ANALISISN AIR METODE TITRIMETRI TENTANG KESADAHAN AIR Oleh : MARTINA : AK.011.046
A. PENGERTIAN AIR senyawa kimia yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia dan makhluk hidup lainnya karena fungsinya bagi kehidupan tersebut tidak akan dapat digantikan oleh senyawa lainnya Analisis Kesadahan Kesadahan (Hardness) adalah gambaran kation logam difanel (valensidua). Kation-kation ini dapat bereaksi dengan sabun membentuk endapan maupun dengan anion-anion yang terdapat di dalam air membentuk endapan atau karat pada peralatan logam.
Lanjutan. Kesadahan pada awalnya ditentukan dititrasi dengan menggunakan sabun standart yang dapat bereaksi dengan ion penyusun kesadahan. Dalam perkembangannya, kesadahan ditentukan dengan titrasi menggunakan EDTA ( ethylene diamine tetra acetit acid ) atau senyawa lain yang dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium. Kesadahan air adalah kandungan mineralmineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat.
Lanjutan. 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 garamgaram bikarbonat dan sulfat. Kesadahan merupakan petunjuk kemampuan air untuk membentuk busa apabila dicampur dengan sabun. Pada air berkesadahan rendah, air akan dapat membentuk busa apabila dicampur dengan sabun, sedangkan pada air berkesadahan tinggi tidak akan terbentuk busa.
Lanjutan.. Penyebab air menjadi sadah adalah karena adanya ion-ion Ca 2+, Mg 2+. Atau dapat juga disebabkan karena adanya ion-ion lain dari polyvalent metal (logam bervalensi banyak) seperti Al, Fe, Mn, Sr dan Zn dalam bentuk garam sulfat, klorida dan bikarbonat dalam jumlah kecil (O-fish, 2003). Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan beberapa masalah, yaitu 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.
B. JENIS ATAU KLASIFIKASI KESADAHAN AIR Kesadahan diklasifikasikan berdasarkan dua cara, yaitu 1. Berdasarkan ion logam (metal), kesadahan dibedakan menjadi : Kesadahan kalsium dan kesadahan magnesium. Kesadahan perairan dikelompokkan menjadi kesadahan kalsium dan kesadahan magnesium karena pada perairan alami kesadahan lebih banyak disebabkan oleh kation kalsium dan magnesium. Kesadahan kalsium dan magnesium sering kali perlu untuk diketahui untuk menentukan jumlah kapur dan soda abu yang diperlukan dalam proses pelunakan air. Jika nilai kesadahan kalsium diketahui maka kesadahan magnesium dapat ditentukan melalui persamaan dibawah ini. Kesadahan total kesadahan kalsium = kesadahan magnesium
Lanjutan 2. Berdasarkan anion yang berasosiasi dengan ion logam, kesadahan dibedakan menjadi: a. Kesadahan sementara Kesadahan sementara merupakan kesadahan 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 (Wikipedia, 2011). Reaksinya: Ca(HCO 3 ) 2 dipanaskan CO 2 (gas) + H 2 O (cair) + CaCO 3 (endapan) Mg(HCO 3 ) 2 dipanaskan CO 2 (gas) + H 2 O (cair) + MgCO 3 (endapan)
Lanjutan. b. Kesadahan Tetap Kesadahan tetap adalah kesadahan yang mengadung anion selain ion bikarbonat, misalnya dapat berupa ion Cl -, NO 3 - dan SO 4 2-. 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 senyawa-senyawa tersebut disebut air sadah tetap, karena kesadahannya tidak bisa dihilangkan hanya dengan cara pemanasan
Lanjutan. Ketika kesadahan kadarnya adalah lebih besar dibandingkan penjumlahan dari kadar alkali karbonat dan bikarbonat, yang kadar kesadahannya eqivalen dengan total kadar alkali disebut kesadahan karbonat; Apabila kadar kesadahan lebih dari ini disebut kesadahan non-karbonat. Ketika kesadahan kadarnya sama atau kurang dari penjumlahan dari kadar alkali karbonat dan bikarbonat, semua kesadahan adalah kesadahan karbonat dan kesadahan nonkarbonat tidak ada.
c. Metode Penentuan Kesadahan Metode yang dapat dilakukan untuk penentuan kesadahan adalah metode Titrasi EDTA ( Ethylene Diamene Tetra Asetat). EDTA berupa senyawa kompleks khelat dengan rumus molekul (HO 2 CCH 2 ) 2 NCH 2 CH 2 N(CH 2 CO 2 H) 2. Merupakan suatu senyawa asam amino yang secara luas dipergunakan untuk mengikat ion logam logam bervalensi dua dan tiga. EDTA mengikat logam melalui empat karboksilat dan dua gugus amina. EDTA membentuk kompleks kuat terutama dengan Mn (II), Cu (II), Fe (III), dan Co (III) (Anonim, 2008 dalam Ginoest, 2010). EDTA merupakan senyawa yang mudah larut dalam air, serta dapat diperoleh dalam keadaan murni. Tetapi dalam penggunaannya, karena adanya sejumlah tidak tertentu dalam air, sebaiknya distandardisasi terlebih dahulu.
Lanjutan.. EDTA biasa dikenal sebagai asam etilen diamina tetraasetat, mengandung atom oksigen dan nitrogen yang efektif dalam membentuk kompleks yang stabil dengan logam lain yang berbeda. EDTA adalah ligan yang dapat berkoordinasi dengan satu ion logam melalui dua nitrogen dan satu oksigennya. EDTA juga dapat berlaku sebagai ligan kudentat dan konsidentat yang membebaskan satu atau dua gugus oksigen dari reaksi yang kuat dengan logam lain.
D. Metode Penentuan Kadar Ca 2+ dan Mg 2+ 1. Metode Penentuan Kadar Ca 2+ a. Metode Atomic Absorption Spectrometric Untuk penentuan kalsium, metode yang cocok digunakan adalah metode Direct Air-Acetylene. Panjang gelombang untuk Ca adalah 422,7 nm. Gas pembakar yang sesuai adalah air-acetylene, dengan range konsentrasi yang optimum untuk pembacaan adalah 0,2-20 mg/l. b. Metode ICP (Inductively Coupled Plasma) ICP terdiri dari gas argon yang terionisasi oleh coil yang menghasilkan daerah frekuensi radio 27,1 MHz. Gas argon yang terionisasi ini membentuk plasma. Sampel diubah menjadi bentuk aerosol, dan disemprotkan ke dalam plasma tadi, menyebabkan atom-atomnya naik temperaturnya hingga 6000-8000 K
Lanjutan. c. Metode Titrimetri EDTA Prinsip: EDTA jika ditambahkan ke dalam air yang mengandung kalsium dan magnesium, ia akan mengikat kalsium terlebih dahulu. Kalsium dapat ditentukan dengan EDTA jika titrasi dilakukan pada ph tinggi, yaitu ph di mana magnesium mengendap sebagai magnesium hidroksida. Titrasi ini dilakukan pada ph 12-13 2. Metode Penentuan Kadar Mg 2+ a. Metode Atomic Absorption Spectrometric Untuk penentuan magnesium, metode yang cocok digunakan adalah metode Direct Air-Acetylene. Panjang gelombang untuk Mg adalah 285,2 nm. Gas pembakar yang sesuai adalah air-acetylene, dengan range konsentrasi yang optimum untuk pembacaan adalah 0,02-2 mg/l.
b. Metode ICP (Inductively Coupled Plasma) ICP terdiri dari gas argon yang terionisasi oleh coil yang menghasilkan daerah frekuensi radio 27,1 MHz. Gas argon yang terionisasi ini membentuk plasma. Sampel diubah menjadi bentuk aerosol, dan disemprotkan ke dalam plasma tadi, menyebabkan atom-atomnya naik temperaturnya hingga 6000-8000 K. c. Metode Gravimetri Senyawa diammonium hidrogen fosfat mampu mengendapkan ion Mg sebagai magnesium ammonium fosfat. Presipitat kemudian dibakar dan ditimbang sebagai magnesium pyrofosfat. Untuk menghindari gangguan selama proses, larutan sampel harus bebas dari aluminium, kalsium, besi, mangan, silika, strontium, suspensi, dan tidak boleh mengandung lebih dari 3,5 g NH4Cl.
E. Standar Jenis Kesadahan Kandungan kapur yang terdapat dalam air, agar tidak kurang dan tidak juga berlebih maka perlu diterapkan standar Suatu air dikatakan sadah atau berlebih kesadahannya. Standar kualitas menetapkan kesadahan total adalah 5-10 derajat Jerman. Apabila kurang dari 5 derajat Jerman maka air akan terasa lunak dan sebaliknya. Jika dalam air mengandung lebih dari 10 derajat Jerman maka akan merugikan bagi manusia. Standar kesadahan air meliputi (Bakti Husada, 1995 dalam Resthy 2011): 1. Standar kesadahan menurut WHO, 1984, mengemukakan bahwa : Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO 3 ; Lunak mengandung 0-60 ppm CaCO 3 ; Agak sudah mengandung 60-120 ppm CaCO 3 ; Sadah mengandung 120-180 ppm CaCO 3 ; Sangat sadah 180 ppm ke atas.
Lanjutan. 2. Standar kesadahan menurut E. Merck, 1974, bahwa : Sangat lunak antara 0-4 OD atau 0-71 ppm CaCO 3 ; Lunak antara 4-8 OD atau 71-142 ppm CaCO 3 ; Agak sadah antara 8-18 OD atau 142-320 ppm CaCO 3 ; Sadah 18-30 OD atau 320-534 ppm CaCO 3 ; Sangat sudah 30 OD keatas atau sekitar 534 ppm ke atas. 3. Standar kesadahan menurut EPA, 1974, bahwa : Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO 3 ; Lunak, antara 0-75 ppm CaCO 3 ; Agak sadah, antara 75-150 ppm CaCO 3 ; Sadah, 150-300 ppm CaCO 3 ; Sangat sadah 300 ppm ke atas CaCO 3. 4. Kesadahan merupakan salah satu sifat kimia yang dimiliki air. Kesadahan air disebabkan adanya ion ion Ca2+ dan Mg2+. Berdasarkan Standar kesadahan menurut PERMENKES RI, 2010 batas maksimum kesadahan air minum yang dianjurkan yaitu 500 mg/l CaCO 3. Bila melewati batas maksimum maka harus diturunkan (pelunakan).
F. Dampak dari Kesadahan Air Air jika tidak mengandung kapur atau tidak sadah akan terasa lunak atau hambar karena tidak mengandung garam-garam mineral sehingga akan mengurangi selera dalam mengkonsumsinya. Akan tetapi, jika di dalam air kandungan kapurnya sangat tinggi atau dengan kata lain terlalu banyak mengandung garam-garam mineral justru akan memberikan dampak yang buruk bagi kehidupan. Oleh karena itu, perlu dirasa untuk mengetahui dampak apa saja yang dapat ditimbulkan jika kandungan kapur dalam air berlebih atau kesadahannya tinggi (Sanropie dkk, 1984 dalam Resthy, 2011). Air lunak atau air yang tidak mengadung kapur mempunyai kecenderungan menyebabkan korosi pada pipa. Sedangkan jika air memiliki kandungan kapur yang banyak atau tingkat kesadahannya tinggi, maka mengakibatkan terbentuknya kerak-kerak pada dinding pipa yang menyebabkan penyempitan pipa, sehingga memperkecil debit aliran air.
Lanjutan. Apabila kandungan CaCO 3 atau MgCO 3 dalam air itu melewati batas 10 derajat Jerman maka akan menyebabkan, antara lain (Sanropie dkk, 1984 dalam Resthy, 2011): Menyababkan lapisan kerak pada alat dapur yang terbuat dari logam; Kemungkinan terjadinya ledakan pada boiler; Pipa air menjadi terumbat; Sayur-sayuran menjadi keras apabila dicuci dengan air bersih. Menyebabkan sabun tidak berbusa karena adanya hubungan kimiawi antara kesadahan dengan molekul sabun sehingga sifat detergen sabun hilang dan pemakaian sabun menjadi lebih boros; Menimbulkan kerak pada ketel yang dapat menyumbat katup-katup ketel karena terbentuknya endapan kalsium karbonat pada dinding atau katup ketel. Akibatnya hantaran panas pada ketel air berkurang sehingga memboroskan bahan bakar.
Lanjutan. Air sadah tidak terlalu berbahaya untuk diminum, akan tetapi dapat menyebabkan beberapa masalah jika dikonsumsi dalam jangka panjang yaitu : dapat menimbulkan osteoporosis atau pengapuran pada tulang manusia.
G. Proses Pelunakan Air Sadah Proses pelunakan air sadah dikenal sebagai suatu proses yang bertujuan untuk mengurangi kandungan kapur dalam air. Pelunakan air sadah adalah pengurangan ionion penyebab utama kesadahan yaitu kalsium dan magnesium sehingga tidak mengganggu lagi. Selain kalsium dan magnesium ion-ion strontium, besi, barium,dan mangan juga berperan sebagai penyebab kesadahan. Pelunakan air bertujuan untuk mencegah pemakaian sabun lebih banyak dan juga berfungsi mencegah terbentuknya kerak pada dinding pipa yang disebabkan oleh endapan kalsium karbonat (CaCO 3 ).
Lanjutan Proses pelunakan air sadah ada tiga macam yaitu : 1. Proses pelunakan air melalui pengendapan 2. Proses pelunakan melalui pertukaran ion 3. Proses pemanasan, untuk mengurangi kesadahan sementara
Terima Kasih.