LABORATORIUM KIMIA ANORGANIK ANALISIS KESADAHAN AIR ( B.2 )
NAMA
: PRIETA OPIKASARI
NIM
: 10/300191/TP/09782 10/300191/TP/09782
FAK / PRODI
:TEKNOLOGI PERTANIAN / TEKNIK PERTANIAN
HARI / TANGGAL
: SENIN, 29 NOVEMBER 2010
ASISTEN
: ANGGI PRATIWI
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2010
PERCOBAAN B-2 ANALISIS KESADAHAN AIR
I. Tujuan
: 1. Mempelajari penyebab dan pengaruh air sadah 2. Menentukan kesadahan sampel air
II. Dasar Teori Air sadah adalah air yang mengandung garam terlarut dari ion kalsium dan magnesium dan besi. Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan beberapa masalah. Air sadah dapat menyebabkan pengendapan mineral (menyumbat saluran pupa dan kran), pemborosan sabun dalam rumah tangga (karena ion sadah akan membentuk senyawa yang tidak larut dengan sabun), serta membentuk gumpalan scum yang sulit dihilangkan. Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca 2+ dan Mg2+), yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap. Air sadah sementara adalah air sadah yang mengandung ion bikarbonat (HCO 3-). Untuk menghilangkan kesadahan sementara dapat dilakukan dengan pemanasan air, sehingga ion-ion Ca2+ dan Mg2+ akan terbebaskan dari air. Air sadah tetap adalah air sadah yang mengandung ion selain ion bikarbonat, misalnya ion Cl -, NO3-, dan SO42-. Untuk membebaskan kesadahan tetap dapat dilakukan dengan cara kimia, yaitu mereaksikan air tersebut dengan penambahan larutan karbonat. Titrasi kompleksometri atau kelatometri adalah suatu jenis titrasi dimana reaksi antara bahan yang dianalisis dan titrat akan membentuk suatu kompleks senyawa. Eriochrome
Black
T
adalah
indikator
kompleksometri
yang
merupakan bagian dari titrasi kompleksometri , misalnya. dalam penentuan kesadahan air. Dalam bentuk terprotonasi nya, Eriochrome Black T berwarna biru. Ternyata dapat membentuk warna merah ketika membentuk kompleks dengan kalsium , magnesium , atau ion logam
lainnya. rumus kimianya dapat ditulis sebagai HOC 10 H 6 N = NC 10 H 4 (OH) (NO 2) SO 3 Na. Ketika digunakan sebagai indikator dalam EDTA titrasi, warna biru terjadi saat EDTA telah ditambahkan dan membentuk kompleks ion logam dengan EDTA bukan Eriochrome. Faktor-faktor yang membuat 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.
III. Metode Percobaan 1. Alat dan bahan Alat
: - Buret
-Labu erlenmeyer -Gelas ukur -Corong -Pipet ukur 1 mL -Pipet ukur 20 mL -Propipet -Pipet tetes Bahan : - Larutan standar Ca2+ 0,0005 M
-Larutan Na2H2Y -Larutan buffer pH 10,0 -Indikator EBT -Sampel air 2. Cara Kerja a. Standarisasi 0,01 M larutan Dinatrium Etilendiamintetra Aseat, NaEDTA
Menyiapkan buret untuk titrasi. Membilas buret degan larutan NaEDTA dan diisi sampai tanda skala 20 mL. Pipet 20 mL larutan standar Ca2+ dan dimasukkkan ke dalam gelas erlenmeyer 125 mL. Kemudian ditambahkan 1 mL larutan buffer pH 10,0 dan 2 tetes indikator EBT. Dibuat tiga larutan standar seperti ini. Titrasi larutan standar Ca2+ dengan titran NaEDTA secara perlahan-lahan.
Jika
mendekati
titik
akhir
atau
hampir
menunjukkan warna biru langit, turunkan laju penambahan titran. Titik akhir terjadi pada perubahan warna biru langit secara permanen. Diulangi titrasi pada dua larutan standar yang kedua dan ketiga. Kemudian dihitung konsentrasi molar larutan NaEDTA.
b. Analisis Sampel Air Menyiapkan 100 mL sampel air. Gunakan air kran. Pipet 25 mL sampel air dan dimasukkkan ke dalam gelas erlenmeyer 125 mL ditambahkan buffer pH 10,0 dan 2 tetes indikator EBT. Menyiapkan dua larutan sampel yang sama komposisinya. Menyiapkan buret yang diisi dengan larutan NaEDTA sampai tanda skala 30 mL. Titrasikan larutan sampel dengan NaEDTA sampai terjadi titik ekuivalen dimana terjadi perubahan warna menjadi biru langit.
c. Skema Percobaan
d. Data Hasil Percobaan Standarisasi 0,01 M Larutan Dinatrium Etilendiamintetra Asetat No.
Uraian
1 2 3 4
Massa kertas timbang+ Na2H2Y Massa kertas timbang Massa Na2H2Y Volume larutan standar Ca2+ Konsentrasi larutan standar Ca2+ Mol Ca2+ = mol Na2H2Y Pembacaan buret, akhir Pembacaan buret, awal Volume titran Na2H2Y Molaritas larutan Na2H2Y Molaritas rerata larutan Na2H2Y
5 6 7 8 9 10 11
Perc. 1
Perc. 2
Perc. 3
20 mL
20 mL
20 mL
5 x 10-4 M
5 x 10-4 M 5 x 10-4 M
10-5 mol 27mL 30 mL 3 mL 0.0033 M 0.0036 M
10-5 mol 23 mL 27 mL 4 mL 0.0025 M 0.0036 M
10-5 mol 21 mL 23 mL 2 mL 0.0050 M 0.0036 M
Analisis Sampel Air No . 1 2 3 4 5 6 7 8
Uraian Volume sampel air Pembacaan buret, akhir Pembacaan buret awal Volume titran Na2H2Y Mol Na2H2Y = mol ion sadah, Ca2+ dan Mg2+ (mol) Massa CaCO3 ekuivalen (g) Ppm CaCO3 (mg CaCO3/L sampel) Ppm CaCO3 rerata
Perc. 1
Percb. 2
Perc. 3
20 mL 24.4 mL 30 mL 5.6mL 0.0000202 mol 0.00202 g 101 ppm
20 mL 17.4mL 24.4 ml 7mL 0.0000252 mol 0.00252 g 126 ppm
20 mL 11.4 mL 17.4 mL 6 mL 0.0000261 mol 0.00261 g 108 ppm
111.6 ppm
111.6 ppm
111.6 ppm
e. Pembahasan Percobaan ini dilakukan bertujuan untuk menganalisis kesadahan air. Tahap pertama yang dilakukan adalah membuat standarisasi larutan Dinatrium Etilendiamintetra asetat atau NaEDTA. 0,0005 M. Caranya dengan membuat larutan standar Ca 2+ 20 mL dalam tiga buah
erlenmeyer 125 mL. Kemudian ditetesi dengan 1 mL larutan buffer pH 10,0 dan 2 tetes indikator EBT. Titrasi yang dilakukan dalam percobaan ini termasuk dalam jenis titrasi kompleksometri. Suatu jenis titrasi dimana reaksi antara bahan yang dianalisis dan titrat akan membentuk suatu kompleks senyawa. Maka dari titrasi ini akan diperoleh kelat yang terbentuk melalui titrasi yang terdiri dari dua komponen yang membentuk ligan dan tergantung pada titran (Na2 EDTA) serta titrat (Ca2+ atau sampel air sadah) yang hendak diamati. Larutan buffer berfungsi sebagai penstabil pH ketika titrasi yang menyebabkan ion H + terlepas. Karena ketika ion H + terlepas memungkinkan terjadi penurunan pH menjadi asam. Maka diberi larutan buffer sehingga menjaga pH pada kisaran angka yang tetap. Dalam percobaan ini digunakan titran Na2EDTA karena larutan ini dapat terdisosiasi menjadi ion Na + dan H2Y2- di dalam larutan. Ion H2Y2- bereaksi dengan ion sadah, Ca 2+ dan Mg2+, membentuk ion kompleks sangat stabil. Reaksi pelepasan H + dan pembentukan ion kompleks yang terbentuk seperti berikut. Ca2+ (aq) + H2Y2- (aq)
[CaY]2- (aq) + 2 H+ (aq)
Mg2+ (aq) + H2Y2- (aq)
[MgY]2- (aq) + 2 H+ (aq)
Dan dua tetes indikator EBT berfungsi untuk mendeteksi titik akhir ekuivalen titrasi. EBT adalah Eriochrome Black T yang akan membentuk ion kompleks dengan ion sadah Ca 2+ dan Mg2+. EBT lebih kuat berikatan dengan Mg 2+ dibanding dengan Ca 2+. Indikator EBT berwarna biru langit dalam larutan tetapi membentuk kompleks merah anggur [Mg-EBT]2+. Tanpa indikator EBT, kita tidak bisa mengetahui kapan terjadi titik ekivalen dimana terjadi perbandingan stoikiometri 1:1 antara ion sadah dengan larutan Na 2EDTA. Berikut adalah reaksi
perubahan warna yang terjadi saat indikator EBT mengikat ion sadah Ca2+. Ca2+ (aq) + EBT (aq) [Ca-EBT]2+ (aq) Biru langit
merah anggur
Maka ketika larutan buffer dan EBT diteteskan pada larutan Ca 2+ pada erlenmeyer, warnanya akan berubah menjadi merah anggur. Untuk mengetahui jumlah mol ion Ca2+, dilakukan penambahan titran NaEDTA lewat titrasi dengan buret. Titik ekuivalen akan terjadi dengan ciri-ciri warnanya berubah menjadi biru langit.
Pada titik ini terjadi
keseimbangan stoikiometri. Berikut ini adalah reaksi yang terjadi ketika perubahan warna merah anggur menjadi biru langit. [Ca-EBT]2+ (aq) + H2Y2- (aq)
CaY2- (aq) + 2H+ (aq) + EBT (aq)
Merah anggur
biru langit
Pada penambahan titran NaEDTA sejumlah volume tertentu, kita bisa mengetahui mol ion sadah yang ada dalam larutan erlenmeyer. Penyetaraan mol ion sadah dengan mol NaEDTA bisa digunakan untuk menghitungnya. Volume H2Y2- x konsentrasi molar H2Y2- = mol H2Y2- = mol ion sadah
Langkah selanjutnya adalah menganalisis sampel air kran untuk diketahui kesadahannya. Mula-mula sampel air dimasukkan ke dalam erlemeyer 125mL, ditambahkan larutan buffer pH 10,0 dan 2 tetes indikator EBT. Pada penetesan ini terjadi perubahan warna menjadi merah anggur. Ini artinya EBT berikatan dengan ion sadah dalam larutan.
Ca2+ (aq) + EBT (aq) [Ca-EBT]2+ (aq) Biru langit
merah anggur
Kemudian larutan dititrasi dengan larutan NaEDTA sampai terjadi perubahan warna menjadi biru langit dan ini tanda titik ekuivalen tercapai. [Ca-EBT]2+ (aq) + H2Y2- (aq)
CaY2- (aq) + 2H+ (aq) + EBT (aq)
Merah anggur
biru langit
Klasifikasi umum air sadah disajikan dalam tabel berikut : Kesadahan (ppm CaCO3)
Klasifikasi Kesadahan
< 15
Sangat rendah
15 – 50
Rendah
100 – 200
Tinggi
> 200
Sangat tinggi
Pada penentuan kadar ion sadah dalam sampel air dibuat perlakuan sama seperti titrasi langkah pertama. Maka didapat warna biru langit saat titik ekuivalen terjadi. Pengukuran kadar ion sadah dalam suatu larutan sampel dilakukan dengan metode penghitungan sesuai dengan rumus di bawah
Ppm = n CaCO3
x 100 gram
V sampel air
1 mol CaCO3
x 1 mg 10-3 gram
Sehingga dilakukan perhitungan yang menghasilkan ppm atau kadar ion sadah dalam satu liter air
. Kadar ini
digolongkan sebagai klasifikasi kesadahan tingkat rendah berdasarkan klasifikasi pada tabel di atas. Jadi boleh dimanfaatkan untuk diminum
dengan syarat dihilangkan dulu kesadahannya dengan direbus atau dipanaskan untuk melepaskan ion-ion sadahnya. Dalam
percobaan
ini
praktikan
memiliki
kesulitan
dalam
menentukan titik ekuivalen. Seperti pembahasan sebelumnya, titik ekuivalen terjadi ketika perubahan warna menjadi biru langit pada tetesan Na2EDTA pada larutan yang dititrasi. Pada praktiknya, warna biru langit dikatakan penilaian secara kualitatif. Perbedaan penilaian warna biru langit bisa menentukan perbedaan hasil pada praktikan yang satu dengan praktikan lainnya. Kemudian hasil pengukuran volume yang berbeda bisa didapatkan karena kurang telitinya mata praktikan dalam melihat skala pada buret. Terkadang praktikan melihat pada titik bertemunya permukaan larutan dengan dinding buret. Padahal pengukuran dihitung pada lengkung bawah permukaan larutan. Hal ini dilakukan akibat adanya peristiwa adhesi pada larutan dengan dinding buret. Penggunaan pipet ukur 20 mL dan 1 mL perlu diperhatikan dengan baik. Pengambilan larutan dengan pipet kadang-kadang tidak akurat dikarenakan pembacaan skala yang kurang teliti oleh praktikan. Oleh karenanya diperoleh ukuran mol yang berbeda-beda karena ukuran standar volumenya bisa jadi memiliki selisih angka yang berbeda tipis.
f. Kesimpulan Dari percobaan diperoleh kandungan air sadah dalam sampel air adalah
111.6
ppm
dan
dalam
kisaran
rendah
membahayakan. Standarisasi Larutan Na2EDTA :
Mol Ca2+ = 10-5 mol
Molaritas rerata Na2H2Y = 0.0036 M
dan
tidak
g. Daftar Pustaka
Harjadi W. 1986. Ilmu Kimia Analitik Dasar , Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama Nuryono, dkk, 2010. Instruksi Kerja KIMIA ANORGANIK. Yogyakarta : Laboratorium Kimia Dasar FMIPA UGM Anonim.2009.http://id.wikipedia.org/wiki/kesadahan-air diakses pada tanggal 5 November 2010.
LEMBAR PENGESAHAN Laporan resmi praktikum kimia dasar anorganik ini telah diperiksa.
Yogyakarta, November 2010 Asisten
( Anggi Pratiwi )
Praktikan
(Prieta Opikasari)
LAMPIRAN
Data Hasil Perhitungan
Standarisasi Larutan Na2H2Y M Na2H2Y = mol Ca2+ ÷ V Na2H2Y
Percobaan 1
M1 Na2H2Y = 10-5 mol ÷ 3 x 10-3 L = 0.0033 M
Percobaan 2
M2 Na2H2Y = 10-5 mol ÷ 4 x 10-3 L = 0.0025 M
Percobaan 3
M3 Na2H2Y = 10-5 mol ÷ 2 x 10-3 L = 0.0050M
Molaritas rerata Na2H2Y
( M 1 M 2 M 3)
=
3 (0.0033 M 0.0025 M 0.0050M )
=
3 0.0108M
=
3
= 0.0036M
Analisis Sampel Air
Diketahui V Sampel Air V Na2H2Y
= 20 mL
Percobaan 1 = 5.6 mL
= 0.02 L =5. 6x10-3 L
Percobaan 2 = 7 mL
= 7 x 10-3 L
Percobaan 3 = 6 mL
= 6 x 10-3 L
Molaritas Na2H2Y rerata
= 0.0036 M
mol Na2H2Y = V Na2H2Y x M Na2H2Y
Percobaan 1
n1
= 5.6 x 10-3 L x 0.0036 M =2.02 x 10-5 mol
Percobaan 2
n2
= 7 x 10-3 L x 0.0036 M
= 2.52 x 10-5 mol
Percobaan 3
n3
= 6 x 10-3 L x 0.0036 M
= 2.61 x 10-5 mol
Pada saat titrasi mencapai titik ekuivalen mol Na2H2Y = mol Ca2+ Maka massa CaCO3 dapat dicari dari mol Ca2+ dikalikan Mr CaCO3.
Percobaan 1
massa CaCO3
= 2.02 x 10-5 mol x 100 gr/mol
= 2.02 x 10-3 gr
Percobaan 2
massa CaCO3
= 2.52 x 10-5 mol x 100 gr/mol
= 2.52 x 10-3 gr
Percobaan 3
massa CaCO3
= 2.61 x 10-5 mol x 100 gr/mol
= 2.61 x 10-3 gr Kesadahan air
Percobaan 1
= massa CaCO3 mg ÷ V sampel air
ppm CaCO3 = 2.02 mg ÷ 0.02 L =
101
ppm
ppm CaCO3 = 2.52 mg ÷ 0.02 L =
126
ppm
ppm CaCO3 = 2.61 mg ÷ 0.02 L =
108
ppm
(mg/L)
Percobaan 2 (mg/L)
Percobaan 3 (mg/L)
Kesadahan air rerata = (101 ppm + 126 ppm + 108 ppm) ÷ 3 = 111.6 ppm