pH meter akan mengukur potensial listrik (pada gambar alirannya searah jarum jam) antara merkuri Cloride (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCl) yang merupakan larutan didalam gelas elektroda serta potensial antara larutan dan elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda gelas dapat berubah tergantung sampelnya, oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi dengan menggunkan larutan yang equivalen yang lainya untuk menetapkan nilai dari pH (Atkins dan Paula, 2006).
Elektroda pembanding calomel terdiri dari tabung gelas yang berisi potassium klorida (KCl) yang merupakan elektrolit yang mana terjadi kontak dengan merkuri klorida (HgCl) diujung larutan KCl. Tabung gelas ini mudah pecah sehingga untuk menghubungkannya digunakan keramik berpori atau bahan sejenisnya. Elektroda semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsur natrium (Bird, 1993).
Elektroda gelas terdiri dari tabung kaca yang kokoh yang tersambung dengan gelembung kaca tipis yang didalamnya terdapat larutan KCl sebagai buffer pH 7. Elektroda perak yang ujungnya merupakan perak klorida (AgCl2) dihubungkan kedalam larutan tersebut. Untuk meminimalisir pengaruh elektrik yang tidak diinginkan, alat tersebut dilindungi oleh suatu lapisan kertas pelindung yang biasanya terdapat dibagian dalam elektroda gelas (Atkins dan Paula, 2006).
Pada kebanyakan pH meter modern sudah dilengkapi dengan thermistor temperature yaitu suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperatur. Antara elektroda pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan (Nandaz, 2009).
BAB III
PEMBAHASAN
The pH– glass electrode
A pH electrode is sometimes also called a ‘membrane’ electrode. Figure 7.15 shows how its structure consists of a glass tube culminating with a bulb of glass.This bulb is filled with a solution of chloride ions,buffered to about pH 7.A slim silver wire runs down the tube centre and is immersed in the chloride solution. It bears a thin layer of silver chloride, so the solution in the bulb is saturated with AgCl.
The bulb is usually fabricated with common soda glass, i.e. glass containing a high concentration of sodium ions. Finally,a small reference electrode, such as an SCE, is positioned beside the bulb. For this reason, the pH electrode ought properly to be called a pH combination electrode, because it is combined with a reference electrode. If the pH electrode does not have an SCE, it is termed a glas selectrode (GE). The operation of a glass electrode is identical to that of a combination pH electrode, except that an external reference electrode is required.
To determine a pH with a pH electrode, the bulb is fully immersed in a solution of unknown acidity. The electrode has fast response because a potential develops rapidly across the layer of glass between the inner chloride solution and the outer, unknown acid. Empirically, we find the best response when the glass is extremely thin : the optimum seems to be 50 µm or so (50 µm = 0.05mm = 50 × 10-6
m). Unfortunately, such thin glass is particularly fragile. The glass is not so thin that it is porous, so we do not need to worry about junction potentials Ej (see Section 7.6). The non-porous nature of the glass does imply, however, that the cell resistance is extremely large, so the circuitry of a pH meter has to operate with minute currents.
The magnitude of the potential developing across the glass depends on the difference between the concentration of acid inside the bulb (which we know) and the concentration of the acid outside the bulb (the analyte, whose pH is to be determined). In fact, the emf generated across the glass depends in a linear fashion on the pH of the analyte solution provided that the internal pH does not alter, which is why we buffer it. This pH dependence shows why a pH meter is really just a pre-calibrated voltmeter, which converts the measured emf into a pH. It uses the following formula:
emf = K + . pH (7.49)
Electrode ‘slope’
We can readily calculate from Equation (7.49) that the emf of a pH electrode should change by 59 mV per pH unit. It is common to see this stated as ‘the electrode has a slope of 59 mV per decade’. A moment’s pause shows how this is a simple statement of the obvious : a graph of emf (as ‘y’) against [H+] (as ‘x’) will have a gradient of 59 mV (hence ‘slope’). The words ‘perdecade’ point to the way that each pH unit represents a concentration change of 10 times, so a pH of 3 means that [H+] = 10-3 mol dm-3, a pH of 4 means [H+] = 10-4 mol dm-3 and a pH of 5 means [H+] = 10-5 mol dm-3, and soon. If the glass electrode does have a slope of 59 mV, its response is said to be Nernstian, i.e. it obeys the Nernstequation.The discussion of pH in Chapter 6 makes this same point in terms of Figure 6.1.
Table 7.11 lists the principle advantages and disadvantages encountered with the pH electrode.
Advantages
1. If recently calibrated, the GE and pH electrodes give an accurate response
2. The response is rapid (possibly milli second)
3. The electrodes are relatively cheap
4. Junction potentials are absent or minimal, depending on the choice of reference electrode
5. The electrode draws a minimal current
6. The glass is chemically robust, so the GE can be used in oxidizing or reducing conditions ; and the internal acid solution can not contaminate the analyte
7. The pH electrode has a very high selectivity –perhaps as high as 105 :1at room temperature, so only one foreign ion is detected per 100000 protons (although see disadvantage 6 below). The selectivity does decrease a lot above ca 35oC.
Disadvantages
Both the glass and pH electrodes alike have many disadvantages
1. To some extent, the constant K is a function of the area of glass in contact with the acid analyte. For this reason, no two glass electrodes will have the same value of K.
2. Also, for the same reason, K contains contributions from the strains and stresses experienced at the glass.
3. (Following from2) : the electrode should be recalibrated often
4. In fact, the value of K may itself be slightly pH dependent, since the strains and stresses themselves depend on the amount of charge incorporated into the surfaces of the glass.
5. The glass is very fragile and, if possible, should not be rested against the hard walls or floor of a beaker or container.
6. Finally, the measured emf contains a response from ions other than the proton. Of these other ions, the only one that is commonly present is sodium. This error is magnified at very high pH (>11) when very few protons are in solution, and is known as the ‘alkaline error’
Pengukuran pH yang lebih akurat biasa dilakukan dengan menggunakan pH meter. Sistem pengukuran pH mempunyai tiga bagian yaitu elektroda pengukuran pH, elektroda referensi,dan alat pengukur impedansi tinggi. pH elektroda dapat diasumsikan sebagai battery, dengan voltase yang bervariasi hasil pengukuran dari pH larutan yang diukur. pH meter akan mengukur potensial listrik (pada gambar alirannya searah jarum jam) antara merkuri Clorida (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCl) yang merupakan larutan didalam gelas elektroda serta potensial antara larutan dan elektroda perak. Tetapi potensial antara sampel yang tidak diketahui dengan elektroda gelas dapat berubah tergantung sampelnya, oleh karena itu perlu dilakukan kalibrasi dengan menggunakan larutan yang equivalen yang lainya untuk menetapkan nilai dari pH.
Elektroda pembanding kalomel terdiri dari tabung gelas yang berisi potassium klorida (KCl) yang merupakan elektrolit yang mana terjadi kontak dengan merkuri klorida (HgCl) diujung larutan KCl. Tabung gelas ini mudah pecah sehingga untuk menghubungkannya digunakan keramik berpori atau bahan sejenisnya. Elektroda semacam ini tidak mudah terkontaminasi oleh logam dan unsur natrium.
Elektroda gelas terdiri dari tabung kaca yang kokoh yang tersambung dengan gelembung kaca tipis yang. Didalamnya terdapat larutan KCl sebagai buffer pH 7. Elektroda perak yang ujungnya merupakan perak klorida (AgCl2) dihubungkan kedalam larutan tersebut. Untuk meminimalisir pengaruh elektrik yang tidak diinginkan, alat tersebut dilindungi oleh suatu lapisan kertas pelindung yang biasanya terdapat dibagian dalam elektroda gelas. Pada kebanyakan pH meter modern sudah dilengkapi dengan thermistor temperatur yaitu suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperatur. Antara elektroda pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan.
Nilai slope dalam pH meter biasaya mewakili nilai perubahan potensial antara elektroda pH versus elektroda kerja, biasanya unit yang kita gunakan adalah mV/dekade atau mV/pH, sedangkan nilai slope yang ideal berdasarkan persamaan Nerstian adalah 59,16 mV/pH, sedangkan rentang slope menurut hasil laporan yang dituliskan shigeru amemiya 3/4 hingga 4/3 dari nilai Nerstian atau dengan kata lain 78 mV/pH hingga 44 mV/ pH, namun jika kita lihat pada beberapa produk komersil kisaran nilai slope itu 54 mV/pH hingga 60 mV/pH tentunya dengan tingkat linearitas yang mendekai 1.
BAB IV
PENUTUP
4.1 KESIMPULAN
ü Elektroda pH atau bisa dinamakan elektroda membran merupakan elektroda yang mengandung membran gelas, kristal atau cairan yang mempunyai sifat : perbedaan potensial antara membran dan elektrolit yang kontak dengan membran tersebut ditentukan oleh aktifitas dari ion tertentu.
ü pH merupakan suatu satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan.
ü Pada prinsipnya pengukuran suatu pH pada elektroda pH adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak diketahui.
ü pH meter akan mengukur potensial listrik antara merkuri Cloride (HgCl) pada elektroda pembanding dan potassium chloride (KCl) yang merupakan larutan didalam gelas elektroda serta potensial antara larutan dan elektroda perak.
ü Nilai slope yang ideal berdasarkan persamaan Nerstian adalah 59,16 mV/pH, sedangkan rentang slope menurut hasil laporan yang dituliskan shigeru amemiya 3/4 hingga 4/3 dari nilai Nerstian.