ANALISIS KESADAHAN AIR
I. Tujuan Percobaan 1. Mempelajari penyebab dan pengaruh air sadah 2. Menentukan kesadahan sa mpel air II. Dasar Teori II.1. Air Sadah 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. Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat 2+ 2+ oleh kation (Ca atau Mg ), 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(HCO3)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 t ersebut terbebas 2+ 2+ dari ion Ca dan atau Mg . Dengan jalan pemanasan senyawa-senyawa tersebut akan mengendap pada dasar ketel. Reaksi yang terjadi adalah : Ca(HCO3)2 (aq) ±>
CaCO 3 (s) + H 2O (l) + CO 2 (g)
Air sadah tetap Air sadah tetap adalah air sadah yang mengadung anion selain 32ion bikarbonat, misalnya dapat berupa ion Cl , NO dan SO4 . Berarti senyawa yang terlarut boleh jadi berupa kalsium klorida (CaCl 2), kalsium nitrat (Ca(NO3)2), kalsium sulfat (CaSO4), 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. 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 Na2CO3 (aq) atau K 2CO3 (aq). Penambahan larutan karbonat dimaksudkan untuk mengendapkan ion 2+ 2+ Ca dan atau Mg . CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) ±> CaCO3 (s) + 2NaCl (aq) Mg(NO3 )2 (aq) + K 2CO3 (aq) ±> MgCO3 (s) + 2KNO3 (aq)
Dengan terbent nya endapan CaC atau MgC berar ti air tersebut telah terbebas 2+ 2+ dar i i n Ca atau Mg atau dengan kata lain air tersebut telah terbebas dar i kesadahan. II.2. EDTA EDTA adalah kependekan dar i ethylene diamin tetra acetic. EDTA berupa senyawa kompleks khelat dengan rumus molekul (HO2CCH2)2 NCH2CH2 N(CH2CO2H)2. Merupakan suatu senyawa asam amino yang secara luas di pergunakan untuk mengikat ion logam loga m 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). Etilendiamintetrasetat atau yang dikenal dengan EDTA, merupakan senyawa yang mudah larut dalam air, ser ta dapat di peroleh dalam keadaan murni. Tetapi dalam penggunaannya, karena adanya se jumlah tidak ter tentu dalam air, sebaiknya distandardisasi ter lebih dahulu.
Gambar 2.1
Struk tur EDTA
Ter lihat dar i struk turnya bahwa molekul tersebut mengandung baik donor elek tron dar i atom oksigen maupun donor dar i atom nitrogen sehingga dapat menghasilkan khelat bercincin sampai dengan enam secara serempak. II.3. EBT Er iochrome Black T (EBT) adalah indicator kompleksometr i yang merupakan bagian dar i titrasi pengkompleksian contohnya proses determinasi kesadahan air. Didalamnya bentuk protonated Er iochrome Black T berwarna biru lalu berubah men jadi merah ketika membentuk komplek dengan kalsium, magnesium, atau ion logam lain. Nama lain dar i Er iochrome Black T adalah Solochrome Black T. Kelemahan Er iochrome Black T adalah larutannya tidak stabil. Bila disimpan akan ter jadi penguraian secara lambat, sehingga setelah jangka wak tu ter tentu indicator tidak dapat digunakan lagi. II.4. Titrasi Kompleksometr i Titrasi kompleksometr i atau kelatometr i 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. EDTA Sebagai Titran Kelatometri dalam perkembangan analisa kimia sempat mengalami kemunduran karena kelemahan-kelemahannya serta karena adanya cara-cara baru yang lebih baik. Akan tetapi hal ini diperbaiki dengan berkembangnya penelitianpenelitian tentang pengkelat polidentat. Perhatian baru terhadap kompleksiometri ini diawali oleh Schawazenbach tahun 1954, ia menyadari bahwa potensi pengkelat dalam analisa volumetrik sangat baik. Ahli kimia asal Swiss ini 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 5) dapat digunakan baik sebagai bahan yang dianalisis maupun sebagai bahan untuk standardisasi. Faktor-faktor inilah yang membuat syarat-syarat untuk titrasi telah terpenuhi dengan baik jika menggunakan EDTA.
III. Metode Percobaan III.1. Alat dan Bahan III.1.a. Alat - Buret 50 ml sebanyak 1 buah - Penjepit buret sebanyak 1 buah - Erlenmeyer 125 ml sebanyak 3 buah - Pipet gondok 1 ml sebanyak 1 buah - Pipet gondok 20 ml sebanyak 1 buah - Pipet pump sebanyak 1 buah III.1.b. Bahan - Larutan Na2 EDTA / Na2H2 Y.2H2O sebanyak 100 ml - Larutan standar Ca
2+
0,0005 M sebanyak 60 ml
- Larutan buffer pH 10 sebanyak 6 ml
- Larutan indicator EBT sebanyak 12 tetes - Larutan sampel air sebanyak 60 ml III.2. Prosedur Ker ja III.2.a. Standar isasi 0,01 M larutan Dinatr ium Etilendiamintetra Asetat/ Na2EDTA 1. Larutan Na2EDTA sebanyak 50 ml dimasukkan ke dalam buret. 2. Lalu larutan standar Ca2+ dimasukan ke dalam Er lenmeyer 125 ml sebanyak 20 ml, lalu ditambahkan 1 ml buffer pH 10, lalu ditambahkan 2 tetes indicator EBT. Larutan campuran tersebut disiapkan sebanyak 3 buah. 3. Lalu Er lenmeyer tersebut dititrasi sampai berwarna biru langit dan volume titran yang digunakan dicatat. Lalu proses titrasi tersebut diulangi untuk Er lenmeyer kedua dan ketiga. III.2.b. Analisis Sampel Air 1. Larutan Na2EDTA sebanyak 50 ml dimasukkan ke dalam buret. 2. Lalu larutan sampel air dimasukan ke dalam Er lenmeyer 125 ml sebanyak 20 ml, lalu ditambahkan 1 ml buffer pH 10, lalu ditambahkan 2 tetes indicator EBT. Larutan campuran tersebut disiapkan sebanyak 3 buah. 3. Lalu Er lenmeyer tersebut dititrasi sampai berwarna biru langit dan volume titran yang digunakan dicatat. Lalu proses titrasi tersebut diulangi untuk Er lenmeyer kedua dan ketiga. III.3. Skema Alat
Buret
Penjepit Buret
Erlenmeyer
IV. Hasil IV.1. Data Hasil Pecobaan IV.1.a. Standarisasi 0,01 M larutan dis odium etilendiamintetraasetat/ Na 2 H2 Y2 1. 2. 3. 4. 5.
No. Uraian 2+ Volume larutan standar Ca (ml) Konsentrasi larutan standar Ca2+ Pembacaan buret, akhir (ml) Pembacaan buret, awal (ml) Volume titran Na2 H2 Y2 (ml)
Perc. 1 Perc.2 Perc.3 20 20 20 0,0005 0,0005 0,0005 8,5 14,5 22,5 0 8,5 14,5 8,5 6 8
IV.1.b. Analisis Sampel Air 1. 2. 3. 4.
No. Uraian Volume sampel air (ml) Pembacaan buret, akhir (ml) Pembacaan buret, awal (ml) Volume titran Na2 H2 Y2 (ml)
IV.2. Data Hasil Perhitungan IV.2.a. Konsentrasi molar larutan Na 2EDTA - Percobaan pertama M1 = 0,0012 M - Percobaan kedua M2 = 0,00167 M - Percobaan ketiga M3 = 0,00125 M Maka, rata-ratanya a dalah 0,00137 M IV.2.b. Kesadahan sampel air - n1 = 0,008905 mmol Massa CaCO3 = 0,8905 mg Ppm CaCO3 = 44,525 mg CaCO3/Lsampel - n2 = 0,00959 mmol Massa CaCO3 = 0,959 mg Ppm CaCO3 = 47,95 mg CaCO3/Lsampel
20 6,5 0 6,5
Perc.1 20 13,5 6,5 7
Perc.2 20 22 13,5 8,5
Perc.3
- n3 = 0,011645 mmol Massa CaCO3 = 1,1645 mg Ppm CaCO3 = 58,225 mg CaCO3/Lsampel Rata-rata ppm CaCO3 adalah 50,23 mgCaCO3/Lsampel
V. Pembahasan Dalam praktikum analisis kesadahan ini, praktikum dibagi menjadi dua bagian yakni percobaan untuk menstandarisasi 0,01 M larutan Dinatrium Etilendiamintetra Asetat atau Na2H2 Y dan analisis sampel air. Dalam praktikum ini kedua percobaan tersebut menggunakan sistem titrasi dimana praktikan menggunakan buret sebagai alat bantu dalam percobaan titrasi kali ini. Buret yang digunakan lengkap dengan penjepit atau pemengang buret sehingga memudahkan praktikan dalam melakukan percobaan.Dalam percobaan pertama yang digunakan adalah larutan standar Ca2+ 0,0005 M, sedangkan pada percobaan kedua yang digunakan adalah sampel air yang sudah disediakan dari laboratorium MIPA Kimia. Masing-masing larutan yang digunakan sebanyak 20 ml, lalu ditambahkan dengan 1 ml larutan buffer pH 10 dan 2 tetes indicator EBT pada tiap tabung Erlenmeyer. Percobaan pertama dan kedua dilakukan sebanyak tiga kali, sehingga dilakukan enam kali percobaan. Dalam percobaan ini digunakan penambahan larutan buffer pH 10 dan indicator EBT. Fungsi ditambahkannya EBT atau eriochrome black T atau eriokrom hitam T adalah sebagai indicator untuk mendeteksi titik ekuivalen dalam titrasi. Indicator EBT ini 2+ 2+ 2+ membentuk kompleks dengan ion Ca dan Mg , tetapi berikatan dengan ion Mg lebih 2+ kuat daripada Ca . Lalu fungsi penambahan larutan buffer pH 10 sebagai pengatur pH + 22analisis, karena larutan Na2EDTA akan terdisosiasi menjadi ion Na dan H2 Y . Ion H2 Y 2+ 2+ bereaksi dengan ion sadah, Ca dan Mg , membentuk ion kompleks sangat stabil, terutama dalam larutan buffer pada pH sekitar 10. 2+
Dalam percobaan pertama campuran larutan standar Ca 0,0005 M dengan 1 ml buffer pH 10 dan 2 tetes indicator EBT yang dititrasi dengan larutan Na2EDTA menghasilkan warna larutan yang berbeda, pada sebelum dititrasi Na 2 EDTA, larutan berwarna ungu atau merah anggur tetapi setelah dititrasi berwarna biru langit. Pada percobaan yang kedua campuran larutan yang digunakan adalah sampel air, 1 ml buffer pH 10 dan 2 tetes indicator EBT, dan dititrasi dengan Na2 EDTA, larutan campuran tersebut berwarna ungu atau merah anggur, tetapi setelah dititrasi menjadi berwarna biru langit. Dalam klasifikasi kesadahan air, air dengan ppm CaCO3 dibawah 15 mg CaCO3/Lsampel klasifikasinya sangat rendah, 15-50 mg CaCO3/L sampel klasifikasinya rendah, 100-200 mgCaCO3/Lsampel klasifikasinya tinggi, dan lebih dari 200 mg CaCO3/L sampel klasifikasinya sangat tinggi. Hasil yang diperoleh bahwa ppm CaCO3 adalah 50,23 mg CaCO3/Lsampel.
Berdasarkan pengklasifikasian diatas, dapat disimpulkan bahwa sampel air yang digunakan memiliki tingkat kesadahan air yang sedang, karena memiliki hasil analisis diantara 50 hingga 100 mg CaCO3/Lsampel .
VI. Kesimpulan Dapat disimpulkan bahwa penyebab kesadahan air adalah karena air tersebut mengandung garam terlarut dari ion kalsium, magnesium, dan besi. Sumber ion sadah dalam air alam dihasilkan oleh air hujan yang mengandung sedikit asam yang akan bereaksi dengan garam kalsium dan magnesium karbonat dan berbagai batuan yang mengandung besi. Air sadah berpengaruh pada proses pencucian dengan sabun dan 2+ mempercepat korosi pipa baja, terutama yang membawa air panas. Ion sadah seperti Ca , 2+ 3+ Mg , dan Fe , membentuk senyawa yang tidak larut dengan sabun, dan membentuk buih abu-abu. Endapan abu-abu ini muncul sebagai cincin pada bak mandi atau bak cuci dan juga pengotor yang melekat pada pakaian yang menyebabkan pakaian putih tampak kusam. Air sadah juga membentuk endapan (kerak) pada wadah untuk memanaskan air, kerak tersebut memiliki daya hantar yang jelek sehingga menurunkan efisiensi pemindahan panas. Dan kerak tersebut juga dapat menurunkan aliran air pada pipa air panas dan dapat menyebabkan penyumbatan pipa. Dalam percobaan ini kesadahan sa mpel air adalah 50,23 mg CaCO3/Lsampel.
VII. Daftar Pustaka Nuryono, dkk. 2010. I nstruksi Kerja Kimia Anorganik Untuk Fakultas-Fakultas Non M IP A. Yogyakarta : Laboratorium Kimia Dasar FMIPA Universitas Gadjah Mada. http://id.wikipedia.org/wiki/Kesadahan_air http://id.wikipedia.org/wiki/Titrasi_kompleksometri http://files.chem.vt.edu
VII. Lembar Pengesahan Yogyakarta, 18 Oktober 2010 Mengetahui, Asisten,
Anggi Pratiwi
Praktikan,
Kevina Ekawati
Perhitungan 1. Menghitung konsentrasi molar larutan Na2EDTA Mol Ca
2+
2-
= mol H2 Y
M.V
=M.V
MH2Y2- =
M1
=
= 0,0012 M
M2
=
= 0,00167 M
M3
=
= 0,00125 M M
=
=
= 0,00137 M 2. Menentukan kesadahan sampel air Mol Na2 H2 Y = mol ion sadah n=MxV n1 = 0,00137 M x 6,5 mL = 0,008905 mmol n2 = 0,00137 M x 7 mL = 0,00959 mmol
n3 = 0,00137 M x 8,5 mL = 0,011645 mmol
massa CaCO3 = n x Mr CaCO 3 m1
= 0,008905 mmol x 100 = 0,8905 mg
m2
= 0,00959 mmol x 100 = 0,959 mg
m3
= 0,011645 mmol x 100 = 1,1645 mg
ppm CaCO3
=
ppm CaCO3 1 =
= 44,525 mgCaCO3/Lsampel ppm CaCO3 2 =
= 47,95 mgCaCO3/Lsampel ppm CaCO3 3 =
= 58,225 mgCaCO3/L sampel sehingga rata-rata ppm CaCO3 adalah 50,23 mg CaCO3/Lsampel
