Peran Cell Constant (Ksel) Elektroda Conductivity terhadap Pengukuran Sampel
Tahukah Anda bahwa Cell Constant (sel konstan) adalah elemen paling esensial dalam memilih Alat Conductivity meter? Hal ini karena nilai sel konstan mempengaruhi rentang pengukuran yang dapat diaplikasikan dari suatu elektroda conductivity. Sel konstan berbanding lurus secara proporsional dengan rentang pengukuran yang ditawarkan oleh elektroda conductivity, dimana semakin besar nilai sel konstan maka rentang pengukuran yang dapat dijangkau pun akan semakin besar. Sebaliknya, semakin kecil nilai sel konstan suatu elektroda conductivity maka semakin rendah nilai conductivity yang dapat diukur oleh elektroda tersebut. Hal inilah yang mendasari mengapa setiap sampel mungkin memiliki kriteria elektroda conductivity yang berbeda - beda.
Prinsip Kerja Alat Conductivity Meter (Konduktometer)
Secara konsep, pengukuran conductivity (konduktivitas/ daya hantar listrik) ditentukan dengan mengukur cell conductance (konduktansi sel). Konduktansi sel dihitung menggunakan Hukum Ohm dengan menggunakan data arus listrik dan voltase. Untuk mengukur konduktivitas, geometri dari desain elektroda dapat mempengaruhi nilai yang terukur sehingga diperlukan data lanjutan seperti konstanta sel spesifik (specific cell constant) dari elektroda conductivity yang digunakan. Penentuan ini digambarkan sebagai Rumus (1). Geometri elektroda ini diilustrasikan pada Gambar 2.
G = I/R ..........(Rumus 1)
Conductivity = G x Cell constant ..........(Rumus 2)
Keterangan :
G = Konduktansi
I = Arus Listrik
R = Hambatan Arus pada Sistem
Peran Konstanta Sel
Dari rumus tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa konstanta sel memiliki peran yang esensial dalam pengukuran conductivity (konduktivitas) suatu sampel. Konstanta sel bersifat spesifik dan bergantung pada geometri elektroda conductivity. Konstanta sel dihitung sebagai perbandingan diameter atau jarak antara plat 1 dan plat 2 dengan luas permukaan, yang ditulis sebagai rumus 3
Dengan,
Ksel adalah Konstanta Sel (Cell Constant, cm-1);
d adalah jarak antar plat dalam Elektroda Conductivity (cm);
A adalah luas Permukaan plat pada Elektroda Conductivity (cm2).
Sebagai disclaimer, rumus 3 tidak serta merta menandakan bahwa konstanta sel dapat diatur - atur. Nilai ini telah ditentukan oleh manufaktur alat sehingga nilainya bersifat tetap. Meskipun lambat laun nilainya akan bergeser karena penurunan performa alat. Disamping perannya yang digunakan sebagai perangkat untuk menghitung nilai konduktivitas. Konstanta sel juga memberikan beberapa informasi lain. Beberapa informasi tersebut beserta penjelasan dan contoh kasusnya disajikan pada Tabel 1.
| Dampak Konstanta Sel | Penjelasan | Contoh Kasus |
| Rentang Pengukuran yang dapat dicapai | Semakin besar nilai konstanta sel maka jangkauannya semakin luas, namun batas bawahnya akan terbatas. |
Elektroda Conductivity dengan konstanta sel 0.475 cm-1 memiliki rentang pengukuran 1 µS/cm - 200 mS. Elektroda Conductivity dengan konstanta sel 0.1 cm-1 memiliki rentang pengukuran berkisar 0 - 300 µS/cm |
| Limitasi batas bawah pengukuran | Seperti contoh kasus diatas, terkait Elektroda Kcell : 0.475 cm-1 dan Elektroda Kcell : 0.10 cm-1, hal ini didasari karena konstanta sel menandakan jarak antara 2 plat yang semakin pendek, yang memungkinkan deteksi ion yang lebih presisi sehingga sangat memungkinkan untuk mendeteksi sampel kategori low ionic strength seperti air deionisasi, akuades, air boiler dan lainnya. | Elektroda Conductivity KCell 0.475 cm-1 dan range 1 µS/cm - 200 mS sebaiknya digunakan untuk sampel dengan konduktivitas setidaknya 10 µS/cm. Meskipun rentang pengukurannya dapat menjangkau 1 uS/cm, namun hasilnya mungkin saja tidak terlalu presisi karena adanya kesalahan relatif. |
| Aplikasi Penerapan | Nilai Konstanta sel memiliki efek domino yang mempengaruhi rentang dan batas limit pengukuran, kedua hal ini sangat terkait dengan aplikasi penerapan |
|
| Volume sampel yang diukur | Semakin besar konstanta sel maka semakin besar jarak antar plat, yang memungkinkan kuantitas sampel yang diperlukan untuk pengukuran akan semakin banyak. | Ketinggian sampel untuk Elektroda conductivity dengan konstanta sel 0.475 cm-1 setidaknya adalah 3 cm, namun dibutuhkan setidaknya sampel dengan ketinggian 5 - 6 cm untuk mengukur conductivity dengan Elektroda Conductivity dengan konstanta sel 10 cm-1. |
| Cara Pengukuran | Sampel dengan nilai konduktivitas sangat rendah sebaiknya diukur dengan menggunakan tabung vakum, untuk mencegah adanya intervensi dari karbondioksida (CO2) yang ada pada udara | Pengukuran konduktivitas air tipe I memerlukan tabung vakum seperti pada Gambar 2. |
Dari Penjabaran diatas, termasuk pada Tabel 1, dapat disimpulkan bahwa peran konstanta sel (cell constant) sangat esensial dalam pengukuran dan memberi dampak pada 5 aspek seperti rentang pengukuran, limitasi batas bawah pengukuran, aplikasi penerapan, volume sampel yang dibutuhkan, dan cara pengukurannya.
Gambar 2. Contoh Tampilan Elektroda Conductivity untuk Range Conductivity yang rendah dengan Adanya tabung vakum
Dalam banyak kasus, tidak hanya konstanta sel, melainkan banyak faktor lain yang dapat mempengaruhi nilai daya hantar listrik suatu sampel. Faktor - faktor tersebut antara lain; jumlah muatan, kecepatan pergerakan ion, serta jumlah konsentrasi material ion dalam sampel. Hanya saja, faktor - faktor ini merupakan faktor yang terjadi setelah memiliki elektroda conductivity, sedangkan konstanta sel merupakan parameter utama yang digunakan untuk memilih elektroda conductivity. Oleh karena itu, analis perlu menelisik lebih lanjut terkait nilai konstanta sel elektroda tersebut untuk mempertimbangkan elektroda conductivity yang tepat berdasarkan aplikasi penerapannya.
Referensi :
Zhuiykov Serge. 2014. Nanostructured Semiconductor Oxides for the Next Generation of Electronics and Functional Devices. Sciencedirect, https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/conductivity-sensor diakses pada Tanggal 9 April 2025 Pukul 11.25 WIB
Thermo Scientific. 2025. Conductivity Measurement and Testing, https://www.thermofisher.com/id/en/home/life-science/lab-equipment/ph-electrochemistry/conductivity-measurement-testing.html diakses pada Tanggal 17 April 2025 Pukul 09.08 WIB
Thermo Scientific. 2025. User Manual Conductivity Probe. USA : Thermo Scientific