LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA KESADAHAN AIR
Oleh : Muhammad Irsyad Giffary XII IPA 5 No. 21
1. Tujuan Untuk mengetahui air sadah dan yang tidak, beserta dengan cara menghilangkan kesadahan air tersebut.
2. Dasar Teori Kesadahan
air adalah
kandungan mineral-mineral tertentu
di
dalam
air,
umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. 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. 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. Cara paling mudah untuk mengetahui air yang selalu anda gunakan adalah air sadar atau bukan dengan menggunakan sabun. Ketika air yang anda gunakan adalah air sadah, maka sabun akan sukar berbiuh, kalaupun berbuih, berbuihnya sedikit. Kemudian untuk mengetahui jenis kesadahan air adalah dengan pemanasan. Jika ternyata setelah dilakukan pemanasan, sabun tetap sukar berbuih, berarti air yang anda gunakan adalah air sadah tetap. Air sadah tidak begitu berbahaya untuk diminum, namun dapat menyebabkan beberapa masalah. Air sadah dapat menyebabkanpengendapan mineral, yang menyumbat saluran pipa dan keran. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga, dan air sadah yang bercampur sabun tidak dapat membentuk busa, tetapi malah membentuk gumpalan soap scum (sampah sabun) yang sukar dihilangkan. Efek ini timbul karena ion 2+ menghancurkan sifat surfaktan dari sabun dengan membentuk endapan padat (sampah sabun tersebut). Komponen utama dari sampah tersebut adalah kalsium stearat, yang muncul dari stearat natrium, komponen 2+ utama dari sabun: 2 C 17H35COO + Ca → (C17H35COO)2Ca Dalam industri, kesadahan air yang digunakan diawasi dengan ketat untuk mencegah kerugian. Pada industri 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. Presipitasi (pembentukan padatan tak larut) ini terutama disebabkan oleh dekomposisi termal ion bikarbonat, tetapi bisa juga terjadi sampai batas tertentu walaupun tanpa adanya ion tersebut. Penumpukan endapan ini dapat mengakibatkan terhambatnya aliran air di dalam pipa. Dalam ketel uap, endapan mengganggu aliran panas ke dalam air, mengurangi efisiensi pemanasan dan memungkinkan komponen logam ketel uap terlalu panas. Dalam sistem bertekanan, panas berlebih ini dapat menyebabkan kegagalan ketel uap. Kerusakan yang disebabkan oleh endapan kalsium karbonat bervariasi tergantung pada bentuk kristal, misalnya, kalsit atau aragonit.
Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca2+ atau Mg2+), yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap.
a. 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 senyawa-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)
b. 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 senyawasenyawa 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 Ca2+ atau Mg2+ atau dengan kata lain air tersebut telah terbebas dari kesadahan.
c.
Cara menghilangkan kesadahan di Industri
Proses penghilangan kesadahan air yang sering dilakukan pada industri-industri adalah melalui penyaringan dengan menggunakan zat-zat sebagai berikut :
d. 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.
e. Zeolit Zeolit memiliki rumus kimia Na2(Al2SiO3O10).2H2O atau K2(Al2SiO3O10).2H2O. zeolit mempunyai struktur tiga dimensi yang memiliki pori-pori yang dapat dikewati air. Ion Ca2+ dan Mg2+ akan ditukar dengan ion Na+ dan K+ dari zeolit, sehingga air tersebut terbebas dari kesadahan. Untuk menghilangkan kesadahan sementara ataupun kesadahan tetap pada air yang anda gunakan di rumah dapat dilakukan dengan menggunakan zeolit. Anda cukup menyediakan tong yang dapat menampung zeolit. Pada dasar tong sudah dibuat keran. Air yang akan anda gunakan dilewatkan pada zeolit terlebih dahulu. Air yang telah dilewatkan pada zeolit dapat anda gunakan untuk keperluan rumah tangga, spserti mencuci, mandi dan keperluan masak. Zeolit memiliki kapasitas untuk menukar ion, artinya anda tidak dapat menggunakan zeolit yang sama selamanya. Sehingga pada rentang waktu tertentu anda harus menggantinya.
3. Alat dan Bahan a.
Tabung reaksi
b. Rak tabung reaksi c.
Gelas ukur 10 ml
d. Larutan 0,5 M e.
Larutan 0,5 M
f.
Larutan NaCl 0,5 M
g.
Larutan 1M
h. Larutan 0,5 M i.
Air suling (akuades)
j.
Air sumur
k.
Air sabun
4. Cara Kerja 1. Siapkan alat-alat yang akan digunakan. 2. Isilah tabung reaksi dengan 2 ml air suling. Tambahkan 2 tetes air sabun dan kocoklah sebanyak 15 kali. Periksalah apakah terjadi buih yang dapat bertahan selama 2 menit. Jika tidak , teruskan penambahan air sabun maksimal 2 tetes (untuk pembanding, gunakan tabung-tabung reaksi yang lain) 3. Ambil 3 tabung reaksi masing-masing diisi 2 ml air yang mengandung . Tabung 1 ditambah air sabun Tabung 2 didihkan, dinginkan, lalu tambahkan air sabun. Tabung 3 ditambah 3 – 5 tetes dan tambah air sabun. 4. Selanjutnya , kerjakan untuk air yang mengandung , , NaCl dan air sumur seperti langkah 2. 5. Catat hasilnya.
5. Hasil Percobaan Membuat air sabun yang buihnya bertahan selama 2 menit atau lebih.
Pada tabung tersebut dimasukan 2ml akudes dan 4 tetes air sabun untuk menghasilkan buih yang bertahan selama 2 menit.
Larutan MgSO4 Tabung 1
Pada tabung tersebut tidak terdapat buih yang membuktikan bahwa larutan MgSO4 mengandung kesadahan tetap.
Tabung 2
Pada tabung reaksi tersebut yang telah dididihkan dan di beri air sabun juga tidak terdapat buih, membuktikan bahwa larutan tersebut termasuk air sadah dengan kesadahan tetap. Tabung 3
Pada tabung reaksi tersebut tidak terdapat buih, hanya airnya saja yang keruh.
Larutan Na(HCO3) Tabung 1
Pada tabung reaksi tersebut terdapat sedikit buih dan buihnya tersebut tidak bertahan begitu lama, kurang dari 2 menit sudah hilang buihnya. Tabung 2
Pada tabung reaksi tersebut setelah dididihkan dan diberi air sabun terdapat buih yang tidak terlalu banyak, yang membuktikan bahwa larutan tersebut termasuk air sadah dengan kesadahan sementara.
Tabung 3
Pada tabung reaksi tersebut terdapat sedikit buih yang dengan cepat menghilang.
Larutan CaCl2 Tabung 1
Pada tabung reaksi tersebut tidak terdapat buih sedikit pun. Yang membuktikan bahwa larutan tersebut termasuk air sadah dengan kesadahan tetap.
Tabung 2
Pada tabung reaksi tidak terjadi buih sama sekali.
Tabung 3
Pada tabung reaksi tersebut sedikit terdapat buih, hanya saja larutannya menjadi keruh dan adanya endapan.
Larutan NaCl Tabung 1
Pada tabung reaksi tersebut terdapat sedikit buih. Tabung 2
Pada tabung reaksi tersebut setelah dididihkan dan diberi air sabun terdapat sedikit buih.
Tabung 3
Pada tabung ini terdapat buih yang cukup banyak.
6. Pertanyaan 1. Dari hasil pengamatan tersebut manakah yang tergolong air sadah? Air yang mengandung CaCl2dan MgSO4. 2. Berdasarkan eksperimen ini, jenis kation apakah yang menyebabkan air menjadi bersifat sadah? 2+
2+
Kation Ca dan Mg . 3. a. Kesadahan air manakah yang dapat dihilangkan dengan cara mendidihkan? Air yang mengandung NaHCO3. b. Mengapa kesadahan air itu dapat dihilangkan? Karena ion HCO
3-
H2O + CO2.
4. a. Kesadahan air manakah yang dapat dihilangkan dengan penambahan Na2CO3? Air yang mengandung CaCl2dan MgSO4. b. Mengapa kesadahan air itu dapat dihilangkan? Dengan penambahan Na2CO3air yang dihasilkan sudah tidak lagi mengandung ion Ca 2+
Mg karena sudah diendapkan. 5. Tuliskan persamaan – persamaan reaksi yang terjadi pada pengamatan tersebut!
7.
-
2NaHCO3
-
MgSO4 + Na2CO3
-
CaCl2 + Na2CO3
Na2CO3 + H2O + CO2 MgCO3 + NaSO4 2NaCl + CaCO3
Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: 1.
Air suling atau aquades tidak bersifat sadah.
2.
Air yang mengandung NaHCO3 bersifat sadah sementara.
3.
Air yang mengandung CaCl 2dan MgSO4bersifat sadah tetap .
2+
dan
