Pernahkah Anda mengalami kesulitan untuk mengukur pH sampel Anda? Hal ini mungkin dipicu oleh beberapa faktor dan yang menjadi faktor paling utama adalah kapabilitas dari elektroda yang digunakan. Kapabilitas tersebut dilihat dari beberapa sisi, diantaranya material casing elektroda, tipe junction, tipe elektroda referensi, jenis elektrolit serta strukturnya. Elemen - elemen tersebut mempengaruhi kinerja suatu elektroda dalam aplikasi tertentu, sehingga tidak semua sampel dapat diukur dengan satu elektroda pH. Tidak kompatibelnya elektroda pH dengan sampel yang hendak dianalisa dapat menyebabkan pembacaan nilai pH yang lama dan tidak stabil karena tersumbatnya junction pada elektroda. Bahkan hal ini seringkali mengakibatkan pembacaan error dan kerusakan pada elektroda pH. Untuk mencegah hal - hal negatif tersebut, artikel ini akan membahas prinsip, fungsi dan struktur elektroda secara spesifik untuk memudahkan Anda dalam menentukan tipe elektroda pH yang cocok untuk sampel Anda.
Derajat keasaman atau pH adalah ukuran keasaman suatu zat yang mengandung ion hidrogen berlebih. Berdasarkan teori yang dikemukakan Arrhenius, semakin banyak kandungan dan aktivitas ion hidrogen dalam suatu zat akan menyebabkan nilai pH semakin rendah. Dalam pembacaannya, nilai pH diukur dengan prinsip sel galvani, yakni dengan mengukur voltase yang dihasilkan akibat adanya aktivitas ion yang terjadi dalam satuan miliVolt. Voltase yang terukur kemudian dibandingkan dengan voltase yang ada pada elektroda pembanding (elektroda referensi/ reference electrode) dan perbandingan ini kemudian dikonversi menjadi nilai pH yang akan tampil pada display meter. Secara teori, karakteristik elektroda dapat dihitung dengan rumus berikut :
Dimana,
E = Potensial yang terukur dari elektroda uji;
Eo = Potensial stabil dari elektroda referensi;
2.3 RT/nF = Faktor Nernst.
Dewasa ini, elektroda pH yang banyak dibutuhkan adalah tipe elektroda kombinasi (combination electrode). Apa itu elektroda kombinasi? Elektroda kombinasi adalah elektroda yang terdiri dari 2 buah elektroda setengah sel (half cell) yang dihubungkan dalam 1 sistem sehingga lebih ringkas dan lebih praktis dalam penggunaannya. Hal ini tentu amat sangat berguna untuk uji pH yang melibatkan cukup banyak sampel. Elektroda kombinasi terdiri dari beberapa bagian, yakni badan elektroda, elektroda uji, elektroda referensi, elektrolit, jembatan garam (junction), balb sensor hingga sensor suhu. Hanya saja ada beberapa elektroda yang tidak dibekali sensor suhu secara langsung dalam sistemnya. Ilustrasi dari bagian - bagian ini ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Ilustrasi Elektroda dan Bagian - Bagiannya
Setiap bagian elektroda yang ditunjukkan pada Gambar 1 memiliki fungsinya masing - masing. Jika 1 bagian terganggu fungsinya, maka bagian yang lainnya pun juga berpotensi untuk terganggu sehingga dapat menyebabkan kerusakan elektroda secara keseluruhan. Untuk mencegah hal tersebut, analis perlu mempertimbangkan pemilihan elektroda berdasarkan aplikasi yang ditargetkan berdasarkan jenis material pembangun elektroda. Adapun fungsi dari setiap bagian elektroda yang ditunjukkan pada Gambar 1 dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Bagian Elektroda dan Fungsinya
Dari Tabel 1 dapat disimpulkan bahwa selain elemen elektroda yang beragam, kondisi elemen - elemen tersebut juga dapat menentukan kualitas dan keakuratan uji pH yang dilakukan. Tentunya ‘kondisi’ yang dimaksud pun termasuk dengan material serta bentuk dari elemen tersebut. Berbagai bentuk komponen elektroda ditunjukkan pada Tabel 2
Tabel 2.1 Jenis Material Badan Elektroda (Body Material) dan Masing - Masing Keuntungannya
Contoh Tampilan Badan Elektroda |
|
|
Jenis Material |
Kaca (glass) |
Polimer |
Keuntungan |
Tahan terhadap suhu tinggi, mudah dibersihkan, seringkali cocok untuk kebanyakan sampel, termasuk pelarut organik. |
Kuat, tidak membutuhkan maintenance, lebih kuat benturan dibandingkan elektroda kaca |
Tabel 2.2 Tipe Elektroda Refillable vs Non - Refillable
Tabel 2.3 Tipe Elektroda Referensi dan Relevansi Pengaplikasiannya
Dari penjabaran diatas, dapat disimpulkan bahwa memilih elektroda haruslah menyesuaikan dengan tipe dan karakteristik sampel yang hendak diuji. Dalam hal ini, penyesuaian tidak hanya dalam 1 atau 2 aspek, melainkan keseluruhan. Adapun rekomendasi yang dapat kami berikan dapat disimak pada Tabel 3.
Tipe Sampel | Rekomendasi Elektroda |
Biologi/Farmasi - Buffer TRIS, Proteins, Enzim | Elektroda Referensi ROSS atau Double Junction Ag/AgCl |
Education/ student use | Elektroda dengan body material epoxy |
Emulsions - makanan, kosmetik, minyak | Elektroda dengan jenis junction sure-flow atau open |
Emulsions - Petroleum, paint | Body material kaca dan junction sure-flow atau open |
Flat surface - keju, daging, agar | Elektroda dengan Flat Surface tip dengan Eketroda Referensi ROSS atau Double Junction Ag/AgCl |
Flat surfaces - Kertas | Elektroda dengan Flat Surface tip |
Pemakaian umum - tipe sampel umum | Semua jenis elektroda dapat digunakan |
Aplikasi lingkungan - tanaman, dll | body material epoxy dengan elektrolit berupa gel filled atau polimer |
Sampel dengan Ph ekstrim, pH > 12 atau pH < 2 | Junction dengan tipe Sure-flow atau Open |
Suhu Tinggi | Elektroda dengan elektroda referensi ROSS |
HF | Body Material kaca dengan elektroda referensi ROSS double junction |
Sampel dengan kuantitas besar (menggunakan labu leher tinggi) | Badan elektroda yang cukup panjang untuk emnjangkau kontainer |
Sampel ion rendah - air deionisasi, air destilasi, efluen hasil treatment | Elektroda tipe Refillable |
Non - aquous - alkohol, pelarut organik | Body material kaca dengan tipe junction sure-flow |
Semi solid - buah, daging, keju | balb berbentuk runcing dengan elektroda referensi ROSS atau Ag/AgCl double junction |
Sampel ukuran kecil - micro titer plates | Elektroda dengan balb mikro tip |
Cairan kental - suspended solids, lumpur dan sejenisnya | Junction Sure - flow atau open |
Air - air hujan, umpan air boiler, air destilasi, hujan asam, air sumur | ROSS atau double Junction Ag/AgCl |
Air - air minum, air keran | body material epoxy |
Air - air limbah , air laut | Body material epoxy, ROSS |
Thermo Scientific. 2014. Application Note : Measuring pH of Non Aqueous and Mixed Samples.
Thermo Scientific. 2014. PH Measurement Handbook.
U.S Food and Drugs Administration. 2007. Approximate pH of Foods and Food Products. https://www.webpal.org/SAFE/aaarecovery/2_food_storage/Processing/lacf-phs.htm diakses pada Hari Selasa Tanggal 1 November 2022 Pukul 13.39