/

potensiometer, celupkan kedua elektroda

diatas kedalam larutan standar ion yang

akan diukur kemudian catat potensial yang

terukur setelah mencapai nilai tetap. Bilas

kedua elektroda dan ulangi pengukuran

berturut turut dengan larutan standar 10-6 ,

10-5, 10-4, 10-3, 10-2, 10-1 . dan dicatat

potensial terukur pada tabel pengamatan.

Ulangi pengukuran dengan menggunakan

larutan standar yang mengandung senyawa

ISA (ionic strength adjustor). Buat kurva

antara potensial vs log konsentrasi standar

dan hitung kemiringan kurvanya.

Pengamatan

Tanpa senyawa ISA

No Konsentrasi (M) Potensial (mV)

1 10-6

2 10-5

3 10-4

4 10-3

5 10-2

6 10-1

Dengan senyawa ISA

No Konsentrasi (M) Potensial (mV)

1 10-6

2 10-5

3 10-4

4 10-3

5 10-2

6 10-1

Penentuan Konsentrasi Ion dalam

Sampel

Kurva kalibrasi dibuat

menggunakan larutan standar yang

mengandung senyawa ISA seperti pada

Percobaan Karakterisasi Elektrode Selektif

Ion dan dihitung kemiringan kurva

tersebut. Larutan sampel sebanyak 25 ml

ditempatkan ke dalam gelas piala 100 ml

lalu batang pengaduk magnet dicelupkan

ke dalam larutan tersebut. Larutan diaduk

dan potensial sel diukur. Larutan standar

sebanyak 1,00 ml ditambahkan ke dalam

larutan sampel. Larutan diaduk dan

potensial sel diukur. Konsentrasi ion dalam

sampel dihitung dan hasilnya

dibandingkan dengan hasil yang diperoleh

dari kurva kalibrasi.

Pengamatan

No Konsentrasi

(M)

Potensial

(mV)

1 10-6

2 10-5

3 10-4

4 10-3

5 10-2

6 10-1

Potensial

larutan sampel

(mV)

Potensial larutan

sampel + 1 ml standar

10-1 (mV)

Perhitungan

Cx= Vs .Cs

(Vx+Vs ) 10(E2−E 1)

s −Vx

Cx= konsentrasi ion dalam sampel

Vx = volume larutan sampel

E2 = potensial sel setelah penambahan

larutan standar

E1 = potensial sel sebelum penambahan

larutan standar

S= kemiringan kurva kalibrasi

Cs= konsentrasi larutan standar

Vs= volume larutan standar

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penentuan elektroda terbaik yang

digunakan untuk pengukuran potensial

dalam elektroda selektif ion dilakukan

dengan menggunakan larutan standar yang

berfungsi sebagai larutan buffer dengan

berbagai macam konsentrasi, yaitu 10-6 ,

10-5, 10-4, 10-3, 10-2, 10-1. Dengan melihat

data potensial yang terukur mulai dari

konsentrasi yang paling encer sampai yang

paling pekat, elektroda yang baik adalah

elektroda yang menghasilkan potensial

yang meningkat seiring dengan semakin

pekatnya larutan standar. Namun,

berdasarkan hasil yang diperoleh potensial

yang terukur tidak demikian. Dari 15

elektroda yang dibuat, kami memilih

elektroda nomor 8 untuk elektroda dengan

ISA dan elektroda nomor 15 untuk

elektroda non- ISA karena menurut kami

potensial yang terukur saat pengukuran

menghasilkan potensial yang cukup baik.

Pengukuran potensial dilakukan

dengan menghubungkan elektroda selektif

ion dan elektroda pembanding (kalomel)

dengan potensiostat. Potensial elektroda

yang terukur diplotkan pada grafik

potensial (mV)terhadap logaritma

konsentrasi larutan standar (M). Hasil

pengukuran ditunjukkan pada tabel 1-4

dan gambar 1-4 pada lampiran.

Berdasarkan hasil yang diperoleh

menunjukan bahwa kelinearitasan yang

baik terdapat pada kurva kalibrasi

elektroda ISA baik pada larutan non-ISA

maupun larutan ISA. Hal ini disebabkan

larutan ISA berfungsi sebagai pengatur

kuat ion sekaligus sebagai bufer dan untuk

mengurangi gangguan matriks larutan

cuplikan yang diuji sehingga potensial

yang terukur lebih baik dan menghasilkan

linearitas dengan persamaan garis kurva

kalibrasi. Persamaan garis untuk elektroda

ISA dalam larutan non-ISA, yaitu

y = -13,514x + 253,87 dengan R² = 0,5746

dan untuk elektroda ISA dalam larutan

ISA, yaitu y = -17,2x + 291,8 dengan R² =

0,253. Linearitas itu ditunjukkan dengan

nilai R² nya, semakin nilainya mendekati 1

maka semakin baik.

Selanjutnya, pengukuran potensial

pada larutan sampel yang ditambahkan

larutan standar dan tanpa penambahan

larutan standar. Elektroda yang diukur

adalah elektroda no-ISA dan elektroda

ISA. Namun,yang kami pilih untuk

menentukan konsentrasi ion dalam sampel

adalah elektroda dalam larutan ISA.

Konsentrasi ion sampel ditentukan

berdasarkan dua cara perhitungan, yaitu

dengan menggunakan rumus dan cara

langsung yaitu dengan melihat kurva

kalibrasi yang dipakai. Ada perbedaan

nilai yang dihasilkan dari kedua cara yang

dipakai yaitu konsentrsi yang dihasilkan

berbeda jauh. Perbedaan nilai konsentrasi

berbasarkan kedua cara tersebut terlmpir

dalam tabel 5, yaitu konsentrasi yang

dihitung dengan menggunakn rumus lebih

kecil daripada konentrasi yang

menggunakan cara langsung dengan nilai :

untuk elektroda non–ISA dengan rumus

menghasilkan 1,3726 x 10-4 M, untuk

elektroda ISA dengan rumus menghasilkan

7,0539 x 10-5 M, sedangkan untuk

elektroda non-ISA cara langsung

menghasilkan 1,2364 M, untuk elektroda

ISA dengan cara langsung menghasilkan -

1,5232M.

Berdasarkan data diatas ditemukan

nilai konsentrasi yang tidak riil, yaitu pada

elektroda ISA dengan cara langsung

bernilai negatif. Perbandingan dari kedua

cara tersebut pun menghasilkan

konsentrasi yang jauh berbeda. Hal ini

diduga elektroda yang dipilih masih

kurang baik, dan kemungkinan saat

preparasi sampel dan karakterisasi ESI

kurang baik.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Pembuatan elektroda selektif ion

dapat dilakukan dengan menggunakan

larutan non-ISA dan larutan ISA dengan

menghasilkan konsntrasi ion sampel yang

berbeda. Konsentrasi ion sampel

menggunakan elektroda ISA lebih baik

daripada non-ISA.

Saran

Penentuan konsentrasi ion pada

sampel dengan elektroda selektif ion

sebaiknya dilakukan dengan larutan ISA

dan alat voltmeter/potensiometer yang baik

agar menhasilkan nilai konsentrasi yang

lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Purwanto dkk. 2011. Karakterisasi

elektroda selektifionkadmium.

[dalam prosiding]. Pusat

Teknologi Akselerator dan Proses

Bahan. Yogyakarta: BATAN.

http://digilib.batan.go.id/e-

prosiding/.[23November 2013]

Samin dkk. 2010. Metoda elektroda

selektifionnitrat. [dalam

prosiding]. Penelitian dan

Pengelolaan Perangkat Nuklir

Pusat Teknologi Akselerator dan

Proses Bahan. Yogyakarta:

BATAN

.http://digilib.batan.go.id/e-

prosiding/.[23November 2013]

Skoog. Et al.2007.Principle of

Instrumental Analisys Sixty

Edition.Belmont USA: Thomson

Higher Education 10 Davis Drive.

Zulaekha. 2006. Pembuatan dan

karakterisasi elektroda selektifion

S2- dengankomposit Ag2S, grafit,

dan parafin. [dalam skripsi].

Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

http://eprints.uns.ac.id/ .

[23November 2013]

LAMPIRAN

Tabel 1 Data Potensial Sel Elektroda Selektif Ion Non-ISA Dalam Larutan Non-ISA

Elektoda non ISA[Standar] (M)

Potensial (Mv) log [Standar]

0,000001 250 -60,00001 317 -50,0001 438 -40,001 348 -30,01 285 -20,1 184,5 -1

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 00

100

200

300

400

500

f(x) = − 14.6714285714286 x + 252.4R² = 0.100135621316044

log [standar]

pote

nsia

l (M

v)

Gambar 1 Kurva Kalibrasi Elektroda Selektif Ion Non-ISA dalam larutan Non-ISA

Tabel 2 Data Potensial Sel Elektroda Selektif IonISA Dalam Larutan Non-ISA

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 00

50100150200250300350

f(x) = − 13.5142857142857 x + 253.866666666667R² = 0.574550481726081

log [standar]

pote

nsia

l (M

v)

Gambar 2 Kurva Kalibrasi Elektroda Selektif Ion ISA dalam larutan Non-ISA

Tabel 3 Data Potensial Sel Elektroda Selektif Ion Non- ISA dalam Larutan ISA

Elektoda non ISA

[Standar] (M)Potensial (Mv) log [Standar]

0,000001 305 -60,00001 334 -50,0001 347 -40,001 357 -30,01 358 -20,1 212 -1

Gambar 3 Kurva Kalibrasi Elektroda Selektif Ion Non-ISA dalam larutan ISA

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 00

50100150200250300350400

f(x) = − 10.9428571428571 x + 280.533333333333R² = 0.134168609020551

log [standar]

pote

nsia

l (M

v)

Elektroda ISA[Standar] (M)

Potensial (Mv)

Log [Standar]

0,000001 323 -60,00001 325 -50,0001 324 -40,001 329 -30,01 317 -20,1 241 -1

Tabel 4 Data Potensial Sel Elektroda Selektif Ion ISA Dalam Larutan ISA

Gambar 4 Kurva Kalibrasi Elektroda Selektif Ion ISA dalam larutan ISA

Contoh perhitungan

Konsentrasi ion dalam sampel pada

elektroda non-ISA dalam larutan ISA

berdasarkan rumus :

Cx= Vs .Cs

(Vx+Vs ) 10(E2−E 1)

s −Vx

Cx =1 mL x 0,1 M

(25 mL+1 mL)10 (251-267) / -10,943–25ml

= 0,1mM

26 ml (10 1,46) – 25 ml

= 0,1 mM

728, 5208 ml

= 1,3726 x 10-4 M

Konsentrasi ion dalam sampel pada

elektroda ISA dalam larutan ISA

Cx = 1 mL x 0,1 M

(25 mL+1 mL) 10 (288-318) /-17,2 – 25 ml

= 0,1mM

26 ml (10 1,74) – 25 ml

= 0,1 mM

1417,6447 ml

= 7,0539 x 10-5 M

Perhitungan Konsentrasi ion Cara

Langsung (berdasarkan Kurva kalibrasi)

Untuk elektroda non- ISA dalam larutan

ISA

Y = -10,943 x+ 280,53

267 = -10,943x + 280,53

267-280,53 = -10,943 x

-13,53 = -10,943 x

X = 1,2364 M

Untuk elektroda ISA dalam larutan ISA

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 00

50100150200250300350400450

f(x) = − 17.2 x + 291.8R² = 0.253040078201368

log [standar]

pote

nsia

l (M

v)

Elektroda ISA[Standar] (M)

Potensial (Mv)

log [Standar]

0,000001 350 -60,00001 375 -50,0001 393 -40,001 383 -30,01 386 -20,1 225 -1

Y = -17,2 x + 291,8

318 = -17,2 x + 291,8

318- 291,8 = -17,2 x

26,2 = -17,2 x

X = - 1,5232 M

Tabel 5 Perbandingan konsentrasi ion

sampel dengan cara rumus dan cara

langsung (kurva kalibrasi)

Cara

Perhitungan

Konsentrasi

Ion dalam

Elektroda

ISA

Konsentrasi

Ion dalam

Elektroda

Non-ISA

Rumus 7,0539 x 10-5

M

1,3726 x 10-4

M

Cara

Langsung

- 1,5232 M 1,2364 M