PERCOBAAN 4 KESADAHAN 4.1 PENDAHULUAN 4.1.1 Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui kesadahan pada suatu perairan dengan sampel air sumur. 4.1.2 Latar Belakang Kesadahan air adalah air yang mengandung garam-garam Kalsium (Ca2+) dan Magnesium (Mg2+). Air sadah atau air keras adalah air yang memiliki kadar mineral 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. Kesadahan air total dinyatakan dalam satuan ppm berat per volume (W/V) dari CaCO3 (Astina, 2005). 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 dirumah tangga dan air sadah yang bercampur sabun tidak dapat membentuk busa, tetapi malah terbentuk gumpalan soap scum (sampah sabun) yang sukar dihilangkan. Dalam industri, kesadahan air yang digunakan diawasi dengan ketat untuk mencegah kerugian. Pada industry yang menggunakan ketel uap, air yang digunakan harus terbebas dari kesadahan. Hal ini dikarenakan kalsium dan magnesium karbonat cenderung mengendap pada permukaan pipa dan permukaan penukar panas. Penumpukan endapan ini dapat mengakibatkan terhambatnya aliran air didalam pipa. Dalam ketel uap, endapan mengganggu aliran panas kedalam air, mengurangi efisien pemanasan dan memungkinkan 4-1
4-2
komponen logam ketel uap terlalu panas. Dalam system bertekanan, panas berlebihan ini dapat menyebabkan kegagalan ketel uap (Sastono, 2009). 4.2 DASAR TEORI Dalam air tanah atau air permukaan seperti air sumur terdapat sejumLah garam kalsium dan atau magnesium terlarut baik dalam bentuk garam klorida atau sulfat. Demikian pula pada air PDAM yang sering terdapat kalsium terlarut. Adanya garam-garam ini menyebabkan air menjadi sadah yaitu tidak dapat menghasilkan busa jika dicampurkan dengan sabun. Ukuran kesadahan air dinyatakan dalam ppm (satu per sejuta bagian CaCO3). Dikenal tiga macam kesadahan yaitu kesadahan total, kesadahan tetap dan kesadahan sementara (Rachman, 2009). Kesadahan pada air disebabkan oleh adanya satu atau lebih ion. Ini termasuk hidroksida, karbonat, dan bikarbonat. Ion hidroksida selalu ada di dalam air, walaupun terkadang konsentrasinya sangat kecil. Tetapi, hidroksida dengan konsentrasi tinggi di saluran air alami dianggap tidak biasa, kecuali setelah melewati penapisan jenis tertentu. JumLah karbonat yang kecil ditemukan pada saluran air alami di tempat tertentu, sangat jarang melebihi 3 atau 4 grain/gallon. Mereka juga dapat ditemukan di air setelah penapisan, seperti pelembut lime soda ash. Bikarbonat adalah sumber yang paling umum penyebab alkalinitas. Hampir semua saluran alami memiliki jumLah yang dapat dihitung, dari 0 sampai sekitar 50 grain/gallon (Webadmin, 2009). Total Kesadahan Air ditunjukan dengan jumLah kandungan kalsium dan magnesium, dan dinyatakan dalam grain per galon kalsium karbonat. Kalsium dan magnesium akan bergabung dengan ion alkali untuk membentuk kalsium karbonat. Kalsium karbonat adalah salah satu komponen pengerasan dan pengapuran. Pengapuran tidak dapat dilarutkan dengan air sehingga residu putih akan tetap menempel pada permukaan yang terkena air yang mengandung kalsium karbonat. Air alami kebanyakan mengandung bikarbonat dengan sedikit ion karbonat. Bikarbonat dapat berubah menjadi karbonat jika dipanaskan sehingga reaksi formasi pengapuran lebih sering muncul dalam air panas. Sebagian besar deterjen memiliki batas toleransi kekerasan kurang dari 10 gpg (171 ppm) pada konsentrasi yang efektif. Air dengan tingkat kekerasan 8 gpg (136,8 ppm)
4-3
kekerasan total harus dilemahkan demi kebersihan yang efisien. Apabila kesadahan air lebih tinggi daripada Kesadahan Air yang dapat ditoleransi oleh deterjen biasa, gunakan deterjen dengan level yang lebih tinggi atau tambahkan konsentrasi penggunaan deterjen. Kerugian yang ditimbulkan oleh kesadahan air, yaitu: •
Kesadahan Air dapat menurunkan efisiensi dari deterjen dan sabun.
•
Kesadahan Air dapat menyebabkan noda pada bahan pecah belah dan bahan flat.
•
Kesadahan Air dapat menyebabkan bahan linen berubah pucat.
•
Mineral Kesadahan Air dapat menyumbat semburan pembilas dan saluran air.
•
Residu Kesadahan Air dapat melapisi elemen pemanas dan menurunkan efisiensi panas.
•
Kesadahan Air dapat menciptakan biuh logam pada kamar mandi shower dan bathtubs (Sastono, 2009). Cara praktis untuk mengetahui kesadahan air sumur dapat dilakukan
dengan cara melarutkan detergen dalam air minum. Jika air sumur sadah atau mengandung logam berat, seperti (Ca2+, Mg2+ dan Al3+) maka detergen yang ditambahkan dalam air minum tidak akan menimbulkan busa atau jumLah busa yang dihasilkan sedikit. Teknis analisis praktis dengan memakai deterjen tersebut tidak bisa menujukkan tingkat kesadahan atau kadar logam berat dalam air sumur. Untuk mengetahui tingkat kesadahan maka air sumur tersebut hendaknya diuji melalui laboratorium. Standar kesadahan air meliputi : 1. Standar kesadahan menurut WHO, 1984 bahwa: a. Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO3b. Lunak, mengandung 0-60 ppm CaCO3 c. Agak sadah, mengandung 60-120 ppm CaCO3
d. Sadah mengandung 120-180 ppm CaCO3 e. Sangat sadah 180 ppm ke atas 2. Standar kesadahan menurut E.Merck, 1974
4-4
a. Sangat lunak antara 0-4°D atau 0-71 ppm CaCO3 b. Lunak antara 4-8°D atau 71-142 ppm CaCO3 c. Agak sadah 8-18°D atau 142-320 ppm CaCO3 d. Sangat sadah 30°D keatas atau sekitar 534 ppm CaCO3
3. Standar kesadahan menurut EPA, 1974 a. Sangat lunak sama sekali tidak mengandung CaCO3 b. Lunak, antara 0-75 ppm CaCO3 c. Agak sadah, antara 75-150 ppm CaCO3 d. Sangat sadah 300 ppm keatas CaCO3
Dari data tersebut dapat diambil kesimpulan bahwa air yang dikatakan air sadah adalah air yang mengandung garam mineral khususnya CaCO3 sekitar 120180 ppm menurut WHO, sedangkan menurut Merck air sadah adalah air yang mengandung 320-534 pm atau sekitar 18-30°D, dan menurut EPA, air dikatakan sadah jika mengandung CaCO3 sekitar 150-300 ppm (Cheremisinoff, 1995). 4.3 METODOLOGI PERCOBAAN
4.3.1 Alat Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah pipet tetes, gelas beaker, gelas ukur, buret dan labu erlenmeyer. 4.3.2 Bahan Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah larutan (Ethylene Diamine Tetra Acid) EDTA 0,005 N, akuades, indikator Murexida, indikator (Eriochrome Black T) EBT, larutan buffer pH 10, larutan buffer pH 12, sampel air sumur Loktabat dan sampel air sumur Cempaka. 4.3.3 Cara Kerja A. Standarisasi Larutan EDTA 0,005 N 1. Menggunakan Indikator EBT Larutan standar kalsium diambil sebanyak 10 mL kemudian ditambahkan 5 mL larutan buffer pH 10. Ditambahkan secukupnya indikator EBT kedalamnya kemudian dititrasi dengan larutan EDTA 0,005
4-5
N sampai cairan berwarna biru laut dan dicatat banyaknya volume larutan EDTA yang digunakan untuk menitrasi. 2. Menggunakan Indikator Murexida Larutan standar kalsium diambil sebanyak 10 mL kemudian ditambahkan 1 mL larutan buffer pH 12. Ditambahkan secukupnya indikator murexida kedalamnya kemudian dititrasi dengan larutan EDTA 0,005 N sampai cairan berwarna ungu dan dicatat banyaknya volume larutan EDTA yang digunakan untuk menitrasi.
B. Pengukuran Kesadahan Sampel Air 1. Kesadahan Total Sampel air diambil sebanyak 10 mL kemudian ditambahkan 5 mL larutan buffer pH 10. Sebanyak 1 mL KCN 10% dan indikator EBT secukupnya ditambahkan kedalamnya, kemudian dititrasi dengan larutan EDTA 0,005 N sampai cairan berwarna biru laut dan dicatat banyaknya volume larutan EDTA yang digunakan untuk menitrasi. 2. Kesadahan Kalsium Sampel air diambil sebanyak 10 mL kemudian ditambahkan 1 mL larutan buffer pH 12. Sebanyak 1 mL KCN 10% dan indikator murexida secukupnya ditambahkan kedalamnya, kemudian dititrasi dengan larutan EDTA 0,005 N sampai cairan berwarna ungu dan dicatat banyaknya volume larutan EDTA yang digunakan untuk menitrasi 4.4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4.1 Hasil A. Standarisasi Larutan EDTA 0,005 N Tabel 1. Hasil pengamatan standarisasi larutan EDTA 0,005 N
1
Percobaan • Indikator EBT Diambil larutan standar kalsium
2
Ditambahkan 5 mL larutan buffer Warna = Bening
No.
pH 10.
Pengamatan V=10 mL
4-6
3
Ditambahkan
indikator
EBT Warna = Ungu
4
secukupnya. Dititrasi dengan larutan EDTA Vawal = 10 mL 0,005 N dan dicatat banyaknya Vakhir = 9,6 mL larutan
yang
digunakan
untuk
Vtitrasi = 0,4 mL Warna
1
menitrasi. Indikator Murexida Diambil larutan standar kalsium
= Biru laut
2
Ditambahkan 1 mL larutan buffer Warna = Bening
3
pH 12. Ditambahkan indikator murexida Warna = Merah muda
4
secukupnya. Dititrasi dengan larutan EDTA Vawal = 7,4mL
•
V=10 mL
0,005 N dan dicatat banyaknya Vakhir = 6,8 mL larutan
yang
digunakan
untuk Vtitrasi = 0,6 mL
menitrasi.
Warna = Ungu
B. Pengukuran Sampel Tabel 2. Hasil pengukuran kesadahan total di air sumur Cempaka No. 1
Percobaan
Pengamatan
Dimasukkan air sumur ke dalam Vair = 10 mL erlenmeyer.
2
Ditambahkan 5 mL larutan buffer Warna = Bening pH 10.
3
Ditambahkan 1 mL larutan KCN 10%
4
Ditambahkan
indikator
EBT Warna = Ungu
secukupnya. 5
Dititrasi dengan larutan EDTA Vawal = 9,6 mL 0,005 N dan dicatat banyaknya Vakhir = 9 mL larutan
yang
menitrasi.
digunakan
untuk
Vtitrasi = 0,6 mL Warna = Biru laut
4-7
Tabel 3. Hasil pengukuran kesadahan total di air sumur Cempaka No. 1
Percobaan
Pengamatan
Dimasukkan air sumur ke dalam Vair = 10 mL erlenmeyer.
2
Ditambahkan 5 mL larutan buffer Warna = Bening pH 10.
3
Ditambahkan 1 mL larutan KCN 10%
4
Ditambahkan
indikator
EBT Warna = Ungu
secukupnya. 5
Dititrasi dengan larutan EDTA Vawal = 9 mL 0,005 N dan dicatat banyaknya Vakhir = 8,4 mL larutan
yang
digunakan
untuk
menitrasi.
Vtitrasi = 0,6 mL Warna = Biru laut
Tabel 4. Hasil pengukuran kesadahan kalsium di air sumur Cempaka No. 1
Percobaan
Pengamatan
Dimasukkan air sumur ke dalam Vair = 10 mL erlenmeyer.
2
Ditambahkan 5 mL larutan buffer Warna = Bening pH 12.
3
Ditambahkan 1 mL larutan KCN 10%
4
Ditambahkan indikator murexida Warna = Merah muda secukupnya.
5
Dititrasi dengan larutan EDTA Vawal = 6,2 mL 0,005 N dan dicatat banyaknya Vakhir = 5,2 mL larutan
yang
menitrasi.
digunakan
untuk
Vtitrasi = 1 mL Warna = Ungu
Tabel 5. Hasil pengukuran kesadahan kalsium di air sumur Cempaka
4-8
No. 1
Percobaan
Pengamatan
Dimasukkan air sumur ke dalam Vair = 10 mL erlenmeyer.
2
Ditambahkan 5 mL larutan buffer Warna = Bening pH 12.
3
Ditambahkan 1 mL larutan KCN 10%
4
Ditambahkan indikator murexida Warna = Merah muda secukupnya.
5
Dititrasi dengan larutan EDTA Vawal = 8,4 mL 0,005 N dan dicatat banyaknya Vakhir = 6,2 mL larutan
yang
digunakan
menitrasi..
untuk
Vtitrasi = 2,2 mL Warna = Ungu
4.4.2 Pembahasan Pada percobaan kesadahan ini, dalam prosedur pengukuran kesadahan, percobaan yang lebih dulu dilakukan yaitu Standarisasi larutan EDTA 0,005 N dengan menggunakan indikator EBT dan Indikator murexida. Larutan EDTA 0,005 N digunakan sebagai larutan standar yang digunakan untuk titrasi dalam pengukuran kesadahan pada sampel air. Indikator EBT ini dapat bereaksi dengan ion logam yang pada percobaan ini berasal dari ion Mg2+. Perubahan reaksi ditandai dengan berubahnya warna dari yang sebelum dititrasi dengan EDTA berwarna ungu, dan pada akhir titrasi berwarna biru laut. Indikator ini apabila bereaksi dengan ion logam rentan terhadap perubahan pH. Untuk menjaga kestabilan pH, perlu ditambahkan suatu buffer dengan pH sekitar 10. Sedangkan apabila meggunakan indicator murexida perubahan reaksi ditandai dengan berubahnya warna dari yang sebelum dititrasi dengan EDTA berwarna merah dan pada akhir titrasi berwarna ungu. Tetapi untuk menjaga kestabilan pH, perlu ditambahkan suatu buffer dengan pH 12. Dengan demikian, ketika dititrasi dengan EDTA, hasil akhir titrasi tidak terganggu oleh reaksi indikator dengan logam.
4-9
Pada percobaan kesadahan digunakan 2 sampel air, yaitu sampel dari air sumur Loktabat dan air sumur Cempaka. Pada kesadahan total, 10 mL air ditambah dengan 5 mL buffer dengan pH 10, 1 mL KCN 10% dan indicator EBT secukupnya, maka larutan berwarna ungu. Selanjutnya dititrasi dengan larutan EDTA sampai didapatkan warna ungu berubah menjadi warna biru laut. Dari hasil perhitungan diperoleh kesadahan total pada sampel yang dinyatakan dalam mg/L CaCO3 adalah air sumur Loktabat sebesar 750 mg/L CaCO3 dan air sumur Cempaka sebesar 750 mg/L CaCO3. Pada percobaan kesadahan kalsium, 10 mL sampel air ditambahkan dengan 1 mL buffer pH 12, 1 mL larutan KCN 10 % dan indikator murexida sehingga larutan menjadi berwana merah muda, untuk selanjutnya dititrasi dengan larutan EDTA sampai warnanya menjadi ungu. Untuk mencegah kekeliruan dalam penentuan titik akhir titrasi, sehingga larutan juga ditambahkan buffer pH 12 sehingga reaksi logam dengan indikator tidak terlalu berpengaruh pada titrasi. Dari hasil perhitungan diperoleh kesadahan kalsium pada sampel yang dinyatakan dalam mg/L CaCO3 adalah air sumur Loktabat sebesar 222,2 mg/L CaCO3 dan pada sampel air sumur Cempaka sebesar 488,84 mg/L CaCO3. Dari data yang dihasilkan dari percobaan, maka dapat diperoleh hasil perhitungan kesadahan magnesium pada sampel yaitu air sumur Loktabat sebesar 527,8 mg/L CaCO3 dan air sumur Cempaka sebesar 261,16 mg/L CaCO3. Berdasarkan standar terdapat empat standar kesadahan yang diketahui yaitu standar kesadahan air menurut WHO, sampel air sumur Loktabat merupakan air yang sangat sadah sekali karena kesadahan totalnya > 180 mg/L CaCO3. Apabila menurut standar kesadahan menurut E. Merck pun air sumur Loktabat termasuk air sangat sadah karena kesadahan totalnya > 534 mg/L CaCO3. Sedangkan jika menurut standar kesadahan EPA maka air sumur Loktabat juga termasuk air sangat sadah karena kesadahan totalnya > 300 mg/L CaCO3. Menurut Permenkes RI, 2010 dianjurkan 500 mg/L CaCO3, bila melewati batas tersebut lalu diturunkan.
4-10
EDTA adalah singkatan dari Ethylene Diamine Tetra Acid, yaitu asam amino yang dibentuk dari protein makanan. Zat ini sangat kuat menarik ion logam berat (termasuk kalsium) dalam jaringan tubuh dan melarutkannya untuk dibuang melalui urine. EDTA sebenarnya adalah Ligan Seksidentat yang dapat berkoordinasi dengan suatu ion logam lewat kedua nitrogen dan ke empat gugus karboksilnya atau disebut Ligan Multidentat yang melindungi lebih dari dua atom koordinasi per molekul. EBT atau Eriochrome Black T adalah indicator kompleksometri yang merupakan bagian dari titrasi pengompleksian contohnya proses determinasi kesadahan air. EBT berwarna biru lalu berubah menjadi merah ketika membentuk komplek dengan kalsium, magnesium atau ion logam lain. Fungsi KCN yaitu membuat kompleks dengan bahan pengganggu sebab
kation
dapat
bereaksi
dengan
EDTA.
Indicator
murexida
menimbulkan perubahan warna pada larutan sampel air menjadi warna merah muda. Murexida dalam keadaan kering memiliki penampilan bubuk ungu kemerahan, sedikit larut dalam air. Dalam larutan, rentang warna dari kuning pada pH Asam kuat melalui kemerahan-ungu dalam larutan asam lemah menjadi biru-ungu dalam larutan basa. 4.5 KESIMPULAN Dari hasil percobaan dapat diperoleh beberapa kesimpulan kesadahan total pada sampel yang dinyatakan dalam mg/L CaCO3 adalah air sumur Loktabat sebesar 750 mg/L CaCO3 dan air sumur Cempaka sebesar 750 mg/L CaCO3. Kesadahan kalsium pada sampel yang dinyatakan dalam mg/L Ca adalah air sumur Loktabat sebesar 222,2 mg/L CaCO3 dan air sumur Cempaka sebesar 488,84 mg/L CaCO3. Kesadahan Magnesium pada sampel yaitu air sumur Loktabat sebesar 527,8 mg/L CaCO3 dan air sumur Cempaka sebesar 261,16 mg/L CaCO3.
