Titrimetri

Sejarah dan etimologi

Sebutan "titrasi" berasal dari bahasa Latin titulus, yang berarti prasasti atau gelar. Istilah Prancis titre, berarti rangking atau peringkat.
Analisis volumetri pertama kali ditemukan pada akhir abad ke-18 di Prancis. François-Antoine-Henri Descroizilles mengembangkan buret pertama (yang mirip dengan gelas ukur) pada tahun 1791. Joseph Louis Gay-Lussac mengembangkan versi perbaikan buret dengan menambahkan lengan samping, dan memberikan nama "pipet" dan "buret" dalam makalah tahun 1824 pada standardisasi larutan indigo. Terobosan penting dalam metodologi dan popularisasi analisis volumetri dilakukan oleh Karl Friedrich Mohr, yang merancang ulang buret dengan memasang klem dan tip pada bagian bawah, dan menulis buku teks pertamanya dengan judul, Lehrbuch der chemisch-analytischen Titrirmethode (Buku teks metode titrasi kimia analitik), dipublikasikan tahun 1855.

Teknik preparasi

Umumnya titrasi memerlukan titer dan analit dalam bentuk cairan (larutan). Meskipun padatan biasanya dilarutkan terlebih dahulu dalam larutan air, beberapa pelarut seperti asam asetat glasial atau etanol digunakan untuk kepentingan khusus (seperti dalam petrokimia). Analit pekat seringkali diencerkan untuk meningkatkan akurasi.
Kebanyakan titrasi non asam-basa memerlukan pH yang konstan selama reaksi. Oleh karena itu, larutan dapar dapat ditambahkan ke dalam bejana titrasi untuk mempertahankan pH.
Jika dua pereaksi dalam satu sampel dapat bereaksi dengan titer dan hanya satu analit yang dikehendaki, larutan penopeng (masking agent) dapat ditambahkan ke dalam bejana reaksi untuk menopengi ion yang tidak diinginkan.
Beberapa reaksi redoks memerlukan pemanasan larutan sampel dan titrasi dilakukan selama masih panas untuk menaikkan laju reaksi. Sebagai contoh, oksidasi beberapa larutan oksalalt memerlukan pemanasan hingga 60 °C (140 °F) untuk menjaga agar laju reaksi tetap.

Kurva titrasi

Kurva titrasi adalah kurva planar dengan sumbu x adalah volume titer yang ditambahkan sejak awal titrasi, sementara sumbu y adalah konsentrasi analit pada setiap tahapan titrasi (dalam titrasi asam-basa, sumbu y biasanya adalah pH larutan).
Dalam titrasi asam-basa, kurva titrasi merefleksikan kekuatan asam dan basa terkait. Untuk asam kuat dan basa kuat, kurva relatif halus dan sangat tajam di sekitar titik ekivalen. Oleh karena itu, sejumlah kecil volume titer di sekitar titik ekivalen menghasilkan perubahan pH yang besar dan banyak indikator yang mampu mendeteksinya (misalnya: lakmus, fenolftalein, atau bromotimol biru).
Jika salah satu pereaksinya adalah asam atau basa lemah dan lainnya adalah basa atau asam kuat, kurva titrasi tidak wajar dan pH hanya bergeser sedikit dengan penambahan sedikit titer di sekitar titik ekivalen. Sebagai contoh, kurva titrasi untuk titrasi antara asam oksalat (asam lemah) dan natrium hidroksida (basa kuat) seperti tampak pada gambar. Titik ekivalen terjadi pada pH antara 8-10, menunjukkan larutan bersifat basa pada titik ekivalen dan indikator yang sesuai adalah fenolftalein. Kurva titrasi untuk basa lemah dan asam kuat mempunyai gambaran yang asma, dengan larutan sedikit asam pada titik ekivalen dan indikator yang sesuai adalah metil jingga dan bromotimol biru.
Titrasi antara asam lemah dan basa lemah mempunyai kurva titrasi yang sangat tidak wajar. Oleh karena itu, tidak ada indikator yang pasti cocok dan seringkali digunakan pH meter untuk memonitor reaksi.
Fungsi yang sesuai untuk menjelaskan kurva titrasi disebut fungsi sigmoid.

Jenis-jenis titrasi

Terdapat berbagai macam titrasi dengan prosedur dan tujuan yang berbeda. Jenis paling umum titrasi kualitatif adalah titrasi asam-basa dan titrasi redoks.

Titrasi redoks

Titrasi redoks berdasarkan reaksi reduksi-oksidasi antara oksidator dan reduktor. Suatu potensiometer atau indikator redoks biasanya digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi, misalnya ketika salah satu konstituennya adalah kalium dikromat. Perubahan warna larutan dari jingga ke hijau tidak jelas, oleh karenanya perlu digunakan suatu indikator seperti natrium difenilamina. Analisis belerang dioksida dalam wine memerlukan iodium sebagai oksidator. Dalam kasus ini, amilum digunakan sebagai indikator; kompleks iodium-amilum berwarna biru terbentuk dengan adanya kelebihan iodium, menunjukkan titik akhir titrasi.
Beberapa titrasi redoks tidak memerlukan indikator, karena warna konstituennya cukup tajam. Misalnya, dalam permanganometri warna merah jambu yang sangat tipis menandakan titik akhir titrasi karena warna dari kelebihan oksidator kalium permanganat. Dalam iodometri, pada konsentrasi yang cukup besar, pudarnya warna merah-coklat ion triiodida dapat digunakan sebagai petunjuk titik akhir, meskipun pada konsentrasi yang lebih rendah sensitivitasnya perlu ditingkatkan dengan penambahan indikator amilum, yang membentuk kompleks biru tajam dengan triiodida.

Titrasi kompleksometri

Titrasi kompleksometri berdasarkan pada pembentukan kompleks antara analit dan titer. Secara umum, mereka memerlukan indikator kompleksometri khusus yang membentuk kompleks lemah dengan analit. Contoh paling umum adalah penggunaan indikator amilum untuk meningkatkan sensitivitas titrasi iodometri. Kompleks biru gelam amilum-iodium dan iodida menjadi lebih jelas daripada iodium saja. Indikator kompleksometri lainnya adalah Eriochrome Black T untuk titrasi ion kalsium dan magnesium, dan senyawa pengkhelat EDTA digunakan untuk mentitrasi ion logam dalam larutan.

Titrasi potensial zeta

Titrasi potensial zeta adalah titrasi yang titik akhirnya dimonitor menggunakan potensial zeta, bukan menggunakan indikator, untuk menentukan karakteristik sistem heterogen, seperti koloid. Salah satu penggunaannya adalah untuk menentukan titik isoelektrik ketika muatan permukaan menjadi nol, yang diperoleh dengan mengubah pH atau penambahan surfaktan. Penggunaan lainnya adalah penentuan dosis optimum untuk flokulasi atau stabilisasi.

Asai

Asai adalah suatu bentuk titrasi biologi yang digunakan untuk menentukan konsentrasi virus atau bakteri. Sederet pengenceran dilakukan terhadap sampel dalam rasio tetap (misalnya: 1:1, 1:2, 1:4, 1:8, dst.) sampai pengenceran terakhir tidak memberikan hasil positif adanya virus. Nilai positif atau negatif dapat ditentukan dengan cara pemeriksaan visual sel yang terinfeksi di bawah mikroskop atau menggunakan metode imunoenzimetri seperti enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Nilai ini dikenal sebagai titer.

Titik akhir dan titik ekivalen titrasi

Meskipun titik ekivalen dan titik akhir titrasi sering dimaknai sama, sebetulnya keduanya memiliki perbedaan. Titik ekivalen adalah penyelesaian reaksi secara teoretis: volume pentiter yang ditambahkan pada saat jumlah mol pentiter sama dengan jumlah mol analit. Titik akhir titrasi adalah titik yang secara nyata teramati, perubahan fisika dalam larutan yang ditentukan oleh suatu indikator atau instrumen yang dinyatakan di atas.
Terdapat sedikit perbedaan antara titik akhir titrasi dan titik ekivalen titrasi. Kesalahan ini merujuk pada kesalahan indikator, dan itu merupakan kesalahan taktentu.

Titrasi balik

Titrasi balik adalah titrasi yang dilakukan secara terbalik; bukannya mentitrasi sampel aslinya, tetapi sejumlah pereaksi standar ditambahkan berlebih secara kuantitatif ke dalam sampel, dan kelebihannya dititrasi. Titrasi balik berguna jika titik akhir titrasi balik lebih mudah diidentifikasi daripada titik akhir titrasi normal, seperti pada kasus reaksi presipitasi. Titrasi balik juga berguna jika reaksi antara analit dan pentiter berlangsung lambat, atau jika analit berupa padatan tak larut.

Metode grafik

Proses titrasi membuat larutan dengan rentang komposisi dari asam murni hingga basa murni. Identifikai pH yang berkaitan dengan setiap tahapan titrasi relatif sederhana untuk asam dan basa monoprotik. Adanya lebih dari satu gugus asam atau basa memperumit perhitungan ini. Metode grafik, seperti ekuiligraf, telah lama digunakan untuk menghitung interaksi kesetimbangan pasangan. Metode pemecahan grafik ini mudah diterapkan, meskipun jarang digunakan.