Penentuan Kesadahan Dalam Air
I.
Tujuan
1. Dapat menentukan secara kualitatif dan kuantitatif kation (Ca²⁺,Mg²⁺) 2. Dapat membuat larutan an melakukan pengenceran II.
Latar Belakang Teori
Semua makhluk hidup di bumi ini butuh air. Air merupakan pelarut yang sangat baik, sehingga di alam umumnya berada dalam keadaan tidak murni. Air alam mengandung berbagai jenis zat, baik yang larut maupun yang tidak larut serta mengandung mikroorganisme. Jika kandungan bahan-bahan dalam air tersebut tidak mengganggu kesehatan, air dianggap bersih dan layak untuk diminum, air dikatakan tercemar jika terdapat gangguan terhadap kualitas air sehingga air tersebut tidak dapat digunakan untuk tujuan penggunaannya. Pencemaran air dapat terjadi karena masuknya makhluk hidup, zat, dan energi terdalam air oleh kegiatan manusia. Keadaan itu dapat menurunkan kualitas air sampai ke tingkat tertentu dan membuat air tidak berfungsi lagi sesuai dengan tujuan penggunaannya. Air adalah pelarut yang baik, sehingga dapat melarutkan zat-zat dari batu-batuan yang berkontak dengannya. Bahan-bahan mineral yang dapat terkandung dalam air karena kontaknya dengan batu-batuan tersebut antara lain: CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4, NaCl, Na2SO4, SiO2 dan sebagainya. Dimana air yang banyak mengandung ion-ion kalsium dan magnesium dikenal sebagai air sadah. Air sadah adalah air yang di dalamnya terlarut garam-garam kalsium dan magnesium. air sadah tidak baik untuk mencuci karena ion-ion Ca2+ dan Mg2+ akan berikatan dengan sisa asam karbohidrat pada sabun dan membentuk endapan sehingga sabun tidak berbuih. Senyawa-senyawa kalsium dan magnesium ini relatif sukar larut dalam air, sehingga senyawa-senyawa ini cenderung untuk memisah dari larutan dalam bentuk endapan atau precipitation yang kemudian melekat pada logam (wadah) dan menjadi keras sehingga mengakibatkan timbulnya kerak. Jenis Air Sadah Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca2+ atau Mg2+), yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap. Air sadah sementara Air sadah sementara adalah air sadah yang mengandung ion bikarbonat (HCO3-), atau boleh jadi air tersebut mengandung senyawa kalsium bikarbonat (Ca(HCO3)2) dan atau magnesium bikarbonat (Mg(HCO3)2). Air yang mengandung ion atau senyawa1
senyawa tersebut disebut air sadah sementara karena kesadahannya dapat dihilangkan dengan pemanasan air, sehingga air tersebut terbebas dari ion Ca2+ dan atau Mg2+. Dengan jalan pemanasan senyawa- senyawa tersebut akan mengendap pada dasar ketel. Reaksi yang terjadi adalah : Ca (HCO3)2 (aq) –> CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g) Air sadah tetap Air sadah tetap adalah air sadah yang mengadung anion selain ion bikarbonat, misalnya dapat berupa ion Cl-, NO3- dan SO42-. Berarti senyawa yang terlarut boleh jadi berupa kalsium klorida (CaCl2), kalsium nitrat (Ca(NO3)2), kalsium sulfat (CaSO4), magnesium klorida (MgCl2), magnesium nitrat (Mg(NO3)2), dan magnesium sulfat (MgSO4). 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 K2CO3 (aq). Penambahan larutan karbonat dimaksudkan untuk mengendapkan ion Ca2+ dan atau Mg2+. CaCl2 (aq) + Na2CO3 (aq) –> CaCO3 (s) + 2NaCl (aq) Mg(NO3)2 (aq) + K2CO3 (aq) –> MgCO3 (s) + 2KNO3 (aq) Dengan terbentuknya endapan CaCO3 atau MgCO3 berarti air tersebut telah terbebas dari ion Menghilangkan Kesadahan Proses penghilangan kesadahan air yang sering dilakukan pada industri-industri adalah melalui penyaringan denganmenggunakan zat-zat sebagai berikut : Resin pengikat kation dan anion Resin adalah zat polimer alami ataupun sintetik yang salah satu fungsinya adalah dapat mengikat kation dan anion tertentu. Secara teknis, air sadah dilewatkan melalui suatu wadah yang berisi resin pengikat kation dan anion, sehingga diharapkan kation Ca2+ dan Mg2+ dapat diikat resin. Dengan demikian, air tersebut akan terbebas dari kesadahan. EDTA EDTA (ethylene diamine tetraacetic) merupakan suatu kompleks kelat yang larut ketika ditambahkan ke dalam suatu larutan yang mengandung kation logam tertentu seperti Ca2+ dan Mg2+, di mana akan membentuk kompleks dengan logam-logam tersebut. Ketika ditambahkan suatu indikator EBT ke dalam larutan yang mengandung kompleks 2
tersebut maka akan menghasilkan perbahan warna pada pH tertentu, sehingga dengan prinsip ini nilai kesadahan air dapat dianalisis.
III.
Alat dan Bahan
Alat : 1) Buret 2) Erlenmeyer 3) Gelas kimia 4) Pipet seukuran 5) Labu ukur 6) Corong 7) Batang pengaduk 8) Spatula 9) pipet tetes 10) botol semprot Bahan : 1) 2) 3) 4) 5)
EDTA 0,01 M EBT Buffer pH 10 CaCo3 Sample air
3
IV.
Cara Kerja
A. Titrasi pembakuan larutan EDTA 0,01 N
Timbang teliti 0,125 gram CaCo₃
larutkan dengan sedikit air dan Hcl Pekat
Masukkan kedalam labu ukur 250 ml (secara kuantitatif)
Encerkan dengan aquadest hingga tanda batas 250 ml larutan CaCO₃ masukkan kedalam erlenmeyer. kedalam larutannya tambahkan 2 ml larutan buffer pH 10 dan 0,5 mg EBT Larutan dititrasi oleh EDTA hingga warna berubah dari ungu menjadi biru laut . lakukan titrasi secara duplo B. Penentuan Kesadahan Total
pipet 25 ml sampel air masukan kedalam erlenmeyer. kemudian tambahkan 2ml larutan buffer pH 10 dan 0,5 mg EBT
Titrasi dengan EDTA hingga warna berubah dari ungu menjadi biru laut. lakukan titrasi secara duplo
4
C. Penentuan Kesadahan Tetap
sebanyak 100 ml sampel air dididihkan selama 30 menit. dinginkan kemudian saring (larutan diencerkan kembali hingga volumenya 100 ml)
pipet 50 ml larutan tersebut, masukkan kedalam erlenmeyer kemudian tambahkan 2ml larutan buffer dan 0,5 mg EBT
Titrasikan dengan EDTA hingga warna berubah dari ungu menjadi biru laut (lakukan tirasi secara duplo)
5
Lembar Pengamatan
Data Percobaan 1. Larutan baku primer CaCO₃ Wwadah + CaCO₃ = 42, 57 gram Wwadah kosong = 42,445 gram W CaCO₃ (berat) = 0,125 gram (3 digit dibelakan koma) V CaCO₃ (volume) = 250 ml (volume labu ukur) 2. Titrasi Pembakuan EDTA No 1. 2.
CaCO₃ 25 25
Volume (mL) EDTA awal 5,5 10,6
EDTA akhir 7,7 12,6
Volume (mL) EDTA awal 2,7 7,7
EDTA akhir 5,5 10,6
Volume (mL) EDTA awal 12,9 17,5
EDTA akhir 17,5 21,5
3. Titrasi Kesadahan Total No 1. 2.
Sampel Air 50 50
4. Titrasi Kesadahan Tetap No 1. 2.
Sampel Air 50 50
Pengolahan Data 1. Perhitungan konsentrasi CaCO₃ Mr CaCO₃
= 100 g/mol
W CaCO₃ (berat)
= 0,125 gram (3 digit dibelakan koma)
V CaCO₃ (volume)
= 250 ml (volume labu ukur)
6
Normalitas CaCO₃
= W CaCO₃ / Mr CaCO₃ X 1000 V CaCO₃ = 0,125/100 X 1000 / 250 = 5 X 10¯³ N
2. Perhitungan Konsentrasi EDTA dari titrasi Pembakuan V (EDTA) pemakaian = V (EDTA akhir) – V (EDTA awal) No
(pemakaian) V EDTA mL
1. 2.
1,2 2
Rata - rata
2,1
V EDTA rata-rata X NEDTA
= Voksalat X Noksalat
V rata-rata X NEDTA
= 25 X Noksalat
NEDTA
₃ =
=
3. Perhitungan Kesadahan Total (Ca + Mg) Kesadahan Total =
X V EDTA rata-rata X N EDTA X 100 (ppm CaCO₃)
= 4. Perhitungan Kesadahan Tetap (Mg) Kesadahan Tetap =
X V EDTA rata-rata X N EDTA X 100 (ppm CaCO₃)
=
Rangkuman Perhitungan No. 1. 2. 3. 4.
Senyawa
Konsentrasi
CaCO₃
EDTA Kesadahan total (Ca+Mg) Kesadahan tetap (Mg)
0,059 N 336,3 ppm 507,4 ppm
7
V.
Pembahasan
Pada praktikum ini, kami melakukan proses titrasi kompleksometri. Titrasi kompleksometri adalah titrasi yang melibatkan reaksi ion logam dengan zat pengompleks/zat ligand. Dimana zat pengompleks yang digunakan pada praktikum ini yaitu EDTA (Ethylene Diamine Tetra Acetate) dan ion logamnya yaitu Ca . Sebelum melakukan proses titrasi ini, kami melakukan proses pembakuan larutan EDTA. Dan sebelum melakukan proses pembakuan larutan, kami pun membuat larutan yang diperlukan terlebih dahulu. Larutan EDTA 0,01 M, larutan buffer pH 10 dan indikator EBT (Eriochrome Black T) sudah tersedia. Maka, kami pun membuat larutan baku kalsium. Larutan baku kalsium dibuat dari padatan CaCO, larutan HCl dan air. Sebelum dilakukan titrasi Ca dilakukan terlebih dahulu pembakuan larutan EDTA. Proses pembakuan dilakukan karena EDTA merupakan larutan standar primer, maka harus distandarisasi terlebih dahulu dengan larutan standar primer (larutan baku kalsium) sebelum melakukan proses titrasi. Setelah proses pembuatan larutan baku kalsium, dilakukanlah proses pembakuan larutan EDTA. Larutan baku kalsium dipipet, kemudian dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer. Karena, dengan labu erlenmeyer akan lebih memudahkan dalam proses titrasi, terutama dalam proses pengocokkan. Setelah itu, ditambah larutan buffer pH 10. Penambahan larutan buffer pH 10 berfungsi supaya suasana dalam keadaan basa ketika melakukan proses titrasi dan untuk mempertahankan nilai pH. Lalu ditambahkan indikator EBT. Penambahan indikator EBT berfungsi sebagai indikator pH. Dengan ditambahkannya indikator EBT, maka terbentuk CaIn yang berwarna merah anggur (pink). Jika sudah terbentuk larutan berwarna merah anggur (pink), maka proses titrasi antara larutan EDTA dan larutan baku kalsium dapat langsung dilakukan. Setelah didapat larutan berwarna biru langit, proses titrasi dihentikan. Saat itulah, mol CaCO sama dengan mol EDTA, dan hal ini dinamakan titik akhir titrasi. Dimana reaksi yang terjadi selama proses titrasi yaitu Ca +
HIn → CaIn + H
CaIn + H Y →
CaY + HIn + H
Dari proses titrasi tersebut, didapatkan konsentrasi EDTA sebesar 0,059 N Kemudian, kami melakukan titrasi Ca. Langkah kerja yang dilakukan sama dengan proses pembakuan larutan EDTA. Kadar Ca yang diperoleh dari proses titrasi Ca ini yaitu 5 X 10¯³ N Dalam praktikum juga dilakukan titrasi kesadahan total dari sampel air. Kesadahan air adalah adanya kandungan mineral-mineral tertentu yang terdapat di dalam air, pada umumnya mineral itu adalah ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Proses titrasi dilakukan mirip dengan titrasi pembakuan larutan 8
EDTA yaitu menggunakan indicator EBT dan larutan dapar pH 10. Hanya saja sampel yang digunakan adalah air. Setelah dilakukan titrasi dan didapatkan titik ekuivalennya, dapat ditentukan kesadahan total dari air yaitu sebesar 336,3 ppm. Selain menghitung kesadahan total, juga dilakukan praktikum untuk menentukan kesadahan tetap air . Dalam percobaan ini sampel air dipanaskan terlebih dahulu dan disaring untuk menghilangkan bakteri atau pengotor air lainnya dalam air. Setelah dilakukuan titrasi dan didapatkan titik ekuivalennya,didapatkan kesadahan tetap dari sampel air yaitu 507,04 ppm.
VI.
Kesimpulan
Air sadah sementara kesadahannya dapat dihilangkan dengan pemanasan air, sehingga air tersebut terbebas dari ion Ca2+ dan atau Mg2+. Sedangkan air sadah tetap, karena kesadahannya tidak bisa dihilangkan hanya dengan cara pemanasan, maka 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 K2CO3 (aq). Penambahan larutan karbonat dimaksudkan untuk mengendapkan ion Ca2+ dan atau Mg2+. Dari hasil praktikum yang kami lakukan dari titrasi pembakuan EDTA, konsentrasi CaCO₃ = 5 X 10¯³ N, dan konsentrasi EDTA . Dari titrasi penentuan kesadahan total didapatkan konsentrasi kesadahan total (Ca + Mg) = , dan dari titrasi kesadahan tetap didapatkan konsentrasi kesadahan tetap (Mg) = .
VII. Daftar Pustaka Day, R. A. dan Underwood, A. L, 2006, ANALISIS KIMIA KUANTITATIF EDISI KEENAM, Jakarta: Erlangga Wikipedia. 2011. Kesadahan Air. Online : http://id.wikipedia.org/wiki/Kesadahan_air . Diakses pada tanggal 13 Maret 2013 http://www.chem-is-try.org. Diakses pada tanggal 17 Maret 2013
9
