KIMIA DASAR_ pH METER_

KIMIA DASAR

pH METER

OLEH

SUGI NUGROHO

D1A012011

AGROEKOTEKNOLOGI.A

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS JAMBI

2O12

pH METER

A.   PENDAHULUAN

   pH adalah suatu satuan ukur yang menguraikan derajat tingkat kadar keasaman atau kadar alkali dari suatu larutan. Unit pH diukur pada skala 0 sampai 14. Istilah pH berasal dari “p” lambang matematika dari negatif logaritma, dan “H” lambang kimia untuk unsur Hidrogen. Definisi yang formal tentang pH adalah negatif logaritma dari aktivitas ion Hidrogen. Yang dapat dinyatakan dengan persamaan:

pH=-log[H+]

pH dibentuk dari informasi kuantitatif yang dinyatakan oleh tingkat keasaman atau basa yang berkaitan dengan aktivitas ion Hidrogen. Jika konsentrasi [H+] lebih besar daripada [OH-], maka material tersebut bersifat asam, yaitu nilai pH kurang dari 7. Jika konsentrasi [OH-] lebih besar daripada [H+], maka material tersebut bersifat basa, yaitu dengan nilai pH lebih dari 7.
Pengukuran pH secara kasar dapat menggunakan kertas indicator pH dengan mengamati perubahan warna pada level pH yang bervariasi. Indicator ini mempunyai keterbatasan pada tingkat akurasi pengukuran dan dapat terjadi kesalahan pembacaan warna yang disebabkan larutan sampel yang berwarna ataupun keruh.
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 meter adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengukur pH (keasaman dan alkalitas) dari suatu cairan meskipun probe khusus terkadang digunakan untuk mengukurm pH zat semi padat. pH meter yang biasa terdiri dari pengukuran khusus probe (elektroda gelas) yang terhubung ke meteran elektronik yang mengukur dan menampilkan pH membaca.

B. SEJARAH  pH  METER.

   Sejarah pengukuran pH suatu larutan dengan menggunakan pH meter sistem elektrik dimulai pada tahun 1906 ketika Max Cremer dalam sebuah penelitiannya menemukan adanya interaksi dari aktivitas ion hidrogen yang dihubungkan dengan suatu sel akan menghasilkan tegangan listrik. Dia menggunakan gelembung kaca yang tipis yang diisi dengan suatu larutan dan dimasukan kedalam larutan yang lain dan ternyata menghasilkan tegangan listrik. Gagasan ini kemudian dikembangkan oleh Firtz Haber dan Zygmunt Klemsiewcz yang menemukan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh gelembung kaca tersebut merupakan suatu fungsi logaritmis.

Kemudian ahli biokimia Denmark Soren Sorensen menemukan skala pH pada

tahun 1909. Karena kepekaan di dalam dinding gelas sangat tinggi, berkisar antara

10 sampai 100 Mega-Ohm, voltase elektrode kaca tidak bisa diukur dengan teliti

sampai tabung elektron telah ditemukan. Kemudiannya, penemuan transistor efek

medan (field-effect transistors FETs) dan integrated sirkit ( ICs) dengan meringankan

temperatur, membuatnya mungkin untuk mengukur voltase elektrode kaca itu dengan

teliti. Voltase yang diproduksi oleh satu pH unit (misalnya saja dari pH=7.00 - 8.00)

secara khas sekitar 60 mV ( mili volt). Kini Ph Meter yang terdiri atas mikro

prosesor yang diperlukan untuk koreksi temperatur dan kalibrasi.

Meskipun demikian, pH meter modern masih mempunyai kekurangan, yaitu

perubahan yang lambat, yang merupakan masalah penting dalam menentukan skala

yangvalid.
pH meter untuk penggunaan komersial pertama kali diproduksi oleh Radiometer pada tahun 1936 di Denmark dan Arnold Orville Beckman dari Amerika Serikat. Penemuan tersebut dilakukan ketika Beckman menjadi asisten professor kimia di California Institute of Technology, dia mengatakan untuk mendapatkan metoda yang cepat dan akurat untuk pengukuran asam dari jus lemon yang diproduksi oleh California Fruit Growers Exchange (Sunkist). Hasil penemuannya tersebut membawa dia untuk mendirikan Beckman Instruments Company (sekarang Beckman Coulter).

C. PRINSIP KERJA PH METER

   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.

Skema Elektrode pH meter
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 electrode 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.
Elektroda pembanding calomel terdiri dari tabung gelas yang berisi potassium kloride (KCl) yang merupakan elektrolit yang mana terjadi kontak dengan mercuri chloride (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 kloride (AgCl2) dihubungkan kedalam larutan tersebut. Untuk meminimalisir pengaruh electric yang gak 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 temperature yaitu suatu alat untuk mengkoreksi pengaruh temperature. Antara elektroda pembanding dengan elektroda gelas sudah disusun dalam satu kesatuan.

D. CARA KERJA pH METER

   Rangkaian instrumen pH meter pada dasarnya tidak lebih daripada suatu voltmeter yang ditmpilkan dalam satuan pH unit sebagai ganti satuan volt. Impedensi masukan pada indikator meter harus sangat tinggi karena ketahananya tinggi pula (kira-kira 20 sampai 1000 M ) dari pada alat  pendeteksi elektrode kaca secara khusus digunakan dalam pH meter. Rangkaian sirkit suatu pH meter sederhana pada umumnya terdiri dari penguat operasional (Amplifier) yang di dalamya dapat membalikkan bentuk wujud dari satuan volt ke satuan pH, dengan perolehan total voltase sekitar - 17.  Amplifier Pembalikan mengkonversi voltase yang kecil yang diproduksi oleh alat pendeteksi (- 0.059 volt/pH di dalam larutan netral, + 0.059 volt/pH di dalam larutan asam) ke dalam pH unit, yang kemudian akan diterjemahkan setiap 7 volt ke dalam skala pH. Sebagai contoh:

Pada pH netral ( pH 7) voltase yang di keluaran oleh  alat pendeteksi adalah 0 volt. maka perhitunganya 0* 17+ 7= 7. Pada pH bersifat alkali, voltase yang di keluarkan oleh alat pendeteksi terbentang sekitar > 0 untuk + 0.41 volt ( 7* 0.059= 0.41). Maka untuk suatu contoh pH 10 ( 3 unit pH dari netral), maka perhitunganya adalah 3* 0.059= 0.18 volt, jadi tegangan listrik yang dikeluarkan oleh amplifier meter adalah 0.18* 17+ 7= 10. Pada pH asam, voltase yang di keluaran oleh alat pendeteksi diantara - 0.7 volt< 0. Maka untuk suatu contoh pH 4 ( juga 3 pH unit dari netral, tapi lebih rendah ), maka perhitunganya adalah 3* + 0.059 = + 0.18 volt, jadi teganganlistrik yang dikeluarkan oleh amplifier meter adalah - 0.18* 17+ 7= 4.

PH meter adalah  alat untuk mengukur tingkat keasaman dan kebasa-an air minum
Keasaman dalam larutan itu dinyatakan sebagai kadar ion hidrogen disingkat dengan [H+], atau sebagai pH yang artinya –log [H+]. Dengan kata lain pH merupakan ukuran kekuatan suatu asam. pH suatu larutan dapat ditera dengan beberapa cara antara lain dengan jalan menitrasi larutan dengan asam dengan indikator atau yang lebih teliti lagi dengan pH meter. Pengukur PH tingkat asam dan basa air minum ini bekerja secara digital, PH air disebut asam bila kurang dari 7,
PH air disebut basa (alkaline) bila lebih dari 7 dan
PH air disebut netral bila ph sama dengan 7. PH air minum ideal menurut standar Departemen Kesehatan RI adalah berkisar antara 6,5 sampai 8,5
Cara kerja alat ini adalah dengan cara mencelupkan kedalam air yang akan diukur (kira-kira kedalaman 5cm) dan secara otomatis alat bekerja mengukur.
Pada saat pertama dicelupkan angka yang ditunjukkan oleh display masih berubah-ubah, tunggulah kira-kira 2 sampai 3 menit sampai angka digital stabil

Selain untuk mengukur ph air maka ph meter ini dapat digunakan untuk mengukur ph tanah dengan terlebih dahulu mencampurkan tanah yang akan diukur dengan sejumlah air. Komposisi campuran air dan tanah mengikuti aturan yang berlaku yaitu dengan nisbah 1:1 atau 1:2,5 atau 1:5. Tipe keasaman aktif atau keasaman actual disebabkan oleh adanya Ion H+ dalam larutan tanah. Keasaman ini ditulis dengan pH (H2O).

Jika pemakaian sudah mencapai beberapa lama misalnya 3 tahun, maka pengukuran PH terkadang bisa menjadi tidak akurat lagi, untuk itu diperlukan proses kalibrasi. PH meter digital dapat dikalibrasi menggunakan larutan standar misalnya Solusi PH7, PH10 atau PH14. Pada saat pertama kali Anda terima alat ini maka kondisi PH meter adalah telah siap untuk digunakan pengukuran. Hal ini dikarenakan telah dikalibrasi oleh pihak pabrik dengan hasil kalibrasi dilampirkan dalam kotak dus.

E. LARANGAN PENGGUNAAN

   PH Meter ini tidak boleh digunakan untuk mengukur cairan sebagai berikut :

1. Air panas dengan suhu melebihi suhu kamar karena pengukuran menjadi tidak presisi
2. Air Es / air dingin dengan suhu dibawah suhu kamar karena pengukuran menjadi tidak presisi
3. Air Payau atau air laut atau air garam karena pembacaan menjadi error, untuk pengukuran air        laut ada alat khusus tersendiri
4.Air Accu, alkohol atau spirtus dll
5. Jenis air atau cairan lainnya yang tidak masuk dalam range pengukuran dari spesifikasi alat ini.

Selain PH meter, ada jg Electrolizer yang berguna untuk menguji dan membandingkan kualitas air minum.

                                 

 

F. KALIBRASI

    Sebelum pH meter digunakan, pH meter harus dikalibrasi terlebih dahulu dengan menggunkan standar pH atau sering disebut buffer pH. Standard pH adalah larutan yang nilai pH-nya telah diketahui pada setiap perubahan suhu. Standar pH merupakan larutan buffer pH (penyangga pH) dimana nilainya  relative konstan dan tidak mudah berubah.
Urutan kerja kalibrasi pH meter adalah :

1.Siapkan buffer pH 7 dan buffer pH 4
2.Buka penutup plastic elektroda
3. Bilas elektroda dengan air DI (De Ionisasi/ air bebas ion) dan keringkan dengan menggunakan kertas tisu
4.Nyalakan pH meter dengan menekan tombol ON/OFF.
5.Masukan elektroda kedalam larutan buffer pH 7
6.Tekan tombol CAL dua kali, putar elektroda agar larutan buffer homogeny
7.Biarkan beberapa saat sampai nilai yang tertera di disply tidak berubah
8.Tekan tombol CAL satu kali lagi, dan biarkan tulisan CAL pada disply berhenti berkedip
9.Angkat elektroda dari larutan buffer pH 7, kemudian bilas dengan air DI beberapa kali dan keringkan dengan kertas tisu
10.Masukan elektroda kedalam larutan buffer pH 4
11.Tekan tombol CAL dua kali, putar elektroda agar larutan buffer homogeny
12.Biarkan beberapa saat sampai nilai yang tertera di disply tidak berubah
13.Tekan tombol CAL satu kali lagi, dan biarkan tulisan CAL pada disply berhenti berkedip
14. Angkat elektroda dari larutan buffer pH 4, kemudian bilas dengan air DI beberapa kali dan keringkan dengan kertas tisu
15.  Pada layar bagian bawah akan muncul angka 7 dan angka 4 yang menunjukan pH meter tersebut telah dikalibrasi dengan buffer pH 7 dan buffer pH 4
16. pH meter telah siap digunakan

G. PENGUKURAN pH LARUTAN

    Setelah pH meter dikalibrasi maka pH meter tersebut sudah siap digunakan. Biasanya kalibrasi disarankan dilakukan setiap 1 kali sehari sebelum digunakan.
Cara pengukurannya adalah sebagai berikut:

1.Siapkan sampel larutan yang akan di check pH-nya.
2.Jika larutan panas, biarkan larutan mendingin sampai dengan suhunya sama dengan suhu ketika kalibrasi. Contohnya jika kalibrasi dilakukan pada suhu 20°C maka pengukuran pun dilakukan pada suhu 20°C.
3.Buka penutup plastic elektroda, bilas dengan air DI dan keringkan dengan menggunakan kertas tisu.
4.Nyalakan pH meter dengan menekan tombol ON/OFF.
5.Masukan elektroda kedalam sampel, kumudian putar agar larutan homogeny.
6.Tekan tombol MEAS untuk memulai pengukuran, pada layar akan muncul tulisan HOLD yang kelapkelip.
7.Biarkan sampai tulisan HOLD pada layar berhenti kelap-kelip.
8. Nilai pH yang ditunjukan pada layar adalah nilai pH larutan yang di check
9. Matikan pH meter dengan menekan kembali tombol ON/OFF

H. PEMELIHARAAN pH METER

    pH meter harus dilakukan perawatan berkala untuk menjaga umur pakai dari alat tersebut. Pemeliharaannya meliputi :

a. Batere, penggantian batere dilakukan jika pada layar muncul tulisan low battery
b. Elektroda, pembersihan elektroda bisa dilakukan berkala setiap minimal satu minggu satu kali. Pembersihannya menggunakan larutan HCL 0.1N (encer) dengan cara direndam selama 30 menit, kemudian dibersihkan dengan air DI.
c. Penyimpanan, ketika tidak dipakai, elektroda terutama bagian gelembung gelasnya harus selalu berada pada keadaan lembab. Oleh karena itu penyimpanan elektroda disarankan selalu direndam dengan menggunkan air DI. Penyimpanan pada posisi kering akan menyebabkan membrane gelas yang terdapat pada gelembung elektroda akan mudah rusak dan pembacaannya tidak akurat.
d. Suhu penyimpan. Ketika disimpan, pH meter tidak boleh berada pada suhu ruangan yang panas karena akan menyebabkan sensor suhu pada alat cepat rusak.

I. JENIS-JENIS pH METER.

   pH meter terbentang dari alat seperti pena murah dan sederhana sampai ke

instrumen laboratorium yang mahal dan kompleks dengan komputer yang

dihubungkan dengan beberapa masukan untuk indikator; ( ion-sensitive, redox),

electroda acuan, dan sensor temperatur seperti thermoresistors atau thermocouples.

Model lebih murah kadang-kadang memerlukan pengukuran temperatur karena pada

model ini pengukuran pH dipengaruhi oleh suhu. Dan Meter untuk Pemeriksaan

khusus juga tersedia. Dan digunakan untuk pada aplikasi khusus, lingkungan kasar,

dan lain lain. Saat ini pH meter saku sudah tersedia dengan harga beberapa sepuluh

dolar saja yang secara otomatis dapat mengganti kerugian untuk mengukur

temperatur.

.

1. Body pH meter 

2. Body elektroda

3. Layar 

4. Kabel elektroda

 5. Kabel sensor suhu 

6. Tombol MEAS untuk pengukuran 

7. Tombol MODE untuk pemilihan mode pengukuran 

8. Tombol Set untuk setting pengukuran 

9. Tombol CAL untuk proses kalibrasi 

10. Tombol CAL DATA untuk mereview data kalibrasi yang telah dilaukan 

11. Tombol ON/OFF 

12. Tombol Data OUT untuk mengeluarkan data yang sudah di input 

13. Tombol ENTER 

14. Elektroda gelas  

15. Elektroda pembanding (reference)

J.     MACAM BENTUK pH METER

        

                                       

                         

         

        

K.    KESIMPULAN

   Dengan pH meter elektroda, saat ini mengukur kadar keasaman dapat lebih

mudah dan lebih valid dari pada dengan kertas pH strip, kertas lakmus. Karena pada

pH meter elektroda dapat diketahui langsung berapa derajat keasaaman suatu larutan.

pH meter dapat bekerja karena terdapatnya aliran listrik pada elektroda yang

kemudian disalurkan dan di interprestasikan pada meter atau penunjuk angka, dan

aliran listrik pada tiap larutan berbeda-beda.

Setiap akan digunakan, pH meter haris dikalibrasi dulu. Karena pada waktu

penyimpanan dimungkinkan terjadi perubahan standarisasi yang disebabkan

berkurannya ion dalam elektroda.

Ada beberapa macam jenis pH meter elektroda, mulai dari yang murah

sederhana dan yang rumit dengan tingkat validitas tinggi. Dan masing-masing punya

kelebihan yang berbeda.