Titrasi Asam-Basa Nonaqueous – Kesalahan Umum dan Cara Menghindarinya.
12 Jul 2021
Artikel
Bagikan Artikel
Titrasi asam-basa nonaqueous banyak digunakan di berbagai industri, termasuk sektor petrokimia dan farmasi. Baik untuk menentukan angka asam (Acid Number/AN) atau angka basa (Base Number/BN) pada minyak dan lemak, melakukan titrasi terhadap zat yang tidak larut dalam air, maupun mengkuantifikasi produk dengan tingkat keasaman atau kebasaan yang berbeda secara terpisah, titrasi asam-basa nonaqueous merupakan metode pilihan utama.
Jika Anda telah memiliki pengalaman dalam melakukan titrasi asam-basa nonakuosa, Anda mungkin menyadari bahwa terdapat beberapa tantangan yang harus diatasi dibandingkan dengan titrasi asam-basa dalam media berair.
Dalam artikel blog ini, saya akan membahas beberapa masalah yang paling umum muncul selama pelaksanaan titrasi asam-basa nonaqueous serta menjelaskan cara terbaik untuk menghindarinya. Hal penting yang perlu diperhatikan adalah bahwa tidak ada satu solusi tunggal yang dapat diterapkan untuk melakukan semua titrasi asam-basa nonaqueous dengan benar. Prosedur yang tepat sangat bergantung padan pelarut dan titran yang digunakan.
Untuk langsung menuju topik tertentu, klik tautan yang sesuai di bawah ini:
Apakah itu titrasi asam basa nonaqueous ?
Sebelum membahas titrasi nonaqueous, mari kita terlebih dahulu meninjau secara singkat titrasi asam-basa dalam media berair
Pada metode ini, sampel dilarutkan dalam air. Selanjutnya, tergantung pada sifat sampel tersebut, apakah bersifat asam atau bersifat basa, titrasi dilakukan menggunakan larutan basa berair atau larutan asam berair sebagai titran. Untuk mendeteksi titik akhir titrasi, digunakan elektroda pH kaca (glass pH electrode) sebagai indikator.
Namun, dalam beberapa kasus, titrasi berair tidak dapat dilakukan karena sifat sampel yang dianalisis. Oleh karena itu, titrasi asam-basa nonakuosa digunakan ketika:
- Zat yang akan dianalisis tidak larut dalam air.
- Sampel berupa lemak atau minyak.
- Komponen-komponen dalam campuran asam atau basa perlu ditentukan secara terpisah melalui titrasi.
Dalam kondisi tersebut, pelarut organik yang sesuai digunakan untuk melarutkan sampel sebagai pengganti air. Pelarut yang digunakan sebaiknya memiliki karakteristik berikut:
- Mampu melarutkan sampel dengan baik dan tidak bereaksi dengan sampel tersebut.
- Memungkinkan penentuan komponen-komponen dalam suatu campuran secara terpisah.
- Sebisa mungkin tidak bersifat toksik (beracun)
Pelarut yang paling sering digunakan meliputi etanol, metanol, isopropanol, toluena, dan asam asetat glasial (atau campuran dari pelarut-pelarut tersebut). Titran tidak dibuat menggunakan air, melainkan dilarutkan dalam pelarut yang sesuai. Beberapa titran basa nonakuosa yang umum digunakan adalah kalium hidroksida (KOH) dalam isopropil alkohol atau natrium hidroksida (NaOH) dalam etanol, sedangkan titran asam nonakuosa yang sering digunakan adalah asam perklorat dalam asam asetat glasial.
Karena sifat pelarut nonakuosa, pelarut-pelarut tersebut umumnya merupakan penghantar listrik yang buruk dan memiliki kapasitas penyangga (buffering) yang rendah. Hal ini membuat proses penentuan titik akhir titrasi menjadi sedikit lebih menantang, karena elektroda yang digunakan harus sesuai untuk jenis sampel tersebut. Oleh karena itu, Metrohm menawarkan Solvotrode easyClean, yang dikembangkan secara khusus untuk titrasi nonaqueuos.
Elektroda pH ini menawarkan keunggulan berikut dibandingkan dengan elektroda pH standar:
- Permukaan membran yang luas dan resistansi membran yang rendah, sehingga memberikan pembacaan yang akurat, bahkan pada larutan dengan kapasitas buffer yang rendah.
- Diafragma sambungan gerus (ground-joint diaphragm) yang fleksibel, yang mudah dibersihkan meskipun terkontaminasi oleh sampel berminyak atau lengket. Selain itu, diafragma ini memberikan aliran elektrolit yang simetris untuk reprodusibilitas hasil yang sangat baik.
- Elektroda dilengkapi pelindung (shielded) sehingga lebih tahan terhadap gangguan elektrostatik.
- Dapat digunakan dengan berbagai elektrolit nonaqueous, seperti litium klorida dalam etanol.
- Cocok untuk berbagai aplikasi titrasi nonakuosa, sehingga memberikan fleksibilitas yang tinggi dalam penggunaan laboratorium.
Pada bagian berikutnya, saya akan membahas kesalahan-kesalahan yang paling umum terjadi saat melakukan titrasi asam-basa nonaqueous secara potensiometri, serta cara-cara yang dapat Anda lakukan untuk menghindarinya.
Efek Elektrostatik
Pengaruh efek elektrostatik selama analisis umumnya dapat diabaikan. Namun, Anda mungkin pernah melihat kurva seperti yang ditunjukkan di bawah ini, yang tampak relatif normal hingga tiba-tiba muncul lonjakan (spike) yang tidak terduga.
Hal ini merupakan indikasi adanya efek elektrostatik. Namun, dari mana asalnya dan bagaimana cara mengatasinya?
Muatan elektrostatik dapat dihasilkan dari berbagai sumber, salah satunya adalah gesekan. Sebagai contoh, saat berjalan di atas suatu permukaan, tubuh Anda dapat menghasilkan dan menyimpan muatan elektrostatik. Anda mungkin pernah menyentuh gagang pintu setelah berjalan di atas karpet dengan mengenakan kaus kaki dan merasakan sengatan listrik kecil. Sensasi tersebut merupakan pelepasan muatan elektrostatik yang telah terakumulasi.
Jika kita mengasumsikan bahwa tubuh Anda bermuatan elektrostatik dan kemudian Anda mendekati elektroda yang sedang digunakan untuk pengukuran, hal ini dapat menyebabkan munculnya lonjakan sinyal (spike) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan bahwa muatan elektrostatik pada tubuh telah dilepaskan dengan baik atau menghindari mendekati elektroda selama proses pengukuran berlangsung.
Masalah ini dapat dicegah dengan mengenakan pakaian yang sesuai. Penggunaan pakaian dan sepatu ESD (Electrostatic Discharge) sangat direkomendasikan saat melakukan titrasi nonakuosa, karena dapat membantu mencegah akumulasi dan pelepasan muatan elektrostatik yang dapat mengganggu hasil pengukuran.
Diafragma Tersumbat (Blocked Diaphragm)
Diafragma yang tersumbat merupakan masalah lain yang lebih sering terjadi selama titrasi nonakuosa. Karena sampel yang bersifat berminyak dan lengket, Anda mungkin pernah melihat bahwa diafragma elektroda menjadi tersumbat dan tidak dapat dibuka lagi. Apa yang harus Anda lakukan dalam kondisi seperti Copilot said:
Dalam sebagian besar kasus, Anda dapat merendam elektroda dalam gelas beker berisi air hangat semalaman. Perlakuan ini sering kali membantu melonggarkan sumbatan pada diafragma. Untuk sepenuhnya mencegah penyumbatan diafragma,, Solvotrode dengan teknologi easyClean .Dalam kasus ini, sebaiknya digunakan elektroda dengan diafragma yang dapat dibuka dan dibersihkan. Dengan elektroda ini, elektrolit dikeluarkan dengan menekan bagian kepala elektroda, sehingga memastikan diafragma tidak tersumbat.
Pemilihan Elektrolit dan Larutan Penyimpanan
Kami merekomendasikan dua jenis elektrolit untuk titrasi nonaqueous.
Untuk titrasi dengan titran alkalin: tetraethylammonium bromide c(TEABr) = 0.4 mol/L in ethylene glycol
Untuk titrasi dengan titran asam: lithium chloride c(LiCl) = 2 mol/L in ethanol
Pastikan elektroda disimpan dalam elektrolit yang sama dengan elektrolit pengisi yang digunakan di dalam elektroda..
Pemeriksaan Elektroda sesuai dengan ASTM D664
Untuk memeriksa apakah Solvotrode masih berada dalam kondisi kerja yang baik, lakukan pengujian sesuai dengan ASTM D664 menggunakan larutan buffer pH 4 dan pH 7. Prosedurnya adalah sebagai berikut:
- Ukur potensial larutan buffer pH 4,0 sambil diaduk, kemudian catat nilainya setelah 1 menit.
- Lepaskan elektroda dan bilas dengan baik menggunakan air deionisasi.
- Ukur potensial larutan buffer pH 7,0 sambil diaduk, kemudian catat nilainya setelah 1 menit.
- Hitung selisih mV antara hasil pembacaan pada buffer pH 4,0 dan pH 7,0.
- Selisih tersebut harus lebih besar dari 162 mV (20–25 °C) untuk menunjukkan bahwa elektroda masih dalam kondisi yang baik.
Jika perbedaan potensial yang terukur kurang dari 162 mV, maka elektroda memerlukan perawatan. Angkat selubung fleksibel (flexible sleeve) pada diafragma sambungan gerus (ground-joint diaphragm) untuk membiarkan sejumlah elektrolit mengalir keluar. Ulangi pengukuran sesuai dengan langkah-langkah di atas. Jika nilainya masih kurang dari 162 mV, bersihkan elektroda atau ganti dengan yang baru.
Pembilasan yang benar sangat penting jika Anda ingin memperoleh hasil yang andal. Jika tidak, kurva titrasi dapat menjadi lebih datar dan titik ekuivalen tidak lagi dapat dikenali. Gambar 2 mengilustrasikan fenomena ini dengan sangat baik.
Sampel yang digunakan adalah sama, namun dapat terlihat bahwa titik ekuivalen dan potensial awal mulai bergeser, serta kurva-kurva yang dihasilkan menjadi semakin datar. Hal ini menunjukkan adanya prosedur pembersihan yang tidak tepat di antara pengukuran. Elektroda yang bersangkutan ditunjukkan pada Gambar 3.
Elektroda ini jelas tidak dibersihkan dengan benar! Siapa pun yang melakukan titrasi nonakuosa harus mempertimbangkan pelarut mana yang paling efektif untuk melarutkan residu yang tersisa. Karena sifat unik dari setiap sampel, masalah ini tidak dapat dengan mudah diselesaikan oleh analis lain. Namun demikian, jangan mengabaikan elektroda yang memiliki kondisi seperti ini.
Seperti yang mungkin Anda ingat dari artikel blog kami sebelumnya tentang pengukuran pH, sangat penting untuk menjaga lapisan hidrasi pada membran kaca tetap utuh. Pelarut nonakuosa dapat menghilangkan hidrasi (mendehidrasi) membran kaca dengan cukup cepat. Perubahan pada lapisan hidrasi ini dapat memengaruhi potensial yang terukur. Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa lapisan hidrasi selalu berada dalam kondisi yang sama sebelum memulai titrasi agar diperoleh hasil yang paling konsisten dan dapat direproduksi.
Hal ini dapat dicapai dengan melakukan tahap pengkondisian (conditioning) pada membran kaca untuk membangun kembali lapisan hidrasi tersebut. Namun, jika pelarut mampu menghilangkan lapisan hidrasi lebih cepat daripada waktu yang dibutuhkan untuk melakukan titrasi, kondisi ini dapat menyebabkan munculnya titik ekuivalen semu (ghost equivalence points).
Oleh karena itu, elektroda sebaiknya didehidrasi sepenuhnya dan dipertahankan dalam kondisi tersebut untuk seluruh titrasi berikutnya.
| Pelarut Polar (misalnya etanol, aseton, alkohol isopropil, atau campuran yang mengandung toluena) | Pelarut Bebas Air (misalnya dimetilformamida, asetonitril, anhidrida asetat, atau campuran dari pelarut-pelarut tersebut) | |
|---|---|---|
| Persiapan Elektroda | Simpan hanya membran pH (bukan diafragmanya) dalam air deionisasi semalaman untuk membentuk kembali lapisan hidrasi yang memadai. Angkat selubung fleksibel (flexible sleeve) untuk memungkinkan sejumlah elektrolit mengalir keluar. | Hilangkan lapisan hidrasi pada membran pH dengan menempatkan hanya membran pH (bukan diafragmanya) ke dalam pelarut yang akan digunakan untuk titrasi selanjutnya. Angkat selubung fleksibel (flexible sleeve) untuk memungkinkan sejumlah elektrolit mengalir keluar. |
| Pengkondisian Membran Kaca | Tempatkan membran pH (hanya bagian bulb/bola membran) ke dalam air deionisasi selama 1 menit. | Tempatkan membran pH (hanya bagian bulb/bola membran) ke dalam pelarut yang sesuai selama 1 menit.. |
| Prosedur Pembilasan | Bilas elektroda menggunakan etanol 50-70%. Jika cara ini tidak efektif, gunakan pelarut yang sesuai untuk membilas elektroda, kemudian lakukan pembersihan lanjutan menggunakan etanol 50-70%.. | Bilas elektroda menggunakan asam asetat glasial (glacial acetic acid). Jika cara ini tidak efektif, gunakan pelarut yang sesuai untuk membilas elektroda, kemudian lakukan pembersihan lanjutan menggunakan asam asetat glasial. |
| Catatan | Pastikan untuk selalu menjaga bagian bulb (bola) elektroda berada dalam air deionisasi selama durasi waktu yang sama setiap kali dilakukan pengkondisian. Jika tidak, ketebalan lapisan terhidrasi (dan akibatnya respons elektroda) dapat bervariasi. | Hindari segala kontak antara elektroda dan air, karena hal ini dapat memicu reaksi dengan pelarut yang digunakan sehingga menyebabkan munculnya titik ekuivalen semu (ghost equivalence points) dan menghasilkan data yang tidak dapat direproduksi secara konsisten. |
Perawatan Buret
Tidak hanya elektroda yang memerlukan perhatian khusus saat melakukan titrasi nonakuosa, tetapi juga buret elektronik. Diperlukan perawatan khusus karena titran basa nonakuosa, terutama yang bersifat alkalis, sangat agresif dan cenderung mengkristal, sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya kebocoran pada buret.
Buret harus dirawat secara rutin sesuai dengan petunjuk pabrikan. Metrohm merekomendasikan prosedur berikut:
- Untuk jeda titrasi yang singkat, disarankan untuk mengisi ulang silinder dengan titrant (khusus pada OMNIS)
- Bersihkan buret dengan air deionisasi pada akhir hari kerja.
- Lumasi unit silinder pada tabung pemusat (centering tube) dan pada cakram silinder (cylinder disc).
Selain itu, periksa juga manual buret yang digunakan. Poin-poin terpenting terkait perawatan tercantum di dalamnya dan akan membantu memperpanjang masa pakai buret.
Titrasi Termometrik sebagai Alternatif
Titrasi termometrik (TET) merupakan salah satu alternatif penggunaan titrasi asam-basa nonakuosa secara potensiometri, tergantung pada sampel dan analit yang akan diukur. Titrasi termometrik memantau reaksi endotermik atau eksotermik antara sampel dan titran menggunakan termistor yang sangat sensitif.
Keunggulan TET dibandingkan titrasi potensiometri adalah penggunaan sensor yang praktis bebas perawatan, karena tidak memerlukan pengkondisian maupun pengisian ulang elektrolit. Informasi lebih lanjut mengenai titrasi termometrik dapat ditemukan pada artikel blog kami yang tercantum di bawah ini.
Titrasi termometrik – temukan bagian yang hilang
Penentuan Cepat Angka Asam dan Angka Basa dengan Titrasi Termometrik
Kesimpulan
Semoga artikel ini telah memberikan informasi mengenai masalah-masalah utama yang sering ditemui selama titrasi nonaqueous. Pertama, pastikan semua pengaruh elektrostatik telah dieliminasi. Hal ini akan menghemat banyak waktu dalam proses penelusuran dan pemecahan masalah (troubleshooting). Selanjutnya, persiapkan dan perlakukan elektroda dengan benar sebelum, selama, dan setelah titrasi. Pastikan untuk melakukan pengkondisian elektroda tepat sebelum pengukuran pertama dilakukan.
Hal yang sangat penting untuk diperhatikan adalah jenis pelarut yang akan digunakan. Jika pelarut yang digunakan bersifat polar, elektroda harus dikondisikan dalam air deionisasi. Sebaliknya, jika digunakan pelarut nonpolar seperti anhidrida asetat, elektroda harus terlebih dahulu dihilangkan lapisan hidrasinya. Di antara pengukuran, elektroda harus dibersihkan menggunakan pelarut yang sesuai dan diafragma perlu dibuka secara berkala.
Terakhir, jangan lupakan perawatan buret. Lakukan perawatan secara rutin dan gantilah komponen yang diperlukan apabila sudah tidak layak digunakan. Dengan mengikuti saran-saran ini, pelaksanaan titrasi nonaqueous akan menjadi jauh lebih mudah!
Poin Penting Yang Perlu Diingat
Titrasi Nonakuosa untuk Asam dan Basa dengan Penentuan Titik Akhir Secara Potensiometri
