## CAKRAM
Jurnal Teknik Mesin:
PENGARUH TURBULENSI LARUTAN TERHADAP KINERJA pH METER
Yohan 1 , Sri Hartati 2 , Ersam Mahendrawan 3
1,3 Program Studi Teknik Mesin Universitas Pamulang
2 Program Studi Kimia Universitasa Sutomo
E-mail: dosen01358@unpam.ac.id
Masuk : 2 Maret 2023
Direvisi :  15 Maret 2023           Disetujui : 2 April 2023
Abstrak : pH  meter  merupakan  alat  yang  digunakan  untuk  mengukur  tingkat  keasaman  suatu  larutan  di suatu kegiatan laboratorum kimia. pH meter banyak digunakan di bidang pendidikan sains seperti kimia, biologi dan fisika  dan  juga  digunakan  industri  seperti  perusahaan  air,  petrokimia,  dan  pupuk  dan  lainnya.  Sensor  pH  berbasis potensiometri  mengukur  sinyal  berdasarkan  perbedaan  potensial  (Voltage)  antara  elektrode  referensi  dengan elektrode  kerja.  Potensial  elektrode  kerja  bergantung  pada  konsentrasi  analit  di  dalam  larutan  atau  fasa  gas. Pada penelitian  pH  meter  ini,  pH  meter  telah  dibuat  di  Laboratorium  Kimia  Universitas  Sutomo  menggunakan  arduino uno dan Probe BNC. pH meter ini memiliki tingkat ketelitian ±0,02 dengan nilai slope 0,167 tengangan total 3,41 mV dan kondsi temperature 28,7 o C. Pada pengukuran dengan kondisi larutan mengalami turbulensi yang dihasilkan dari  putaran  pengadukan  larutan  buffer  dikerjakan  pada  500  sampai  1000  rpm  didapatkan  asumsi  semakin meningkat  turbulensi  larutan  maka  semakin  meningkat  penyimpangan  pengukuran.  Penyataan  tersebut  dihasilkan melalui percobaan dua titik pH 6,89 dan 9,18 yang masing masing memiliki peningkatan penyimpangan pengukuran pada 1000 rpm yaitu ± 2,91 dan ± 8,73.
Kata kunci : Sensor, pH meter, turbulensi, buffer, arduino
Abstract: A pH meter is a tool used to measure the acidity of a solution in a chemical laboratory activity. pH  meters  are  widely  used  in  science  education  such  as  chemistry,  biology  and  physics  and  are  also  used  in industries  such  as  water,  petrochemical  and  fertilizer  companies  and  others.  Potentiometric-based  pH  sensors measure  signals  based  on  the  potential  difference  (voltage)  between  the  reference  electrode  and  the  working electrode. The potential of the working electrode depends on the concentration of the analyte in the solution or gas phase. In this pH meter research, a pH meter was made at the Chemistry Laboratory of Sutomo University using an Arduino Uno and a BNC probe. This pH meter has an accuracy level of ±0.02 with a slope value of 0.167, a total voltage of 3.41 mV and a temperature condition of 28.7 oC. In the measurement with the condition of the solution experiencing turbulence resulting from the rotation of the buffer solution stirring carried out at 500 to 1000 rpm, it is  assumed  that  the  more  turbulence  the  solution  increases,  the  measurement  deviation  increases.  This  statement was made through a two-point experiment with pH 6.89 and 9.18, each of which had an increase in measurement deviation at 1000 rpm, namely ± 2.91 and ± 8.73.
Keywords: Sensor, pH meter, turbulence, buffer, arduino.
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2023 Yohan dkk, Pengaruh Turbulensi Larutan Terhadap Kinerja pH Meter

## PENDAHULUAN
Sensor  pH  mengukur  sinyal  berdasarkan  perbedaan  potensial  (Voltage)  antara  elektrode  referensi  dengan elektrode  kerja.  Potensial  elektrode  kerja  bergantung  pada  konsentrasi  analit  di  dalam  larutan  atau  fasa  gas. Terdapat  beberapa  polimer  yang  teah  dikembangkan  untuk  tujuan  sensor  pH  berbasis  potensiometri.  Linier Polyethylenimin (L-PEI)  dan Linier  Polypropilenimin  (L-PPI)  merupakan    film  yang  digunakan  pada  aplikasi biosensor.  Elektrode  polimer  konduktif  (OCPMEs)  juga  merupakan  material  yang  memiliki  sensitivitas  dan selektifitas  yang  sangat  baik.  Adapun  elektrode  yang  dimodifikasi  dengan  konduktif  polimer  lainnya  untuk aplikasi  pH  meter  yaitu  elektropolimerisasi  pyrrole,  anilin,  thiophene,  ataupun  turunan  benzena  [1]. Permasalahan yang akan diteliti adalah metode pembuatan alat, pemprograman alat dan kalibrasi alat maupun probe pH meter, mengetahui potensial oksidasi-reduksi terhadap konsentrasi ion H + dan inpurities seperti logam alkali,  konduktivitas  larutan  dan  gerakan  fluida.  Dalam  menyelesaikan  masalah  tersebut  peneliti  mengutip referensi  dari  peneliti-peneliti  sebelumnya  dengan  menggunakan  arduino  maupun  alat  yang  berstandart internasional. Beberapa referensi pengunaan arduino juga dilakukan oleh  Jufriadi, dkk pada tahun 2019 telah membuat pH meter untuk mengukur tingkat keasaman air di STT Migas Balikpapan yang dibandingkan dengan pH  meter  lutron  pH  201  namun  hanya  mengukur  tingkat  keasaman,  pH  7.0  -7.3.  dan  tanpa  menggunakan larutan  standar  baku,  Derajat  keasaman  air  (pH)  adalah  indicator  yang  digunakan  untuk  menyatakan  tingkat keasaman atau  kebasaan  yang  dimiliki oleh suatu  larutan.  Derajat  keasaman 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. Beberapa  dampak kesehatan  jika  kadar  pH  air  tidak  seimbang  adalah  keseimbangan  keasaman  dan  alkalinitas tubuh,  mempertahankan  tingkat  elektrolit,  dan  pH  yang  rendah  kurang  dari  7  (netral)  maka  akan dapat mengakibatkan air  tidak stabil dan mengalami perubahan warna, bau dan rasa [2]. Standarisasi pH meter telah berhasil dilakukan oleh Nauman, dkk pada tahun 1994 dimana standardisasi menggunakan larutan buffer pH 3 dan  6  menunjukkan  ketidakpastian  pada  pengukuran  pH  dengan  menggunakan  larutan  baku  NIST  (standart referensi material) sekitar ±0,005 dengan rentang perubahan temperatur sekitar 0-25 o C menggunakan elektroda Pt, H 2 . adapun perubahan potensial pada temperatur 0-25 o C dengan pH 3,6 -3,7 menunjukkan  -5 sampai -30 µV.  Dengan  nilai  data  yang  bagus  didapatkan  oleh  Nauman,  dkk  namun  hal  ini  tidak  dapat  di  aplikasikan  di indonesia  dikarenakan  bahan  dan  alat  tersebut  sangat  jarang  ditemukan  dan  juga  memiliki  harga  yang  cukup mahal sehingga memungkinkan industri maupun institusi tidak mengunakan alat tersebut [3]. Pada tahun 2016, Ouch,  E.  Dkk,  telah  menyelesaikan  penelitian  mengenai  metode  validasi  pH  meter  dari  sisi  konduktivitas elektriknya dengan menggunkan alat conduktimeter, namun tdi dalam sel elektrokimia, konduktivitas pada pH meter  dan  conduktimeter  tentunya  berbeda,  dimana  pH  pada  umumnya  menggunakan  Ag/AgCl  [4].  Dalam pengunaan  katalog  thermoscientific  terdapat  tida  metode  untuk  mennetukan  offset  alat  pH  meter  yaitu perhitungan analisis yang didapat dari kurva kalibrasi, pengukuran langsung menggunakan larutan buffer, dan perhitungan  meter  melalui  kalibrasi  log.  Penelitian  ini  menggunakan  arduino  untuk  pembuatan  pH  meter dengan menggunakan larutan buffer standard untuk kalibrasi pH meter dengan dua titik yaitu pH 6,89 dan 9,18. pH meter yang telah diuji selanjutkan diberikan turbuensi larutan mengunakan stirrer pada rentang putaran  500, 750 dan 1000 rpm. Hal ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kesalahan pH meter ketika berkerja secara fluida statis dan dinamis, namun pada umumnya ada proses produksi untuk tujuan homogenisasi menggunakan fluida dinamis dan hal ini tentunya mengalami terjadi nilai koreksi yang berbeda antara fluida yang sifatnya statis atau diam dan yang bergerak.
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2023 Yohan dkk, Pengaruh Turbulensi Larutan Terhadap Kinerja pH Meter
ISSN 2620-6706

## METODOLOGI

## 2.1. Desain  Perancangan pH meter berbasis arduino Uno menggunakan probe E
Gambar 1. Desain Sistem pH meter aduino
2.2. Pembuatan Larutan buffer
Pada  pH  meter  perlu  dikalibrasi  secara  titik  maupun  kurva  dengan  larutan  standard  buffer  yang  dibuat berdasarkan  pH  yang  diinginkan.  Larutan  buffer  yang  dibuat  pada  penelitian  ini  adalah  pH  6,86,  dan    9,18  . pengukuran pH dilakukan perlakuan putaran stirrer 500, 750 dan 1000 rpm.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Nilai Koreksi pH meter
Sel elektrokimia pada pH meter digunakan persamaan Nerst
……………………………………[5]
Upaya untuk mencari kesesuaian pada pH meter dilakukan uji koreksi nilai pH yang diukur terhadap pH buffer standard. Adapun hasil pengukuran pada pH buffer 6,86 dan 9,18 sebagai berikut.
No Larutan Nilai pH Standard Hasil Pengukuran Temperatur ( o C) Kecepatan pembacaan alat (mS) Nilai potensial total (mV) 1. 2. Buffer pH Buffer pH 6,86 9,18 6,89 9,16 28,7 28,7 1000 1000 3,41 3,41
Pada penelitian ini nilai penyimpangan pada buffer pH 6,86 dan 9,18 masing masing adalah ±0,02 dan ±0,04 dengan kondisi temperatur 28,7 o C dan slope 0,167.

## 3.2. Pengaruh turbulensi larutan buffer pH 6.86 terhadap pengukuran
Pengaruh pH terhadap turbulensi dibutuhkan untuk mendapatkan keteraturan opersional kerja pH pada kondisi pengadukan larutan. Pengaruh turbulensi larutan ditampilkan dalam gambar di bawah ini.
Gambar 2. Turbuensi yang dihasilkan pada larutan sekitar 1000 rpm dan menaikan temperatur dari 28,7 o C menjadi 28,9 o C.  pada efek turbulensi tersebut nilai penyimpangan adalah  ± 2,50.
Gambar 3. Turbuensi yang dihasilkan pada larutan sekitar 750 rpm dan menaikan temperatur dari 28,7 o C menjadi 28,9 o C.  pada efek turbulensi tersebut nilai penyimpangan adalah  ±  4,95.
Gambar 4. turbuensi yang dihasilkan pada larutan sekitar 500 rpm dan menaikan temperatur dari 28,7 o C menjadi 28,8 o C.  pada efek turbulensi tersebut nilai penyimpangan adalah  ± 8,73.
Dari hasil pengukuran pada pH 6,86 dan 9,18 dengan turbulensi larutan buffer dari 500 sampai 1000 rpm, maka dihasilkan Grafik pada Gambar 5.
Gambar 5. Nilai penyimpangan pengukuran pH  terhadap turbulensi larutan.
Menurut  hasil  yang  ditampilkan  pada  Gambar  4.13.  Pengaruh  turbulensi  larutan  mempengaruhi  pengukuran  pada electrode  gelas,  semakin  naik  nilai  turbulensi  maka  semakin  tinggi  nilai  penyimpangan.  Pada  pH  9,18  memiliki tingkat penyimpangan lebih tinggi dibandingkan dengan pH 6,86 hal ini diasumsikan bahwa pada pH 9,18 terdapat dua faktor penyimpangan diantaranya adalah batas maksimal ukur electrode pH dan turbulensi larutan.

## KESIMPULAN
Pada  penelitian  pH  meter  ini,  pH  meter  telah  dibuat  di  Laboratorium  Kimia  Universitas  Sutomo  menggunakan arduino uno dan Probe BNC. pH meter ini memiliki tingkat ketelitian ±0,02 dengan nilai slope 0,167 tengangan total
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2023 Yohan dkk, Pengaruh Turbulensi Larutan Terhadap Kinerja pH Meter
3,41  mV  dan  kondsi  temperature  28,7 o C.  Pada  pengukuran  dengan  kondisi  larutan  mengalami  turbulensi  yang dihasilkan dari putaran pengadukan larutan buffer dikerjakan pada 500 sampai 1000 rpm didapatkan asumsi semakin meningkat  turbulensi  larutan  maka  semakin  meningkat  penyimpangan  pengukuran.  Penyataan  tersebut  dihasilkan melalui percobaan dua titik pH 6,89 dan 9,18 yang masing masing memiliki peningkatan penyimpangan pengukuran pada 1000 rpm yatu ± 2,91 dan ± 8,73.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M. I. Khan, K. Mukherjee, R. Shoukat, and H. Dong, “A review on pH sensitive materials for sensors and detection methods,” Microsyst.  Technol. ,  vol.  23,  no.  10,  pp.  4391–4404,  2017,  doi:  10.1007/s00542-017- 3495-5.
[2] D. I. Stt and M. Bilikpapan, “Uji Keasaman Air Dengan Alat Sensor pH,” vol. 1, no. 1, pp. 65–72, 2019.
[3] R.  Naumann,  C.  Alexander-Weber,  and  F.  G.  K.  Baucke,  “The  standardization  of  pH  measurements,” Fresenius. J. Anal. Chem. , vol. 349, no. 8–9, pp. 603–606, 1994, doi: 10.1007/BF00323464.
[4] M.  El  Ouchy et  al. ,  “Research  Article  Analytical  validation  of  method  for  control  of  pH  and  electrical conductivity,” vol. 8, no. 6, pp. 477–484, 2016.
[5] A. Bier, “Electrochemistry - Theor y and Practice,” 2018.