Potensiometri adalah teknik analitis elektrokimia yang mengukur perbedaan potensial antara dua elektroda dalam larutan untuk menentukan konsentrasi ion tertentu. Teknik ini banyak digunakan dalam pengukuran pH, analisis selektif ion, dan deteksi titik akhir dalam titrasi.
Prinsip Dasar
Sebuah sel elektrokimia terdiri dari elektroda referensi dengan potensial konstan dan elektroda indikator yang potensialnya bervariasi sesuai konsentrasi analit. Potensial sel yang diukur mengikuti Persamaan Nernst: E = E° - (RT/nF) ln Q, di mana E° adalah potensial standar, R adalah konstanta gas, T adalah suhu, n adalah jumlah elektron, F adalah konstanta Faraday, dan Q adalah hasil bagi reaksi. Pada 25°C, persamaan ini disederhanakan menjadi E = E° - (0,0592/n) log Q untuk setiap perubahan dekade konsentrasi ion.
Sistem Elektroda
Elektroda referensi seperti perak/perak klorida (Ag/AgCl) atau elektroda kalomel jenuh (SCE) menyediakan potensial yang stabil dan diketahui, tidak tergantung pada komposisi sampel. Elektroda pH kaca menggunakan membran kaca selektif ion hidrogen yang menghasilkan potensial sebanding dengan pH larutan, mengikuti E = konstanta + 0,0592 pH. Elektroda selektif ion (ISE) menggunakan membran yang selektif untuk ion tertentu, seperti fluorida menggunakan kristal LaF3, kalium menggunakan membran valinomisin, kalsium, atau nitrat. Elektroda keadaan padat menggunakan membran garam yang sukar larut, seperti elektroda perak sulfida untuk deteksi sulfida atau ion perak.
Instrumentasi
pH meter atau potensiometer mengukur tegangan antara pasangan elektroda dengan impedansi masukan tinggi (10^12 Ω atau lebih tinggi) untuk mencegah penarikan arus. Kompensasi suhu sangat penting karena kemiringan Nernst bergantung pada suhu. Kalibrasi dengan larutan penyangga standar (pH 4, 7, 10) atau larutan ionik standar diperlukan sebelum pengukuran.
Teknik Pengukuran Praktis
Dalam potensiometri langsung, elektroda dicelupkan ke dalam sampel dan potensial dibaca langsung setelah kalibrasi. Untuk titrasi potensiometri, potensial dipantau saat titran ditambahkan; titik akhir sesuai dengan perubahan potensial terbesar per satuan volume titran. Dalam penambahan standar, sejumlah analit yang diketahui ditambahkan ke sampel, dan perubahan potensial digunakan untuk menghitung konsentrasi awal.
Aplikasi
Potensiometri digunakan untuk pengukuran pH rutin di laboratorium, pemantauan lingkungan, dan kontrol proses industri; penentuan fluorida dalam air minum dan pasta gigi menggunakan ISE fluorida; titrasi potensiometri halida, logam berat, dan asam dalam matriks kompleks; dan analisis klinis elektrolit (Na+, K+, Ca2+, Cl-) dalam serum darah dan urin.
