MAKALAH KIMIA KOORDINASI SENYAWA KOMPLEKS EDTA DALAM TITRASI KOMPLEKSOMETRI PENENTUAN KESADAHAN AIR Disusun Oleh: Ahmad Sanusi 4311410006 JURUSN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2012 EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 1
KATA PENGANTAR Alhamdulillah kami ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah Kimia Koordinasi. Makalah ini ditulis sebagai tugas yang diberikan kepada kami.penulis sangat berterima kasih kepada ibu Halida Sophia,M.Si sebagai dosen pengasuh mata kuliah Kimia Koordinasi yang telah memberikan bimbingan dan pengajaran kepada kami dalam menyelesaikan makalah ini. Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangannya, oleh sebab itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan makalah ini. Harapan kami semogamakalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih Semarang, 1 Oktober 2012 Penulis EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 2
DAFTAR ISI Halaman judul 1 Kata pengantar 2 Daftar Isi 3 BAB I. PENDAHULUAN 4 I.I Latar Belakang 4 I.II Tujuan 5 I.III Manfaat 5 BAB II. ISI 6 BAB III. Penutup 14 DAFTAR PUSTAKA 15 EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 3
BAB I PENDAHULUAN I.I Latar Belakang Kesadahan air adalah kandunganmineral-mineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Air sadah atau air keras adalah air yang memiliki kadar mineral yang tinggi, sedangkan air lunak adalah air dengan kadar mineral yang rendah. Selain ion kalsium dan magnesium, penyebab kesadahan juga bisa merupakan ion logam lain maupun garam-garam bikarbonat dan sulfat. Metode paling sederhana untuk menentukan kesadahan air adalah dengan sabun. Dalam air lunak, sabun akan menghasilkan busa yang banyak. Pada air sadah, sabun tidak akan menghasilkan busa atau menghasilkan sedikit sekali busa. Cara yang lebih kompleks adalah melalui titrasi. Kesadahan air total dinyatakan dalam satuan ppm berat per volume (w/v) dari CaCO 3. Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan beberapa masalah. Air sadah dapat menyebabkan pengendapan mineral, yang menyumbat saluran pipa dan keran. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga, dan air sadah yang bercampur sabun dapat membentuk gumpalan scum yang sukar dihilangkan. Dalam industri, kesadahan air yang digunakan diawasi dengan ketat untuk mencegah kerugian. Untuk menghilangkan kesadahan biasanya digunakan berbagai zat kimia, ataupun dengan menggunakan resin penukar ion Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca 2+ atau Mg 2+ ), yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap. Air sadah sementara Air sadah sementara adalah air sadah yang mengandung ion bikarbonat (HCO 3- ), atau boleh jadi air tersebut mengandung senyawa kalsium bikarbonat (Ca(HCO 3) 2) dan atau magnesium bikarbonat (Mg(HCO 3) 2). Air yang mengandung ion atau senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah sementara karena kesadahannya dapat dihilangkan dengan pemanasan air, sehingga air tersebut terbebas dari ion Ca 2+ dan atau Mg 2+. Dengan jalan pemanasan senyawa-senyawa tersebut akan mengendap pada dasar ketel. Reaksi yang terjadi adalah : Ca(HCO 3) 2 (aq) > CaCO 3 (s) + H 2O (l) + CO 2 (g). EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 4
Air sadah tetap Air sadah tetap adalah air sadah yang mengadung anion selain ion bikarbonat, misalnya dapat berupa ion Cl -, NO 3-2- dan SO 4. Berarti senyawa yang terlarut boleh jadi berupa kalsium klorida (CaCl 2), kalsium nitrat (Ca(NO 3) 2), kalsium sulfat (CaSO 4), magnesium klorida (MgCl 2), magnesium nitrat (Mg(NO 3) 2), dan magnesium sulfat (MgSO 4). Air yang mengandung senyawasenyawa tersebut disebut air sadah tetap, karena kesadahannya tidak bisa dihilangkan hanya dengan cara pemanasan. Untuk membebaskan air tersebut dari kesadahan, harus dilakukan dengan cara kimia, yaitu dengan mereaksikan air tersebut dengan zat-zat kimia tertentu. Pereaksi yang digunakan adalah larutan karbonat, yaitu Na 2CO 3 (aq) atau K 2CO 3 (aq). Penambahan larutan karbonat dimaksudkan untuk mengendapkan ion Ca 2+ dan atau Mg 2+. CaCl 2 (aq) + Na 2CO 3 (aq) > CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq) Mg(NO 3) 2 (aq) + K 2CO 3 (aq) > MgCO 3 (s) + 2KNO 3 (aq) Dengan terbentuknya endapan CaCO 3 atau MgCO 3 berarti air tersebut telah terbebas dari ion Ca 2+ atau Mg 2+ atau dengan kata lain air tersebut telah terbebas dari kesadahan.(wikimedia) I.II Tujuan Tujuan dari dibuatnya makalah ini adalah untuk lebih mendalami penggunaan senyawa kompleks, terutama EDTA dalam kaitannya dengan analisis kuantitatif I.III Manfaat Manfaat dari dibuatnya makalah ini adalah adanya sumber rujukan yang lebih baik dalam kaitan pentingnya senyawa kompleks dalam analisis kuantitatif. EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 5
BAB II ISI A. Kommpleksiometri Titrasi kompleksometri atau kelatometri adalah suatu jenis titrasi dimana reaksi antara bahan yang dianalisis dan titrat akan membentuk suatu kompleks senyawa. Kompleks senyawa ini dsebut kelat dan terjadi akibat titran dan titrat yang saling mengkompleks. Kelat yang terbentuk melalui titrasi terdiri dari dua komonen yang membentuk ligan dan tergantung pada titran serta titrat yang hendak diamati. Kelat yang terbentuk melalui titrasi terdiri dari dua komponen yang membentuk ligan dan tergantung pada titran serta titrat yang hendak diamati. Kelatometri dalam perkembangan analisis kimia sempat mengalami kemunduran karena kelemahan-kelemahannya serta karena adanya caracara baru yang lebih baik. Akan tetapi hal ini diperbaiki dengan berkembangnya penelitian-penelitian tentang pengkelat polidentat.[3] Perhatian baru terhadap kompleksiometri ini diawali oleh Schawazenbach tahun 1954, ia menyadari bahwa potensi pengkelat dalam analisis volumetrik sangat baik. Ahli kimia asal Swiss in mengkhususkan perhatiannya pada penggunaan asam-asam aminopolikarboksilat, salah satunya Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Faktor-faktor yang mempbuat EDTA ampuh sebagai pereaksi titrimetri antara lain: 1) Selalu membentuk kompleks ketika direaksikan dengan ion logam, 2) Kestabilannya dalam membentuk kelat sangat konstan sehingga reaksi berjalan sempurna (kecuali dengan logam alkali), 3) Dapat bereaksi cepat dengan banyak jenis ion logam,4) telah dikembangkan indikatornya secara khusus, 5) mudah diperoleh bahan baku primernya, dan 6) dapat digunakan baik sebagai bahan yang dianalisis maupun sebagai bahan untuk standardisasi. Faktorfaktor inilah yang membuat syarat-syarat untuk titrasi telah terpenuhi dengan baik jika menggunakan EDTA. EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 6
B. EDTA Asam ethylenediaminetetraacetic, disingkat EDTA adalah asam polyamino karboksilat yang berwarna, padatan yang larut dalam air. Basa konjugasi bernama ethylenediaminetetraacetate. Hal ini banyak digunakan untuk melarutkan limescale. Kegunaannya muncul karena perannya sebagai hexadentate ligan dan pengkelat, yaitu kemampuannya untuk "menagkap" logam ion seperti Ca 2 + dan Fe 3 +. Setelah terikat oleh EDTA, ion logam dalam larutan tetap, tetapi menunjukkan reaktivitas berkurang. EDTA diproduksi sebagai garam beberapa, terutama dinatrium EDTA dan kalsium dinatrium EDTA. Senyawa ini pertama kali dijelaskan pada 1935 oleh Ferdinand Munz, yang mempersiapkan senyawa dari etilendiamin dan asam kloroasetat. (wikimedia) Kini, EDTA terutama disintesis dari etilendiamina (1,2- diaminoethane), formaldehida, dan natrium sianida. Ini rute menghasilkan garam natrium, yang dapat dikonversi dalam langkah berikutnya ke dalam bentuk asam: H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 + 4CH 2 O + 4NaCN + 4H 2 O (NaO 2 CCH 2 ) 2 NCH 2 C 2 N(CH 2 CO 2 Na) 2 + 4NH 3 (NaO 2 CCH 2 ) 2 NCH 2 CH 2 N(CH 2 CO 2 Na) 2 + 4HCl (HO 2 CCH 2 ) 2 NCH 2 CH 2 N(CH 2 CO 2 H) 2 + 4NaCl Dengan cara ini, sekitar 80 juta kilogram yang diproduksi setiap tahun. Dalam koordinasi kimia, EDTA 4- adalah anggota dari keluarga ligan asam polyamino karboksilat. EDTA 4- biasanya mengikat kation logam melalui dua amina dan empat karboksilat. Banyak dihasilkan senyawa koordinasi mengadopsi geometri oktahedral. Meskipun konsekuensi kecil untuk aplikasi nya, ini kompleks oktahedral yang kiral. Banyak kompleks EDTA 4- mengadopsi struktur yang lebih kompleks karena pembentukan ikatan tambahan untuk air, yaitu tujuh koordinat kompleks, atau perpindahan dari satu lengan karboksilat oleh air. Ferri kompleks EDTA adalah tujuh-koordinat. EDTA membentuk kompleks sangat kuat dengan Mn (II), Cu (II), Fe (III ), Pb (II) dan Co (III) EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 7
Beberapa fitur dari kompleks EDTA yang relevan dengan aplikasi. Pertama, karena tinggi denticity, ligan ini memiliki afinitas tinggi untuk kation logam: [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ + H 4 EDTA [Fe(EDTA)] - + 6H 2 O + 4H + ( K eq = 10 25.1) Ditulis dalam cara ini, keseimbangan kecerdasan menunjukkan bahwa ion logam bersaing dengan proton untuk mengikat EDTA. Karena ion logam secara luas diselimuti oleh EDTA, mereka sifat katalitik sering ditekan. Akhirnya, karena kompleks EDTA 4- yang anionik, mereka cenderung sangat larut dalam air. Untuk alasan ini, EDTA mampu melarutkan endapan oksida logam dan karbonat. Gambar 1. EDTA EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 8
Gambar 2. EDTA 3D Dari gambar 1 dan 2 diatas kita dapat lihat bahwa yang berlaku sebagai ion pusat merupakan logam yang diikat oleh 6 gigi dari EDTA yang berlaku sevagai ligan. Kestabilan suatu kompleks ditandai oleh tetapan kestabilannya atau tetapan pembentukan K: M n+ + Y 4- ó (MY) (n-4)+ (5) K = [(MY) (n-4)+ ]/[Mn + ][Y 4- ] (6) Bila senyawa kompleks dilarutkan akan terjadi pengionan atau disosiasi sampai terjadi kesetimbangan antara kompleks dengan komponenkomponennya. Sebaliknya bila komponen-komponen dicampurkan akan terjadi garam kompleks EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 9
Makin besar K inst makin tidak mantap senyawa kompleks tersebut. Kompleks yang mantap seperti halnya asam lemah, sedangkan kompleks yang tidak mantap sama dengan asam kuat, mudah terionisasi Kst sangat penting dalam penitaran kompleksometri. Makin mantap kompleksnya makin baik hasil yang diberikan. Tabel di bawah ini menunjukkan harga Kst senyawa kompleks Zn dengan beberapa lignand TABEL II Harga Kst senyawa kompleks Zn dengan beberapa ligand No Ligand log Kst 1 NH3 9,1 2 NH2 CH2 CH2 NH2 (en) 11,1 3 ( NH2 CH2 CH2 ) N (tren) 14,7 Suatu reaksi kompleks dapat dipakai dalam penitaran apabila: Kompleks cukup memberikan perbedaan ph yang cukup besar pada daerah titik setara. Terbentuknya cepat. Beberapa nilai untuk tetapan kestabilan (yang dinyatakan sebagai log K) kompleks logam EDTA dikumpulkan dalam Tabel; ini berlaku untuk medium dengan kuat ion = 0,1 pada 20OC. EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 10
Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Tabel III Tetapan kestabilan dari kompleks-kompleks logam EDTA 8,7 Zn2+ 16,7 La3+ 15,7 10,7 Cd2+ 16,6 Lu3+ 20,0 8,6 Hg2+ 21,9 Sc3+ 23,1 7,8 Pb2+ 18,0 Ga3+ 20,5 13,8 Al3+ 16,3 In3+ 24,9 14,3 Fe3+ 25,1 Th3+ 23,2 16,3 Y3+ 18,2 Ag3+ 7,3 18,6 Cr3+ 24,0 Li3+ 2,8 18,8 Ce3+ 15,9 Na+ 1,7 Dalam praktek, kestabilan kompleks-kompleks logam EDTA dapat diubah dengan (a) mengubah-ubah ph dan (b) adanya zat-zat pengkompleks lain. Maka tetapan kestabilan kompleks EDTA akan berbeda dari nilai yang dicatat untuk suatu ph tertentu dalam larutan air EDTA akan berbeda dari nilai yang dicatat untuk kondisi-kondisi baru ini dinamakan tetapan kestabilan nampak atau tetapan kestabilan menurut kondisi. Jelaslah bahwa efek dari kedua faktor ini perlu kita teliti dengan agak terperinci. (a) Efek ph. Tetapan kestabilan nampak pada suatu ph tertentu dapat dihitung dari angka banding K/a, diamana a adalah angka banding dari EDTA total yang tak tergabung (dalam semua bentuk) terhadap EDTA dalam bentuk Y4-. Begitulah KH, tetapan kesatbilan namapak untuk kompleks logam EDTA pada suatu ph tertentu, dapat ditulis dari pernyatan. log KH = log K log a (b) Efek zat-zat pengkompleks lain. Jika suatu zat pengkompleks lain EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 11
(misalnya NH 3 ) juga terdapat dalam larutan, maka [M n+ ] akan berkurang karena pengkompleksan ion logam itu dengan molekul-molekul amonia. Pengurangan dalam konsentrasi efektif, ini akan mudah ditunjukkan, denganmenampilkan suatu faktor b, yang didefinisikan sebagai angka banding (dari) jumlah konsentrasi semua bentuk ion logam yang tak terkomplekkan dengan EDTA terhadap konsentrasi ion sederhana (terhidrasi). Maka tetapan kestabilan namapak dari kompleks Logam EDTA, jika kita perhitungkan efek-efek baik dari ph maupun dari adanaya zat-zat pengkompleks lain, diberikan oleh : log KHZ = log K - log a -log b Dalam titrasi asam basa, titik akhir umumnya dideteksi dengan indikator. Pada titrasi EDTA, suatu indikator yang peka ion logam (disingkat indikatorlogam atau indikator ion-logam) sering digunkan untuk mendeteksi perubahanperubahan ph. Indikator demikian (yang mengandung jenis-jenis gugusanguusan sepit dan umumnya memiliki sistem resonansi yang khas pada zat warna) membentuk kompleks dengan ion-ion logam khusus. Komplekskompleks ini berbeda warnanya dari indikator yang bebas, dan akibatnya, terjadilah perubahan warba yang mendadak pada titik ekivalen. Titik akhit titrasi dapat juga dievaluasi dengan lain-lain metode, yang meliputi teknik-teknik potensiometri, amperometri, konduktometri, dan spektrofotometri. Penentuan Ca dan Mg dalam air sudah dilakukan dengan titrasi EDTA. ph untuk titrasi adalah 10 dengan indikator eriochrom black T. Pada ph lebih tinggi, 12, Mg(OH) 2 akan mengendap, sehingga EDTA dapat dikonsumsi hanya oleh Ca2+ dengan indikator murexide. Adanya penggangguan Cu bebas dari pipa pipa saluran air dapat dimasking dengan H 2 S. EBT yang dihaluskan bersama NaCl padat kadang kala juga digunakan sebagai indikator untuk penentuan Ca ataupun hidroksinaftol. Seharusnya Ca tidak ikut terkopresipitasi dengan Mg, oleh karena itu EDTA direkomendasikan. Bagaimana juga indikator Patton-Reeder terbaik untuk penentuan kalsium dalam air sudah dibandingkan EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 12
dengan indikator lain. Contoh lain adalah titrasi campuran Mg, Cu, Zn tanpa pemisahan pendahuluan, dengan memenfaatkan reaksi masking-demasking selama titrasi dengan EDTA. Logam total dititrasi pada ph 10 dengan indikator EBT. Kemudian Zn dan Cu dimasking dengan KCN, sehingga Mg dalam larutan dapat ditentukan. Setelah titik akhir tercapai, formaldehid ditambahkan untuk mendisosiasi kompleks Zn(CN) 4, sehingga Zn dapat dibebaskan dan titrasi dilanjutkan untuk menentukan Zn dalam larutan, dan jumlah Cu dapat dihitung dari perbedaan titrasi dengan logam total. EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 13
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan EDTA merupakan senyawa kompleks yang digunakan dalam analisis kuantitatif EDTA merupakan senyawa kompleks Hexadentate yang mengikat logam dengan enam ikatan koordinasi. Penggunaan EDTA tidak hanya sebatas pada titrasi. B. Saran Memperbanyak bahasan mengenai senyawa-senyawa kompleks. Pembahasan lebih banyak mengenai hal yang dibahas lebihbanyak sumber yang digunakan. EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 14
DAFTAR PUSTAKA Vogel, Arthur. 1989. Textbook of Quantitative chemical analysis, 5th ed.longman Scientific & Technical: New York WikiPedia: The Free Encyclopedia. http://en.wikipedia.org Synthesis of EDTA http://www.chm.bris.ac.uk/motm/edta/synthesis_of_edta.htm Situs Kimia Indonesia http://www.chem-is-try.org EDTA http://www.chm.bris.ac.uk/motm/edta/edtah.htm Google Image http://images.google.com EDTA Dalam Titrasi Kompleksiometri Kesadahan Air Kimia Koordinasi Page 15