LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA LINGKUNGANKESADAHAN TOTAL KALSIUM DAN MAGNESIUM (METODE TITRIMETRI)

Priyono Rahmat0906489744

Asisten Praktikum: SunartriasihTanggal disetujui:Nilai:Paraf Asisten:

PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGANDEPARTEMEN TEKNIK SIPILUNIVERSITAS INDONESIADEPOK 2014

I. TUJUANa. Menentukan kesadahan total yang terdapat dalam air dan air limbah dengan metode titrimetri EDTA dan indikator EBT dengan batas terendah 5 mg/L.b. Mengukur tingkat Kesadahan Kalsium dengan metode titrasi menggunakan EDTA dan indikator Murexid.

II. DASAR TEORI2.1. DEFINISISecara definisi, kesadahan (hardness) adalah air yang secara umum memerlukan cukup jumlah sabun untuk menghasilkan busa (Sawyer, 2003).Sedangkan definisi dari salah satu jurnal sosioteknologi terapan yang ditulis oleh Gede H. Cahyana, bahwa kesadahan adalah kehadiran kation multivalent (valensi 2 atau 3) berkonsentrasi tinggi di dalam air.Sedangkan dari sumber lainnya menyebutkan bahwa pengertian kesadahan air adalah kemampuan air mengendapkan sabun, dimana sabun ini diiendapkan oleh ion-ion Ca2+ dan Mg2+ (sumber: www.chem-is-try.org).

2.2. SUMBER DAN BENTUK KESADAHANPada 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 terdapat dalam air kemungkinan bersenyawa dengan bikarbonat, sulfat dan khlorida.Secara umum kesadahan dibedakan menjadi dua jenis yaitu : kesadahan umum (general hardness) dan kesadahan karbonat dan non karbonat (carbonate hardness). Selain itu, terdapat pula tipe kesadahan lainnya yaitu Pseudo Hardness (Sawyer, 2003). Pseudo Hardness pada air disebabkan oleh ion Na+ yang menghambat aktivitas sabun untuk menghasilkan busa. Kesadahan ini hanya terjadi apabila terdapat ion Na+ pada konsentrasi yang tinggi.Oleh sebab itu, kesadahan tersebut disebut kesadahan semu.Kesadahan disebabkan oleh kation metalik yang bervalensi banyak atau lebih dari satu.Tingkat kesadahan di berbagai tempat perairan berbeda-beda, pada umumnya air tanah mempunyai tingkat kesadahan yang tinggi, hal ini terjadi, karena air tanah mengalami kontak dengan batuan kapur yang ada pada lapisan tanah yang dilalui air. Air permukaan tingkat kesadahannya rendah (air lunak), kesadahan non karbonat dalam air permukaan bersumber dari kalsium sulfat yang terdapat dalam tanah liat dan endapan lainnya. Skema sumber kesadahan dapat dilihat pada Gambar 1 berikut;

Gambar 1. Skema di alam sumber kesadahanTingkat kesadahan air biasanya digolongkan seperti pada tabel berikut.Tabel 1. Klasifikasi tingkat kesadahanTingkat KesadahanMg/CaCO3

Lunak (soft)0-75

Sedang (Modearately hard)75-150

Tinggi (hard)150-300

Sangat tinggi (vary hard)>300

Sumber: sawyer,2003Secara prinsip penyebab keasadahan dalam air oleh kation juga terdapat anion-anion yang terdapat pula didalamnya. Mereka selalu hampir ada disetiap air. Lihat tabel sumber penyebab kation beserta anionnya, Tabel 2. Sumber kation dan anions penyebab kesadahan dalam airKation Penyebab HardnessAnions

Ca2+HCO3-

Mg2+SO42-

Sr2+Cl-

Fe2+NO3-

Mn2+SiO32-

2.3. STANDAR BAKU KESADAHAN Di Indonesia penggunaan air sebagai air minum dan air bersih sudah diatur dalam regulasi yang telah ditetapkan oleh pemeintah. Berikut adalah peraturan yang ada mengenai standar kesadahan yang disyaratkan untuk lolos uji kelayakan dan dapat dikonsumsi secara umum.1. Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 416/MENKES/PER/IV/1990 tentang standar baku kualitas air minum.Tabel 3. Baku mutu kualitas air minum di IndonesiaNomorParameter KimiawiSatuanKadar

1Fluoridamg/L1,5

2Kadmiummg/L0,005

3Kesadahan (CaCO3)mg/L500

4Kloridamg/L250

5Kromium, valensi 6mg/L0,05

6Manganmg/L0,1

2. Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang standar baku kualitas air bersihTabel 4. Baku mutu kualitas air bersih di IndonesiaNomorParameter KimiawiSatuanKadar

1Aluminiummg/L0,2

2Besimg/L0,3

3Kesadahan (CaCO3)mg/L500

4Kloridamg/L250

5Manganmg/L0,4

6pH6,5-8,5

3. Standar kualitas air minum WHO dan JepangTabel 5. Perbandingan baku mutu air minumParameterUnitJepang (1978)WHO InternasionalWHOEEC(1978)USSR (1975)

Total Hardnessas CaCO3 mg/l300500 (100)100-500150350

Sumber: http://www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/BukuKesmas/BAB1.pdf

2.4. METODE UJIKESADAHANMetode yang digunakan adalah metode titrimetri dengan EDTA karena EDTA merupakan chelating agents dan membentuk ion kompleks yang stabil dengan Ca2+, Mg2+, dan ion divalen lain yang menyebabkan kesadahan seperti pada persamaan berikut :M2+ + EDTA [M . EDTA]compleksKeberhasilan dari penggunaan EDTA untuk menentukan kesadahan bergantung pada kehadiran indikator yang bisa menunjukan bahwa EDTA yang digunakan ada pada jumlah yang normal atau ketika semua ion yang menyebabkan kesadahan sudah terhubung. Indikator yang digunakan untuk menunjukkan bahwa semua ion sudah terhubung menjadi ion kompleks adalah Eriochrome Black T atau Calmagite (EBT).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/sample akan bereaksi dengan indikator Eriochrome 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).Secara umum, proses menentukan nilai kesadahan kalsium atau pun kesadahan magnesium adalah sebagai berikut :Kesadahan total Kesadahan kalsium = Kesadahan MagnesiumPerhitungan diatas digunakan karena, sebagian besar penyebab kesadahan adalah ion kalsium dan magnesium. Oleh sebab itu, terdapat pula beberapa metode yang memasukkan ion strontium dalam perhitungan.Kesadahan karbonat disebabkan oleh adanya ion-ion HCO3- dan CO3Kesadahan kabonat sering disebut sebagai alkalinitas yaitu suatu ekspresi dari kemampuan air untuk mengikat kemasaman. Berikut ini hubungan antara alkalinitas dengan kesadahan total :Alkalinitas < Kesadahan total =>Kesadahan karbonat = AlkalinitasAlkalinitas > Kesadahan total =>Kesadahan karbonat = Kesadahan totalSalah satu rekasi dari kesadahan karbonat adalah sebagai berikut :Ca(HCO3)2 (aq) => CaCO3(s) + H2O (l) + CO2 (g)Pada kehidupan sehari-hari endapan CaCO3 terbentuk pada pipa atau pun panci tempat pemanas air. Selain itu, kesadahan karbonat disebut pula dengan kesadahan sementara. Kesadahan ini dapat dihilangkan dengan metode pemanasan.Kesadahan nonkarbonat disebabkan oleh ion-ion Cl2- dan SO42-. Kesadahan ini seringkali disebut dengan kesadahan tetap. Kesadahan tetap dapat dihilangkan dengan menambahkan soda ash (Na2CO3). Kesadahan non karbonat dapat ditentukan dengan persamaan :Kesadahan nonkarbonat = Kesadahan total - Kesadahan karbonat

2.5. . DAMPAK KESADAHAN2.5.1. DAMPAK TERHADAP KESEHATANa. Dampak yang timbul dari penggunaan air sadah tersebut terhadap kesehatan berupa penyumbatan pembuluh darah jantung (cardiovascular disease) dan batu ginjal (urolithiasis),b. Dapat menyumbat pori-pori kulit sehingga terasa kasar dan tidak nyaman

2.5.2. DAMPAK TERHADAP LINGKUNGANa. Air sadah juga menyebabkan pemborosan sabun di rumah tangga karena tidak terbentuknya busa.b. Banyak ibu rumah tangga mengeluh karena panci dan ketelnya cepat berkerak dan kotor. Kalau dicuci dan digosok terlalu keras malah bocor. Inilah salah satu dampak buruk air sadah terhadap peralatan dapur yang sering digunakan untuk memanaskan air.

2.5.3. DAMPAK TERHADAP UNIT INSTALASIa. Kalau tinggi kadar hardness di dalam air baku PDAM, maka tinggi pulabiaya operasi-rawat instalasinya sehingga mengurangi laba bersihnya.b. Di pabrik yang menggunakan boiler ataupemanas air pun terjadi hal serupa. Malah dampaknya lebih berbahaya, yaitu bisa meledak.Ledakan terjadi kalau endapan di dalam dinding boiler itu tidak merata sehingga tekanannyaterus membesar dan tidak setimbang (merata). Di bagian yang banyak endapan (kerak)akan bertekanan lebih besar daripada bagian dinding lainnya sehingga potensial meletus. Didalam pipa air panas (hot water supply) yang ada di hotel atau villa pun terjadi demikian.

2.6. APLIKASI DATA KESADAHAN PADA BIDANG TEKNIK LINGKUNGANData kesadahan sangat penting dalam mendesain instalasi air minum dan kebutuhan air bersih pada skala domestik dan industri. Teknik lingkungan menggunakan data kesadahan sebagai basis untuk menurunkan kadar kesadahan pada air (water softening).Penerapan teknologi pengurangan kesadahan yang banyak diadopsi oleh pabrik atau industri dalam skala besar, baik untuk air proses maupun sebagai bahan baku dalam proses produksinya dan biasa disebut demineralisasi. Demineralisasi adalah sebuah proses penyerapan kandungan ion-ion mineral di dalam air dengan menggunakan resin ion exchange. Sasaran teknologi ini adalah molekul, atom dan ion berdiameter 10 nm, 1 nm, dan 1 Angstrom.Demineralisasi yang bersinonim dengan desalinasi ini dilaksanakan dengan ion exchangedan atau membran semipermeabel.Untuk kedua unit tersebut perlu air yang bebas koloid, bebas suspended solid, dan coarse solid.

III. ALAT DAN BAHAN3.1. ALAT1. Erlenmeyer 250 mL 1 buah2. Pipet volume 50 mL, 5 mL 1 buah3. Pipet tetes10 mL 1 buah4. Gelas ukur100 mL 1 buah5. Buret 50 mL6. Botol semprot 1 buah7. Corong 1 buah8. Kertas pH3.2. BAHAN1. Air sampel2. Air suling3. Indikator EBT4. Larutan penyangga 5. Indikator Murexid6. Na2 EDTA 0.01 M7. NaOH 1 M

IV. PROSEDUR PRAKTIKUM4.1. KESADAHAN TOTAL

Ditambahkan larutan penyangga Mengambil 25 mL sampelPengenceran hingga 50 mL

Hingga berwarna biru seulas, catat volume Na2EDTADititrasi dengan Na2EDTA 0,01 M Ditambahkan indicator EBT hingga berwarna merah keunguan Diukur pH=10

4.2. KESADAHAN KALSIUM

Diukur pH=12 Ditambahkan larutan NaOH 1 MPengenceran hingga 50 mLMengambil 25 mL sampel

Hingga berwarna ungu, catat volume Na2EDTADititrasi dengan Na2EDTA 0,01 M Ditambahkan indicator Murexid hingga berwarna merah muda v

V. HASIL PRAKTIKUMTabel 6. Hasil PercobaanProsedurVolume TitrasiVolume EDTA

Kesadahan Total2,73-0 mL2,73 mL

Kesadahan Kalsium5,13-3,7 mL1,48 mL

VI. PENGOLAHAN DATA5.1. KESADAHAN TOTALVolume Na2EDTA yang dibutuhkan untuk titrasi adalah sebanyak 2,73 mL sehingga,

5.2. KESADAHAN KALSIUMVolume Na2EDTA yang dibutuhkan untuk titrasi adalah sebanyak 1,48 mL sehingga,

Keterangan :V.cu =volume larutan contoh / sample (mL)VEDTA=volume Na2EDTA yang dibutuhkan untuk titrasiMEDTA =molaritas larutan baku Na2EDTA untuk titrasi (mmol/mL)100=bobot molekul CaCO340=bobot molekul Cafp=faktor pengenceran

VII. ANALISAVII.1. ANALISA PERCOBAANPada percobaan kali ini dilakukan dua pengukuran kesadahan yaitu pengukuran kesadahan total dan kesadahan kalsium.Pengukuran pertama mengukur kesadahan total, adapun prosedur praktikumnya yang pertama menyiapkan sampel 25 mL yang diambil menggunakan pipet ukuran 50 mL selanjutnya dituangkan kedalam labu Erlenmeyer.Setelah itu dilakukan pengenceran dengan menambahkan air suling hingga volumenya mencapai 50 mL.Tujuan pengenceran ini adalah untuk membantu kerja dari larutan buffer agar pH yang dicapai lebih mudah terbentuk.Oleh sebab itu, faktor pengenceran yang didapat adalah 2.Kemudian sampel ditambahkan dengan larutan buffer agar sampel larutan memiliki pH 10.pH 10 merupakan pH yang dapat mengindikasikan bahwa adanya kombinasi ion Ca2+ dan Mg2+ pada larutan dengan ditandai oleh perubahan warna menjadi merah keunguan (warna wine). 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).pH dapat diukur menggunakan kertas pH (lakmus). Setelah diukur pH, selanjutnya larutan ditambah dengan EBT agar merah keunguan terjadi yang merupakan indikator adanya ion Ca2+ dan Mg2+.Fungsi EBT adalah untuk mereaksikan kation penyebab kesadahan menjadi lebih kompleks dengan ditandai perubahan warna tersebut.Berikut reaksi yang terjadi, M adalah kation bermuatan M2+ (dapat berupa Ca atau Mg).

Selanjutnya, larutan dititrasi dengan Na2EDTA. Fungsinya untuk mengganggu warna yang dihasilkan oleh EBT complex (red wine) karena EDTA mampu membentuk kondisi lebih stabil dengan ion-ion penyebab kesadahan.Selama proses titrasi dilakukan hingga larutan berubah dari merah-ungu menjadi biru seulas. Perubahan warna ini berarti jumlah molekul EDTA yang ditambahkan sebagai titran, sama dengan jumlah ion kesadahan dalam sampel dan molekul indikator terlepas dari ion kesadahan. Selanjutnya, volume Na2EDTA yang dibutuhkan selama proses titrasi dicatat.Pengukuran kedua yaitu kesadahan kalsium hampir mirip langkahnya seperti pengukuran kesadahan total.pertama sampel diambil sebanyak 25 mL dan diencerkan dengan air suling hingga volumenya 50 mL. selanjutnya larutan ditambahkan dengan NaOH 1 M hingga pH mencai 12-13. pH diharapkan tinggi bertujuan agar logam-logam seperti Mg2+ dapat mengendap menjadi Mg(OH)2. Pengendapan ini bertujuan juga agar Ca dapat diukur sementara Mg tetap dalam kondisi solid.Selanjutnya larutan ditambahkan indikator murexid.Indikator ini bertujuan untuk mengikat ion-ion Ca pada larutan. Diketahui bahwa indikator murexid sangat peka terhadap kehadiran logam Ca. setelah ditambahkan, larutan akan berubah warna menjadi merah muda seulas. Selanjutnya juga dititrasi dengan EDTA.Titrasi ini dihentikan dengan ditandai perubahan warna menjadi ungu seulas.Dan catat volume EDTA yang dibutuhkan.

VII.2. ANALISA HASILDari hasil yang didapat bahwa Kesadahan Total didapat sebanyak 109,2 mg/L sedangkan kesadahan Kalsium sebesar 23,68 mg/L. Maka, kesadahan Magnesium dapat dihitung yaitu selisih antara kesadahan total dengan kesadahan Kalsium sebesar 85,52 mg/L.Melihat hasil pengolahan data bahwa air sampel lebih banyak mengandung logam Magnesium dibanding Kalsium. Secara angka, data yang dihasilkan kurang dari 150 mg/L yag berarti bahwa air sampel yang diuji adalah air sampel dengan kesadahan sedang mendekati lunak.Air ini sangat baik digunakan sebagai air bersih dan air minum.Ini tabel penggolangan kesadahan berdasarkan kandungan kation Mg2+.Tabel 7. Penggolangan kesadahan berdasarkan kandungan kation Mg2+Tingkat KesadahanMg/CaCO3

Lunak (soft)0-75

Sedang (Modearately hard)75-150

Tinggi (hard)150-300

Sangat tinggi (vary hard)>300

Dan berdasarkan Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 416/MENKES/PER/IV/1990 tentang standar baku kualitas air minum. Bahwa angak kesadahan total jauh lebih kecil dari standar yang ditentukan jadi air sampel aman untuk dikonsumsi.Tabel 8. Baku mutu kualitas air minum di IndonesiaNomorParameter KimiawiSatuanKadar

1Fluoridamg/L1,5

2Kadmiummg/L0,005

3Kesadahan (CaCO3)mg/L500

4Kloridamg/L250

5Kromium, valensi 6mg/L0,05

6Manganmg/L0,1

Adapun regulasi lainnya dari Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor 492/MENKES/PER/IV/2010 tentang standar baku kualitas air bersih. Bahwa air sampel yang diuji aman untuk digunakan.Tabel 9. Baku mutu kualitas air bersih di IndonesiaNomorParameter KimiawiSatuanKadar

1Aluminiummg/L0,2

2Besimg/L0,3

3Kesadahan (CaCO3)mg/L500

4Kloridamg/L250

5Manganmg/L0,4

6pH6,5-8,5

VII.3. ANALISA KESALAHANKesalahan yang terjadi dalam praktikum, bisa terjadi karena antara lain : a. Kesalahan praktikan Dalam praktikum ini, kesalahan praktikan dapat terjadi pada proses penambahan larutan yang dilakukan dengan pipet tetes, pipet volume, maupun dengan pipet ukur. Misalnya, terlalu banyak indikator murexid yang dimasukkan ke dalam sampel sehingga warna merah muda seulas menjadi terlalu tebal, akibatnya warna ungu seulas setelah titrasi tidak muncul. Selain itu, pada saat titrasi sering kali terjadi titrasi yang berlebihan sehingga nialo optimal sulit didapatkan.b. Kesalahan paralaksKesalahan ini disebabkan oleh salah pembacaan. Dalam praktikum ini, kesalahan pembacaan terjadi pada saat panambahan air dan pengenceran yang mungkin sedikit sekali namun akan mempengaruhi pada data yang dihasilkan.

VIII. KESIMPULANa. Nilai kesadahan total yang didapatkan dari hasil percobaan adalah 109,2 mg/L.b. Nilai kesadahan kalsium yang didapatkan dari hasil percobaan adalah 23,68 mg/L.c. Nilai kesadahan magnesium yang didapatkan dari hasil percobaan adalah 85,52 mg/Ld. Seluruh nilai kesadahan yang dihasilkan tergolong kedalam air sampel dengan kesadahan antara lunak dan sedang.

IX. DAFTAR PUSTAKABukuModul Praktikum Kimia Lingkungan 2011Sawyer, Clair N. 2003.Chemistry for Environmental Engineering and Science. 5th ed. McGraw-HillAkses Internet (semua diakses tanggal 12 November 2014)http://che.ftuntirta.ac.id/downloadcenter/category/1operasiteknikkimia?download=14%253%20Apenyisihan-kesadahanhttp://digilib.unimus.ac.id/files/disk1/105/jtptunimus-gdl-zaenalabid-5224-2-bab1.pdfhttp://e-journal.kopertis4.or.id/file.php?file=karyailmiah&id=896http://www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/BukuAirMinum/BAB9SADAH.pdfhttps://www.academia.edu/9394021/Kesadahan14