Air sangatlah penting bagi kehidupan, pernyataan tersebut bukanlah sesuatu hal yang baru lagi karena telah lama diketahui bahwa tidak satu pun kehidupan yang ada di bumi ini dapat berlangsung terus tanpa tersedianya air yang cukup. Terutama bagi manusia kebutuhan akan air ini mutlak harus dipenuhi, karena sebenarnya zat pembentuk tubuh manusia sebagian besar terbentuk dari air yang jumlahnya sekitar 73 % dari bagian tubuh.
Air di dalam tubuh manusia sebagai mana telah disebutkan tadi berkisar antara 70 - 75 % berat tubuh, yang mana berada di seluruh bagian tubuh yang amat vital. Pada otak terdapat sekitar 75 % dari berat otak itu sendiri, pada organ jantung sekitar 75 % berat jantung, di paru-paru sekitar 86 %, di hati sekitar 86 %, ginjal mengandung sekitar 83 %, pada otot sekitar 75 % dan pada komponen darah sekitar 83 %. Apabila tubuh manusia dianalisa maka akan diketahui bahwa kandungan airnya sekitar 47 liter pada orang dewasa. Keberadaan air pada organ tubuh tersebut memberikan gambaran betapa pentingnya kedudukan dan peran air dalam kelangsungan hidup manusia. Tanpa air manusia diperkirakan hanya akan dapat bertahan hidup sekitar 10 hari.
Air dibutuhkan oleh organ tubuh agar dapat melangsungkan metabolisme, sistem asimilasi, menjaga keseimbangan, memperlancar proses pencernaan, melarutkan dan membuang zat kimia yang membahayakan dan berbagai jenis racun lainnya dari tubuh dan memperingan kinerja ginjal. Kecukupan air serta kelayakan air yang masuk ke dalam tubuh akan membantu berlangsungnya fungsi-fungsi tersebut berlangsung dengan lancar dan sempurna. Konsumsi air rata-rata setiap orang adalah 2,8 - 13 liter setiap harinya. Angka tersebut tentunya akan bervariasi dari daerah satu dengan daerah yang lainnya, yang merupakan pengaruh dari situasi iklim dan temperatur lingkungan. Pada daerah beriklim panas konsumsi masyarakat akan air lebih banyak daripada konsumsi air masyarakat pada daerah beriklim dingin. Air masuk ke dalam tubuh kurang dari separuh kebutuhan tubuh berasal dari bahan pangan dan lebih dari separuhnya adalah berasal dari air minum. Air keluar dari tubuh bersama dengan udara yang berasal dari nafas dan juga keluar melalui faeces, keringat dan urin.
Selain fungsi air yang telah dipaparkan diatas yang dilihat dari sisi pandang fungsi biologis manusia, air juga sangat diperlukan bagi kelangsungan hidup manusia sehari-hari. Selain itu air juga digunakan manusia untuk mencuci, mandi, memasak dan fungsi-fungsi lain yang tidak kalah pentingnya.
Dalam rangka mempertahankan kehidupan, manusia berupaya untuk mengadakan air yang cukup bagi dirinya. Terkadang hal yang sungguh disesalkan adalah air yang dipergunakan tidak selalu sesuai dengan syarat mutu atau kelayakan dari segi kesehatan maupun ekonomis. Dimana sering ditemui air tersebut mengandung bibit penyakit atau zat-zat terlarut lainnya dalam kadar berlebih yang dapat menimbulkan penyakit dan dapat mengganggu kelangsungan hidup manusia.
Semakin berkembangnya tingkat kebudayaan masyarakat, maka penggunaan
air akan semakin meningkat yang kemudian juga diikuti oleh tingkat pencemaran lingkungan yang terjadi di lingkungan sekitar. Pencemaran tersebut terjadi sebagai akibat yang salah satunya akibat dari konsep Industrialisasi yang semakin berkembang. Hal tersebut jelas-jelas memberikan akibat yang sangat merugikan bagi segala bentuk kehidupan khususnya adalah bagi manusia (Pitojo, Setijo, 2003).
Kesadahan Total (Total Hardness) Air
Pengertian Kesadahan
Kesadahan merupakan sifat air yang disebabkan oleh adanya ion-ion dalam hal ini adalah kation logam bervalensi dua. Ion-ion tersebut akan mudah bereaksi dengan sabun membentuk kerak air sehingga sangat mengganggu efektifitas kerja sabun sehingga meningkatkan jumlah penggunaan sabun. Kation-kation yang dapat menyebabkan kesadahan terhadap air antara lain adalah Ca2+, Mg2+, Sr2+, Mn2+, dan Fe2+. Sedangkan anion-anion yang biasa menyebabkan kesadahan dimana biasa berikatan dengan kationnya adalah seperti HCO3-, SO42-, Cl-, NO3-, dan terkadang SiO32-.
Kation-kation seperti Fe3+ dan Al3+ juga sering diasosiasikan dengan kesadahan yang tinggi pada air, namun kelarutannya pada air dengan kondisi pH alami yang sangat rendah menyebabkan konsentrasi ion-ion tersebut dapat diabaikan. Kesadahan dalam air sebagian besar berasal dari kontaknya air tersebut dengan tanah dan batuan. Pada umumnya air sadah berasal dari daerah dimana lapis tanah atas (topsoil) yang tebal dan adanya pembentukan batuan kapur.
Sedangkan kesadahan total (Total Hardness) itu sendiri adalah kesadahan yang disebabkan oleh adanya ion Ca2+ dan ion Mg2+ secara bersamaan. Hal tersebut karena kebanyakan air sadah yang berada di alam adalah disebabkan oleh tingginya kadar ion-ion tersebut (Sutrisno,Totok, 2004 ).
Tipe- Tipe Air Sadah
Tipe-tipe air berdasarkan kesadahannya ialah sebagai berikut:
a. Air lunak yang merupakan tipe air yang mengandung 0-20 mg/L
b. Air lunak sedang yang merupakan air yang mengandung 20-40 mg/L
c. Air sedikit sadah yang merupakan air dengan kandungan kalsium 40-60 mg/L
d. Air sadah sedang merupakan air dengan kandungan kalsium 60-80 mg/L
e. Air sadah yang merupakan air dengan kandungan kalsium sebesar 80-120 mg/L
f. Air sangat sadah ialah air yang mengandung kalsium lebih dari 120 mg/L (
Efek Kesadahan Air Terhadap Kesehatan
Air sadah tidak membahayakan kesehatan. Pada kenyataannya, meminum air sadah pada umumnya mengkontribusi sejumlah kecil kalsium dan magnesium yang diperlukan manusia.
Para peneliti telah mempelajari kesadahan air dan tingkat kematian akibat penyakit kardiovaskular. Beberapa penelitian menunjukkan adanya korelasi antara air sadah dan kematian akibat penyakit kardiovaskular yang lebih rendah. Namun, beberapa penelitian lainnya tidak menunjukkan adanya korelasi tersebut sehingga belum ada kesimpulan mengenai kaitan antara air sadah dengan tingkat kematian akibat penyakit kardiovaskular yang lebih rendah (http://www.water-research.net/hardness.htm).
Spektrofotometri dan Spektrofotometer
Pada metode spektrofotometri sampel menyerap radiasi elektromagnetik, yang pada panjang gelombang tertentu dapat terlihat. Larutan tembaga misalnya berwarna biru karena larutan tersebut menyerap warna komplementer yaitu kuning dan meneruskan warna biru yang dapat kita lihat sebagai warna larutan. Semakin banyak jumlah molekul tembaga per satuan volume maka akan semakin banyak cahaya kuning yang diserap dan akan semakin banyak pula warna biru yang disampaikan ke mata kita sehingga warna larutan terlihat akan semakin pekat. Pada spektrofotometri memanfaatkan prinsip tersebut yang mana semua larutan berwarna akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu.
Spektrofotometer sesuai dengan namanya terdiri dari spektrometer dan fotometer. Spektrometer menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu dan fotometer adalah alat yang mengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau yang diabsorbsi sistem kimia terpadu. Jadi pengertian Spektrofotometer secara keseluruhan adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur energi secara relatif apabila energi tersebut ditransmisikan, direfleksikan, atau diemisikan sebagai fungsi panjang gelombang.
Pada spektrofotometer panjang gelombang yang benar-benar terseleksi dapat diperoleh dengan bantuan alat pengurai cahaya seperti prisma. Suatu Spektrofotometer tersusun dari sumber spektrum cahaya yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorbsi untuk larutan sampel atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan antara absorbsi antara sampel dan blanko atauapun pembanding (Alaerts, 1987 ).
Hukum Lambert-Beer
Pada abad ke-18 Bouguer dan Lambert menarik kesimpulan bahwa absorbsi sinar pada suatu larutan berwarna mengikuti hukum geometris (eksponensial) yaitu: apabila suatu berkas cahaya dilewatkan pada suatu lapisan larutan (misal lapisan I) dan misalnya akan diserap sebanyak 25 % oleh molekul larutan dari intensitas awal Po menjadi 0,75 Po. Apabila sinar tersebut kembali melewati lapisan larutan lainnya (misal lapisan II) dan jumlah prosentase yang diserap akan sama sebesar 25 % sehingga sinar yang dilewatkan menjadi sebesar P =0,75 Po x 75 % = 0,56 Po dan demikian juga seterusnya.
Pada tahun 1852 Beer mendapatkan bahwa hukum yang sama berlaku untuk pengaruh konsentrasi bahan penyerap c terhadap absorbsi yang terjadi pada larutan. Kedua hukum tersebut memiliki hubungan matematis yang dinyatakan sebagai hukum Beer sebagai berikut:
T = = 10 -k.l.c
atau
log T = log = -k.l.c
atau
A = -log T = - log = k.l.c
Dimana A adalah absorbansi, k adalah suatu konstanta yang bergantung pada sifat larutan tersebut, l adalah panjang lintasan sinar masuk dan c adalah konsentrasi senyawa berwarna terlarut. Ternyata hanya Absorbansi A yang berhubungan langsung secara linear dengan konsentrasi c (Alaerts, 1987).
Senyawa Kompleks
Dalam suatu pelaksanaan analisis anoganik secara kualitatif maupun kuantitatif banyak digunakan reaksi-reaksi yang menghasilkan pembentukan senyawa kompleks. Suatu ion atau molekul kompleks terdiri atas satu atom (netral atau bermuatan) pusat dan sejumlah ligan yang terikat erat dengan atom atau ion pusat tersebut. Jumlah relatif dari komponen-komponen ini dalam suatu sistem kompleks yang stabil nampaknya mengikuti suatu Stoikiometri tertentu, meskipun tidak dapat ditafsirkan di dalam lingkup konsep valensi yang klasik.
Atom pusat ini ditandai oleh suatu bilangan koordinasi yaitu suatu angka bulat yang menyatakan jumlah ligan (monodentat) yang dapat membentuk kompleks stabil dengan satu atom pusat. Pada kebanyakan kasus yang terjadi, bilangan koordinasi biasanya bernilai 6 seperti dalam kompleks dari ion Fe2+, Fe3+, Zn2+ dan terkadang bernilai 4 seperti pada Cu2+, Cu+ dan Pt2+. Bilangan koordinasi ini menyatakan jumlah ruangan yang tersedia sekitar atom atau ion pusat dalam apa yang disebut bulatan koordinasi, yang masing-masingnya dapat ditempati oleh satu ligan. Susunan logam-logam disekitar ion pusat adalah simetris. Jadi, suatu kompleks dengan satu atom pusat dengan bilangan koordinasi 6 terdiri atas satu atom pusat yang berada pada pusat oktahedron sedangkan keenam ligannya menempati ruang-ruang yang dinyatakan oleh sudut-sudut oktahedron tersebut (Basset, J, 1994).
Kalsium
Kalsium adalah sebagian dari komponen yang merupakan penyebab dari kesadahan. Sedangkan efek secara ekonomis maupun terhadap kesehatan yakni timbulnya lapisan kerak pada ketel-ketel pemanas air, pada perpipaan, dan juga menurunnya efektivitas dari kerja sabun.Selain itu, adanya kalsium dalam air sangat diperlukan untuk dapat memenuhi kebutuhan akan unsure tersebut, yang khususnya diperlukan untuk pertumbuhan gigi dan tulang.
Oleh karenanya, untuk menghindari efek yang tidak diinginkan akibat dari terlalu rendah atau terlalu tingginya kadar Ca dalam air minum, ditetapkanlah standar persyaratan konsentrasi Ca sebagaimana yang ditetapkan oleh Dep. Kes R.I. sebesar 75-200 mg/L. Standar yang ditetapkan oleh WHO inter-regional water study-group adalah sebesar 75-150 mg/L.
Konsentrasi Ca dalam air minum yang lebih rendah dari 75 mg/L dapat menyebabkan tulang rapuh, sedangkan konsentrasi yang lebih tinggi dari 200 mg/L dapat menyebabkan korosifitas pada pipa-pipa air (Sutrisno, Totok, 2004).
Nitrat dalam Air Minum
Sumber Nitrat
Nitrat (NO3-) dan nitrit (NO2-) adalah ion-ion anorganik alami, yang merupakan bagian dari siklus nitrogen. Aktifitas mikroba di tanah atau air menguraikan sampah yang mengandung nitrogen organik pertama-pertama menjadi ammonia, kemudian dioksidasikan menjadi nitrit dan nitrat. Oleh karena nitrit dapat dengan mudah dioksidasikan menjadi nitrat, maka nitrat adalah senyawa yang paling sering ditemukan di dalam air bawah tanah maupun air yang terdapat di permukaan. Pencemaran oleh pupuk nitrogen, termasuk ammonia anhidrat seperti juga sampah organik hewan maupun manusia, dapat meningkatkan kadar nitrat di dalam air. Senyawa yang mengandung nitrat di dalam tanah biasanya larut dan dengan mudah bermigrasi dengan air bawah tanah.
Pada daerah dimana pupuk nitrogen secara luas digunakan, sumur-sumur perumahan hampir pasti tercemar oleh nitrat. Pada daerah pertanian, pupuk nitrogen merupakan sumber utama pencemaran terhadap air bawah tanah yang digunakan sebagai air minum. Sumber nitrat lainnya pada air sumur adalah pencemaran dari sampah organik hewan dan rembesan dari septic tank (Thomson, B,2004).
Efek Nitrat Terhadap Kesehatan Manusia
Dalam jumlah sedang, nitrat ialah bagian yang tidak berbahaya dalam makanan maupun air. Namun, konsentrasi nitrat yang tinggi dalam air menyebabkan methemoglobinemia bagi hewan maupun manusia yang meminumnya.
Methemoglobinemia atau sindrom bayi biru ditemukan khususnya pada bayi di bawah 6 bulan. Asam perut dari bayi tidak sekuat pada anak-anak dan orang dewasa. Ini menyebabkan peningkatan bakteri yang dapat mengubah nitrat menjadi nitrit.
Nitrat yang diserap oleh darah dan hemoglobin diubah menjadi methemoglobin. Methemoglobin tidak membawa oksigen secara efisien. Ini menyebabkan penurunan suplai oksigen ke jaringan vital seperti otak. Methemoglobin dalam darah bayi tidak dapat berubah kembali menjadi hemoglobin. Methemoglobinemia dapat mengakibatkan kerusakan otak dan kematian.
Wanita hamil yang merupakan orang dewasa dengan keasaman perut yang menurun dan orang yang kekurangan enzim yang dapat mengubah methemoglobin kembali ke normal hemoglobin mudah terserang methemoglobinemia. Gejala methemoglobinemia ialah warna kulit sekitar mata dan mulut berwarna kebiruan. Gejala lain meliputi sakit kepala dan kesulitan bernafas. Methemoglobinemia tidak akan terjadi jika air minum yang diminum mengandung NO3- N kurang dari 10 mg/L (Self,JR and RM Waskom,
Dosis dan Kadar Normal Nitrat
Harga nitrat secara umum dinyatakan sebagai nitrat (NO3) maupun nitrat-nitrogen (NO3- N). Tingkat maksimum nitrat dalam air minum ialah 45 mg/L. Sedangkan, tingkat maksimum nitrat-nitrogen dalam air minum ialah 10 mg/L (Self,JR,
Dosis letal dari nitrat pada orang dewasa adalah sekitar 4 sampai 30 g (atau sekitar 40 sampai 300 mg NO3-kg). Dosis antara 2 sampai 9 gram NO3- dapat mengakibatkan methemoglobinemia. Nilai ini setara dengan 33 to 150 mg NO3-/kg (Ruse, M, 1999).
Metode Pemisahan Nitrat dari Air
Nitrat sangat mudah bercampur dengan air dan sangat susah untuk dipisahkan. Ada tiga metode yang digunakan untuk mengurangi jumlah nitrat yang terkandung di dalam air. Metode tersebut sebagai berikut:
1. Demineralisasi
Demineralisasi akan mengurangi kadar nitrat dan mineral lain di dalam air. Dalam hal ini, penyulingan air adalah yang paling efektif. Pertama air dipanaskan, setelah itu uap air yang terbentuk dipindahkan ketempat lain yang lebih dingin sehingga terbentuk air kembali dan sisa mineral yang tertinggal akan mengendap di dasar pemanas. Proses ini memerlukan energi dan tenaga yang sangat besar.
2. Pertukaran ion
Cara ini adalah dengan menukar substansi lain yang serupa sehingga akan mengambil alih tempat yang seharusnya diikat oleh nitrat. Zat yang sering digunakan adalah klorida yang relatif kurang berbahaya.
3. Pencampuran
Cara ini adalah dengan mencampurkan air yang telah dicemari nitrat dengan air dari sumber yang berbeda dan mempunyai kadar nitrat yang rendah, sehingga dengan pencampuran kedua air ini diharapkan kadar nitrat dapat diturunkan(
Pelunak air dan saringan arang tidak dapat memindahkan nitrat dari air. Pendidihan air yang terkontaminasi oleh nitrat tidak membuatnya aman untuk dikonsumsi dan malah meningkatkan konsentrasi nitrat (Self,JR and RM Waskom,
Analisis Titrimetrik
Umum Analisis Titrimetrik
Analisis dengan metode titrimetrik didasarkan pada reaksi kimia seperti:
Aa + bBà Produk
dimana a molekul analit (A) bereaksi dengan t molekul pereaksi (T). Pereaksi T yang disebut titran ditambahkan secara kontinu dari sebuah buret dalam wujud larutan yang konsentrasinya diketahui. Larutan ini disebut larutan standar dan konsentrasinya ditentukan dengan proses yang disebut standarisasi. Penambahan dari titran tetap dilakukan hingga jumlah T secara kimiawi sama dengan yang telah ditambahkan kepada A. Selanjutnya akan dikatakan titik ekivalen dari titrasi yang telah tercapai. Agar diketahui kapan harus berhenti menambahkan titran, dapat digunakan indikator yang bereaksi terhadap kehadiran titran yang berlebih dengan melakukan perubahan warna. Perubahan warna ini bisa terjadi tepat pada titik ekivalen, tetapi bisa juga tidak. Titik dalam titrasi dimana indikator berubah warnanya disebut titik akhir titrasi. Titik akhir titrasi diharapkan sedekat mungkin dengan titik ekivalen. Indikator visual hanyalah salah satu metode untuk mendeteksi titik akhir titrasi. Istilah titrasi mengacu pada proses pengukuran volume dari titran yang dibutuhkan untuk mencapai titik ekivalen (Day Jr, R.A, Underwood, A.L, 2002).
Reaksi yang Digunakan untuk Titrasi
Reaksi kimia yang digunakan untuk titrasi dikelompokkan ke dalam empat tipe sebgai berikut:
a. Reaksi asam basa
Jika HA mewakili asam yang ditentukan dan B mewakili basa, reaksinya sebagai berikut:
HA + OH- ® A- + H2O
dan
B + H3O+ ® BH+ + H2O
b. Reaksi Reduksi Oksidasi
Reaksi kimia yang menggunakan reaksi oksidasi reduksi banyak dipergunakan secara luas dalam analisis titrimetrik. Sebagai contoh, besi dengan tingkat oksidasi +2 dapat dititrasi dengan sebuah larutan standar dari serium (IV) sulfat.
c. Reaksi pengendapan
Pengendapan dari kation perak dengan anion halogen dipergunakan secra luas dalam analisis titrimetrik.
d. Reaksi pembentukan Kompleks
Contoh dari reaksi dimana terbentuk kompleks yang stabil ialah reaksi antara ion perak dan sianida. Pereaksi organik tertentu , seperti EDTA membentuk kompleks yang stabil dengan sejumlah ion logam dan dipergunakan secara luas untuk penentuan titrimetrik dari logam-logam itu (Day Jr, R.A, Underwood, A.L, 2002).
Persyaratan Reaksi yang dipergunakan dalam Analisis Titrimetrik
Sebuah reaksi harus memenuhi beberapa syarat sebelum reaksi tersebut digunakan untuk basis analisis titrimetrik. Syarat-syarat itu ialah sebagai berikut:
a. Reaksi harus diproses sesuai persamaan kimiawi tertentu dan seharusnya tidak ada reaksi sampingan.
b. Reaksi harus diproses sampai benar-benar selesai pada titik ekivalen.
c. Harus tersedia beberapa metode untuk menentukan kapan titik ekivalen tercapai. Harus tersedia beberapa indikator atau metode instrumental agar analisis dapat menghentikan penambahan dari titran.
d. Reaksi diharapkan berjalan cepat sehingga titrasi dapat diselesaikan dalam beberapa menit (Day Jr, R.A, Underwood, A.L, 2002).
Standarisasi Larutan
Proses dimana konsentrasi ditentukan secara akurat dinamakan standarisasi. Suatu larutan standar terkadang dapat disiapkan dengan menguraikan suatu sampel dari zat terlarut yang diinginkan dan menimbang secara akurat dalam suatu larutan yang volumenya diukur secara akurat. Metode ini tidak dapat diterapkan karena jarang reagen kimiawi yang diperoleh dalam bentuk murni untuk memenuhi kebutuhan analis dalam hal keakuratan. Segelintir substansi yang memadai untuk hal ini disebut standar primer. Sebuah larutan distandarisasi dengan titrasi dimana larutan tersebut bereaksi dengan sejumlah standar primer yang telah ditimbang.
Standar primer harus memiliki karakteristik sebagai berikut:
a. Harus tersedia dalam bentuk murni atau dalam suatu tingkat kemurnian yang diketahui dengan jumlah pengotor tidak boleh melebihi 0,02%.
b. Standar primer harus stabil, mudah dikeringkan dan tidak higroskopis sehingga tidak menyerap air selama penimbangan.
c. Standar primer memiliki berat ekivalen yang cukup tinggi agar dapat meminimalisasi konsekuensi galat pada saat penimbangan.
Larutan yang telah distandarisasi dapat digunakan sebagai larutan standar sekunder untuk mendapatkan konsentrasi dari larutan lain (Day Jr, R.A, Underwood, A.L, 2002).
Jenis-Jenis Titrasi
Jenis-jenis titrasi sebgai berikut:
a. Titrasi asam basa
Titrasi asam basa ialah jenis titrasi yang didasarkan pada reaksi asam basa.
Titrasi asam basa dapat memberikan titik akhir yang cukup tajam dan untuk itu digunakan pengamatan dengan indikator bila pH pada titik ekivalen antara 4 - 10. Selama titrasi asam basa, pH larutan berubah secara khas. pH berubah secara drastis jika volume titrannya mencapai titik ekivalen. Kurva titrasi dibuat dengan mengalurkan pH larutan dengan volume titran.
b. Titrasi pembentukan kompleks
Titrasi pembentukan kompleks meliputi reaksi pembentukan ion-ion kompleks ataupun pembentukan molekul netral yang terdisosiasi dalam larutan. Persyaratan dasar terbentuknya kompleks demikian adalah tingkat kelarutan tinggi. Contoh dari kompleks tersebut adalah kompleks logam dengan EDTA (Khopkar, SM, 1990).
c. Titrasi pengendapan
Titrasi pengendapan ialah titrasi yang melibatkan reaksi pengendapan. Titrasi ini tidak berjumlah banyak dalam analisis titrimetrik. Salah satu alasan terbatasnya penggunaan reksi ini ialah kurangnya indikator yang cocok. Untuk reaksi larutan encer, tingkat reaksinya terlalu lambat untuk kenyamanan titrasi. Ketika mendekati titik akhir titrasi penjenuhan yang luar biasa tidak terjadi dan tingkat pengendapan menjadi amat lambat. Kesulitan lainnya adalah bahwa komposisi dari endapan pada umumya tidak diketahui karena efek-efek pengendapan pengiring (Day Jr, R.A, Underwood, A.L, 2002).
d. Titrasi Oksidasi Reduksi
Titrasi oksidasi reduksi ialah titrasi yang melibatkan reaksi oksidasi reduksi. Pada titrasi ini yang berubah ialah E selnya. Pada sekitar titik ekivalen perubahan E selnya adalah yang paling besar. Karena informasi mengenai laju atau mekanisme reaksinya tidak ada maka potensial elektroda dapat berperanan sebagai petunjuk mengenai kondisi kesetimbangan. Banyak reaksi redoks berlangsung lembat sehingga sering digunakan katalis untuk mempercepatnya. Kurva titrasi dibuat dengan mengalurkan potensial sel terhadap volume titran (Khopkar, SM, 1990).
Titrasi EDTA
EDTA
EDTA ialah singkatan dari asam etilendiamintetraasetat. EDTA secara luas digunakan sebagai bahan pengkhelat untak ion-ion logam divalen dan trivalen. EDTA mengandung empat gugus karboksilat dan dua gugus amin yang semuanya dapat berikatan dengan logam. EDTA membentuk kompleks yang stabil dengan logam Mn(II), Cu(II), Fe(III) dan Co(III).
H4EDTA membentuk senyawa koordinasi yang stabil yang larut dalam air. Pada kompleks-kompleks ini ligan biasanya heksa atau pentadentat, EDTA4− atau HEDTA3-. Beberapa kompleks bersifat khiral.
Gambar 2.1. Struktur kompleks EDTA dengan logam M
Gambar 2.2. Struktur EDTA.
(www.wikipedia.com
Bentuk asam bebas dari EDTA sering disingkat H4Y. Dalam larutan yang cukup bersifat asam, protonisasi sebagian EDTA tanpa perpecahan total kompleks logam dapat terjadi. Namun dalam kondisi yang umum keempat hidrogen lenyap ketika ligan dikoordinasikan dengan sebuha ion logam. Pada sebuah nilai pH yang amat tinggi, ion hidroksida dapat mempenetrasi lapisan koordinasi dari logam dan kompleks-kompleks seperti Cu(OH)Y3- dapat timbul (Day Jr, R.A, Underwood, A.L, 2002).
Kestabilan Kompleks
Kestabilan suatu kompleks ditandai oleh tetapan kestabilannya, K:
Mn+ + Y4- Û (MY)(n-4)+……………………………………..(1)
K = [(MY)(n-4)+] / [ Mn+] [Y4-]……………………………… (2)
Nilai untuk tetapan kestabilan kompleks Ca-EDTA sebesar 10,7. Tetapan kestabilan kompleks Mg-EDTA sebesar 8,7. Sedangkan, tetapan kestabilan Na-EDTA sebesar 1,7. Harga tetapan kestabilan tersebut diukur pada medium dengan kuat ion = 0,1 dan pada suhu 20 derajat celcius.
Dalam persamaan (2) hanya bentuk EDTA yang terionisasi penuh yaitu ion Y4-. Namun pada nilai-nilai pH rendah mungkin saja terdapat spesi HY3-, H2Y2-, H3Y- dan bahkan H4Y yang tidak terdisosiasi. Dengan kata lain, pada pH rendah hanya sebagian dari EDTA yang tak tergabung dengan logam dapat berada sebagai Y4- (Basset, J, 1994).
Selektivitas Titrasi EDTA
Karena banyaknya logam yang dapat dititrasi dengan EDTA, maka masalah selektivitas menjadi masalah yang penting untuk dikaji. Tampaknya, pemisahan pendahuluan seperti pemisahan berdasarkan penukar anion atau ekstraksi pelarut perlu dilakukan terhadap suatu campuran. Selektivitas dapat diperbaiki dengan mengendalikan pH pemakaian kompleks sekunder, pemilihan penitrannya dan pengendalian laju reaksi. Kompleks yang stabil biasanya terbentuk pada pH rendah seperti Fe (pH = 2,0), Al3+, Zr4+, B3+ semua dititrasi pada pH rendah untuk menghindarkan hidrolisis. Zn, Pb dan Cd dititrasi pada pH = 5. Pada titrasi Ca untuk menghindarkan interferensi dari Zn dan Cd, ion-ion ini dimasking dnegan KCN. Misalkan saja Ca, Mg dapat dititrasi pada pH = 10 dengan penambahan nitril glikolat, yang akan membebaskan Zn, Cd dari kompleks EDTA. EDTA dapat digunakan untuk mentitrasi Ca dalam campuran Mg dengan menggunakan indikator murexide (Khopkar, SM, 1990).
Kelebihan Titrasi EDTA
EDTA stabil, mudah larut dan menunjukkan komposisi kimiawi yang tertentu. Selektivitas kompleks dapat diatur dengan pengendalian pH, misalkan Mg, Cr, Ca dan Ba dapat dititrasi pada pH 11; Mn2+, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Al, Pb, Cu, Ti dan V dapat dititrasi pada pH 4-7. EDTA sebagai garam natrium, Na2H2Y sendiri merupakan standar primer sehingga tidak perlu standarisasi lebih lanjut. Kompleks yang mudah larut dalam air ditemukan. Suatu titik ekivalen segera tercapai dalam titrasi demikian dan akhirnya titrasi kompleksometri dapat digunakan untuk penentuan beberapa logam pada operasi skala semi-mikro (Khopkar, SM, 1990).
Indikator Titrasi EDTA
Persyaratan bagi sebuah indikator ion logam untuk digunakan pada pendeteksian visual dari titik-titik akhir meliputi:
a. reaksi warna harus sedemikian sehingga sebelum titik akhir , bila hampir semua ion logam telah terkompleks dengan EDTA, larutan akan berwarna kuat
b. reaksi warna itu harus spesifik atau sedikitnya selektif
c. kompleks-indikator logam harus memiliki kestabilan yang cukup, kalau tidak, karena disosiasi tak akan diperoleh perubahan warna yang tajam. Namun, kompleks-indikator logam harus kurang stabil dibandingkan dengan kompleks logam-EDTA untuk menjamin pada titik akhir titrasi, EDTA memindahkan ion-ion logam dari kompleks indikator-logam itu. Perubahan daalm kesetimbangan dari kompleks-indikator logam ke kompleks logam-EDTA harus tajam dan cepat
d. kontras warna antara indikator bebas dan kompleks-indikator logam harus sedemikian sehingga mudah diamati
e. indikator harus teramat peka terhadap ion logam sehingga perubahan warna terjadi sedikit mungkin dengan titik ekivalen
f. persyaratan-persyaratan tersebut harus dipenuhi dalam jangkau pH pada mana titrasi dilakukan.
Penggunaan suatu indikator ion logam dalam titrasi EDTA dapat ditulis sebagai:
M-In + EDTA ® M-EDTA + In
Reaksi ini akan berlangsung jika kompleks indikator-logam, M-In, kurang stabil dibanding kompleks logam-EDTA, M-EDTA. M-In berdisosiasi sampai tingkat yang terbatas dan selama titrasi, ion logam bebasnya berangsur dikomplekskan oleh EDTA sampai pada akhirnya logam itu dipindahkan dari kompleks M-In dengan meninggalkan indikator logam dengan tetapan pembentukan, Kin:
KIn = [M-In] / [M] [In]
Perubahan warna indikator dipengaruhi oleh konsentrasi ion hidrogen dari larutan. Tetapan indikator nampak, K`In, yang berbeda-beda menurut pH didefinisikan dengan persamaan:
K`In = [MIn-] / [Mn+] [In]
dimana, [MIn-] = konsentrasi kompleks ion logam indikator
[Mn+] = konsentrasi ion logam
[In] = konsentrasi indikator yang tak terkompleks dengan ion logam.
Contoh indikator ion logam yang digunakan dalam titrasi EDTA sebgai berikut:
a. Mureksida
Mureksida adalah garam amonium dari asam purpurat. Larutan-larutan mureksida berwarna violet kemerahan sampai pH = 9, violet dari pH 9 sampai pH11, violet biru (atau biru) diatas pH 11. Perubahan warna ini disebabkan oleh penyingkiran proton secara berangsur-angsur dari gugus imido. Karena mureksida memiliki empat gugus imido maka dapat dinyatakan sebagai H4D-. Hanya dua dari keempat hidrogen yang bersifat asam ini dapat disingkirkan dengan menambahkan suatu alkali hidroksida, sehingga hanay dua nilai pK yang perlu dipertimbangkan yaitu pK4 = 9,2 dan pK3 = 10,5. Anion H4D- dapat menerima satu proton dengan menghasilkan asam purpurat yang kuning dan stabil pada pH sekitar nol.
Kompleks mureksida dengan Cu, Ni, Co, Ca dan lantanoid cukup stabil untuk digunakan dalam analisis. Warna kompleks Ca dengan mureksida dalam larutan basa ialah merah. Warna ini sedikit bervariasi dengan berubahnya pH larutan.
Mureksida dapat digunakan untuk titrsai langsung dengan kalsium pada pH = 11. Perubahan warna pada titik akhir adalah dari merah menjadi violet-biru tetapi jauh dari ideal (Basset, J, 1994).
Struktur mureksida dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Struktur Mureksida
(www.wikipedia.com
b. Hitam Eriokrom T
Zat ini ialah natrium 1-(1-hidroksi-2-naftilazo)-6-nitro-2-naftol-4-sulfonat (II). Dalam larutan yang sangat asam, zat ini cenderung untuk berpolimerisasi menjadi produk yang coklat-merah, dan akibatnya indikator ini jarang digunakan dalam titrasi EDTA dari larutan-larutan yang lebih asam daripada pH = 6,5. Gambar struktur Hitam Eriokrom T dapat dilihat pada gambar 2.4.
Gugus asam sulfonat pada indikator ini menyerahkan protonnya lama sebelum jangkau pH 7-12, yang merupakan perhatian paling utama bagi penggunaan indikator ion logam. Maka hanya disosiasi dari kedua atom hidrogen dari dalam gugus fenolat perlu dipertimbangkan. Jadi, zat warna ini boleh dinyatakan dengan rumus H2D-. Kedua nilai pK untuk atom-atom hidrogen ini masing-masing adalah 6,3 dan 11,5. Di bawah pH 5,5 larutan hitam eriokrom T ialah merah. Ini disebabkan oleh H2D-. Antara pH 7 dan 11 warnanya biru. Ini disebabkan oleh HD2-. Diatas pH 11,5 indikator ini berwarna jingga kekuningan. Ini disebabkan oleh D3-. Dalam jangkau pH 7-11, penambahan garam logam menghasilkan perubahan warna yang cemerlang dari biru menjadi merah:
M2+ + HD2- (biru) ® HD- (merah) + H+ (Basset, J, 1994).
Gambar 2.4. Struktur Hitam Eriokrom T
(www.wikipedia.com
Efek pH pada Pengukuran Kalsium dengan Metode EDTA
Ketika EDTA ditambahkan ke dalam air yang mengandung kalsium maupun magnesium, EDTA akan berikatan dengan kalsium terlebih dahulu. Kalsium dapat ditentukan secara tepat dengan EDTA saat pH dibuat cukup tinggi dimana magnesium mengendap sebagai hidroksida dan indikator yang digunakan berikatan hanya dengan kalsium. Beberapa indikator memberikan perubahan warna ketika semua kalsium telah terkomplekskan oleh EDTA pada pH antara 12 hingga 13.
Konsentrasi dari ion-ion yang tidak mengganggu dalam penentuan kesadahan kalsium ialah 2 mg/L Cu2+, 20 mg/L Fe2+, 20 mg/L Fe3+, 10 mg/L Mn2+, 5 mg/L Zn2+, 5 mg/L Pb2+, 5 mg/L Al3+, 5 mg/L Sn4+. Ortofosfat mengendapkan kalsium pada pH 12,5 hingga 13. Strontium dan barium yang memberikan interferensi positif dan kebasaan, dalam jumlah melebihi 300 mg/L menyebabkan titik akhir titrasi dalam air sadah tidak jelas.
Metode EDTA dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi kalsium antara 1 hingga 1000 ppm dalam jangkau pH 0 hingga 12. Volume sampel dari 10 hingga 50mL tidak mempengaruhi pengukuran kalsium ( Kim, Jaewoong, 1998).
daftar pustaka:
Alaerts, G., Santika, Sri Sumesti., 1987, Metode Penelitian Air, Usaha Nasional, Surabaya.
Basset, J., 1994, Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta
Day, Jr., R.A, Underwood, A.L., 2002, Analisis Kimia Kuantitatif, Edisi ke-6, Erlangga, Jakarta.
Kim, Jaewoong., 1998. Effect pH on EDTA Method of Measuring Calcium, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Houston, Houston, Diambil dari:
Khopkar, SM., 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI Press.
Pitojo, Setijo., 2003, Deteksi Pencemar Air Minum, Aneka Ilmu, Demak.
Sawyer, Clair., N. McCarty., Perry. L., Parkin, Gene, F., 2003, Chemistry for Enviromental Engineering and Science, Edisi kelima, McGraw - Hill, New York.
Self,JR., RM Waskom.,
Sutrisno, Totok, C.,2004, Teknologi Penyediaan Air Bersih, Edisi Baru, Rineka Cipta, Surabaya.
Thompson B., 2004, Nitrates And Nitrites Dietary Exposure and Risk Assessment, Institute of Environmental Science & Research Limited, Christchurch Science Centre, New Zealand, Diambil dari: www.esr.cri.nz
Vogel., 1990, Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro, Edisi ke 5, PT Kalman Media Pustaka, Jakarta. 1990
Tidak ada komentar:
Posting Komentar