pH METER (Tugas Makalah Instrumentasi Geofisika)

Oleh:

Agung Mahesya Hakim (1115051004)

Dimas Putra Suendra (1215051018)

JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

2015

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

pH 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.

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 kimia seperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu pangan,

rekayasa (keteknikan), dan oseanografi. Tentu saja bidang-bidang sains dan

teknologi lainnya juga memakai meskipun dalam frekuensi yang lebih rendah.

Dapar larutan yang dapat mempertahankan harga pH tertentu terhadap usaha

mengubah pH seperti penambahan asam, basa atau pengenceran. Larutan dapar

terdiri dari dua tipe yaitu asam lemah dengan basa konjugasi (garamnya) dan

basa lemah dengan asam konhugasi (garamnya).

B. Tujuan

Adapun tujuan dari makalah tentang identifikasi instrumen geofisika resistivity

meter ini yaitu sebagai berikut :

2

1. Dapat mengetahui masing-masing komponen instrument pada alat pH meter

2. Dapat menjelaskan kegunaan masing-masing komponen instrument tersebut

3. Memahami metode pengambilan data pH meter

C. Manfaat

Adapun manfaat yang diharapkan setelah dilakukanya pembahasan tentang

identifikasi instrumen geofisika pH yaitu mahasiswa lebih memahami masing-

masing komponen instrument pada alat geolistrik pH meter serta dapat menjelaskan

kegunaan masing-masing komponen instrument tersebut. Berdasarkan hal tersebut,

lebih jauh akan lebih mengerti konsep metode pengambilan data pH meter tersebut.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau

sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi

fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Sebagai contoh

adalah kamera sebagai sensor penglihatan, telinga sebagai sensor pendengaran,

kulit sebagai sensor peraba, LDR (light dependent resistance) sebagai sensor

cahaya, dan lainnya (Sharma, 1998).

Transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam

sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang sama

atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya. Transmisi energi

ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optik (radiasi) atau thermal (panas).

Misalnya generator merupakan transduser yang merubah energi mekanik menjadi

energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi

mekanik, dan sebagainya. Adapun alat ukur adalah sesuatu alat yang berfungsi

memberikan batasan nilai atau harga tertentu dari gejala-gejala atau sinyal yang

berasal dari perubahan suatu energi, seperti voltmeter dan ampermeter untuk sinyal

listrik, tachometer dan speedometer untuk kecepatan gerak mekanik, lux-meter

untuk intensitas cahaya, dan sebagainya. Dalam memilih peralatan sensor dan

transduser yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan disensor maka perlu

diperhatikan persyaratan umum sensor yaitu linearitas, kepekaan, dan tanggapan

waktu (Modjahidin, 2006).

pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman

atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma

aktivitas ion hidrogen (HKoefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara

eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH

4

bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang

pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional +) yang terlarut (Sururi,

1998)

Selama dua dekade terakhir, pengembangan serta aplikasi sensor kimia dan

biosensor tumbuh dengan pesat. Di antara semua sensor, sensor pH telah

mendapatkan banyak perhatian, karena pentingnya pengukuran pH di berbagai

bidang penelitian dan aplikasi praktis. Sensor pH berbasis serat optik kini menjadi

alternatif selain elektroda didalam penggunaannya untuk pengukuran pH dan

menawarkan berbagai kelebihan seperti kekebalan dari gangguan listrik, keakuratan

yan lebih baik dan kemungkinan untuk aplikasi penginderaan jauh (Adil, 2006).

Pada prinsipnya pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial elektro

kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane

gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang

tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan

berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda

gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau

diistilahkan dengan potential of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik

dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak

mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan (Purba, 1995).

Sensor yang biasa digunakan untuk mengukur pH adalah elektroda yang sensitif

terhadap ion atau disebut juga elektroda gelas. Elektroda ini tersusun dari batang

elektroda (terbuat dari gelas yang terisolasi dengan baik) dan membran gelas (yang

berdinding tipis dan sensitif terhadap ion H+ ). Elemen sensor pengukur pH terdapat

di tengah-tengah, dilingkupi oleh larutan perak-perak klorida (Ag-AgCl). Bagian

bawah dari elemen sensor ini berhubungan dengan membran gelas dan berisi

larutan perak- perak klorida. Kontak ionik dari larutan perak-perak klorida terhadap

sampel terjadi melalui penghubung keramik. Penghubung ini bertindak sebagai

suatu membran selektif yang hanya meloloskan arus-arus ionik tertentu, Secara

alami, impedansi keluaran elektroda gelas sangat besar (karena proses kimia yang

5

terjadi pada permukaan elektroda), besarnya antara 50-500 MΩ sehingga pada alat

pengukur diperlukan impedansi masukan yang sangat besar (Coughlin, 1994).

III. METODELOGI

A. Alat dan Bahan

Adapun alat yang digunakan antara lain:

Gambar 3.1 Laptop

Gambar 3.2 pH meter

7

B. Metode kerja alat pengukur pH

Pada kebanyakan pH meter modern sudah dilengkapi dengan thermistor

temperature yaitu suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperature. Antara

elektroda pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu

kesatuan.

Sensor yang biasa digunakan untuk mengukur pH adalah elektroda yang sensitif

terhadap ion atau disebut juga elektroda gelas. Elektroda ini tersusun dari

batang elektroda (terbuat dari gelas yang terisolasi dengan baik) dan membran

gelas (yang berdinding tipis dan sensitif terhadap ion H+). Sebuah acuan

terdapat pula elektroda acuan. Kedua elektroda ini ada yang berdiri sendiri-

sendiri dan ada juga yang tergabung menjadi satu kesatuan, biasa disebut

elektroda kombinasi. Elemen sensor pengukur pH terdapat di tengah-tengah,

dilingkupi oleh larutan perak-perak klorida (Ag-AgCl). Bagian bawah dari

elemen sensor ini berhubungan dengan membran gelas dan berisi larutan perak-

perak klorida. Kontak ionik dari larutan perak-perak klorida terhadap sampel

terjadi melalui penghubung keramik. Penghubung ini bertindak sebagai suatu

membran selektif yang hanya meloloskan arus-arus ionik tertentu, Secara alami,

impedansi keluaran elektroda gelas sangat besar (karena proses kimia yang

terjadi pada permukaan elektroda), besarnya antara 50-500 MΩ sehingga pada

alat pengukur diperlukan impedansi masukan yang sangat besar .

Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan

dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan

cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data.

Mikrokontroler adalah sebuah komputer didalam chip yang digunakan untuk

mengontrol peralatan elektronik. Mikrokontroler itu sejenis mikroprosesor yang

menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya adalah

"pengendali kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak

memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS

dapat direduksi / diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh

mikrokontroler ini.

8

Pada sistem mekanik dipasang sensor yaitu sensor derajat keasaman (PH),

sensor derajat keasaman (PH) akan menentukan nilai PH pada cairan yang

tersedia, sedangkan limit switch akan berfungsi sebagai penentu kapan sensor

pH bergerak ke atas-bawah dan bergeser ke kiri-kanan. Data yang diperoleh dari

sensor pH dikirimkan ke mikrokontroller untuk selanjutnya diubah kedalam

bentuk data digital yang kemudian dapat ditampilkan melalui LCD, kejadian

pengukuran kadar keasaman berlangsung secara otomatis dengan adanya

bantuan sistem mekanik. Sensor pH mengeluarkan output berupa tegangan,

semakin basa (nilai pH >7) maka sensor mengeluarkan tegangan semakin kecil,

sebaliknya jika semakin asam maka sensor pH mengeluarkan tegangan yang

semakin besar.

IV. PEMBAHASAN

A. Data Pengamatan

Data pengamatan yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan adalah sebagai

berikut:

Tabel 4.1 data hasil akuisisi

Posisi Suhu PH

X Y Elevasi

517388 9383522 50 75.7 5.2

517405 9383538 48 89.5 5.4

517415 9388524 48 89.2 5.5

517535 9383572 48 70.4 6.1

517490 9383492 22 86.3 5.2

517494 9383498 30 92.9 5.9

517500 9383494 26 83.5 5.2

517491 9383486 28 91.2 5.3

517493 9383486 30 99.5 5.9

517438 9383462 28 93.5 6

517438 9383464 27 87.2 5.4

517497 9383468 26 91.1 6

517552 9383426 21 87 5.1

517872 9383356 20 91.5 4.9

517632 9384926 84 78 6

515809 9384404 97 91,2 6,0

515376 9383462 47 86,6 5,6

512944 9382188 52 86,9 5,5

B. Pembahasan

Dalam pembuatan makalah mengenai pH meter ini saya menggunakan data

sekunder. Data ini di ambil di daerah panas bumi Way Ratai pada tanggal 11

Juni 2012. pH meter dalam geofisika sangat berguna dalam pengambilan data

geokimia. Survei geokimia dilakukan untuk mendapatkan data dan informasi

10

fisis dan kimia dari tiga unsur utama yaitu air, gas, dan tanah. Kegiatan ini

terdiri atas studi literature dan survei lapangan. Survei lapangan meliputi

kegiatan pengamatan pengukuran dan pengambilan sampel terhadap air (panas

dan dingin), gas, dan tanah (termasuk udara tanah). Kegiatan lapangan meliputi

studi literatur, analisa data sekunder, dan penyiapan peralatan dan pereaksi,

serta penentuan titik ukur. Studi literature dan analisis data sekunder

merupakan kegiatan pengumpulan dan analisa data pustaka melalui identifikasi

terhadap hasil penyelidikan terdahulu yang berkaitan dengan geokimia,

berdasarkan informasi geologi regional, peta topografi, foto udara, citra satelit

dan geografi daerah penyelidikan yang ada atau pernah dilakukan di daerah

yang akan diselidiki. Penyiapan peralatan dan pereaksi dilakukan dengan cara

kalibrasi peralatan dan standarisasi pereaksi yang akan digunakan. Titik – titik

ukur yang telah ditentukan pada lokasi penyelidikan harus diketahui ketinggian

dan koordinatnya.

Setelah itu, barulah kita menggunakan pH meter dalam melakukan pengamatan

pada manifestasi. Adapun data yang diukur pada manifestasi antara lain:

1. Temperatur manifestasi dan udara disekitarnya,

2. pH air (asam, basa, netral)

3. Debit air panas atau dingin,

4. Daya hantar listrik (DHL) air panas/dingin,

5. Koordinat dan lokasi pengambilan contoh,

6. Kandungan CO2, CO, H2S, dan NH3 pada hembusan uap air, fumarol dan

solfatara.

7. Luasan manifestasi.

Pada pengukuran manifestasi inilah pH meter sangat dibutuhkan.

Setelah data kita dapat, baulah kita dapat mengolah data yang kita ambil

tersebut. Pertama-tama kita membuat pemodelan 2 dimensi dari topografi

daerah yang kita ambil tersebut. Dan hasil yang kita peroleh adalah sebagai

berikut:

11

Gambar 4.2 penampang topografi daerah pengukuran

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa warna yang semakin cerah

menunjukkan topografi yang tinggi, dalam hal ini ditunjukkan oleh warna

merah. Dan warna yang semakin membiru uda, itu menunjukkan topografi

rendah. Sedangkan sebaran pH akan saya tampilkan pada gambar di bawah ini:

Gambar 4.3 persebaran pH di daerah Way Ratai

12

Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa pH pada tiap manivestasi tidak

memiliki perbedaan yang jauh. pH yang kurang dari 7 ini menunjukkan bahwa

air pada manivestasi ini bersifat asam.

KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang saya dapat adalah sebagai berikut:

1. pH metermerupakan suatu instrumen elektronik yang digunakan untuk

pengukuran pH (kadar keasaman) suatu larutan (meskipun bisa juga digunakan

untuk pengukuran pH unsur semi-solid).

2. Seiring berkembangnya teknologi, alat pengukr pH yang dihasilkan lebih

praktis dan dapat digunakan pada berbagai medan.

3. Alat pengukur pH terbagi menjadi 8 tipe.

4. Alat Ukur pH Meter yang paling banyak digunakan yaitu jenis pen KL-08.

5. Sensor pH yang biasa digunakan untuk mengukur pH adalah elektroda yang

sensitif terhadap ion atau disebut juga elektroda gelas.

6. pH dibentuk dari informasi kuantitatif yang dinyatakan oleh tingkat keasaman

atau basa yang berkaitan dengan aktivitas ion Hidrogen.

DAFTAR PUSTAKA

Adil, R. 2006. Klasifikasi Kinerja Tingkat Keasaman dan Berat Jenis pada Ujicoba

Susu Hewani Segar Berbasis PC. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya

Coughlin, F. 1994.Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linear.

Erlangga, Jakarta

Kholilah, R. 2008 . Study Awal Fiber Optik sebagai Sensor pH. ITS-press,

Surabaya.

Liliasari. 1995. Kimia 3. Direktur Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah

Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Jakarta

Maddu, A. 2006. Sensor pH Serat Optik Berdasarkan Absorpsi Gelombang

Evanescent dengan Menggunakan Cladding Polimer Berdopping Dye Indikator.

U-I press, Jakarta

Modjahidin, K.2006, Pengembangan Probe Sensor Kelembaban Serat Optik

Dengan Cladding Gelatin. Makara, Teknologi, Vol. 10 : 45-50.

Purba, M. 1995. Ilmu Kimia. Erlangga, Jakarta

Sharma, S. 1998, A long-range fiber optic pH sensor prepared by dye doped sol-

gel immobilization technique, Optics. Communications., 154, 282–284.

Sururi, A. B. 1998. Analisa Performansi Sensor Ph Berbasis Fiber Optik

Berdasarkan Pengamatan Kondisi Sol-Gel Pada Optrode. ITS-Press, Surabaya.

Wibisono, L. 2009 .Perancangan Sistem Kuisisi Data Sensor pH Berbasis

Lapisan Silica Sol-Gel. ITS-press, Surabaya.