Acara II Kompleksometri1

ACARA IIKOMPLEKSOMETRIA. TujuanTujuan praktikum acara II Kompleksometri adalah sebagai berikut:1. Memahami dasar teori dari senyawa kompleks2. Mampu melaksanakan titrasi dengan cara kompleksometri3. Mampu menghitung besar dan tingkat kesadahan air dari suatu sampel dengan larutan Na2EDTA dan indikator Eriochrome Black T (EBT)B. Tinjauan Pustaka1. Tinjauan BahanAir merupakan kebutuhan yang paling utama bagi makhluk hidup. Manusia dan makhluk hidup lainnya sangat bergantung dengan air demi mempertahankan hidupnya. Air yang digunakan untuk konsumsi sehari-hari harus memenuhi standar kualitas air bersih. Kualitas air bersih dapat ditinjau dari segi fisik, kimia, mikrobiologi dan radioaktif. Namun kualitas air yang baik ini tidak selamanya tersedia di alam sehingga diperlukan upaya perbaikan, baik itu secara sederhana maupun modern. Jika air yang digunakan belum memenuhi standar kualitas air bersih, akibatnya akan menimbulkan masalah lain yang dapat menimbulkan kerugian bagi penggunanya. Belakangan ini timbul masalah yang sangat krusial yaitu sulit untuk mendapatkan air bersih. Banyak sumber air yang biasa dipakai tidak sebagus dulu lagi. Penyebab susahnya mendapat air bersih adalah adanya pencemaran air yang disebabkan oleh limbah rumah tangga, limbah pertanian, dan limbah industri. Selain itu, adanya pembangunan dan penjarahan hutan merupakan penyebab berkurangnya kualitas mata air dari pegunungan karena banyak bercampur dengan lumpur yang terkikis terbawa aliran sungai (Yusuf, 2012).

Indikator metallochromic pada dasarnya larut dalam air yang digunakan dalam titrasi kompleksometri. Ini adalah pewarna yang mengandung ion ochromic, kelompok C=C, C=N dan N=N. Ini mengandung gugus arylazo, yang dapat direduksi dengan sangat mudah. Eriochrome Black T (EBT) adalah indikator metallochromic banyak digunakan dalam titrasi kompleksometri. Ini adalah spesies elektroaktif dengan kelompok azo (-N=N-) dalam struktur molekul ditunjukkan dalam (skema 1). Kelompok azo ini mudah direduksi pada elektroda pasta karbon dengan voltametri siklik. EBT yang mereduksi dalam dua langkah pengurangan satu elektron dari kelompok azo, yang mirip dengan literatur. Ini adalah karakteristik dari perilaku adsorpsi yang kuat dari EBT pada elektroda pasta karbon

Gambar 2.1 Struktur EBT

(Chandra, et al., 2008).

EDTA (ethylene diamin tetra acetic acid) adalah bahan kimia yang digunakan dalam struktur deterjen. EDTA adalah agen chelating sintesis yang kompleks dan kuat dengan kation. EDTA sendiri banyak digunakan dalam sistem pangan sebagai stabiliser (Shamoushaki, et al., 2012). Lingkaran heterosiklik yang terbentuk melalui interaksi dari sebuah ion logam dengan dua atau lebih gugus fungsional dalam ligan yang sama disebut lingkaran kelat, molekul organiknya adalah bahan kelat, dan kompleks-kompleksnya disebut kelat atau senyawa kelat. Kesulitan yang timbul dari kompleks yang lebih rendah dapat dihindari dengan menggunakan bahan pengkelat sebagai titran. Bahan pengkelat tertentu yang mengandung baik oksigen maupun nitrogen secara umum efektif dalam membentuk kompleks-kompleks yang stabil dengan berbagai macam logam, sebagai contoh adalah etilena diamina tetra asetat, sering disebut EDTA. EDTA berpotensi sebagai ligan seksidentat yang dapat berkoordinasi dengan sebuah ion logam melalui gugus dua nitrogen dan empat karboksilnya. Dalam kasus lainnya, EDTA dapat bertindak sebagai ligan kuinkedentat atau kuadridentat dengan satu atau dua gugus karboksilnya bebas dari interaksi kuat dengan logam. Bentuk asam bebas dari EDTA yaitu H4Y (Day dan Underwood, 2002).Suatu larutan yang mengandung suatu asam lemah plus suatu garam dari asam itu, atau basa lemah plus suatu garam dari basa itu, mempunyai kemampuan bereaksi dengan asam kuat maupun basa kuat. Sistem semacam ini disebut sebagai larutan berbuffer (berpenyangga). Larutan berbuffer digunakan secara meluas dalam kimia analitis, biokimia, dan bakteriologi. Larutan berbuffer digunakan untuk menjaga pH, karena penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat itu hanya mengubah sedikit pH (Keenan, 1984).

Buret digunakan untuk memindahkan reagen dengan berbagai volume secara akurat. Ukuran paling berguna adalah buret 50 ml. buret ini dikalibrasi dalam satuan 0,1 ml, tetapi dianjurkan untuk bisa membaca hingga 0,05 ml. Buret dirancang untuk digunakan pada suhu ruangan dan sebaiknya jangan pernah digunakan untuk cairan-cairan panas atau ditempatkan dalam oven panas dan lainnya untuk mengeringkan peralatan tersebut. Sedangkan, pipet ukur dikalibrasi untuk memungkinkan sebuah alat gelas memindahkan satu interval volume, dan ukurannya yang umum adalah 11 mL dan 10 mL. Pipet ini kurang akurat dibandingkan dengan pipet pindah. Jika ingin memindahkan suatu larutan dengan volume sangat kecil, digunakan alat suntik gelas yang akurat yaitu mikropipet otomatis (Cairns, 2009).2. Tinjauan TeoriKesadahan merupakan istilah yang digunakan pada air yang mengandung kation penyebab kesadahan dalam jumlah yang tinggi. Pada umumnya kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg).Tingkat kesadahan di berbagai tempat perairan sangat bervariasi. Pada umumnya air tanah mempunyai tingkat kesadahan lebih tinggi dari pada air permukaan. Terbentuknya senyawa penyebab kesadahan dalam air, karena air tanah mengalami kontak dengan batuan kapur yang ada pada lapisan tanah yang dilalui air. Air permukaan lebih lunak dari pada air tanah, kesadahan non karbonat dalam air permukaan bersumber dari kalsium sulfat yang terdapat dalam tanah liat dan endapan lainnya (Widayat, 2002).Air sadah adalah istilah yang digunakan pada air yang mengandung kation penyebab kesadahan. Pada umumnya kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Kalsium dalam air mempunyai kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat, khlorida dan nitrat, sementara itu magnesium dalam air kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat dan khlorida. Kesadahan dibagi atas dua jenis kesadahan, yaitu kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Air yang mengandung kesadahan kalsium karbonat dan magnesium karbonat disebut kesadahan karbonat atau kesadahan sementara, karena kesadahan tersebut dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau dengan cara pembubuhan kapur. Sementara itu Air yang mengandung kesadahan kalsium sulfat, kalsium khlorida, magnesium sulfat dan magnesium khlorida, disebut kesadahan tetap karena tidak dapat dihilangkan dengan cara pemanasan, tetapi dapat dengan cara lain dan salah satunya adalah proses penukar ion. Perhitungan kesadahan dilakukan dengan menggunakan rumus umum berikut ini

Kesadahan (mg/l CaCO3)= M2( mg/l) x (Marsidi, 2001).Tipe reaksi kimia yang berlaku sebagai dasar penentuan titrimetik melibatkan pembentukan (formasi) kompleks atau ion kompleks yang larut, namun sedikit terdisosiasi. Kompleks-kompleks dibentuk melalui reaksi sebuah ion logam, sebuah kation, dengan sebuah anion, dan gugus atau molekul netral. Ion logam dalam kompleks disebut atom pusat, dan gugus yang tergabung pada atom pusat disebut ligan. Jumlah ikatan yang terbentuk oleh atom logam pusat disebut angka koordinasi dari logam tersebut. Titrasi kompleksometri reaksi antara senyawa komplek dengan ion logam merupakan dasar pembentukan komplek logam. Senyawa komplek ini disebut juga senyawa koordinasi. Reaksi pembentukan sebuah sennyawa kompleks disebut sebagai reaksi asam-basa Lewis. Asam Lewis adalah penerima elektron, sedangkan basa Lewis adalah penyumbang elektron. Molekul-molekul atau ion-ion yang berlaku sebagai ligan umumnya mengandung sebuah atom elektronegatif, seperti nitrogen, oksigen. Ligan yang mempunyai satu pasangan elektron yang tidak bergabung disebut unidentat, contohya NH3. Ligan yang mempunyai dua gugus yang mampu membentuk dua ikatan dengan atom pusat disebut bidentat, contohnya etilena diamina (Day dan Underwood, 2002).Cara uji kesadahan total kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dengan metode titrimetri yang merupakan revisi dari SNI 06-4161-1996, dengan judul Metode pengujian kesadahan total dalam air dengan titrimetrik EDTA. Garam dinatrium etilen diamin tetra asetat (EDTA) akan bereaksi dengan kation logam tertentu membentuk senyawa kompleks kelat yang larut. Pada pH 10,0 + 0,1, ion-ion kalsium dan magnesium dalam contoh uji akan bereaksi dengan indikator Eirochrome Black T (EBT), dan membentuk larutan berwarna merah keunguan. Jika Na2EDTA ditambahkan sebagai titran, maka ion-ion kalsium dan magnesium akan membentuk senyawa kompleks, molekul indikator terlepas kembali, dan pada titik akhir titrasi larutan akan berubah warna dari merah keunguan menjadi biru. Dari cara ini akan didapat kesadahan total (Ca + Mg). Kalsium dapat ditentukan secara langsung dengan EDTA bila pH contoh uji dibuat cukup tinggi (12-13), sehingga magnesium akan mengendap sebagai magnesium hidroksida dan pada titik akhir titrasi indikator Eriochrome Black T (EBT) hanya akan bereaksi dengan kalsium saja membentuk larutan berwarna biru. Dari cara ini akan didapat kadar kalsium dalam air (Ca). Dari kedua cara tersebut dapat dihitung kadar magnesium dengan cara mengurangkan hasil kesadahan total dengan kadar kalsium yang diperoleh, yang dihitung sebagai CaCO3 (SNI, 2004). Pengkelatan merupakan proses pengikatan logam dalam suatu cairan oleh suatu senyawa yang memiliki lebih dari satu pasang elektron bebas. Pengikatan logam tersebut menyerupai penjepitan (pengkelatan), senyawa yang menjepit disebut senyawa pengkelat dan ion logam dinamakan ion pusat, karena berada di titik pusat. Mekanisme pengkelatan ini terjadi karena adanya penggunaan elektron bersama (sharing elektron) antara ion logam dan ion bahan pengkelat, metode tersebut dinamakan metode kompleksometri (Mamun, 2008).Air sadah juga akan menyebabkan berkurangnya efektifitas proses pencucian menggunakan sabun/deterjen. Saat ini pengolahan air sadah dan pencegahan pembentukan kerak umumnya dilakukan secara kimiawi, yaitu menggunakan resin penukar ion (menekan jumlah ion Ca pada larutan) dan penambahan inhibitor kerak. Metode secara kimiawi ini dapat mengubah sifat kimia larutan sehingga tidak cukup aman untuk penggunaan rumah tangga maupun industri makanan. Selain itu, investasinya yang cukup besar menyebabkan proses kimiawi tersebut hanya cocok untuk industri yang memerlukan air olahan dalam jumlah besar (Saksono, 2007).Salah satu parameter kimia dalam persyaratan kualitas air adalah jumlah kandungan unsur ion Ca dan ion Mg dalam air, yang keberadaannya biasa disebut dengan kesadahan air. Kesadahan dalam air sangat tidak dikehendaki baik untuk penggunaan rumah tangga maupun untuk penggunaan industri. Bagi air rumah tangga tingkat kesadahan yang tinggi mengakibatkan konsumsi sabun lebih banyak karena sabun menjadi kurang efektif akibat salah satu bagian dari molekul sabun diikat oleh unsur Ca/Mg. Bagi air industri unsur Ca dapat menyebabkan kerak pada dinding peralatan sistem pemanasan sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan industri, disamping itu dapat menghambat proses pemanasan. Masalah ini dapat mengakibatkan penurunan kinerja industri yang pada akhirnya dapat menimbulkan kerugian. Oleh karena itu persyaratan kesadahan pada air industri sangat diperhatikan. Pada umumnya jumlah kesadahan dalam air industri harus nol, berarti unsur Ca dan Mg dihilangkan sama sekali. Kesadahan air dinyatakan dengan mg/liter CaCO3. Metoda yang dapat digunakan dalam menentukan kesadahan air adalah dengan metoda perhitungan dan metoda titrasi EDTA. Metoda perhitungan didasarkan atas perhitungan dari ion-ion yang bervalensi 2 yang didapat dari hasil analisis (Marsidi, 2001).

Air sadah yang telah melebihi batas maksimum (500 mg/l), dapat menyebabkan beberapa masalah kesehatan. Dampak yang ditimbulkan akibat air sadah bagi kesehatan antara lain adalah dapat menyebabkan cardiovascular desease (penyumbatan pembuluh darah jantung) dan urolithiasis (batu ginjal). Untuk mengurangi kesadahan pada air artetis salah satu cara yang dapat digunakan dalam metode pengolahannya yaitu dengan filtrasi (penyaringan). Filtrasi adalah suatu cara memisahkan padatan dari air, adapun media yang digunakan dalam proses filtrasi antara lain pasir, kerikil, ijuk, arang dan zeolit. Dalam penelitian ini media yang digunakan adalah zeolit. Zeolit dipilih karena memiliki sejumlah sifat kimia maupun fisika yang menarik, di antaranya mampu menyerap zat organik maupun anorganik, dapat berlaku sebagai penukar kation, dan sebagai katalis untuk berbagai reaksi (Mifbakhuddin, 2008).

Kesadahan awalnya ditentukan dengan titrasi menggunakan sabun standar yang dapat bereaksi dengan ion penyusun kesadahan. Dalam perkembangannya, kesadahan ditentukan dengan titrasi menggunakan EDTA (ethylene diamin tetra acetic acid) atau senyawa lain yang dapat bereaksi dengan kalsium dan magnesium. Kesadahan perairan berasal dari kontak air dengan tanah dan bebatuan. Air hujan tidak memiliki kemampuan melarutkan ion-ion penyusun kesadahan yang banyak terikat di dalam tanah dan batuan kapur (limestone), meskipun memiliki kadar karbondioksida yang relatif tingggi. Kesadahan air berkaitan erat dengan kemampuan air untuk membentuk busa. Semakin besar kesadahan air, semakin sulit bagi sabun untuk membentuk busa karena terjadi presipitasi, persamaan reaksinya sebagai berikut:

Busa tidak akan terbentuk sebelum semua kation pembentuk kesadahan mengendap. Pada kondisi ini air mengalami pelunakan atau penurunan kesadahan yang disebabkan oleh sabun. Endapan yang terbentuk dapat mengakibatkan pewarnaan pada bahan yang dicuci. Residu endapan tertahan pada pori-pori pakaian sehingga pakaian terasa kasar, demikian juga kulit tangan. Kesadahan yang tinggi dapat menghambat sifat toksik dari logam berat karena kation-kation penyusun kesadahan (kalsium dan magnesium) membentuk senyawa kompleks dengan logam berat tersebut. Air permukaan biasanya memiliki nilai kesadahan yang lebih kecil daripada air tanah. Perairan dengan nilai kesadahan kurang dari 120 mg/L dan lebih dari 500 mg/L CaCO3 dianggap kurang baik bagi peruntukan domestik, pertanian, dan industri. Namun air sadah lebih disukai oleh organisme daripada air lunak (Efendi, 2003).Kesadahan air adalah terkait dengan konsentrasi mineral, seperti kalsium dan magnesium, dilarutkan dalam air. Mineral ini secara alami ditemukan di dalam tanah dan batuan dilokasi dengan konsentrasi tinggi batu kapur, dolomit, atau gypsum didalam tanah. Air keras adalah diproduksi sebagai mineral dari deposito tanah ini menjadi dilarutkan dalam air yang mengalir melalui bumi. Konsentrasi tinggi kalsium dan magnesium terkandung dalam air keras dapat mengikat pembersih (Hinton, 2009).Pelunakan kesadahan air adalah suatu proses untuk menghilangkan atau mengurangi kandungan kation ion Ca dan ion Mg dari dalam air. Kation penyebab kesadahan dapat dikurangi atau dihilangkan dengan proses-proses sebagai berikut : Pemanasan, Proses pengendapan atau proses kapur soda, dan Pertukaran ion (ion Exchange). Proses pemanasan, yaitu garam MgCO3 bersifat larut dalam air dingin, namun semakin tinggi temperatur air, kelarutan MgCO3 semakin kecil, bahkan hingga menjadi tidak larut dan dapat mengendap. Garam CaCO3 kelarutannya lebih kecil dari pada MgCO3, sehingga pada air dingin pun sebagian CaCO3 mengendap, pada air panas pengendapannya akan lebih banyak lagi. Berdasarkan sifat ini, kesadahan yang disebabkan oleh kation Mg2+ dan Ca2+ dapat dihilangkan dengan cara pemanasan. Proses kapur soda dengan tujuannya adalah untuk membentuk garam-garam kalsium dan magnesium menjadi garam-garam yang tidak larut, sehingga dapat diendapkan dan dipisahkan dengan air. Bentuk garam kalsium dan magnesium yang tidak larut dalam air, yaitu kalsium karbonat dan magnesium hidroksida. Untuk menghilangkan kesadahan sementara kalsium, ditambahkan kapur. Reaksi yang terjadi :Ca(HCO3) + Ca(O) 2

CaCO3 + 2 H2OUntuk menghilangkan kesadahan tetap kalsium, ditambahkan soda abu. Reaksi yang terjadi:

CaSO4 + Na2CO3

CaCO3 + Na2SO4CaCl2 + Na2CO3

CaCO3 + 2 NaClUntuk menghilangkan kesadahan magnesium sementara, ditambahkan kapur + kapur:

Tahap 1 : Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2

MgCO3 + CaCO3 + H2O

Tahap 2 : MgCO3 + Ca(OH)2

Mg(OH)2 + CaCO3Untuk menghilangkan kesadahan magnesium tetap ditambahkan kapur + soda abu :

Tahap 1 : MgCl2 CaCl2 + Ca(OH)2

Mg(OH)2 + MgSO4 CaSO4 Tahap 2 : CaCl2 NaCl + Na2CO3

CaCO3 + CaSO4 Na2SO4Proses Ion dengan Ziolit, yaitu air sadah yang dialirkan melalui kolom zeolit akan mengalami pertukaran ion-ion, ion Ca dan ion Mg dalam air sadah ditukar dengan ion Na dalam zeolit. Hal tersebut berlangsung terus sampai suatu saat ion Na dalam zeolit sudah habis ditukar dengan ion Ca dan Mg dari dalam air, pada keadaan ini zeolit tersebut dinamakan telah jenuh yang berarti zeolit tidak mampu lagi melakukan pertukaran ion Marsidi (2001). Pemanfaatan medan magnet untuk menurunkan kesadahan air merupakan metode yang menjanjikan. Hal tersebut mengingat prosesnya yang sederhana dan tidak mengubah sifat-sifat kimia air. Model larutan air sadah yang banyak digunakan untuk melihat proses pembentukan CaCO3 adalah campuran larutan Na2CO3 dan CaCl2 (Saksono, et al., 2006).Air tanah banyak mengandung mineral-mineral terlarut seperti ion Ca dan ion Mg yang menyebabkan kesadahan pada air. Selain itu terdapat juga kation bikarbonat dan gas terlarut CO2. Dengan naiknya pH akibat lepasnya CO2 ke fasa gas, maka akan terjadi suatu reaksi kesetimbangan pembentukkan kerak CaCO3 (Saksono, 2006).C. Metodologi

1. Alata. Statifb. Buret

c. Erlenmeyer

d. Pipet ukure. Pipet tetesf. Gelas ukurg. Pro pipeth. Gelas Bekeri. Corong2. Bahana. Sampel air dari daerah yang berbedab. Indikator EBT

c. Larutan Na2EDTAd. Larutan Buffer pH 103. Cara KerjaD. Hasil dan PembahasanTabel 2.1 Kesadahan Air pada beberapa Sampel AirKelWilayahVolsampel (ml)M Na2EDTAVol

Na2EDTA(ml)Kesadahan

Air(DH)Perubahan WarnaTingkat

Kesadahan

SebelumSesudah

1Kentingan250,051,106,16Merah AnggurBirulunak

2Mojosongo250,051,257Merah AnggurBiruLunak

3Jebres250,051,206,72Merah AnggurBiruLunak

4Wonosari250,051,357,56Merah AnggurBiruLunak

5Sukoharjo250,058,547,60Merah AnggurBiruSangat keras

6Wonogiri250,051,910,64Merah AnggurBiruAgak Keras

7Kentingan250,057,542Merah AnggurBiruSangat Keras

8Colomadu250,0515,60Merah AnggurBiruLunak

9Pajang250,050,84,48Merah AnggurBiruLunak

10Karang anyar250,051,58,40Merah AnggurBiruAgak Keras

11Boyolali250,0515,60Merah AnggurBiruLunak

12Colomadu250,052,815,68Merah AnggurBiruAgak Keras

13Boyolali250,051,47,84Merah AnggurBiruLunak

14Bekonang250,051,58,40Merah AnggurBiruAgak Keras

15Air mineral250,0515,60Merah AnggurBiruLunak

Sumber: Laporan SementaraKesadahan air dianggap sebagai ukuran kemampuan air untuk mengendapkan sabun atau istilah yang digunakan pada air yang mengandung kation penyebab kesadahan dalam jumlah yang tinggi. Pada umumnya kesadahan disebabkan oleh adanya logam-logam atau kation-kation yang bervalensi 2, seperti Fe, Sr, Mn, Ca dan Mg, tetapi penyebab utama dari kesadahan adalah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) (Widayat, 2002). Kesadahan dibagi atas dua jenis kesadahan, yaitu kesadahan sementara dan kesadahan tetap. 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).

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 bias 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.

Air yang mengandung kesadahan kalsium karbonat dan magnesium karbonat disebut kesadahan karbonat atau kesadahan sementara, karena kesadahan tersebut dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau dengan cara pembubuhan kapur. Sementara itu, air yang mengandung kesadahan kalsium sulfat, kalsium klorida, magnesium sulfat dan magnesium klorida, disebut kesadahan tetap karena tidak dapat dihilangkan dengan cara pemanasan, tetapi dapat dengan cara lain dan salah satunya adalah proses penukar ion (Marsidi, 2001).Prinsip penentuan kesadahan air dengan kompleksometri adalah garam dinatrium etilen diamin tetra asetat (Na2EDTA) akan bereaksi dengan kation logam tertentu membentuk senyawa kompleks kelat yang larut. Pada pH 10,0 + 0,1, ion-ion kalsium dan magnesium dalam contoh uji akan bereaksi dengan indikator Eirochrome Black T (EBT), dan membentuk larutan berwarna merah keunguan. Jika Na2EDTA ditambahkan sebagai titran, maka ion-ion kalsium dan magnesium akan membentuk senyawa kompleks, molekul indikator terlepas kembali, dan pada titik akhir titrasi larutan akan berubah warna dari merah keunguan menjadi biru. Dari cara ini akan didapat kesadahan total (Ca + Mg). Kalsium dapat ditentukan secara langsung dengan EDTA bila pH contoh uji dibuat cukup tinggi (12-13), sehingga magnesium akan mengendap sebagai magnesium hidroksida dan pada titik akhir titrasi indikator Eriochrome Black T (EBT) hanya akan bereaksi dengan kalsium saja membentuk larutan berwarna biru. Dari cara ini akan didapat kadar kalsium dalam air (Ca). Dari kedua cara tersebut dapat dihitung kadar magnesium dengan cara mengurangkan hasil kesadahan total dengan kadar kalsium yang diperoleh, yang dihitung sebagai CaCO3 (SNI, 2004).Menurut Mamun (2008), pengkelatan merupakan proses pengikatan logam dalam suatu cairan oleh suatu senyawa yang memiliki lebih dari satu pasang elektron bebas. Pengikatan logam tersebut menyerupai penjepitan (pengkelatan), senyawa yang menjepit disebut senyawa pengkelat dan ion logam dinamakan ion pusat, karena berada di titik pusat. Mekanisme pengkelatan ini terjadi karena adanya penggunaan elektron bersama (sharing elektron) antara ion logam dan ion bahan pengkelat, metode tersebut dinamakan metode kompleksometri.Senyawa pembentuk kelat ini disebut komplekson yang digunakan dalam reaksi kompleksometri atau kelatometri. Macam-macam komplekson, yaitu: Etilen Diamin Tetra Asetat

Asam Nitro Asetat (NTA atau NITA atau Komplekson I)

Asam Diamin Sikloheksan Tetra Asetat (DCTA, DCYTA atau Komplekson IV)

Garam Dinatrium Etilen Diamin Tetra Asetat (KompleksonII atau Chelaton III dengan rumus Na2C10H14N2O6.2H2O

Bahan pengkelat tertentu yang mengandung baik oksigen maupun nitrogen secara umum efektif dalam membentuk kompleks-kompleks yang stabil dengan berbagai macam logam, sebagai contoh adalah etilena diamina tetra asetat, sering disebut EDTA. EDTA berpotensi sebagai ligan seksidentat yang dapat berkoordinasi dengan sebuah ion logam melalui gugus dua nitrogen dan empat karboksilnya. Dalam kasus lainnya, EDTA dapat bertindak sebagai ligan kuinkedentat atau kuadridentat dengan satu atau dua gugus karboksilnya bebas dari interaksi kuat dengan logam. Bentuk asam bebas dari EDTA yaitu H4Y (Day dan Underwood, 2002).Pada acara II Kompleksometri digunakan larutan Na2EDTA. Dinatrium EDTA merupakan salah satu zat pengkelat, yaitu molekul yang bermuatan negatif atau berisi oksigen yang bereaksi dengan ion logam bermuatan positif membentuk kompleks yang stabil. Dinatrium EDTA merupakan bentuk garam dari asam etilene diamin tetraasetat yang mempunyai aksi mengkompleks yang sangat kuat dan banyak tersedia. Na2EDTA berfungsi sebagai titran, dimana ion logam yang ada dalam larutan dititrasi langsung dengan larutan NA2EDTA dengan menggunakan indikator Eriochrome Black T (EBT).Menurut Keenan (1984), suatu larutan yang mengandung suatu asam lemah plus suatu garam dari asam itu, atau basa lemah plus suatu garam dari basa itu, mempunyai kemampuan bereaksi dengan asam kuat maupun basa kuat. Sistem semacam ini disebut sebagai larutan berbuffer (berpenyangga). Larutan berbuffer digunakan secara meluas dalam kimia analitis, biokimia, dan bakteriologi. Larutan berbuffer digunakan untuk menjaga pH, karena penambahan sedikit asam kuat atau basa kuat itu hanya mengubah sedikit pH. Dalam praktikum ini digunakan larutan buffer pH 10. Pada pH 10,0 + 0,1, ion-ion kalsium dan magnesium dalam contoh uji akan bereaksi dengan indikator Eirochrome Black T (EBT), dan membentuk larutan berwarna merah keunguan (merah anggur). Selain itu juga berfungsi untuk mempertahankan pH akibat penambahan sedikit asam atau sedikit basa. Larutan buffer 10 mempertahankan pH agar tetap basa. Kompleks EDTA akan mencapai kestabilan dengan ion logam divalen pada suasana basa atau sedikit asam.Dalam praktikum digunakan indikator EBT (Eirochrome Black T) rumus kimia C20H12N8NaO2S. Indikator ini peka terhadap perubahan kadar logam dan pH larutan. Pada pH 8-10 senyawa ini berwarna biru dan kompleksnya berwarna merah anggur. Pada pH 5 senyawa itu sendiri berwarna merah, sehingga titik akhir sukar diamati, demikian juga pada pH 12. Umumnya titrasi dengan indikator ini dilakukan pada pH 10. Pada pH 10,0 + 0,1, ion-ion kalsium dan magnesium dalam contoh uji akan bereaksi dengan indikator (EBT), dan membentuk larutan berwarna merah keunguan. Jika Na2EDTA ditambahkan sebagai titran, maka ion-ion kalsium dan magnesium akan membentuk senyawa kompleks, molekul indikator terlepas kembali, dan pada titik akhir titrasi larutan akan berubah warna dari merah keunguan menjadi biru. Sehingga, dengan menggunakan indikator ini mempermudah kita menentukan titik akhir titrasi dimana dengan menggunakan EBT akan bereaksi dengan ion-ion kalsium dan magnesium pada pH 10 membentuk warna merah anggur. Seingga memudahkan kita mengetahui adanya ion Ca dan ion Mg pada air. Berdasarkan tabel 2.1 Kesadahan Air pada beberapa sampel air, dengan tujuan untuk mengetahui tingkat kesadahan air dari beberapa sampel di berbagai daerah. Masing-masing sampel yang didapat diambil 25 mL dimasukkan ke dalam erlenmeyer, kemudian ditambahkan 2,5 mL larutan buffer pada pH 10, setelah itu ditambahkan lagi 3-4 tetes indikator EBT. Kemudian dititrasi dengan larutan Na2EDTA 0,05 N sampai terjadi perubahan warna. Beberapa sampel tersebut diambil dari beberapa daerah, yaitu daerah Kentingan; Mojosongo; Jebres; Wonosari; Suhoharjo; Wonogiri; ; Kentingan; Colomadu; Pajang; Karanganyar; Boyolali; Colomadu; Boyolali; Bekonang; dan Air mineral. Sedangkan, volume larutan Na2EDTA 0,05 N yang dibutuhkan berturut-turut sebesar 1,10 ml; 1,25 ml ; 1,20 ml ; 1,35 ml ; 8,5 ml ; 1,9 ml; 7,5 ml ; 1 ml ; 0,8 ml; 1,5 ml ; 1 ml ; 2,8 ml ; 1,4 ml; 1,5 ml; 1 ml. Masing-masing sampel memiliki kesadahan air berturut-turut sebesar 6,16 DH ; 7 DH ; 6,72 DH ; 7,56 DH ; 47,60 DH ; 10,64 DH ; 42 DH ; 5,60 DH ; 4,48 DH ; 8,40 DH ; 5,60 DH ; 15,68 DH ; 7,84 DH ; 8,40 DH dan 5,60 DH. Dengan tingkat kesadahan berturut-turut yaitu sangat lunak; lunak; lunak; lunak; sangat keras; agak keras; sangat keras; lunak; lunak; agak keras; lunak; agak keras ; lunak; agak keras dan lunak. Berdasarkan data-data tersebut dapat kita ketahui bahwa kesadahan air terbesar pada daerah Sukoharjo yaitu sebesar 47,6 DH dengan tingkat kesadahan sangat keras sehingga kemampuan untuk mengendapkan sabun besar. Sedangkan, kesadahan air terkecil 4,48 DH pada daerah Pajang dengan tingkat kesadahan lunak sehingga kemampuannya untuk mengendapkan sabun kecil, masih aman untuk dikonsumsi. Tingkat kesadahan tiap-tiap daerah berbeda karena kandungan kapur tiap daerah berbeda.

Pada kelompok 8 dan 12 sampel yang dimbil dari daerah yang sama yaitu Colomadu. Namun, tiap kelompok mendapati nilai kesadahan yang berbeda yaitu berturut-turut 5,6 DH dan 15,68 DH. Ini terjadi karena sumber mata air yang yang diuji berbeda. Pada kelompok 11 dan 12 juga mengambil sampel air di daerah yang sama yaitu Boyolali. Ini terjadi karena perbedaan sumber mata air yang diambil yang mempengaruhi nilai kesadahan.Setelah sampel air ditambahkan 2,5 mL buffer 10 dan ditetesi indikator EBT sebanyak 3 tetes, sampel air berubah warna menjadi merah angggur. Indikator ini sangat peka terhadap perubahan konsentrasi ion logam dan perubahan pH. Pada pH 10,0 + 0,1, ion-ion kalsium dan magnesium dalam contoh uji akan bereaksi dengan indikator Eirochrome Black T (EBT), dan membentuk larutan berwarna merah anggur. Jika Na2EDTA ditambahkan sebagai titran, maka ion-ion kalsium dan magnesium akan membentuk senyawa kompleks. Molekul indikator terlepas kembali, dan pada titik akhir titrasi larutan akan berubah warna dari merah keunguan menjadi biru. Pada praktikum ini kelompok 12 membutuhkan volume larutan Na2EDTA sebesar 2,8 ml.Pada umumnya air tanah mempunyai tingkat kesadahan lebih tinggi dari pada air permukaan. Terbentuknya senyawa penyebab kesadahan dalam air, karena air tanah mengalami kontak dengan batuan kapur yang ada pada lapisan tanah yang dilalui air. Air permukaan lebih lunak dari pada air tanah, kesadahan non karbonat dalam air permukaan bersumber dari kalsium sulfat yang terdapat dalam tanah liat dan endapan lainnya (Wahyu, 2002). Air tanah banyak mengandung mineral-mineral terlarut seperti Ca2+ dan Mg2+ yang menyebabkan kesadahan pada air. Selain itu terdapat juga kation bikarbonat dan gas terlarut CO2. Dengan naiknya pH akibat lepasnya CO2 ke fasa gas, maka akan terjadi suatu reaksi kesetimbangan pembentukkan kerak CaCO3. Pembentukan kerak (CaCO3) oleh air sadah pada sistem perpipaan di industri maupun rumah tangga menimbulkan banyak permasalahan teknis dan ekonomis. Hal ini disebabkan scale (kerak) dapat menutupi (menyumbat) air yang mengalir dalam pipa dan sekaligus menghambat proses perpindahan panas pada peralatan penukar panas (Saksono, 2006).Menurut WHO air yang bersifat sadah akan menimbulkan beberapa dampak sebagai berikut : a. Terhadap kesehatan dapat menyebabkan cardiovascular desease (penyumbatan pembuluh darah jantung) dan urolithiasis (batu ginjal).b. Menyebabkan pengerakan pada peralatan logam untuk memasak sehingga penggunaan energi menjadi boros. c. Penyumbatan pada pipa logam karena endapan CaO3.d. Pemakaian sabun menjadi lebih boros karena buih yang dihasilkan sedikit.

Pelunakan kesadahan air menurut Marsidi (2001) adalah suatu proses untuk menghilangkan atau mengu-rangi kandungan kation ion Ca dan ion Mg dari dalam air. Kation penyebab kesadahan dapat dikurangi atau dihilangkan dengan proses-proses sebagai berikut : Pemanasan, proses pengendapan atau proses kapur soda, dan pertukaran ion (ion exchange).1. Proses pemanasan, yaitu Garam MgCO3 bersifat larut dalam air dingin, namun semakin tinggi temperatur air, kelarutan MgCO3 semakin kecil, bahkan hingga menjadi tidak larut dan dapat mengendap. Garam CaCO3 kelarutannya lebih kecil dari pada MgCO3, sehingga pada air dinginpun sebagian CaCO3 mengendap, pada air panas pengendapannya akan lebih banyak lagi. Berdasarkan sifat ini, kesadahan yang disebabkan oleh kation Mg2+ dan Ca2+ dapat dihilangkan dengan cara pemanasan. 2. Proses Kapur Soda

Tujuannya adalah untuk membentuk garam-garam kalsium dan magnesium menjadi garam-garam yang tidak larut, sehingga dapat diendapkan dan dipisahkan dengan air. Bentuk garam kalsium dan magnesium yang tidak larut dalam air, yaitu kalsium karbonat dan magnesium hidroksida.

Untuk menghilangkan kesadahan sementara kalsium, ditambahkan kapur. Reaksi yang terjadi :Ca(HCO3) + Ca(O) 2

CaCO3 + 2 H2OUntuk menghilangkan kesadahan tetap kalsium, ditambahkan soda abu. Reaksi yang terjadi:

CaSO4 + Na2CO3

CaCO3 + Na2SO4CaCl2 + Na2CO3

CaCO3 + 2 NaClUntuk menghilangkan kesadahan magnesium sementara, ditambahkan kapur + kapur:

Tahap 1 : Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2

MgCO3 + CaCO3 + H2O

Tahap 2 : MgCO3 + Ca(OH)2

Mg(OH)2 + CaCO3Untuk menghilangkan kesadahan magnesium tetap ditambahkan kapur + soda abu :

Tahap 1 : MgCl2 CaCl2 + Ca(OH)2

Mg(OH)2 + MgSO4 CaSO4 Tahap 2 : CaCl2 NaCl + Na2CO3

CaCO3 + CaSO4 Na2SO43. Proses Ion dengan Ziolit

Air sadah yang dialirkan melalui kolom zeolit akan mengalami pertukaran ion-ion, ion Ca dan ion Mg dalam air sadah ditukar dengan ion Na dalam zeolit. Hal tersebut berlangsung terus sampai suatu saat ion Na dalam zeolit sudah habis ditukar dengan ion Ca dan Mg dari dalam air, pada keadaan ini zeolit tersebut dinamakan telah jenuh yang berarti zeolit tidak mampu lagi melakukan pertukaran ion.

E. Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:1. Kesadahan air adalah kemampuan air untuk mengendapkan sabun, terutama ion-ion Ca dan Mg.

2. Kesadahan dibedakan menjadi dua, yaitu kesadahan tetap dan kesadahan sementara.

3. Kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan cara pemanasan atau dengan cara pembubuhan kapur4. Kesadahan tetap dapat dihilangkan dengan cara proses penukar ion5. Penentuan tingkat kesadahan air dapat ditentukan dengan titrasi kompleksometri.6. Prinsip penentuan kesadahan air terbentuknya ion kompleks antara Ca atau Mg dengan komplekson III Dinatrium Etilen Diamin Tetra Asetat (Na2EDTA) yang akan memberi warna biru pada indikator Eirochrome Black T (EBT).7. Nilai kesadahan air terbesar pada daerah Sukoharjo yaitu sebesar 47,6 DH dengan tingkat kesadahan sangat keras.8. Nilai kesadahan air terkecil 4,48 DH pada daerah Pajang dengan tingkat kesadahan lunak.

9. Kesadahan air dapat menyebabkan kerugian, yaitu pemborosan sabun, pengerakan pada peralatan logam untuk memasak sehingga penggunaan energi menjadi boros, penyumbatan pada pipa logam karena endapan CaO3.10. Faktor-faktor yang mempengaruhi tingkat kesadahan air adalah letak sumber air dari daerah berkapur dan letak air, dimana air permukaan memiliki tingkat kesadahan dalam air lebih kecil daripada air tanah. 11. Tingkat kesadahan dapat dikurangi atau dihilangkan dengan proses-proses sebagai berikut : pemanasan, proses pengendapan atau proses kapur soda, dan pertukaran ion (ion exchange).DAFTAR PUSTAKACairns, Donald. 2009. Intisari Kimia Farmasi Edisi 2. EGC. Jakarta.Chandra, Umesh, Ongera Gilbert, B.E. Kumara Swamy, Yadav D Bodke dan B.S Sherigara. 2008. Electrochemical Studies of Eriochrome Black T at Carbon Paste Electrode and Immobilized by SDS Surfactant: A Cyclic Voltammetric Study. International Journal Of Electrochemical Science Vol. 3: 1046.Day, J., dan A.L. Underwood. 2002. Analisa Kimia Kuantitatif. Erlangga. Jakarta.

Effendi, Hefni. 2003. Telaah Kualitas Air ISBN 978-979-21-06138. Kanisius. Yogyakarta.

Hinton, Arthur, Jr., dan Ronald Holser. 2009. Role of Water Hardness in Rinsing Bacteria from the Skin of Processed Broiler Chickens. International Journal of Poultry Science Vol. 8 No. 2 ISSN 1682-8356.

Keenan, Charles W, Donald C. Kleinfelter, dan Jeesesitas Jilid H. Wood. 1986. Ilmu Kimia untuk Universitas Jilid 1. Erlangga. Jakarta.

Mamun. 2008. Pemurnian Minyak Nilam dan Minyak Daun Cengkeh secara Kompleksometri. Jurnal Littri Vol 14 No 1.

Marsidi, Ruliasih. 2001. Zeolit untuk Mengurangi Kesadahan Air. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol.2 No. 1.

Mifbakhuddin, Ratih Sari Wardani, dan Atfis Prihandono Rozaq. Pengaruh Ketebalan Diameter Zeolit Digunakan sebagai Media Filter terhadap Penurunan Kesadahan Air Sumur Artetis di Kelurahan Sendangguwo Kecamatan Tembalang Kota Semarang. Jurnal Kesehatan Masyarakat Indonesia Vol 4 No 2.

Saksono, Nelson. 2006. Magnetisasi Air Sadah untuk Pencegahan Pembentukan Kerak. Jurnal Teknologi ISSN 0215-1685.

Saksono, Nelson., Elisabeth A. S, Setijo Bismo, Roekmijati W, dan Azwar Manaf. 2006. Pengaruh Medan Magnet Terhadap Proses Presipitasi CaCO3 dalam Air Sadah. Jurnal Teknologi ISSN Vol. 10 No. 2.Shamoushaki, Majid Mohammad Nejad., et al. 2012. Effect of Ethylenediaminetetraacetic Acid (EDTA) on Some Serum Constituents of Oncorhynchus mykiss. ISSN 1992-6197 Global Veterinaria Vol 9. No. 3.

SNI 06-6989.12-2004. Air dan air limbah Bagian 12: Cara Uji Kesadahan Total Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg) dengan Metode Titrimetri.

Widayat,Wahyu. 2002. Teknologi Pengolahan Air Sadah . Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 3 No. 3.Yusuf, Yusnidar. 2012. Teknologi Pengolahan Air Tanah sebagai Sumber Air Minum pada Skala Rumah Tangga. SIGMA Journal ISSN 1411-5166 No. 2, Vol. 4.

LAMPIRAN

Analisis PerhitunganKelompok 1:Kesadahan air sampel X = x (ml x N) Na2EDTA x 2,8 DH

= x (1,1 x 0,05) x 2,8

= 6,16 DHKelompok 2:Kesadahan air sampel X = x (ml x N) Na2EDTA x 2,8 DH

= x (1,25 x 0,05) x 2,8

= 7 DHKelompok 3:Kesadahan air sampel X = x (ml x N) Na2EDTA x 2,8 DH

= x (1,20 x 0,05) x 2,8


= x (1,35 x 0,05) x 2,8


= x (8,5 x 0,05) x 2,8


= x (1,9 x 0,05) x 2,8


= x (7,5 x 0,05) x 2,8

= 42 DHKelompok 8Kesadahan air sampel X = x (ml x N) Na2EDTA x 2,8 DH

= x (1 x 0,05) x 2,8


= x (0,8 x 0,05) x 2,8


= x (1,5 x 0,05) x 2,8


= x (1 x 0,05) x 2,8


= x (2,8 x 0,05) x 2,8


= x (1,4 x 0,05) x 2,8


= x (1,5 x 0,05) x 2,8


= x (1 x 0,05) x 2,8

= 5,6 DHLAMPIRAN GAMBAR

Gambar 2.1 Sampel air sumur Gambar 2.2 Setelah diberi Buffer 10

dan indikator EBT

Gambar 2.3 Setelah dititrasiDimasukan kedalam erlenmeyer

Ditambahkan

3 tetes larutan indikator EBT

25 ml contoh air sumur

Dipipet

2,5 ml larutan buffer pH 10

Larutan berwarna merah anggur

Dikocok sampai bercampur merata

Ditambahkan

Dititrasi dengan larutan Na2EDTA sampai berwarna biru

Documents

Acara II Kompleksometri1