Pembahasan OKTAN/CRYSTAL ITB 2020 Perempat Final Essay 1

Soal

Analisis Kuantitatif Berbasis Voltammetri (26)

Voltammetri merupakan suatu metode elektroanalitik untuk menentukan kuantitas suatu analit dengan didasarkan pada pengukuran arus sebagai fungsi dari potensial. Di dalam industri metode elektronalitik berupa voltammetri banyak digunakan untuk menentukan komposisi anion anorganik. Penemuan voltammetri diawali oleh adanya penemuan polarografi oleh penerima Hadiah Nobel, Jaroslav Heyrovsky pada tahun 1922.

Dalam analisis di suatu industri, larutan sampel mengandung campuran PbO2 dan Pb2+. Kadar dari Pb akan ditentukan dengan metode voltammetri menggunakan elektroda cakram platina berputar. Sebanyak 20 mL sampel dimasukan ke dalam sel voltammetri diketahui nilai pengukuran untuk EΒ°[PbO2/PbSO4] adalah +1,69 V dan EΒ°[Pb4+/Pb2+] adalah +1.67 V terhadap EKJ. Jika potensial elektroda kerja diubah perlahan dari 2.500 V sampai 0,280 V terhadap EKJ arus batas yang diperoleh adalah 54 πœ‡A. Sebanyak 60% dari arus ini adalah arus batas anodik.

a. Gambarkan voltammogram yang diperoleh! (5)

b. Berdasarkan kinerja elektroda platina, suasana apa yang baik untuk melakukan pengukuran tersebut? Jelaskan! (3)

c. Tuliskan reaksi elektrolisis yang terjadi di dalam proses tersebut berdasarkan reaksi yang Anda sarankan di atas! (2)

d. Selama analisis apakah ada perubahan lapis difusi yang terjadi? Jelaskan! (3)

Ke dalam larutan ini kemudian ditambahkan sebanyak 10 πœ‡L larutan standar 100 ppm Pb2+, arus batas total berubah menjadi 58 πœ‡A.

e. Gambarkan voltammogram yang terbentuk setelah adanya penambahan standar ini! (5)

f. Tentukan konsentrasi Pb2+ di dalam sampel yang diukur! (3)

Dilakukan pula analisa konsentrasi Pb2+ di dalam sampel tersebut dengan menggunakan metode kurva kalibrasi. Standar Pb2+ diukur dalam berbagai konsentrasi dan menghasilkan nilai puncak sebagai berikut:

[Pb2+] (ppm)𝐼𝑝 (πœ‡π΄)
1 Γ— 10-20.298
3 Γ— 10-20.947
6 Γ— 10-21.80
9 Γ— 10-22.72
12 Γ— 10-23.633

g. Jika sampel yang diukur menunjukkan peak sebesar 11,463 πœ‡π΄ , berapakah konsentrasi sampel yang terbaca? Jika kemudian analisa-analisa lain menunjukkan bahwa konsentrasi rata-rata Pb2+ di dalam sampel ini adalah 0,42 ppm maka analisa mana yang lebih mendekati? (5)

Pembahasan

a. Berikut ini kira-kira sketsa voltammogram tersebut:

b. Pengukuran voltametri menggunakan elektroda platina umumnya hanya bisa dilakukan di rentang potensial positif dan pH tidak terlalu rendah, sebab di potensial negatif dapat timbul arus akibat reduksi ion hidrogen (H+).

c. Di atas +1.69 V, terjadi oksidasi spesi PbSO4:

$$\ce{PbSO4(s) + 2 H2O(l) -> PbO2(s) + 4H+(aq) + SO4^{2-}(aq) + 2e^-}$$

Di bawah +1.67 V, terjadi reduksi Pb4+:

$$\ce{Pb^{4+}(aq) + 2 e^- -> Pb^{2+}(aq)}$$

d. Tidak ada, karena elektroda yang digunakan berputar sehingga terjadi konveksi (adukan) yang mengakibatkan gradien konsentrasi tidak mengembang.

e. Penambahan Pb2+ meningkatkan arus batas katodik:

f. Arus batas katodik meningkat sebesar 4 πœ‡A setelah ditambah larutan 10 πœ‡L 100 ppm Pb2+, sehingga:

$${C_{Pb^{2+}} = \frac{\frac{21.6}{4} \times 10 \,\mu L \times 100\,ppm}{20\,mL} = 0.27\,ppm}$$

g. Dengan regresi linear kita dapatkan:

$${C_{Pb^{2+}} = -3.56 \cdot 10^{-4} + 0.0332 \times I_p}$$

Sehingga pada 𝐼𝑝 = 11,463 didapat nilai konsentrasi Pb2+ sebesar 0.380 ppm.

Silahkan gunakan kolom komentar untuk bertanya atau mengoreksi pembahasan saya!

Leave a Reply