ANALISIS KESADAHAN AIR

I. TUJUAN

Tujuan dari percobaan ini adalah

- Mempelajari penyebab dan pengaruh air sadah.

- Menentukan kesadahan sampel air.

II. DASAR TEORI

Jika kita memperhatikan dasar ketel yang kita gunakan untuk memasak air, semakin lama dasar ketel tersebut akan semakin tebal oleh kerak. Kerak yang terbentuk pada dasar ketel akan menyebabkan penghantaran panas terhambat, sehingga untuk memanaskan air akan membutuhkan waktu yang lama.Kerak yang terbentuk pada dasar ketel disebabkan oleh air sadah.

Air sadah adalah air yang mengandung garam terlarut dari ion kalsium, magnesium dan besi. Air sadar bukan merupakan air yang berbahaya, karena memang ion-ion tersebut dapat larut dalam air. Akan tetapi dengan kadar Ca2+ yang tinggi akan menyebabkan air menjadi keruh.

Walaupun tidak berbahaya, ternyata air sadah dapat menyebabkan beberapa kerugian, antara lain :

1. Sabun menjadi kurang berbuih. Hal ini terjadi karena ion Ca2+ atau Mg2+ dapat bereaksi dengan sabun membentuk endapan.
Ca2+ (aq) + 2RCOONa (aq) ; Ca(RCOO)2 (s) + 2Na+ (aq)
Dengan terbentuknya endapan, maka fungsi sabun sebagai pengikat kotoran menjadi kurang atau bahkan tidak efektif. Sabun akan berbuih kembali setelah semua ion Ca2+ atau Mg2+ yang terdapat dalam air mengendap. Lain halnya dengan detergen, detergen tidak bereaksi dengan ion Ca2+ atau Mg2+ sehingga detergen tidak terpengaruh oleh air sadah.

2. Air sadah dapat menyebabkan terbentuknya kerak pada dasar ketel yang selalu digunakan untuk memanaskan air. Sehingga untuk memanaskan air tersebut diperlukan pemanasan yang lebih lama. Hal ini merupakan pemborosan energi. Timbulnya kerak pada pipa uap dapat menyebabkan penyumbatan sehingga dikhawatirkan pipa tersbut akan meledak.

Air sadah digolongkan menjadi dua jenis, berdasarkan jenis anion yang diikat oleh kation (Ca2+ atau Mg2+), yaitu air sadah sementara dan air sadah tetap.

1. 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)

2. 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 Ca2+ atau Mg2+ atau dengan kata lain air tersebut telah terbebas dari kesadahan.

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.

Untuk menghilangkan kesadahan sementara ataupun kesadahan tetap pada air yang anda mah 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.

Titrasi kompleksometri yaitu titrasi berdasarkan pembentukan persenyawaan kompleks (ion kompleks atau garam yang sukar mengion), Kompleksometri merupakan jenis titrasi dimana titran dan titrat saling mengkompleks, membentuk hasil berupa kompleks. Reaksi–reaksi pembentukan kompleks atau yang menyangkut kompleks banyak sekali dan penerapannya juga banyak, tidak hanya dalam titrasi. Karena itu perlu pengertian yang cukup luas tentang kompleks, sekalipun disini pertama-tama akan diterapkan pada titrasi. Contoh reaksi titrasi kompleksometri . Di percobaan kami, yang berfungsi sebagai titran adalah , sedangkan yang berfungsi sebagai titrat adalah

Titrasi kompleksometri juga dikenal sebagai reaksi yang meliputi reaksi pembentukan ion-ion kompleks ataupun pembentukan molekul netral yang terdisosiasi dalam larutan. Persyaratan mendasar terbentuknya kompleks demikian adalah tingkat kelarutan tinggi. Selain titrasi komplek biasa seperti di atas, dikenal pula kompleksometri yang dikenal sebagai titrasi kelatometri, seperti yang menyangkut penggunaan EDTA. Gugus-yang terikat pada ion pusat, disebut ligan, dan dalam larutan air, reaksi dapat dinyatakan oleh persamaan :

M(H₂O)_n + L = M(H₂O)_(n-1) L + H₂O

Asam etilen diamin tetra asetat atau yang lebih dikenal dengan EDTA, merupakan salah satu jenis asam amina polikarboksilat. EDTA sebenarnya adalah ligan seksidentat yang dapat berkoordinasi dengan suatu ion logam lewat kedua nitrogen dan keempat gugus karboksil-nya atau disebut ligan multidentat yang mengandung lebih dari dua atom koordinasi per molekul, misalnya asam 1,2-diaminoetanatetraasetat (asametilenadiamina tetraasetat, EDTA) yang mempunyai dua atom nitrogen – penyumbang dan empat atom oksigen penyumbang dalam molekul (Rival, 1995).

Suatu EDTA dapat membentuk senyawa kompleks yang mantap dengan sejumlah besar ion logam sehingga EDTA merupakan ligan yang tidak selektif. Dalam larutan yang agak asam, dapat terjadi protonasi parsial EDTA tanpa pematahan sempurna kompleks logam, yang menghasilkan spesies seperti CuHY^-. Ternyata bila beberapa ion logam yang ada dalam larutan tersebut maka titrasi dengan EDTA akan menunjukkan jumlah semua ion logam yang ada dalam larutan tersebut (Harjadi, 1993).

Selektivitas kompleks dapat diatur dengan pengendalian pH, misal Mg, Ca, Cr, dan Ba dapat dititrasi pada pH = 11 EDTA. Sebagian besar titrasi kompleksometri mempergunakan indikator yang juga bertindak sebagai pengompleks dan tentu saja kompleks logamnya mempunyai warna yang berbeda dengan pengompleksnya sendiri. Indikator demikian disebut indikator metalokromat. Indikator jenis ini contohnya adalah Eriochrome black T; pyrocatechol violet; xylenol orange; calmagit; 1-(2-piridil-azonaftol), PAN, zincon, asam salisilat, metafalein dan calcein blue (Khopkar, 2002).

Eriochrome Black T merupakan indikator kompleksometri yang merupakan bagian dari titrasi kompleksometri, misalnya. dalam proses penentuan kekerasan air. Ini adalah dye.It azo juga dikenal sebagai ET-00.

Dalam bentuk terprotonasi nya, Eriochrome Black T biru. Berwarna merah ketika membentuk kompleks dengan kalsium, magnesium, atau ion logam lainnya. rumus kimianya dapat ditulis sebagai HOC10H6N = NC10H4 (OH) (NO2) SO3Na

III. METODE PERCOBAAN

a. Alat dan Bahan

Pada percobaan tentang analisis kesadahan air ini bahan-bahan yang digunakan adalah larutan N2EDTA 50 ml (2 x 50 ml; untuk percobaan satu dan dua)0,01 M, larutan standar Ca 2+ 20 ml konsentrasi 0,0005 M, 1 ml buffer Ph 10 (2 x 1 ml; untuk 2x percobaan), 20 ml sampel akuades, dan yang terakhir adalah 2 tetes indicator EBT (2 x 2 tetes, untuk 2 kali percobaan).

Sedangkan alat-alat yang digunakan adalah buret 50 ml yang digunakan untuk menitrasi, 3 buah labu Erlenmeyer 125 ml.

b. Prosedur kerja

1. Standarisasi 0,01 M larutan Etilandiamin Tetra Asetat

- Disediakan larutan N2EDTA sebanyak 50 ml.Kemudian larutan itu dimasukkan ke dalam buret sampai angka pada buret menunjukkan angka 0.Kemudian, Disediakan 3 buah labu Erlenmeyer 125 ml yang sudah diisi dengan 20 ml larutan standar Ca 2+ o,ooo5 M, 1 ml buffer Ph 10, dan 2 tetes indicator EBT. Kemudian dilakukan titrasi, dengan cara buret dibuka perlahan-lahan sampai keluar tetes-tetes larutan N2EDTA. Ditunggu sampai warna merah anggur di larutan di labu Erlenmeyer berubah menjadi biru langit. Percobaan dilakukan sebanyak 3x. Sesudah itu dicatat berapa masing-masing volume N2EDTA yang diperlukan untuk menitrasi.

2. Analisis sampel air

- Disediakan larutan N2EDTA sebanyak 50 ml. Kemudian larutan itu dimasukkan ke dalam buret sampai angka pada buret menunjukkan angka 0.Sementara, Disediakan 3 buah labu Erlenmeyer 125 ml yang sudah diisi dengan 20 ml larutan sampel air, 1 ml buffer Ph 10, dan 2 tetes indicator EBT. Kemudian dilakukan titrasi, dengan cara buret dibuka perlahan-lahan sampai keluar tetes-tetes larutan N2EDTA. Ditunggu sampai warna merah anggur di larutan di labu Erlenmeyer berubah menjadi biru langit. Percobaan dilakukan sebanyak 3x. Sesudah itu dicatat berapa masing-masing volume N2EDTA yang diperlukan untuk menitrasi.

c. Gambar / set alat titrasi

Satu set alat titrasi.

IV. HASIL PERCOBAAN
1. Standarisasi 0,01 M larutan Na2H2Y2

NO	URAIAN	PERC.1	PERC.2	PERC.3
1	Massa kertas timbang + Na2H2Y2 (g)
2	Massa kertas timbang (g)
3	Massa Na2H2Y (g)
4	Volume larutan standar Ca 2+	20 ml	20 ml	20 ml
5	Konsentrasi larutan standar Ca 2+ (ml)	5 x 10^-4 M	5 x 10^-4 M	5 x 10^-4 M
6	Mol Ca 2+= mol Na2H2Y2 (ml)
7	Pembacaan buret (akhir) ml	3,0	6,1	10
8	Pembacaan buret (awal) ml	0	3,0	6,1
9	Volume titran Na2H2Y2 ml	3,0	3,1	3,9
10	Molaritas Larutan N2H2Y2 mol/L
11	Molaritas rerata larutan Na2H2Y2 (mol / L)

Ppm rata-rata nya adalah 81,5 mg/L

2. analisis sampel air

NO	URAIAN	PERC.1	PERC.2	PERC.3
1	Volume sampel air (ml)	20 ml	20 ml	20 ml
2	Pembacaan buret, akhir (ml)	5,3	10,7	16,3
3	Pembacaan buret, awal (ml)	0	5,3	10,7
4	Volume titran Na2H2Y2 (ml)	5,3	5,4	5,6
5	Mol Na2H2Y2 = mol ion sadah Ca 2+ dan Mg 2+ (mol)
6	Massa CaCO3 ekuivalen (g)
7	Ppm CaCO3 (mg CaCO3/L sampel)
8	Ppm CaCO3 rerata

Tergolong air sadah sedang

PEMBAHASAN

1.Standarisasi larutan Na₂EDTA

Pada percobaan ini, pertama yang dilakukan adalah menstandarisasi larutan Na2EDTA. Alat-alat yang diperlukan disiapkan sebelumnya. Selanjutnya, larutan Na2EDTA dimasukkan ke dalam buret smpai buret menunjuk ke angka 0. Setelah itu, disiapkan 3 buah Erlenmeyer 125 ml masing – masing dengan larutan standar Ca2+ sebanyak 20 ml, 1 ml larutan buffer pH 10 dan dua tetes indicator EBT. Setelah itu dilakukan titrasi sehingga warna merah anggur pada larutan berubah menjadi biru laut.

Sebelum menjadi larutan standar, larutan Na2EDTA perlu distandarisasi karena larutan tersebut tidak stabil , larutan Na2EDTA sangat mudah bereaksi dengan keadaan lingkungan sekitar. Karena jika mudah bereaksi dengan lingkungan, otomatis volumenya akan senantiasa berubah sehingga juga akan mempengaruhi besar konsentrasi.

Pada saat melakukan titrasi, harus sesuai dengan standar cara titrasi yang telah ditetapkan yaitu dengan cara tetes per tetes. Karena jika tidak sesuai dengan standar cara titrasi yang telah ditetapkan, data bisa tidak valid. Kemudian, pada saat titrasi, labu Erlenmeyer juga digoyang-goyangkan supaya titrasi dapat berjalan dengan baik dan percampuran sempurna. Pada saat titrasi untuk standarisasi larutan Na2EDTA, reaksi yang terjadi adalah:

1.Ketika larutan standar Ca²⁺ ditambah indikator EBT reaksinya:

Ca²⁺⁽aq) + EBT(aq) à [Ca-EBT]²⁺(aq)

Pada saat itu terjadi perubahan warna dari biru langit menjadi merah anggur karena pengikatan sebagian ion Ca²⁺ oleh EBT

2. Ketika Na₂EDTA ditambahkan Ca²⁺ reaksinya :

Ca²⁺(aq) + H₂Y^2-(aq) ↔ [CaY]^2-(aq) + 2 H⁺(aq)

Sebelum titran H₂Y^2- ditambahkan untuk analisis, analit berwarna biru agak kemerahan karena ion kompleks [Ca-EBT]²⁺. Apabila H₂Y^2- mengompleks semua Ca²⁺ maka kompleks biru kemerahan [Ca-EBT]²⁺ terdisosiasi dan warna biru agak kemerahan berubah menjadi warna biru langit.Ketika telah mencapai titik akhir, semua ion sadah telah terkompleksikan dengan H₂Y^2-.

[Ca-EBT]²⁺(aq) + H₂Y^2-(aq) à CaY^2-(aq) + 2H⁺(aq) + EBT(aq)

Merah anggur biru langit

2.Analisis Kesadahan sampel air

Selanjutnya, percobaan kedua yang kami lakukan adalah menganalisis kesadahan sampel air. Langkah-langkah yang harus dilakukan sama dengan langkah pertama, yakni buret diisi dengan larutan Na2EDTA sampai angka 0 dan masing-masing erlenmeyer 125 ml diisi dengan sampel air sebanyak 20 ml, 1 ml larutan buffer pH 10 dan 2 tetes indikator EBT. Setelah itu dilakukan titrasi secara tetes pertetes sampai warna merah anggur berubah menjadi biru langit. Pada saat titrasi, lebu Erlenmeyer perlu digoyang-goyangkan supaya dapat bereaksi sempurna.

Reaksi yang terjadi adalah :

Mg²⁺⁽aq) + EBT(aq) à [Mg-EBT]²⁺(aq)

biru langit merah anggur

Reaksi tresebut di atas merupakan reaksi pada saat indikator EBT ditambahkan pada sampel air dimana EBT mengomplek ion Mg²⁺ sehingga warnanya berubah dari biru langit menjadi merah anggur, pada saat ini larutan benar-benar berwarna merah anggur karena pada sampel air terdapat ion Mg²⁺ yang lebih mudah dikompleksi oleh EBT dari pada ion Ca²⁺.Pada saat titrasi reaksi yang terjadi adalah :

[Mg-EBT]²⁺ (aq) + H₂Y^2- (aq) à MgY^2-(aq) + 2H⁺ (aq) + EBT(aq)

Merah anggur biru langit

Pada saat titrasi, ion H₂Y^2- mengompleks semua Ca²⁺ dan Mg²⁺ bebas pada sampel air sehingga kompleks merah anggur [Mg-EBT]²⁺ terdisosiasi dan warna merah anggur berubah menjadi biru langit dari indikator EBT dan pada saat itu titik akhir telah tercapai, semua ion sadah telah terkompleksikan dengan H₂Y^2-.

Setelah dihitung dan dimasukkan ke dalam persamaan, hasil yang didapat ppm rata-ratanya adalah 81,5 mg / L dan termasuk dalam klasifikasi air sadah sedang.

V. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data:

a.Air sampel mengandung ion Ca²⁺ sebanyak 81,5 mg/L

b. Air sampel tersebut tergolong sedang tingkat kesadahannya.

.

VI. DAFTAR PUSTAKA

Chang, Raymond. 2005. Welcome to Chemistry. New York: WH company

Adkinds, Peter dan Julio de Paula. 2003. Physical Chemistry. London: SIER http://masterkimiaindonesia.com/artikel/air-sadah/

www.rumahkimia.wordpress.com/air-sadah

VII. LEMBAR PENGESAHAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa laporan ini dikerjakan dengan mandiri.

PERHITUNGAN

1. Standarisasi larutan Na₂EDTA

Ekivalen mol Ca²⁺ = mol Na₂EDTA

V Ca²⁺ x Mca²⁺ = V Na₂EDTA x M Na₂EDTA

M Na₂EDTA = V Ca²⁺ x N Ca²⁺

V Na₂EDTA

Titrasi 1

M1 = 20 ml x 0,0005 M = 0.0033 M M Na₂EDTA rata-rata=M1+M2+M3

3,0 ml 3

Titrasi 2 =0,0033 M + O,0032 M + 0,0026

M2 = 20 ml x 0,0005 M = 0.0032 M 3

3,1 ml =0,0030 M

Titrasi 3

M3 = 20 ml x 0,0005 M = 0.0026 M

3,9 ml

2.Analisis sampel air

Ekivalen,

Mol Na₂EDTA = mol ion sadah

Mol ion sadah = M Na₂EDTA x V titrasi

Titrasi 1

n1 = M x V1= 0,0030 x 5,3 ml = 0,0159 mmol

Titrasi 2

n2 = M x V1= 0,0030 x 5,4 ml = 0,0162mmol

Titrasi 3

n3 = M x V1= 0,0030 x 5,6 ml = 0,0168 mmol

Massa air sadah

m1 = n1 x Mr CaCO₃ = 0,0159x 100 = 1,59 mg

m2 = n2 x Mr CaCO₃ = 0,0162 x 100 = 1,62 mg

m3 = n3 x Mr CaCO₃ = 0,0168 x 100 = 1,68 mg

ppm CaCO₃ = massa

volume sampel

ppm1 = 1,59 mg =79,5 mg/L

0,02 L

ppm2 = 1,62 mg = 81 mg/L

0,02 L

ppm3 = 1,68 mg = 84 mg/L

0,02 L

Jadi, ppm rata – ratanya = ppm1 + ppm2 + ppm3

3

= 79,5 + 81 + 84 (mg/L)

3

= 81,5 mg/L

Read More