BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Air Sebagai Kebutuhan Pokok Manusia

Air merupakan kebutuhan yang sangat pokok bagi kehidupan. Semua mahluk hidup memerlukan air dan tanpa air tidak akan ada kehidupan. Kebutuhan air untuk manusia menyangkut dua hal yaitu : air untuk kehidupan kita sebagai makhluk hayati dan air untuk kehidupan kita sebagai manusia yang berbudaya. Di dalam kehidupan kita sebagai makhluk hayati air memegang peranan penting dalam berbagai proses metabolisme di dalam tubuh kita, baik sebagai medium proses, alat transportasi dari bagian tubuh yang satu kebagian tubuh yang lain, ataupun sebagai komponen yang ikut dalam reaksi kimia metabolisme. Sebagai makhluk hidup yang berbudaya, kita juga membutuhkan air dalam berbagai kegiatan untuk memenuhi kebutuhan hidup, misalnya pertanian, peternakan, perindustrian, dan berbagai aktivitas rumah tangga yang melibatkan penggunaan air. Di dalam industri, air juga memegang peranan penting misalnya sebagai pendingin, pengangkut limbah, dan sebagai bahan baku untuk produksi uap di dalam boiler. (Mahida, U.N.1986)

2.2. Ketel Uap

Ketel uap adalah suatu bagian dari pesawat uap yang digunakan untuk menghasilkan uap air untuk keperluan pembangkit energi maupun untuk keperluan proses industri. Ketel uap ini terdiri dari bumbung yang tertutup pada ujung pangkalnya dan dalam perkembangannya dilengkapi dengan pipa api maupun pipa air. Ketel uap yang modren diciptakan untuk menghasilkan uap air yang lebih banyak dari boiler terdahulunya, namun demikian kebutuhan boiler akan air yang mempunyai kualitas yang tinggi juga merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan kualitas air yang rendah selain mempengaruhi terbentuknya uap air yang

Universitas Sumatera Utara

maksimal. Juga dapat mengakibatkan kerusakan - kerusakan pada boiler. (Asthon, H.M. 1981) Ketel uap berfungsi sebagai pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energi panas. Ketel uap terdiri dari dua komponen utama, yaitu : - Dapur, sebagai alat untuk mengubah energi kimia menjadi energi panas - Alat penguap yang mengubah energi pembakaran (energi panas) menjadi energi potensial uap (energi panas). (Syamsir. 1988) Ketel uap bekerja dengan prinsip yang sederhana yang dapat kita temukan sehari-hari yaitu dengan cara memanaskan air sampai mendidih sehingga membentuk uap air. Untuk menghasilkan uap panas, maka pesawat uap ini bekerja pada lingkungan yang bertekanan tinggi juga pada temperatur yang sangat tinggi untuk mengubah air pada suhu kamar menjadi uap air yang sangat panas. Untuk itu kita perlu memperhatikan segala hal yang berhubungan dengan pesawat uap ini. Untuk mendapatkan suatu ketel uap yang mempunyai kerja yang efisien dan aman maka, ketel uap yang modren ini perlu bekerja dengan menggunakan air yang mempunyai kualitas yang tinggi, maka kita tidak lagi dapat menemukannya pada alam ini, disebabkan karena ketidak murnian telah berakumulasi dengan air hujan yang turun melalui atmosfer serta pada saat mengaliri permukaan tanah mengalami kontaminasi dengan mineral-mineral yang terkandung di atas tanah dan juga dengan berbagai macam asam. (Siregar, Harrys. 1998)

2.3. Klasifikasi Ketel Uap

Banyak orang mengklasifikasikan ketel uap tergantung kepada sudut pandang masingmasing. Ketel uap diklasifikasikan dalam kelas, yaitu : 1. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka ketel diklasifikasikan sebagai : a. Ketel pipa api, fluida yang mengalir dalam pipa adalah gas nyala, yang membawa energi panas, yang segera mentransfernya ke air ketel melalui bidang pemanas. b. Ketel pipa air, fluida yang mengalir dalam pipa adalah air, energi panas ditransfer dari luar pipa ke air ketel. 2. Berdasarkan pemakaiannya, ketel dapat diklasifikasikan sebagai :


a. Ketel stasioner, ketel-ketel yang didudukkan di atas fundasi yang tetap. b. Ketel mobil, ketel yang dipasang pada fundasi yang berpindah-pindah. 3. Berdasarkan letak dapur (furnace positition), ketel diklasifikasikan sebagai : a. Ketel dengan pembakaran di dalam, dalam hal ini pembakaran terjadi di bagian dalam ketel. Kebanyakan ketel pipa api memakai sistem ini. b. Ketel dengan pembakaran di luar, dalam hal ini pembakaran di bagian luar ketel. Kebanyakan ketel pipa air memakai sistem ini. 4. Menurut jumlah lorong (boiler tube), ketel diklasifikasikan sebagai : a. Ketel dengan lorong tunggal b. Ketel dengan lorong ganda 5. Tergantung kepada poros tutup drum (shell), ketel diklasifikasikan sebagai : a. Ketel tegak b. Ketel mendatar 6. Menurut bentuk dan letak pipa, ketel diklasifikasikan sebagai : a. Ketel dengan pipa lurus, bengkok dan berlekak-lekuk b. Ketel dengan pipa miring-datar an miring-tegak 7. Menurut sistem peredaran air ketel (water circulation), ketel diklasifikasikan sebagai : a. Ketel dengan peredaran alam, peredaran air dalam ketel terjadi secara alami, yaitu air yang ringan naik sedang air yang berat turun, sehingga terjadilah aliran konveksi alami. b. Ketel dengan peredaran paksa, aliran paksa diperoleh dari sebuah pompa sentrifugal yang digerakkan dengan elektrik motor misalnya. (Syamsir. 1988)

2.4. Air Umpan Ketel

Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan (2) Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang. (www.energyefficiencyasia.org, tgl akses 15 Mei 2007)


Air pengisi ketel dipompakan dari luar masuk kedalam ketel dengan menggunakan pompa air pengisian ketel. Air pengisi ketel bisa diambil dari danau, sungai atau lainnya. Sehingga air pengisian bisa mengandung debu padat dan zat cair yang terapung, gas-gas terlarut, koloid-koloid, garam, asam ataupun basa. Dari Tabel 2.1, kita diberikan keterangan secara singkat tentang kandungan kation dan anion yang terdapat di dalam air sungai pada seluruh dunia. Dan dari tabel di bawah ini, kita dapat melihat jumlah rata-rata kation dan anion yang biasanya terdapat di dalam air.

Tabel 2.1. Konsentrasi rata-rata ion yang biasanya terdapat didalam sungai di dunia Konsentrasi

Kation

Anion

(mg/L)

(meq/L)

(meq/L)

Ca

15

0,750

-

Mg

4,1

0,342

-

Na

6,3

0,274

-

K

2,3

0,059

-

Fe

0,67

-

-

SiO 2

13,1

-

-

HCO 3

58,4

-

0,958

SO 4

11,2

-

0,233

Cl

7,8

-

0,220

NO 3

1

-

0,017

Sum

120

1,428

1,425

Parameter

Sumber : Livingstone (1963)

Dari tabel di atas, di bawah ini beberapa akibat buruk bagi boiler dari kation dan anion yang terkandung di dalam air yaitu : Kalsium, adalah kandungan yang terbanyak kedua setelah bikarbonat dari seluruh air permukaan yang ada di dunia ini, serta menduduki peringkat ketiga atau keempat sebagai pembentuk ion pada air tanah. Kalsium adalah nutrien yang penting pada pertanian, tetapi pada boiler zat tersebut akan mengakibatkan tidak terserapnya energi panas.


Magnesium, terdapat lebih sedikit dibanding dengan kalsium. Magnesium adalah suatu mineral yang penting bagi manusia, tetapi pada temperatur dan tekanan yang tinggi pada boiler maka magnesium dapat menjadi deposit sebagai sedimen. Natrium, pada air secara alami, natrium biasanya hadir sebagai ion bebas, sehingga mudah membentuk beberapa ion kompleks. Kadar natrium yang tinggi pada tanah juga dapat menjadi racun bagi tanaman, dan pada boiler NaCl dan Na 2 SO 4 itulah yang mengakibatkan terjadinya korosi. Kalium, keberadaannya pada air sangatlah sedikit, sehingga pengaruhnya terhadap boiler tidaklah begitu besar artinya. Bikarbonat, dengan air dapat membentuk asam karbonat sehingga dapat mengakibatkan korosi pada boiler. Mangan, dapat menyebabkan timbulnya karatan dan deposit di dalam boiler. Klorida, sering timbul karena dipergunakan sebagai desinfektan pada air. Klorida dapat menjadi korosif bagi baja dan aluminium pada kadar 50 mg/L. Sulfur, dapat bersumber dari air-air vulkanik, mempunyai sifat yang korosif terhadap struktur kontruksi, pipa dan pipa asbestos-cement. Silika, di dalam air silika biasanya hadir dalam bentuk hidrat yaitu H 4 SiO 4 atau Si(OH) 4 . Pada boiler bertekanan tinggi dapat menjadi sebagai pengganggu, di mana ia dapat mengalir melalui boiler dengan uap panas yang kemudian terkondensasi pada tabung pemanas (heater tube) dan sirip-sirip turbin (turbin blades). (M.Montgomery, James. 1985) Besi, didalam air dapat bersifat ; terlarut sebagai Fe++ atau Fe+++, tersuspensi sebagai butir koloidal dan tergabung dengan zat organik atau zat padat anorganik. Besi sebagai Fe++ cukup dapat larut, tetapi dengan adanya oksigen dapat teroksidasi menjadi Fe+++, ini sulit larut pada pH 6 – 8 bahkan dapat menjadi ferihidroksida Fe(OH) 3 , atau salah satu jenis oksida yang merupakan zat padatan bisa mengendap, (Alearts,G. 1984). Sehingga mengakibatkan warna kemerahan pada porselin, bak mandi, pipa air, dan pakaian. Kelarutan besi meningkat dengan menurunnya pH. Keberadaan kation ferro dan ferri juga memberikan kontribusi bagi nilai kesadahan total meskipun peranannya relatife kecil. (Effendi, Hefni. 2003)


2.5. Standar Kemurnian Air Boiler

Untuk boiler tekanan tinggi memerlukan air dengan kualitas tinggi, karena dengan tingginya tekanan, material yang ditinggalkan makin besar. Hal ini tentu akan mempengaruhi efisiensi boiler. Karena itu perlu mengikuti standar air tentang boiler A.B.M.A (American Boiler Manufactured Association). Standar ABMA didasarkan : 1. Total endapan yang terlarut misalnya garam-garam natrium 2. Sludge yang menyebabkan hardness, garam : Ca, Mg 3. Silika ; untuk control blow down 4. Oksigen : juga logam-logam Cu, Fe, dan logam-logam lain yang menyebabkan korosi.

Tabel 2.2. Spesifikasi air ketel berdasarkan tekanan ketel Tekanan psig

Total

Alkalinity

Suspended

Silica

solid

(mg/L)

solid (mg/L)

(mg/L)

0 – 300

3500

700

300

125

301 – 450

3000

600

250

90

451 – 600

2500

500

150

50

601 – 750

2000

400

100

35

751 – 900

1500

300

60

20

901 – 1000

1250

250

40

8

1001 – 1500

1000

200

20

25

1501 – 2000

750

150

10

1

> 2000

50

100

5

0,5

Tekanan (psi)

600

600 – 100

1000 – 2000

Besi (mg/L)

0,1

0,05

0,01

Tembaga (mg/L)

0,05

0,05

0,05

O 2 (mg/L)

0,007

0,007

0,007

Dari standar diatas dapat diambil kesimpulan : Bahwa makin tinggi tekanan boiler makin kecil konsentrasi mineral yang di izinkan, jadi air harus tinggi, karena makin besar bahaya yang ditimbulkannya. (Serverns, 1984)


2.6. Pengolahan Air Umpan Boiler

Memproduksi steam yang berkualitas tergantung pada pengolahan air yang benar untuk mengendalikan kemurnian steam, endapan dan korosi. Sebuah boiler merupakan bagian dari sistim boiler, yang menerima semua bahan pencemar dari sistim didepannya. Kinerja boiler, efisiensi, dan umur layanan merupakan hasil langsung dari pemilihan dan pengendalian air umpan yang digunakan dalam boiler. Jika air umpan masuk ke boiler, kenaikan suhu dan tekanan menyebabkan komponen air memiliki sifat yang berbeda. Hampir semua komponen dalam air umpan dalam keadaan terlarut. Walau demikian, dibawah kondisi panas dan tekanan hampir seluruh komponen terlarut keluar dari larutan sebagai padatan partikuat, kadang-kadang dalam bentuk kristal dan pada waktu yang lain sebagai bentuk amorph. Jika kelarutan komponen spesifik dalam air terlewati, maka akan terjadi pembentukan kerak dan endapan. Air boiler harus cukup bebas dari pembentukan endapan padat supaya terjadi perpindahan panas yang cepat dan efisien dan harus tidak korosif terhadap logam boiler. Ada beberapa cara pengolahan air dari sumber air asal yang sesuai untuk mengisi ketel, yaitu : 1. Proses Presipitasi dan Koagulasi Proses presipitasi ialah proses dimana partikel-partikel yang terdapat di dalam air dipisahkan dengan menambahkan bahan anorganik ataupun organik yang mempercepat peristiwa agretasi dari partikel menjadi agregat yang lebih besar dari semula. Pada proses ini ada dua macam bahan kimia yang digunakan ialah ion-ion logam seperti aluminium atau besi, yang mana dapat menghidrolisa dengan cepat untuk membentuk presipitat yang tidak dapat melarut, dan dengan menggunakan zat organik polyelektrolite alami ataupun sintetis yang mana dapat mengadsorbsi dengan cepat patikel-partikel. Kedua zat kimia yang dipakai di atas ditujukan untuk mempercepat kecepatan terjadinya agregat-agregat partikel, kemudian agregat-agregat ini dipisahkan dari air secara fisika yaitu pengendapan secara gravitasi, flotasi, atau filtrasi. Koagulasi adalah peristiwa penggumpalan partikel-partikel yang terdapat di dalam air. Untuk melakukan proses ini kita memerlukan zat penggumpal, dimana zat yang ditambahkan harus merupakan zat yang tak dapat larut dalam air dan juga


merupakan penyerap yang kuat. Proses penggumpalan ini tidak dapat dilakukan secara pasti, semuanya dilakukan secara empiris karena perbandingan jumlah zat penggumpal dan jumlah partikel yang harus digumpalkan tidak dapat diketahui secara pasti. 2. Pemisahan secara Gravitasi Proses gravitasi adalah proses yang paling banyak dipergunakan dan juga yang telah dikenal lama orang. Suspensi-suspensi partikel lebih berat dari partikel air, cenderung untuk mengendap pada dasar sebagai akibat dari gaya gravitasi di dalam proses sedimentasi. Partikel yang lebih ringan dari air akan mengapung ke atas. Tetapi biasanya partikel-partikel pada air itu lebih berat dari air sehingga proses ini adalah proses yang paling banyak dipakai. Pemisahan sedimentasi dari bahan-bahan tersuspensi dalam air merupakan proses yang paling murah, dan mempergunakan energi yang sedikit. Secara konsep merupakan hal yang mudah tetapi sering menantang para insinyur kepada disain tempat penampung air. 3. Filtrasi Filtrasi adalah unit proses yang secara luas dipergunakan pada pengolahan air dan air buangan bagi pemisahan partikel material yang biasanya ditemukan di dalam air. Di dalam proses ini air melewati sebuah medium filter. Partikel-partikel akan berakumulasi pada permukaan medium atau terkumpul dan mengendap di dalam filter. Filter sudah sejak lama ditemukan sebagai alat yang efektif untuk memisahkan partikel segala ukuran bahkan termasuk alga, virus dan lain-lain. 4. Adsorbsi Adsorbsi adalah proses yang melibatkan proses kimia dan fisika, dimana substansi terakumulasi diantara dua fase. Tujuannya adalah mengadsorbsi larutan terjadi sewaktu zat-zat pengotor dalam air terakumulasi pada keadaan padat cair. Adsorbat adalah substansi yang akan dipisahkan dari fase cair ke interface. Adsorbent adalah fase padat yang terakumulasi. Adsorbsi dari pengenceran larutan dengan air terjadi sewaktu konsentrasi adsorbat dalam air cukup kecil untuk diasumsikan ideal. Pada kasus yang terbatas ini, hukum Henry menyatakan : tekanan partial dari adsorbat sebanding dengan fraksi molnya dan rasio aktifitas adsorbat dengan konsentrasinya adalah sama secara keseluruhan. (M.Montgomery, James. 1985)


2.7. Akibat Buruk Air Tanpa Pengolahan pada Boiler

Akibat yang timbul dalam boiler umumnya disebabkan perlakuan air umpan boiler yang tidak memenuhi persyaratan (Tabel 2.3).

Tabel 2.3. Akibat Air Umpan Boiler tidak Memenuhi Syarat Masalah Kerak dan endapan

Lokasi - Daerah permukaan pindah panas

Steam tidak

Menurunnya efisiensi dan cepat rusak

- Pemasukan umpan

-

murni

Korosi

Akibat

- Boiler

- Kondensat

- Pengumpan economicer

-

Memperkecil kapasitas boiler

-

Menurunnya nilai ekonomi

-

Deposit pada superheater

-

Kegagalan penaikan suhu

-

Kehilangan efisiensi

-

Kehilangan boiler

-

Memperpendek umur teknis

-

Uap tidak murni dan kondesat

-

Deposit pada boiler

-

Menurunkan efisiensi

-

Deposit pada boiler

-

Menurunkan efisiensi

-

Deposit pada boiler

-

Memperpendek umur teknis

(Naibaho, Ponten M. 1996)

Beberapa akibat buruk yang dapat diakibatkan oleh air yang bermutu rendah yaitu : Pengerakan (Scaling), dapat timbul karena jumlah butiran-butiran padat yang banyak terdapat didalam air, sehingga menyebabkan tertimbun menjadi lapisan yang sangat keras di dalam pipa-pipa ketel. Korosi, dapat timbul di dalam boiler dan di dalam pipa uap (evaporator), dan pipa-pipa yang lain. Korosi dapat disebabkan oleh asam yang terbentuk dari gas oksigen yang terlarut di dalam air serta karbon dioksida di dalam air. Kerusakan


selanjutnya lebih parah dapat terjadi dengan sangat cepat apabila timbulnya asam pada air boiler tidak diatasi dengan cermat dan cepat. Kejenuhan (Carry-over), adalah merupakan salah satu masalah bagi boiler. Buih-buih akan timbul ketika gelembung-gelembung terbentuk pada permukaan air dan bertambah terus sampai dimana ia masuk kedalam uap dan meninggalkan boiler membawa zat yang terlarut dalam air atau zat padat yang terlarut. Buih-buih dapat terbentuk dari zat padat yang larut dalam air atau zat organik ataupun dari detergent. Carry over ini juga dapat mempersingkat waktu pemakaian perlengkapan uap dan pipa-pipa, terutama pada lekukan-lekukan dimana korosi dapat terjadi. Priming, adalah peristiwa terkontaminasinya uap air yang ada di dalam boiler, sehingga air masuk kedalam penampung uap. Hal ini disebabkan oleh pengoperasian yang dilakukan dibawah tekanan yang diberikan, yang mengakibatkan pekerjaan pemisahan uap dari air tidak bekerja dengan baik. (Asthon, H.M. 1981)

2.8. Pemecahan Masalah pada Boiler

Masalah pada boiler yang biasa dipecahkan yaitu : 1. Pencegahan pengerakan pada boiler tempat air 2. Pencegahan korosi pada boiler dan sistem uap 3. Pencegahan carry-over didalam sistem uap. Reaksi kimia yang terjadi pada pemanasan air yang mengandung garamgaram. Kerak yang menumpuk jika dipanaskan dengan senyawa karbonat dapat menjadi : Ca(HCO 3 ) 2 + panas

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O

Mg(HCO 3 ) 2 + panas

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O

atau :

dimana CaCO 3 dan MgCO 3 akan mengendap. Dan karbon dioksida yang bebas akan menjadi asam dalam uap yaitu asam karbonat, dimana sangat bersifat korosif. Ada dua jenis kesadahan yaitu kesadahan tetap dan kesadahan sementara. Kesadahan sementara dapat dihilangkan dengan pemanasan, dimana jika dipanaskan maka bikarbonat menjadi karbonat dan karbon dioksida yang telah diperlihatkan di atas. Kesadahan tetap disebabkan oleh garam kalsium, garam sulfat atau kalsium silikat, dimana tidak akan berubah jika dipanaskan.


1. Pencegahan Kerak Teknik yang digunakan tergantung dari kualitas air yang ada, sebenarnya jika kualitas air bagus dengan tekanan rendah, boiler beroperasi pada tekanan 16 bar, hal yang wajar untuk menambah zat kimia pada air ketel, dengan menggunakan ketel itu sendiri sebagai media reaksi. Dimana sangat sedikit dan kompleks untuk mendapatkan air yang berkualitas baik. Air dapat diklasifikasikan dalam tiga bagian : 1. Air lunak 0 – 50 ppm CaCO 3 2. Air sadah 50 – 200 ppm CaCO 3 3. Air sangat sadah di atas 200 ppm CaCO 3 2. Pencegahan korosi Pengolahan air dilakukan sebagai pencegahan korosi dalam ketel dan sistem pipa. Akibat dari korosi sangat merugikan dan membutuhkan perbaikan pada alat. Korosi dapat segera merusak ketel serta pipa-pipa dan tidak dapt dikontrol. Korosi terjadi karena adanya oksigen yang terlarut dalam air . jika konsentrasi oksigen bertambah, suhu meningkat, maka korosi akan meningkat. Karbon dioksida dalam air akan membentuk asam. Air umpan harus seminimal mungkin mengandung karbon dioksida dengan melakukan pengolahan air sebelumnya. Kalsium dan magnesium bikarbonat berubah ketika kita panaskan dan menghasilkan kalsium dan magnesium karbonat dan karbon dioksida. Oleh karena itu pengolahan air sangat penting agar korosi dapat dipantau. 3. Pencegahan Carry-over Garam yang larut melampaui batas dalam air akan menimbulkan buih. Ketel uap modern hanya memiliki sedikit permukaan, dimana uap dibebaskan dari air. Pada ketel buatan lama mempunyai permukaan yang lebih luas sehingga carry-over tidak menjadi masalah. Pada ketel uap modern, pabrik telah menetapkan tingkat dari zat padat yang larut dalam air (TDS) yang berkisar 2500 – 4500 ppm. Carry-over dapat menjadi masalah dengan uap yang dihasilkan , partikel yang terbawa oleh uap dapat merusak lintasan pipa, hal ini terutama terjadi pada persambungan. Lagi pula partikel zat padat dapat mengikut menjerat uap.


Untuk mengontrol air ini digunakan blow down, dimana air dikontrol dengan alat control listrik atau mengukur air yang masuk pada ketel. Artinya apabila zat padat terlarut dalam air (TDS) tinggi diganti dengan zat padat terlarut (TDS) yang rendah dengan blow down yang kontinu. (Asthon, H.M. 1981)

2.9. Titrasi Kompleksometri

Kompleksometri adalah salah satu jenis titrasi volumetris dimana titran dan titrat saling mengkompleks, jadi membentuk hasil berupa kompleks. Reaksi-reaksi pembentukan kompleks atau menyangkut kompleks banyak sekali, dan penerapannya juga banyak, tidak hanya dalam titrasi. (Greenberg, A. 1985)

2.10. Penentuan Mg + Ca melalui Titrasi EDTA Kesadahan total yaitu jumlah ion-ion Ca++ dan Mg++ yang dapat ditentukan melalui titrasi EDTA sebagai titran dan menggunakan indikator yang peka terhadap semua kation tersebut. Kesadahan total tersebut dapat juga ditentukan dengan menjumlahkan ion Ca++ dan ion Mg++ yang dianalisa secara terpisah. Eriochrome Black T (Eriokrom Hitam T) adalah sejenis indikator yang berwarna merah muda bila berada dalam larutan yang mengandung ion kalsium dan ion magnesium dengan pH 10,0 ± 0,1. Sejenis molekul lain yaitu asam etilendiamintetraasetat dan garam-garam natriumnya (EDTA) dapat membuat pasangan kimiawi (chelated complex) dengan ion-ion kesadahan. Oleh karena itu pada pH 10, larutan akan berubah menjadi biru yaitu disaat jumlah molekul EDTA yang ditambahkan sebagai titran, sama (ekivalen) dengan jumlah ion kesadahan dalam sampel, dan molekul indikator terlepas dari ion kesadahan. Perubahan semakin jelas bila pH tinggi, namun pH yang tinggi dapat menyebabkan ion-ion kesadahan hilang dari larutan, karena terjadi pengendapan Mg(OH) 2 dan CaCO 3 . Pada pH > 9, CaCO 3 sudah mulai terbentuk sehingga titrasi harus selesai dalam waktu 5 menit. Pembentukan Mg(OH) 2 pada sample air alam (air sungai, air tanah) belum terjadi pada pH 10. (Alaerts, G. 1984)


2.11. Penentuan Kalsium (Ca) dengan Titrasi EDTA

Metode ini dikenal baik dengan menggunakan zat pengompleks EDTA (garam natrium etilendiamine tetraasetat) yang dapat membentuk kompleks stabil kalsium, magnesium dan ion-ion yang lain pada harga pH tertentu (Schwarzenbach,dkk, 1946; Pribil, 1972). Mulanya indikator yang menjelaskan calcon, telah diuji oleh Belcher,dkk (1958). Selama reaksi dengan memakai indikator calcon, kalsium membentuk senyawa merah jambu dengan indikator dalam larutan alkalis, tetapi EDTA yang ditambahkan memperlihatkan kompleks kalsium melepaskan indikator yang mana memberikan warna larutan menjadi biru terang. Interferensi dari logam-logam berat tidak seserius dengan bahan (material) organik yang umum, tetapi dapat menjadi beberapa masalah dengan tanah dan bisa menyebabkan kesalahan dalam penentuan titik akhir. Beberapa pengaruh dapat dihindari dan guna penambahan sianida untuk Fe2+, Cu, Zn, Ni; trietanolamin untuk Fe3+ dan Al dan zirconyl klorida untuk pospat. Pengaruh pospat dapat dikontrol dengan titrasi ulang. Kira-kira 10 mikrogram kalsium dapat ditentukan. (Allen, S. E. 1989)

2.12. Indikator untuk Titrasi Pembentukan Kompleks

Salah satu indikator yang banyak digunakan dalam titrasi ini ialah indikator Eriokrom Black T, strukturnya sebagai berikut :

HO

OH

Na+-SO3

N=N

Gambar 2.1. Struktur Eriokrom Black T

Khelat logam terbentuk dengan molekul ini dengan kehilangan ion hidrogen dari gugus –OH fenolik dan terjadi ikatan ion logam dengan atom oksigen maupun gugus


azo. Molekulnya dinyatakan dalam bentuk singkatan sebagai asam H 3 In. gugus asam sulfonat di gambar terionisasi, ini gugus asam kuat yang terdissosiasi dalam larutan berair. Indikator ini membentuk kompleks 1:1 stabil, yang berwarna merah anggur, dengan beberapa kation seperti Mg2+, Ca2+, Zn2+ dan Ni2+. Kebanyakan titrasi EDTA dilakukan dalam buffer pH 8 - pH 10. Buffer NH 3 -NH 4 Cl dengan pH 9 – 10 sering digunakan untuk logam yang membentuk kompleks dengan amoniak. Kalsium

dan

magnesium

dapat

ditentukan

dengan

titrasi

langsung

menggunakan EDTA dengan indikator EBT. Namun jika indikator ini digunakan untuk penentuan Ca maka kompleks antara Ca dengan indikatornya terlalu lemah untuk terjadi perubahan warna yang sesuai. Sedang untuk Mg terjadi kompleks yang kuat sehingga titik akhir titrasi dapat diperoleh dengan buffer ammonium pH 10. (Christian, G.D. 1989) Calcon merupakan garam Natrium dari Eriochrome Black T, yang disebut juga Pontachrome Blue Black T. Molekul indikator yang netral, H 3 In, berwarna hijau dan hanya terdapat dalam larutan asam kuat. Pada pH 7 warna menjadi merah sampai pH 10, lalu biru sampai pH 13,5 dan di atas itu, jingga. Rumus molekul calcon hampir serupa dengan Erio Black T. Kelat calcon dengan logam berwarna merah dan ternyata sangat cocok untuk titrasi Ca pada pH 12,5 – 13 tanpa terganggu oleh Mg. perubahan pada titik akhir dari merah ke biru terang. (Potts, L.W. 1987)

2.13. Ligan Monodentat dan Ligan Polidentat Ligan-ligan seperti I-, NH 3 , CN-, semuanya hanya berisi satu atom donor pasangan electron. Ligan demikian disebut monodentat atau unidentat. Ada ligan yang mempunyai atom donor lebih dari satu, dan disebut poli atau multidentat, bidentat kalau punya dua donor, tridentat bila tiga, kuartridentat, pentadentat, heksadentat, dan seterusnya bila punya atom donor pasangan electron sebanyak 4, 5, 6, dan seterusnya. Dalam analisa kimia dan juga dalam penggunaan lain diluar kimia analitik, pengkelat yang sangat terkenal dan mungkin paling banyak dipakai adalah EDTA, singkatan dari Ethylenediaminetetraacetitacid, dengan rumus molekul sebagai berikut:


HOOC-CH2

CH2-CHOOH N-CH2-CH2-N

HOOC-CH2

CH2-CHOOH

Gambar 2.2. Struktur Ethylendiamin tetraasetat

EDTA adalah suatu ligan yang heksadentat (mempunyai enam buah atom donor pasangan elektron), yaitu melalui kedua atom N dan keempat atom O (dari OH). Dalam pembentukan kelat, keenam donor (tetapi kadang-kadang hanya lima) bersama-sama mengikat satu ion inti dengan membentuk lima lingkaran kelat molekul EDTA mengelilingi ion logam itu sedemikian rupa sehingga keenam atom donor terletak pada puncak-puncak sebuah oktahedral (bidang delapan) dan inti terdapat dipusat oktahedral tersebut. (Haryadi, W. 1986)


BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents