PRAKTIKUM TEKNIK LINGKUNGAN "pH" by Misnani, 2010

I.     PENGERTIAN

pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H⁺) yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional (Anonim, 2010)

selain definisi diatas, pH didefinisikan sebagai minus logaritma dari aktivitas ion hidrogen dalam larutan berpelarut air. pH merupakan kuantitas tak berdimensi.

dengan a_H adalah aktivitas ion hidrogen. Alasan penggunaan definisi ini adalah bahwa a_H dapat diukur secara eksperimental menggunakan elektroda ion selektif yang merespon terhadap aktivitas ion hidrogen ion.

Konsep pH pertama kali diperkenalkan oleh kimiawan Denmark Søren Peder Lauritz Sørensen pada tahun 1909. Tidaklah diketahui dengan pasti makna singkatan "p" pada "pH". Beberapa rujukan mengisyaratkan bahwa p berasal dari singkatan untuk powerp (pangkat), yang lainnya merujuk kata bahasa Jerman Potenz (yang juga berarti pangkat), dan ada pula yang merujuk pada kata potential. Jens Norby mempublikasikan sebuah karya ilmiah pada tahun 2000 yang berargumen bahwa p adalah sebuah tetapan yang berarti "logaritma negatif".

Air normal yang memenuhi syarat untuk suatu kehidupan mempunyai pH sekitar 6,5 – 7,5. Air akan bersifat asam atau basa tergantung besar kecilnya pH. Bila pH di bawah pH normal, maka air tersebut bersifat asam, sedangkan air yang mempunyai pH di atas pH normal bersifat basa. Air limbah dan bahan buangan industri akan mengubah pH air yang akhirnya akan mengganggu kehidupan biota akuatik (Warlina, 2004). Larutan dengan pH kurang daripada tujuh disebut bersifat asam, dan larutan dengan pH lebih daripada tujuh dikatakan bersifat basa atau alkali. Pengukuran pH sangatlah penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan kimia seperti kimia, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu pangan, rekayasa (keteknikan), dan oseanografi. Tentu saja bidang-bidang sains dan teknologi lainnya juga memakai meskipun dalam frekuensi yang lebih rendah (Anonim, 2010).

II.  ALAT YANG DIGUNAKAN

Alat yang umumnya digunakan untuk mengukur pH adalah elektroda gelas. Prinsip menggunakan elektroda gelas yaitu dengan mengukur perbedaan potensial E antara elektroda yang sensitif dengan aktivitas ion hidrogen dengan elektroda referensi. Perbedaan energi pada elektroda gelas ini idealnya mengikuti persamaan Nernst:

dengan E adalah potensial terukur, E⁰ potensial elektroda standar, R tetapan gas, T temperatur dalam kelvin, F tetapan Faraday, dan n adalah jumlah elektron yang ditransfer. Potensial elektroda E berbanding lurus dengan logartima aktivitas ion hidrogen. Umumnya indikator sederhana yang digunakan adalah kertas lakmus yang berubah menjadi merah bila keasamannya tinggi dan biru bila keasamannya rendah. Selain menggunakan kertas lakmus, indikator asam basa dapat diukur dengan pH meter yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit / konduktivitas suatu larutan (Anonim, 2010).

Selain elektroda gelas , pH bisa ditentukan dengan menggunakan pH meter. pH meter (pH elektroda) adalah suatu instrumen elektronik yang digunakan untuk pengukuran pH (kadar keasaman) suatu larutan ( meskipun bisa juga digunakan untuk pengukuran pH unsur semi-solid).Kadar keasaman suatu larutan dikatakan netral apabila bernilai 7. Selain pH meter, alat lain yang digunakan untuk mengukur kadar pH antara lain fenolptali dan pH strip. Sejarah dalam mengukur kadar keasaman cairan secara elektris dimulai pada tahun 1906 ketika Max Cremer di dalam studinya tentang hubungan cairan (interaksi antara zat cair dan zat padat) dan ditemukan ternyata hubungan antara cairan bisa  dipelajari dengan bertiupnya suatu gelembung dari kaca tipis satu cairan yang di tempatkan di dalam dan di luar. Itu membuat suatu tegangan elektrik yang bisa diukur. Gagasan ini telah diambil lebih lanjut oleh Fritz Haber (yang menemukan sintese amoniak dan tiruan fertiliser) dan Zygmunt Klemsiewicz yang menemukan bahwa bohlam/gelembung kaca (yang ia namakan elektrode kaca) bisa digunakan untuk mengukur aktivitas ion hidrogen yang diikuti 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 yang valid (Haqiqi, 2004).

III.              Prinsip Kerja Alat

A.    Cara kerja pH meter

Gambar 1. pH meter

Add caption

Gambar diatas merupakan Suatu pH meter sederhana terdiri dari alat pendeteksi yang dibenamkan dalam larutan yang bersifat alkali. Dan  dua tombol digunakan untuk mengkalibrasi alat. Rangkaian instrumen pH meter pada dasarnya tidak lebih daripada suatu voltmeter yang ditampilkan 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 ) daripada 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.

Contoh perhitungan menggunakan pH meter antaralain:

1.      pH netral ( pH 7) voltase yang di keluaran oleh alat pendeteksi adalah 0 volt. maka perhitunganya 0* 17+ 7= 7. 

2.      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.

3.      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 tegangan listrik yang dikeluarkan oleh amplifier meter adalah - 0.18* 17+ 7= 4.  

B.     Kalibrasi dan penggunaan pH meter

Kalibrasi harus dilakukan paling sedikit dengan dua orang, tetapi lebih baik  dilakukan oleh tiga orang atau lebih dan biasanya larutan yang digunakan adalah  larutan standard, meskipun saat ini instrumen modern dapat tetap menjaga kalibrasi  hingaa suatu bulan. Salah satu dari larutan penyangga mempunyai pH 7.01 (mendekati pH netral) dan larutan penyangga yang kedua dipilih untuk menyamakan pH itu yang mencakup di mana pengukuran itu diambil (Haqiqi, 2004). Umumnya pH 10.01 untuk larutan standard dan pH 4.01 untuk larutan asam ( Haruslah dicatat bahwa pH larutan kalibrasi hanya sah pada suhu 25°C). Perolehan hasil yang ditunjukkan pada meter disesuaikan berulang-kali sebagai pemeriksaan secara berurutan dan ditempatkan pada dua kalibrasi yang baku sampai pembacaan akurat diperoleh pada kedua larutan.  Pada instrumen modern sudah dengan sendirinya mengotomatiskan proses ini dan hanya memerlukan sekali saja pada setiap larutan, atau paling tidak dua kali.

C.    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, Meter untuk Pemeriksaan khusus juga tersedia. Saat ini pH meter saku sudah tersedia dengan harga beberapa sepuluh dolar saja yang secara otomatis dapat mengganti kerugian untuk mengukur temperature (Haqiqi, 2004).

D.    Pemeliharaan pH Meter

pH meter harus dirawat secara berkala untuk menjaga umur pakai dari alat tersebut. Menurut  Cahya (2009), Pemeliharaannya meliputi :

1.      Penggantian batere dilakukan jika pada layer muncul tulisan low battery

2.      Pembersihan elektroda bisa dilakukan berkala setiap minimal 1 minggu sekali. Pembersihannya menggunakan larutan HCl 0.1 N (encer) dengan cara direndam selama 30 menit kemudian dibersihkan dengan air DI.

3.      Ketika tidak dipakai, elektroda utama bagian gelembung gelasnya harus selalu berada pada keadaan lembab. Oleh karena itu, penyimpanan elektroda disarankan selalu direndam dengan menggunakan air DA. Penyimpanan pada posisi kering akan menyebabkan membran gelas yang terdapat pada gelembung elektroda akan mudah rusak dan pembacaannya tidak akurat.

4.      Ketika disimpan, pH meter tidak boleh berada pada suhu ruangan yang panas karena akan menyebabkan sensor suhu pada alat cepat rusak.

IV.    KESIMPULAN

Berdasarkan literature diatas dapat disimpulkan bahwa :

1.      pH didefinisikan sebagai minus logaritma dari aktivitas ion hidrogen dalam larutan berpelarut air.

2.      Alat yang umumnya digunakan untuk mengukur pH adalah elektroda gelas dan pH meter. Selain itu, digunakan juga fenolptali dan pH strip.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2010. pH. (Online). (Http://www.wikipedia.com, diakses 8 November 2010).

Cahya, A. N. 2009. Prinsip Kerja pH Meter. (Online). (Http://cahya-teknologikita.blogspot.com/2009/12/prinsip-kerja-ph-meter.html, diakses 08 November 2010).

Haqiqi, S. H. 2008. pH Meter Elektroda. Universitas Brawijaya. Malang.

Warlina, L. 2004. Pencemaran Air: Sumber, dampak dan Penanggulangannya. IPB. Bogor.