Kimia analitik lapangan: titrasi, kolorimetri, hukum Beer-Lambert, konduktometri, elektrode selektif ion, dan kendali mutu

Di sebuah dapur hotel, auditor kebersihan menguji kadar klorin air sanitasi mesin pencuci piring dan mendapat angka hampir dua kali lebih rendah daripada catatan harian operator. Keduanya memakai kit warna yang sama. Di laundry gedung yang sama, kit tetes kesadahan menunjukkan air hasil pelunak masih sadah, sedangkan laboratorium luar menyatakan air itu lunak. Dan teknisi unit RO melaporkan konduktivitas air umpan naik tajam, padahal sampel diambil dari pipa yang baru saja dilewati air panas.

Tidak satu pun dari angka-angka itu pasti salah, dan tidak satu pun pasti benar. Setiap pengukuran kimia di lapangan adalah rantai: pengambilan sampel, reaksi atau sifat fisik yang dipakai, alat dan pereaksi, kalibrasi, dan cara membaca hasil. Bab ini membahas prinsip kimia di balik metode lapangan yang paling umum dan cara memeriksa apakah sebuah angka layak dipercaya.

Batas pembahasan

Bab ini membahas pemilihan metode, akurasi dan presisi, titrasi asam-basa, kompleksometri, redoks, dan pengendapan, kolorimetri dan hukum Beer-Lambert, kurva kalibrasi dan batas deteksi, konduktometri, elektrode selektif ion, serta kit uji dan kendali mutu. Sumber pemilik adalah narasi disiplin Kimia, yang memuat titrasi asam-basa sebagai cara analisis kimia, indikator yang berbeda warna dalam asam dan basa, indikator yang menandai titik ekuivalen, pKa dari pH di titik setengah ekuivalen, alkalimetri dengan larutan baku basa, kurva titrasi dari potensial sel terhadap volume titran, indikator logam yang peka terhadap kadar logam dan pH, kestabilan kompleks logam-EDTA terhadap pH, titrasi redoks tanpa indikator, reaksi warna yang harus spesifik atau setidaknya selektif, molekul berwarna yang menyerap cahaya tampak, konduktivitas yang sebanding dengan jumlah ion, konduktivitas air dari unit penukar anion, serta akurasi dan galat sistematik dari buku kimia umum, panduan ujian kimia, panduan kimia tingkat lanjut, buku kursus kimia, buku Kimia Dasar, dan buku penukar ion. Narasi Pengolahan Air dan narasi Teknik Air dan Lingkungan menambah alkalinitas sebagai dasar kesadahan karbonat, pengendalian alkalinitas di air ketel dan air pendingin, dan soal sisa klorin.

Pengukuran pH, titrasi alkalinitas, dan uji kesadahan serta klorin aktif di laundry dibahas terapan di Bab 9 · Laundry, dan titrasi konsentrasi deterjen untuk probe konduktivitas di Bab 6 · Dispensing Kimia. Kurva titrasi asam-basa diambil dari bab asam-basa lanjut, titrasi redoks dari bab redoks lanjut, dan persamaan Nernst dari bab elektrokimia. Kalibrasi, ketidakpastian, dan mutu data dibahas umum di Bab 1 · Data & Pengukuran dan Bab 61 · Kelistrikan & Kendali. Batas mutu air minum, air ketel, dan air sanitasi tidak disalin; angka itu diambil dari peraturan, pabrik peralatan, dan pemasok bahan kimia. Prosedur baku sebuah kit diambil dari petunjuk pabrik kit itu.

Dari pertanyaan ke metode

Metode analisis dipilih dari pertanyaannya. Pertanyaan "apakah air bilas sudah bebas deterjen" memerlukan metode yang peka pada kadar rendah. Pertanyaan "apakah dosis deterjen di bak sesuai" memerlukan metode yang tepat pada kadar tinggi. Pertanyaan "apakah air pelunak masih bekerja" cukup dijawab ya atau tidak dengan ambang tertentu. Empat hal perlu ditetapkan sebelum memilih:

1. Analit dan bentuknya. Klorin bebas berbeda dari klorin total; kesadahan total berbeda dari kesadahan kalsium; besi terlarut berbeda dari besi total.
2. Rentang kadar yang diharapkan. Metode yang bagus pada 1 sampai 10 mg/L dapat gagal pada 100 mg/L.
3. Ketelitian yang diperlukan. Keputusan dosis memerlukan ketelitian lebih tinggi daripada pemeriksaan ada atau tidak.
4. Pengganggu yang mungkin ada. Zat lain di sampel dapat ikut bereaksi atau menutupi warna.

Buku Kimia Dasar dalam sumber mencatat bahwa reaksi warna untuk analisis harus spesifik, atau sedikitnya selektif. Itu berlaku untuk semua metode: tidak ada metode yang hanya melihat analit tanpa melihat apa pun yang lain.

Akurasi, presisi, dan galat sistematik

Buku kimia umum dalam sumber mendefinisikan akurasi sebagai kedekatan angka terukur dengan nilai sebenarnya. Presisi adalah kedekatan hasil pengulangan satu sama lain. Panduan kimia tingkat lanjut dalam sumber memberi contoh alat yang menderita galat sistematik besar tetapi sangat presisi. Pembedaan ini penting di lapangan: hasil yang selalu sama belum tentu benar.

Galat sistematik menggeser semua hasil ke satu arah, misalnya pereaksi kedaluwarsa, larutan baku yang konsentrasinya berubah, pipet yang selalu kurang, atau warna pembanding yang pudar. Galat acak menyebarkan hasil ke dua arah, misalnya pembacaan titik akhir yang berbeda-beda atau tetes yang tidak seragam. Galat acak dikurangi dengan pengulangan; galat sistematik hanya ditemukan dengan membandingkan terhadap acuan, seperti larutan baku yang diketahui kadarnya. Bab 1 · Data & Pengukuran membahas ketidakpastian secara umum.

Pada kasus pembuka, perbedaan dua kali lipat pada kit yang sama lebih mungkin berasal dari cara pakai daripada dari kit: sampel yang dibiarkan terlalu lama sehingga klorinnya hilang, waktu reaksi yang berbeda, atau kadar yang terlalu tinggi sehingga pereaksi DPD terputihkan dan warnanya justru memudar. Kemungkinan terakhir dibahas di bagian kit uji.

Titrasi: prinsip dan perhitungan umum

Buku kimia umum dalam sumber memperkenalkan titrasi asam-basa sebagai salah satu bentuk analisis kimia. Titrasi menambahkan larutan pereaksi dengan konsentrasi yang diketahui tepat, yaitu titran atau larutan baku, ke sampel sampai reaksi tepat selesai. Buku Kimia Dasar mencatat contoh alkalimetri, yaitu titrasi penetralan dengan larutan baku basa. Titik ketika jumlah titran tepat setara dengan analit disebut titik ekuivalen. Panduan kimia tingkat lanjut dalam sumber mencatat bahwa indikator menunjukkan saat titik ekuivalen tercapai, walaupun yang sebenarnya terlihat adalah titik akhir, yaitu saat indikator berubah warna. Selisih keduanya adalah galat titrasi.

Perhitungan titrasi selalu mengikuti stoikiometri reaksinya:

$n_\text{analit} = \frac{a}{b} \times C_\text{titran} \times V_\text{titran}$

dengan $a/b$ perbandingan mol analit terhadap titran dalam persamaan reaksi. Kadar analit adalah mol itu dibagi volume sampel, atau dikalikan massa molar untuk mendapat mg/L. Dalam pengolahan air, kadar sering dinyatakan "sebagai CaCO₃", yaitu massa kalsium karbonat yang setara secara kimia; satu mmol ion bervalensi dua setara 100,09 mg CaCO₃.

Titik akhir dapat dideteksi dengan indikator warna atau dengan alat. Buku Kimia Dasar dalam sumber mencatat bahwa kurva titrasi dapat dibuat dari potensial sel terhadap volume titran, yaitu titrasi potensiometri, yang dipakai bila sampel berwarna atau keruh sehingga warna indikator sulit dilihat.

Titrasi asam-basa dan alkalinitas P dan M

Buku kimia umum dalam sumber mencatat bahwa indikator asam-basa adalah zat yang warnanya jelas berbeda dalam suasana asam dan basa. Indikator dipilih agar perubahan warnanya terjadi di sekitar pH titik ekuivalen, seperti dibahas di bab asam-basa lanjut. Panduan ujian kimia dalam sumber mencatat bahwa pada titrasi asam lemah dengan basa kuat, pKa asam sama dengan pH di titik setengah ekuivalen, cara sederhana untuk menentukan pKa dari kurva titrasi.

Alkalinitas air dititrasi dengan asam baku dalam dua tahap. Alkalinitas P (fenolftalein) diukur sampai pH sekitar 8,3, ketika hidroksida sudah dinetralkan dan karbonat sudah menjadi bikarbonat. Alkalinitas total atau M (metil jingga) diukur sampai pH sekitar 4,5, ketika semua bikarbonat sudah menjadi asam karbonat. Dari P dan T, bentuk alkalinitas dapat diperkirakan dengan aturan baku: bila $P = 0$, semuanya bikarbonat; bila $P < T/2$, karbonat sama dengan $2P$ dan bikarbonat sama dengan $T - 2P$; bila $P = T/2$, semuanya karbonat; bila $P > T/2$, hidroksida sama dengan $2P - T$ dan karbonat sama dengan $2(T - P)$ (Contoh 2). Narasi Pengolahan Air mencatat bahwa kadar kesadahan karbonat dan nonkarbonat merupakan fungsi alkalinitas air, dan buku penukar ion dalam narasi Teknik Air dan Lingkungan mencatat bahwa alkalinitas perlu dikendalikan di air ketel maupun air pendingin.

Titrasi kompleksometri: kesadahan dengan EDTA

Kesadahan dititrasi dengan EDTA, pengkelat yang mengikat ion logam 1 : 1 membentuk kompleks yang sangat stabil. Indikator logam, seperti hitam eriokrom T, membentuk kompleks berwarna merah anggur dengan kalsium dan magnesium; ketika EDTA sudah mengambil semua ion logam dari indikator, warnanya berubah menjadi biru. Buku Kimia Dasar dalam sumber mencatat bahwa indikator semacam ini peka terhadap perubahan kadar logam dan pH larutan, dan memuat tabel kestabilan kompleks logam-EDTA terhadap pH. Karena itu titrasi kesadahan total dilakukan pada pH sekitar 10 dengan larutan penyangga, dan titrasi kesadahan kalsium saja dilakukan pada pH sekitar 12 sampai 13, ketika magnesium mengendap sebagai hidroksida dan tidak ikut terhitung.

Perhitungannya sederhana karena perbandingannya 1 : 1: setiap mmol EDTA setara satu mmol kalsium dan magnesium, yaitu 100,09 mg sebagai CaCO₃ (Contoh 3). Ion logam lain, seperti besi, tembaga, dan aluminium, dapat ikut terikat EDTA atau mengunci indikator sehingga warna tidak berubah tajam. Pada air dari pelunak, sisa garam regenerasi tidak mengganggu, tetapi ion besi yang tinggi dapat menyesatkan kit tetes.

Titrasi redoks dan pengendapan

Titrasi redoks memakai oksidator atau reduktor baku. Bab redoks lanjut sudah membahas iodometri untuk klorin tersedia. Buku Kimia Dasar dalam sumber mencatat titrasi redoks yang tidak memerlukan indikator, yaitu permanganometri: kalium permanganat yang ungu menjadi tidak berwarna saat direduksi, sehingga tetes berlebih pertama memberi warna merah muda sebagai titik akhir. Klorin bebas di lapangan juga dapat dititrasi dengan larutan baku besi(II) amonium sulfat menggunakan DPD sebagai indikator, yang lebih tepat daripada pembandingan warna pada kadar tinggi.

Titrasi pengendapan memakai pereaksi yang membentuk endapan dengan analit. Klorida dititrasi dengan perak nitrat menurut metode Mohr: perak klorida putih mengendap lebih dulu, dan setelah klorida habis, perak berlebih membentuk perak kromat merah bata dengan indikator kalium kromat. Titrasi ini dipakai untuk memeriksa klorida di air umpan, air bilas regenerasi pelunak, dan air yang dicurigai menyebabkan korosi baja tahan karat. Indikator kromat beracun, sehingga limbahnya ditangani sebagai limbah kimia. Kelarutan endapan dibahas di bab kelarutan.

Kolorimetri dan hukum Beer-Lambert

Panduan ujian kimia dalam sumber mencatat bahwa suatu molekul berwarna bila menyerap cahaya di daerah tampak. Kolorimetri mengubah analit menjadi senyawa berwarna dengan pereaksi tertentu, lalu mengukur kadar dari kekuatan warnanya. Fotometer mengukur transmitans $T$, yaitu fraksi cahaya yang diteruskan sampel, dan absorbans $A = -\log T$. Hukum Beer-Lambert menyatakan absorbans sebanding dengan kadar:

$A = \varepsilon\,b\,c$

dengan $\varepsilon$ absorptivitas molar pada panjang gelombang yang dipakai, $b$ panjang lintasan cahaya di kuvet, dan $c$ konsentrasi. Hubungan lurus ini berlaku pada kadar rendah sampai sedang. Pada absorbans tinggi, umumnya di atas sekitar 1 sampai 1,5, cahaya yang tersisa terlalu sedikit sehingga pembacaan tidak lagi lurus dan sampel perlu diencerkan (Contoh 5). Panjang gelombang dipilih di puncak serapan senyawa berwarna, yaitu warna yang berlawanan dengan warna yang terlihat.

Kekeruhan dan warna asli sampel juga menyerap atau menghamburkan cahaya, sehingga absorbans terbaca lebih tinggi daripada yang berasal dari analit. Karena itu fotometer dinolkan dengan sampel itu sendiri tanpa pereaksi, atau sampel disaring lebih dulu bila metodenya mengizinkan.

Kurva kalibrasi, blanko, dan batas deteksi

Kurva kalibrasi menghubungkan sinyal alat dengan kadar yang diketahui. Beberapa larutan baku dengan kadar mencakup rentang sampel diukur, garis lurus ditarik, dan kadar sampel dibaca dari garis itu. Sampel yang sinyalnya di luar rentang baku diencerkan, bukan diekstrapolasi. Blanko pereaksi, yaitu air murni yang diperlakukan sama dengan sampel, menunjukkan sinyal yang berasal dari pereaksi dan wadah, bukan dari analit.

Batas deteksi adalah kadar terendah yang dapat dibedakan dari blanko dengan keyakinan wajar. Cara pendekatan yang umum memakai simpangan baku $s$ dari pengukuran blanko berulang dan kemiringan kurva kalibrasi $m$:

$\text{LOD} \approx \frac{3s}{m} \qquad \text{LOQ} \approx \frac{10s}{m}$

LOQ, batas kuantitasi, adalah kadar terendah yang dapat dilaporkan sebagai angka dengan ketelitian yang memadai. Hasil di antara LOD dan LOQ dilaporkan sebagai "terdeteksi, di bawah batas kuantitasi", bukan sebagai angka pasti (Contoh 6). Bab 61 · Kelistrikan & Kendali membahas kalibrasi instrumen dan ketertelusurannya.

Konduktometri: konduktivitas, kompensasi suhu, dan TDS

Buku kursus kimia dalam sumber mencatat bahwa konduktivitas larutan ion sebanding dengan jumlah ion yang ada. Konduktivitas $\kappa$ diukur dalam µS/cm atau mS/cm dengan sel berelektrode yang tetapan selnya diketahui. Pengukuran ini cepat dan tidak merusak sampel, tetapi tidak membedakan jenis ion. Buku penukar ion dalam sumber memberi contoh air dari unit penukar anion basa kuat dengan konduktivitas sekitar 5 µS/cm, dan air RO atau air demineral dinilai dengan cara yang sama.

Konduktivitas naik dengan suhu, kira-kira 2 persen per °C untuk banyak air alami (nilai pendekatan), karena ion bergerak lebih cepat di air yang lebih encer kekentalannya. Karena itu pengukur konduktivitas melaporkan nilai yang dikoreksi ke 25 °C:

$\kappa_{25} = \frac{\kappa_T}{1 + \alpha\,(T - 25)}$

Sampel dari pipa yang baru dilewati air panas di kasus pembuka akan terbaca tinggi bila kompensasi suhu dimatikan atau koefisiennya salah (Contoh 7). Padatan terlarut total (TDS) sering diperkirakan dari konduktivitas dengan faktor empiris sekitar 0,5 sampai 0,8 (nilai pendekatan), bergantung pada jenis garamnya; angka TDS dari pengukur konduktivitas adalah perkiraan, bukan hasil penimbangan residu. Bab 6 · Dispensing Kimia memakai prinsip yang sama untuk mengendalikan konsentrasi deterjen.

Elektrode selektif ion

Elektrode selektif ion (ISE) mengukur aktivitas satu jenis ion melalui membran yang peka terhadap ion itu, seperti elektrode pH yang peka terhadap ion hidrogen. Tegangannya mengikuti persamaan Nernst dari bab elektrokimia:

$E = E^\circ + \frac{0{,}05916}{z}\log a \quad (25\ ^\circ\text{C})$

Kemiringan ideal 59,16 mV per dekade untuk ion bermuatan satu dan 29,58 mV per dekade untuk ion bermuatan dua. Elektrode dikalibrasi dengan dua larutan baku atau lebih, dan kemiringan terukur dibandingkan dengan nilai teoretis untuk menilai kondisi elektrode, seperti elektrode pH di Bab 9 · Laundry (Contoh 8).

Elektrode mengukur aktivitas, bukan konsentrasi. Pada kekuatan ion yang berbeda, aktivitas berbeda walaupun konsentrasinya sama. Karena itu larutan baku dan sampel ditambah penyesuai kekuatan ion (ISA) dalam jumlah sama, sehingga koefisien aktivitas keduanya sama. Ion lain yang mirip dapat mengganggu; misalnya elektrode kalsium juga sedikit merespons magnesium dan natrium. Lembar data elektrode memuat koefisien selektivitasnya.

Kit uji, strip, dan kendali mutu lapangan

Kit tetes, kit pembanding warna, fotometer saku, dan strip uji membawa metode di atas ke lapangan dalam bentuk yang disederhanakan. Kit tetes kesadahan adalah titrasi EDTA dengan tetes sebagai satuan volume; kit klorin DPD adalah kolorimetri; strip adalah kolorimetri dengan pereaksi kering di atas kertas. Penyederhanaan itu membawa batas:

1. Rentang dan resolusi. Satu tetes kit kesadahan sering setara dengan sekitar 1 °dH atau 17,8 mg/L sebagai CaCO₃ untuk volume sampel yang ditentukan. Air dengan kesadahan rendah perlu volume sampel lebih besar agar terbaca.
2. Pemutihan pereaksi. Pada klorin yang terlalu tinggi, pereaksi DPD dapat teroksidasi lebih lanjut sehingga warnanya memudar dan hasil terbaca rendah. Sampel berkadar tinggi diencerkan dengan air bebas klorin.
3. Waktu dan suhu reaksi. Warna berkembang dan memudar menurut waktu; pembacaan di luar waktu yang ditetapkan memberi hasil berbeda.
4. Umur dan penyimpanan pereaksi. Pereaksi kedaluwarsa atau terpapar panas memberi galat sistematik.

Kendali mutu lapangan memerlukan empat kebiasaan sederhana: blanko dengan air bebas analit, larutan baku kontrol yang diukur berkala, sampel duplikat untuk melihat presisi, dan sampel dengan tambahan analit yang diketahui (spike) untuk melihat apakah matriks sampel mengganggu (Contoh 9). Narasi Teknik Air dan Lingkungan memuat soal perhitungan sisa klorin akhir, yang hanya bermakna bila angka pengukurannya dapat dipercaya. Pada kasus kesadahan di pembuka, kit dan laboratorium dapat dibandingkan dengan satu larutan baku yang sama untuk menemukan pihak yang bergeser.

Contoh kerja

Contoh 1. Titrasi umum. Sampel asam monoprotik 25,0 mL memerlukan 12,5 mL NaOH 0,100 M. Mol NaOH $0{,}0125 \times 0{,}100 = 1{,}25 \times 10^{-3}$ mol, sama dengan mol asam, sehingga konsentrasi asam $1{,}25 \times 10^{-3}/0{,}0250 = 0{,}0500$ M.

Contoh 2. Alkalinitas P dan M. Sampel 100 mL dititrasi dengan asam sulfat 0,020 N: 2,0 mL sampai titik fenolftalein dan total 9,0 mL sampai titik metil jingga. $P = 2{,}0 \times 0{,}020 \times 50.000/100 = 20$ mg/L dan $T = 9{,}0 \times 0{,}020 \times 50.000/100 = 90$ mg/L sebagai CaCO₃. Karena $P < T/2$, hidroksida 0, karbonat $2P = 40$ mg/L, dan bikarbonat $T - 2P = 50$ mg/L.

Contoh 3. Kesadahan dengan EDTA. Sampel 50,0 mL memerlukan 8,40 mL EDTA 0,0100 M. Mol EDTA $8{,}40 \times 10^{-5}$ mol, setara $8{,}40 \times 10^{-5} \times 100{,}09 = 8{,}41$ mg CaCO₃ dalam 50,0 mL, sehingga kesadahan total 168 mg/L sebagai CaCO₃.

Contoh 4. Klorida metode Mohr. Sampel 100 mL memerlukan 6,20 mL perak nitrat 0,0141 M, dan blanko 0,20 mL. Volume bersih 6,00 mL, yaitu $6{,}00 \times 0{,}0141 = 0{,}0846$ mmol klorida, atau $0{,}0846 \times 35{,}45 = 3{,}00$ mg dalam 100 mL. Kadar klorida 30,0 mg/L.

Contoh 5. Kalibrasi kolorimetri dan pengenceran. Blanko memberi absorbans 0,002 dan baku 2,0 mg/L memberi 0,414, sehingga kemiringan $(0{,}414 - 0{,}002)/2{,}0 = 0{,}206$ per mg/L. Sampel dengan absorbans 0,300: $(0{,}300 - 0{,}002)/0{,}206 = 1{,}45$ mg/L. Sampel lain terbaca 0,95, di atas baku tertinggi; setelah diencerkan lima kali terbaca 0,190, sehingga kadarnya $(0{,}190 - 0{,}002)/0{,}206 \times 5 = 4{,}6$ mg/L. Transmitans 40 persen sama dengan absorbans $-\log 0{,}40 = 0{,}40$.

Contoh 6. Batas deteksi. Sepuluh pengukuran blanko memberi simpangan baku absorbans 0,003. Dengan kemiringan 0,206 per mg/L: $\text{LOD} = 3 \times 0{,}003/0{,}206 = 0{,}044$ mg/L dan $\text{LOQ} = 10 \times 0{,}003/0{,}206 = 0{,}15$ mg/L. Hasil 0,08 mg/L dilaporkan sebagai terdeteksi tetapi di bawah batas kuantitasi.

Contoh 7. Kompensasi suhu konduktivitas. Sampel 40 °C terbaca 1.250 µS/cm tanpa kompensasi. Dengan $\alpha = 0{,}020$ per °C: $\kappa_{25} = 1.250/(1 + 0{,}020 \times 15) = 1.250/1{,}30 = 962$ µS/cm. Dengan faktor TDS 0,65 (angka latihan), TDS sekitar 625 mg/L. Tanpa koreksi, operator akan mengira garam di air umpan naik 30 persen.

Contoh 8. Kalibrasi elektrode kalsium. Baku 10 mg/L memberi +12,0 mV dan baku 100 mg/L memberi +40,0 mV, sehingga kemiringan 28,0 mV per dekade, yaitu $28{,}0/29{,}58 = 95$ persen dari teoretis. Sampel +30,5 mV: $\log c = 1 + (30{,}5 - 12{,}0)/28{,}0 = 1{,}661$, sehingga $c = 45{,}8$ mg/L.

Contoh 9. Duplikat dan perolehan kembali. Duplikat sampel memberi 1,20 dan 1,26 mg/L: selisih relatif $0{,}06/1{,}23 = 4{,}9$ persen. Sampel ditambah 1,00 mg/L analit lalu terukur 2,12 mg/L: perolehan kembali $(2{,}12 - 1{,}20)/1{,}00 = 92$ persen. Perolehan kembali yang jauh dari 100 persen menandakan gangguan matriks atau galat metode.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan bila:

1. Pereaksi kit atau larutan baku akan dipakai tanpa membaca SDS-nya, atau pereaksi beracun seperti kromat, sianida, atau merkuri ada dalam kit. Pakai pelindung dan buang limbahnya sebagai limbah kimia, bukan ke saluran.
2. Sampel diambil dari bak panas, tangki bahan kimia pekat, atau jalur bertekanan tanpa pelindung mata, sarung tangan, dan katup sampel yang sesuai.
3. Hasil pengukuran akan dipakai untuk keputusan keselamatan pangan atau kesehatan, seperti sanitasi atau air minum, padahal blanko, baku kontrol, atau duplikatnya menunjukkan masalah.
4. Sampel klorin atau zat lain akan diasamkan atau dicampur pereaksi di wadah tertutup tanpa mengetahui gas yang dapat terbentuk. Ikuti Bab 1 · Keselamatan.
5. Angka di luar rentang metode akan dilaporkan dengan ekstrapolasi, bukan dengan pengenceran dan pengukuran ulang.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Hasil yang selalu sama pasti benar." Presisi tinggi dapat menyertai galat sistematik besar; akurasi diperiksa dengan larutan baku.

"Warna kit yang lebih pucat berarti kadar lebih rendah." Pada klorin sangat tinggi, pereaksi DPD dapat terputihkan sehingga warna memudar.

"Konduktivitas menunjukkan zat apa yang terlarut." Konduktivitas hanya menunjukkan jumlah ion secara keseluruhan, dan sangat dipengaruhi suhu.

"TDS dari pengukur konduktivitas adalah hasil timbangan." TDS itu adalah perkiraan dengan faktor empiris yang bergantung pada jenis garam.

"Elektrode selektif ion mengukur konsentrasi." Elektrode mengukur aktivitas; penyesuai kekuatan ion menyamakan kondisi baku dan sampel.

"Hasil di bawah batas deteksi berarti nol." Hasil itu berarti kadarnya tidak dapat dibedakan dari blanko oleh metode itu.

Hubungan dengan bab lain

Bab asam-basa lanjut memberi kurva titrasi dan pKa, bab redoks lanjut iodometri dan klorin tersedia, bab elektrokimia persamaan Nernst, dan bab kelarutan kesadahan dan endapan. Bab 9 · Laundry membahas pengukuran kimia di laundry, Bab 6 · Dispensing Kimia titrasi untuk probe konduktivitas, Bab 1 · Data & Pengukuran dan Bab 61 · Kelistrikan & Kendali kalibrasi dan ketidakpastian, dan Bab 1 · Keselamatan kondisi berhenti. Bab teknik reaksi kimia berikutnya memakai hasil analisis untuk menghitung konversi.

Latihan dan pembahasan

Untuk setiap soal, tuliskan reaksi, rumus, hitungan, atau alasannya.

1. Sampel NaOH 50,0 mL memerlukan 15,0 mL HCl 0,0200 M. Berapa konsentrasi NaOH?
2. Sampel 100 mL memerlukan 5,60 mL EDTA 0,0100 M. Berapa kesadahan totalnya sebagai CaCO₃?
3. Berapa absorbans sampel dengan transmitans 25 persen?
4. Konduktivitas sampel 30 °C terbaca 800 µS/cm tanpa kompensasi. Berapa nilainya pada 25 °C dengan $\alpha = 0{,}020$ per °C?
5. Mengapa blanko pereaksi diperlukan pada kolorimetri?
6. Mengapa larutan baku dan sampel untuk elektrode selektif ion ditambah penyesuai kekuatan ion?

Kunci jawaban beralasan

1. Mol HCl $0{,}0150 \times 0{,}0200 = 3{,}0 \times 10^{-4}$ mol sama dengan mol NaOH, sehingga konsentrasinya $3{,}0 \times 10^{-4}/0{,}0500 = 0{,}0060$ M.
2. Mol EDTA $5{,}60 \times 10^{-5}$ setara $5{,}60 \times 10^{-5} \times 100{,}09 = 5{,}6$ mg CaCO₃ dalam 100 mL, yaitu 56 mg/L.
3. $A = -\log 0{,}25 = 0{,}60$, karena absorbans adalah negatif logaritma transmitans.
4. $\kappa_{25} = 800/(1 + 0{,}020 \times 5) = 800/1{,}10 = 727$ µS/cm, lebih rendah karena sampel lebih panas dari 25 °C.
5. Pereaksi, air, dan kuvet dapat memberi warna atau serapan sendiri; blanko menunjukkan sinyal itu agar tidak dihitung sebagai analit.
6. Elektrode merespons aktivitas, yang bergantung pada kekuatan ion; penyesuai dalam jumlah sama membuat koefisien aktivitas baku dan sampel sama sehingga kalibrasi berlaku untuk sampel.

Referensi