LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA LINGKUNGANPENENTUAN KESADAHAN

Anggota Kelompok:Rozamela Yulia W12030234011KB 12Via Fitria12030234024KB 12Disca Adelia12030234203KA 12Intan Fitria12030234212 KA 12Firdas Aviantri12030234213KA 12Cindy Putri A.12030234215KA 12Anandya W.12030234225KA 12Fitria Dewi N.12030234226 KA 12Rieska Amilia12030234228 KB 12

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMJURUSAN KIMIAPROGRAM STUDI KIMIA2015

I. Judul: Penentuan Kesadahan.II. Tujuan Percobaan: Untuk mengetahui kesadahan dalam air sungai.III. Kajian TeoriA. Kesadahan AirKesadahan merupakan petunjuk kemampuan air untuk membentuk busa apabila dicampur dengan sabun. Pada air yang memiliki kadar kesadahan rendah, air akan dapat membentuk busa apabila dicampur dengan sabun. Hal sebaliknya terjadi pada air yang memiliki kadar kesadahan tinggi. Air dengan kesadahan tinggi sulit, bahkan tidak akan dapat membentuk busa jika ia dicampur dengan sabun. Selain itu, kesadahan juga merupakan petunjuk yang penting dalam kaitannya dengan usaha untuk memanipulasi nilai pH. Kesadahan dalam air terutama disebabkan oleh ion-ion Ca2+ dan Mg2+, juga oleh Mn2+, Fe2+ dan semua kation yang bermuatan dua. Ion-ion ini terdapat dalam air dalam bentuk sulfat, klorida, dan hidrogen-karbonat.Kesadahan air alam biasanya disebabkan oleh garam karbonat atau garam asamnya. Kesadahan yang tinggi bisa disebabkan oleh limbah industri maupun terjadi secara alami karena susunan geologi tanah di sekitar sumber air. Misalnya, air yang kesadahannya tinggi biasanya terdapat pada air tanah di daerah yang mengandung kapur. Misalnya, pada sungai yang mengalir melalui daerah yang mengandung gips CaSO4, akan terkandung garam itu pula. Garam CaCl2 yang digunakan untuk melawan debu di jalan juga dapat terbawa ke sungai dan meningkatkan kesadahannya. Kesadahan tidak menguntungkan. Air yang dianggap bermutu tinggi memiliki kesadahan yang rendah. Kesadahan yang terlalu tinggi akan menambah nilai pH larutan sehingga daya kerja aluminat tidak efektif karena ion aluminium yang bersifat amfoter akan mengikuti lingkungannya dimana akan terbentuk senyawa aluminium yang sukar mengendap. Apabila kesadahan terlalu rendah, secara simultan alkalinitas juga cenderung rendah. Ini akan mengganggu penyusunan ikatan antara koloida dengan aluminat dimana gugus hidrofobik koloida akan tetap melayang dan sukar bereaksi dengan koagulan mengakibatkan massa atom relatif ringan sehingga sukar mengendap. Air sadah juga tidak menguntungkan/mengganggu proses pencucian menggunakan sabun. Bila sabun digunakan pada air sadah, mula-mula sabun harus bereaksi terlebih dahulu dengan setiap ion kalsium dan magnesium yang terdapat dalam air sebelum sabun dapat berfungsi menurunkan tegangan permukaan. Hal ini bukan saja akan banyak memboroskan pengunaan sabun, tetapi gumpalan- gumpalan yang terjadi akan mengendap sebagai lapisan tipis pada alat-alat yang dicuci sehingga mengganggu pembersihan dan pembilasan oleh air.

B. Penggolongan Air Sadah Kesadahan air dapat digolongkan menjadi dua yaitu kesadahan sementara dan kesadahan tetap. Kesadahan sementara bersifat sementara sementara kesadahan tetap bersifat menetap dan sulit untuk dikembalikan ke kondisi awalnya. Kesadahan sementara disebabkan oleh adanya ion-ion kalsium dan bikarbonat dalam air. Sedangkan kesadahan tetap disebabkan oleh adanya kalsium atau magnesium sulfat yang proses pelunakannya melalui proses kapur- soda abu, proses zeolit dan proses resin organik (Achmad, 2004) Kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan jalan mendidihkan air tersebut karena terjadi reaksi :Ca2+ + 2 HCO3-(aq) CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l). Jenis-Jenis Air Sadah Kesadahan dibagi dalam dua tipe, yaitu: Kesadahan umum (general hardness atau GH), dan Kesadahan karbonat (carbonate hardness atau KH). Disamping dua tipe kesadahan tersebut, dikenal pula tipe kesadahan yang lain yaitu yang disebut sebagai kesadahan total atau total hardness. Kesadahan total merupakan penjumlahan dari GH dan KH. Kesadahan umum atau General Hardness merupakan ukuran yang menunjukkan jumlah ion kalsium (Ca2+) dan ion magnesium (Mg2+) dalam air. Ion-ion lain sebenarnya ikut pula mempengaruhi nilai GH, akan tetapi pengaruhnya diketahui sangat kecil dan relatif sulit diukur sehingga dapat diabaikan. GH pada umumnya dinyatakan dalam satuan ppm (part per million/satu per-sejuta bagian) kalsium karbonat (CaCO3), tingkat kekerasan (dH), atau dengan menggunakan konsentrasi molar CaCO3. Satu satuan kesadahan Jerman atau dH sama dengan 10 mg CaO (kalsium oksida) per liter air. Kesadahan pada umumnya menggunakan satuan ppm CaCO3, dengan demikian satu satuan Jerman (dH) dapat diekspresikan sebagai 17.8 ppm CaCO3. Sedangkan satuan konsentrasi molar dari 1 mili ekuivalen = 2.8 dH = 50 ppm. Berikut adalah kriteria selang kesadahan yang biasa dipakai: 0 4 dH, 0 70 ppm : sangat rendah (sangat lunak) 4 8 dH, 70 140 ppm : rendah (lunak) 8 12 dH, 140 210 ppm : sedang 12 18 dH, 210 320 ppm : agak tinggi (agak keras) 18 30 dH, 320 530 ppm : tinggi (keras)Untuk air minum, kesadahan dibawah 250 ppm masih dapat diterima, sementara diatas 500 ppm akan merusak kesehatan. Dalam kaitannya dengan proses biologi, GH lebih penting peranananya dibandingkan dengan KH ataupun kesadahan total. Apabila ikan atau tanaman dikatakan memerlukan air dengan kesadahan tinggi (keras) atau rendah (lunak), hal ini pada dasarnya mengacu kepada GH. Ketidaksesuaian GH akan mempengaruhi transfer hara/gizi dan hasil sekresi melalui membran serta dapat mempengaruhi kesuburan, fungsi organ dalam (seperti ginjal), dan pertumbuhan. Setiap jenis ikan memerlukan kisaran kesadahan (GH) tertentu untuk hidupnya. Pada umumnya, hampir semua jenis ikan dan tanaman dapat beradaptasi dengan kondisi GH lokal, namun tidak demikian halnya dengan proses pemijahan. Pemijahan bisa gagal apabila dilakukan pada nilai GH yang tidak tepat. Kesadahan karbonat atau KH merupakan besaran yang menunjukkan kandungan ion bikarbonat (HCO3-) dan karbonat (CO3) di dalam air. KH sering disebut sebagai alkalinitas yaitu suatu ekspresi dari kemampuan air untuk mengikat kemasaman (ion-ion yang mampu mengikat H+). Oleh karena itu, dalam sistem air tawar, istilah kesadahan karbonat, pengikat kemasaman, kapasitas pem-bufferan asam, dan alkalinitas sering digunakan untuk menunjukkan hal yang sama. Dalam hubungannya dengan kemampuan air mengikat kemasaman, KH berperan sebagai agen pem-buffer-an yang berfungsi untuk menjaga kestabilan pH. KH pada umumnya sering dinyatakan sebagai derajat kekerasan dan diekspresikan dalam CaCO3 seperti halnya GH. Mineral yang merupakan sumber primer ion kalsium dalam air diantara mineral-mineral yang berperan adalah gips, CaSO4.2H2O; anhidratnya, CaSO4; dolomite, CaMg (CO3)2; kalsit dan argonite yang merupakan modifikasi yang berbeda dari CaCO3. Air yang mengandung karbon dioksida mudah melarutkan kalsium dari mineral-mineral karbonat. CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) Ca2+(aq) + 2HCO3-(aq) Reaksi sebaliknya berlangsung bila CO2 hilang dari perairan. karbondioksida yang masuk keperairan melalui keseimbangan dengan atmosfer tidak cukup besar konsentrasinya untuk melarutkan kalsium dalam perairan alami, terutama air tanah. Pernafasan mikroorganisma, penghancur bahan organik dalam air, dan sediment berperan sangat besar terhadap kadar CO2-dan HCO3- dalam air. Hal ini merupakan faktor penting dalam proses kimia perairan dan geokimia.

C. Titrasi kompleksometriTitrasi kompleksometri adalah salah satu metode kuantitatif dengan memanfaatkan reaksi kompleks antara ligan dengan ion logam utamanya, yang umum di indonesia EDTA (disodium ethylendiamintetraasetat/tritiplex/ komplekson, dll). Kestabilan termodinamik (dari) suatu spesi merupakan ukuran sejauh mana spesi ini akan terbentuk dari spesi-spesi lain pada kondisi-kondisi tertentu, jika sistem itu dibiarkan mencapai keseimbanagan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan kompleks, yaitu : a. Kemampuan mengkompleks logam-logam. Kemampuan mengkompleks relatif (dari) logam-logam digambarkan dengan baik menurut klarifikasi Schwarzenbach, yang dalam garis besarnya didasarkan atas pembagian logam menjadi asam Lewis (penerima pasangan elektron) kelas A dan kelas B. b. Ciri-ciri khas ligan itu. Di antara ciri-ciri khas ligan yang umum diakui sebagai mempengaruhi kestabilan kompleks dalam mana ligan itu terlibat, adalah : 1. kekuatan basa dari ligan itu. 2. sifat-sifat penyepitan (jika ada), dan 3. efek-efek sterik (ruang). c. Keinertan atau kelabilan kinetik dipengaruhi oleh banyak faktor, tetapi pengamatan umum berikut ini merupakan pedoman yang baik akan perilaku kompleks-kompleks dari berbagai unsur, yaitu diantaranya : 1. Unsur grup utama, biasanya membentuk kompleks-kompleks labil. 2. Dengan kekecualian Cr(III) dan Co(III), kebanyakan unsur transisi baris-pertama, membentuk kompleks-kompleks labil. 3. Unsur transisi baris kedua dan baris ketiga, cenderung membentuk kompleks-kompleks inert. Suatu reaksi kompleks dapat dipakai dalam penitaran apabila: Kompleks cukup memberikan perbedaan pH yang cukup besar pada daerah titik setara. Beberapa jenis senyawa Kompleks Ada 2 jenis ligan dilihat dari jumlah atom donor di dalamnya : 1. Ligan monodentat : terdapat 1 atom di dalamnya 2. Ligan polidentat : terdapat lebih dari 1 atom donor di dalamnya.Jenis-jenis titrasi EDTA, yaitu : 1. Titrasi langsung 2. Titrasi balik 3. Titrasi penggantian atautitrasi substitusi 4. Titrasi alkalimetri 5. Macam-macam metode Kurva pada titrasi EDTA dibuat dengan memplot pM (logaritma negatif dari konsentrasi ion logam bebas : pM = - log[M n+ ]) pada sumbu y dan volume larutan EDTA yang ditambahkan pada sumbu x. Kesalahan titrasi kompleksometri tergantung pada cara yang dipakai untuk mengetahui titik akhir. Pada prinsipnya ada dua cara, yaitu kelebihan titran yang pertama ditunjukkam atau berkurangnya konsentrasi komponen tertentu sampai batas yang ditentukan, dideteksi. 1. Kesalahan titrasi dihitung dengan cara yang sama pada titrasi pengendapan. 2. Digunakan senyawa yang membentuk senyawa kompleks yang berwarna tajam dengan logam yang ditetapkan. Warna ini hilang atau berubah sewaktu logam telah diikat menjadi kompleks yang lebih stabil. Misalnya EDTA. Titrasi Kompleksometri Banyak ion logam dapat ditentukan dengan titrasi menggunakan suatu pereaksi (sebagai titran) yang dapat membentuk kompleks dengan logam tersebut. Salah satu senyawa komplek yang biasa digunakan sebagai penitrasi dan larutan standar adalah ethylene diamine tetra acetic acid (EDTA ). EDTA merupakan asam lemah dengan empat proton. Bentuk asam dari EDTA dituliskan sebagai H4Y dan reaksi netralisasinya.Sebagai penitrasi/pengomplek logam, biasanya yang digunakan yaitu garam Na2EDTA (Na2H2Y), karena EDTA dalam bentuk H4Y dan NaH3Y tidak larut dalam air. EDTA dapat mengomplekkan hampir semua ion logam dengan perbandingan mol 1 : 1 berapapun bilangan oksidasi logam tersebut. Kestabilan senyawa komplek dengan EDTA, berbeda antara satu logam dengan logam yang lain. Reaksi pembentukan komplek logam (M) dengan EDTA (Y) adalah : M + Y MY Konstanta pembentukan/kestabilan senyawa komplek. Besarnya harga konstante pembentukan komplek menyatakan tingkat kestabilan suatu senyawa komplek. Makin besar harga konstante pembentukan senyawa komplek, maka senyawa komplek tersebut makin stabil dan sebaliknya makin kecil harga konstante kestabilan senyawa komplek, maka senyawa komplek tersebut makin tidak (kurang) stabil. Harga konstante kestabilan komplek logam dengan EDTA (KMY) (Fritz dan Schenk, 1979). Karena selama titrasi terjadi reaksi pelepasan ion H+ maka larutan yang akan dititrasi perlu ditambah larutan bufer. Untuk menentukan titik akhir titrasi ini digunakan indikator, diantaranya Calmagite, Arsenazo, Eriochrome Black T (EBT). Sebagai contoh titrasi antara Mg2+ dengan EDTA sebagai penitrasi, menggunakan indikator calmagite. Reaksi antara ion Mg2+ dengan EDTA tanpa adanya penambahan indikator adalah : Mg2+ + H2Y2- MgY 2- + 2H+ Jika sebelum titrasi ditambahkan indikator maka indikator akan membentuk kompleks dengan Mg2+ (berwarna merah) kemudian Mg2+ pada komplek akan bereaksi dengan EDTA yang ditambahkan. Jika semua Mg2+ sudah bereaksi dengan EDTA maka warna merah akan hilang selanjutnya kelebihan sedikit EDTA akan menyebabkan terjadinya titik akhir titrasi yaitu terbentuknya warna biru.

IV. Alat dan BahanAlatBahan

Buret(1 buah)Larutan Na-EDTA 0,01 M

Statif dan klem (1 set)Sampel air limbah

Erlenmeyer 100 ml(3 buah)Larutan HCl

Gelas ukur 25 ml(1 buah)Larutan NaOH 0,1 N

Labu ukur 100 ml(1 buah)Larutan penyangga pH 10

Gelas kimia 100 ml(1 buah)Aquades

Pipet volume(1 buah)Indikator EBT (Eriochrom Black T)

Ball pipet(1 buah)Indikator murexid

Pipet tetes(5 buah)

V. Prosedur Percobaan1. Kesadahan Ca2+2. Kesadahan Mg2+

25mL air sampelDimasukkan erlenmeyerDitambah 1mLlar. bufferpH 10Ditambah 1 tetes indikator EBT (Erichrom Black Tea)Kemerah-merahanDititrasi dengan lar. EDTA 0,01 MKadar kesadahan Mg2+Biru Dicatat VEDTA yang digunakanDihitung kadar kesadahanMg2+25mL air sampelDimasukkan erlenmeyerDitambah 1mLNaOH 0,1 NDitambah serbuk murexid sedikit mungkinMarah mudaDititrasi dengan lar. EDTA 0,01 MKadar kesadahan Ca2+Ungu Dicatat VEDTA yang digunakanDihitung kadar kesadahan Ca2+

VI. Hasil PengamatanKELTempat Pengambilan SampelHasil Kesadahan (mg/L)KESADAHANTOTAL (mg/L)

Ca2+Mg2+

1Pabrik Cat PT. Tunggal Djaja Indah, Waru Sidoarjo657,2861,897359,5885

2Pabrik Tahu Wage18240

3Pabrik AJG Beton dan Pabrik Minyak, Gresik.4,26740, 840822, 539

4PT. Japfa Comfeed Sidoarjo9,64728,3

51015,3646,3511530,8555

6Pabrik Kertas daerah Balongbendo213,33194,48203, 905

7Pabrik Penyedap Makanan40178,27109,135

8Pabrik Gula Prambon160,32226,893193,6065

9PT. Manau Gresik160162,06161,03

10Pabrik Gula213,33226,89220,11

1174,82404,36239,59

125183,68226,9122705,296

13912059,964589,98

141285,342,121306,36

15PT Charoen Pokphand Indonesia Tbk (pabrik pakan ternak)16126,3671,8

16PG Candi Sidoarjo6,93421,2214.065

1721,390,76112,057

18PT. Surya Sari Sukodono213,76713,093463,42

VII. Analisis dan PembahasanPercobaan ini bertujuan untuk menentukan kesadahan dalam sampel air sungai. Kesadahan adalah salah satu sifat kimia yang dimiliki oleh air, Ca2+ dan Mg2+ merupakan salah satu penyebab terjadinya kesadahan. Keberadaan Ca2+ dan Mg2+ di air mengakibatkan sabun akan mengendap sebagai garam, sehingga tidak dapat membentuk emulsi secara efektif. Sedangkan pada kation polivalen juga mengendapkan sabun tetapi berada dalam bentuk kompleks yang lebih stabil dengan zat organik yang ada. Oleh karena itu uji kesadahan dilakukan pada kesadahan ion Ca2+dan kesadahan ion Mg2+. Sedangkan, kesadahan total yaitu ion Ca2+ dan Mg2+ ditentukan melalui titrasi dengan menggunakan EDTA (ethylene diamin tetra acetic) sebagai titran dan menggunakan indikator yang peka terhadap kation tersebut.1. Kesadahan ion Ca2+Pada penentuan kesadahan Ca2+, sampel air sungai yang keruh diencerkan 100x terlebih dahulu. Sampel yang telah diencerkan diambil 25 mL dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer, kemudian ditambahkan 1-2 mL NaOH 0,1 N. Fungsi penambahan NaOH yaitu untuk memberi suasana basa (meningkatkan pH sampel) karena perubahan warna dapat terjadi pada suasana basa serta mencegah terbentuknya kalsium hidroksida [Ca(OH)2]. Langkah selanjutnya yaitu ditambahkan sedikit mungkin serbuk murexid yang berwarna hitam. Penambahan serbuk murexid pada larutan sampel menyebabkan perubahan warna larutan menjadi merah muda. Murexide berfungsi sebagai indikator ketika titik akhir titrasi. Murexid mempunyai range kerja 12 - 13. Berdasarkan teori, pada pH yang lebih tinggi dari 12, Ca akan mengendap, sehingga EDTA hanya dapat diikat oleh Ca2+ dengan indikator murexid. Reaksi Ca2+ dengan serbuk murexid adalah sebagai berikut:

Langkah selanjutnya, larutan dititrasi dengan EDTA 0,01 N sampai warna larutan berubah menjadi ungu. Reaksi yang terjadi ketika larutan dititrasi dengan EDTA adalah sebagai berikut:

Pada percobaan ini dilakukan replikasi sebanyak 3 kali. Kadar Ca2+ dalam sampel diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Keterangan :A = mL EDTA untuk Ca2+C = Konsentrasi EDTAAmbang batas untuk kalsium (Ca) yaitu 30 mg/L (Standar Baku Mutu/SNI tahun 2010Dari hasil pengamatan yang di peroleh, berdasarkan tempat pengambilan sampel air sungai dari beberapa pabrik, kesadahan ion Ca2+ tertinggi terdapat pada Pabrik Tahu Wage sebesar 18240 mg/L dan kesadahan ion Ca2+ yang terkecil yaitu Pabrik AJG Beton dan Pabrik Minyak, Gresik sebesar 4,267 mg/L. Hal tersebut dikarenakan produk yang dihasilkan oleh masing-masing pabrik berbeda, pabrik tahu lebih banyak mengandung material organik dalam proses produksinya. Sedangkan pabrik beton, tidak membutuhkan material organic dalam jumlah yang banyak.

2. Kesadahan ion Mg2+Pada percobaan kedua yaitu penentuan kesadahan Mg2+, langkah percobaan yang dilakukan yaitu 25 mL sampel air sungai yang telah diencerkan 100x, dimasukkan ke dalam erlenmeyer. Kemudian, larutan sampel ditambahkan larutan buffer pH 10 karena indikator yang digunakan adalah EBT yang mempunyai range kerja pH 10. Kemudian ditambahkan 1 tetes indikator EBT. Indikator EBT berfungsi sebagai indikator pada titik akhir titrasi. Penambahan indikator EBT menyebabkan perubahan warna larutan sampel menjadi merah keunguan. Reaksi antara ion Mg2+ dengan indikator EBT adalah Mg2+(aq) + EBT(aq) (Mg EBT)2+(aq)Lalu, sampel dititrasi dengan EDTA 0, 01 M sampai larutan berwarna biru. Ketika EDTA ditambahkan, magnesium akan menjadi suatu kompleks dan setelah semuanya menjadi kompleks maka warna larutan berubah dari warna merah keunguan menjadi biru yang menandakan titik akhir dari titrasi dimana Mg telah habis diikat oleh EDTA. Reaksi dengan EDTA sebagai berikut:

Pada percobaan ini dilakukan replikasi sebanyak 3 kali.Kadar Mg2+ dalam sampel diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Keterangan :B = mL EDTA untuk Mg2+C = Konsentrasi EDTAAmbang batas untuk Magnesium (Mg) yaitu 70 mg/L (Standar Baku Mutu/SNI tahun 2010).Dari hasil pengamatan terhadap air sungai yang diambil di dekat beberapa pabrik. Kesadahan Mg2+ tertinggi tetap dimiliki oleh Pabrik Tahu Wage yaitu sebesar 119,929 mg/L dan yang terendah yaitu Pabrik AJG Beton dan Pabrik Minyak, Gresik sebesar 40, 8408 mg/L. Kesadahan total didefinisikan sebagai jumlah miliekivalen (mek) ion Ca2+ dan Mg2+ tiap liter sampel air. Kesadahan total diperoleh dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Maka kesadahan total tertinggi dalam sampel air sungai yang di ambil dari beberapa perusahaan adalah Pabrik Tahu, karena tingkat kesadahan ion Ca2+ dan Mg2+ juga tinggi.

VIII. Kesimpulan