BAB 2

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Besi

Besi (Fe) adalah unsur kimia yang dapat ditemui hampir disetiap tempat dimuka bumi ini pada semua lapisan geologis dan semua badan air. Keberadaan besi pada kerak bumi menempati posisi keempat terbesar, pada umumnya besi yang terdapat dalam air sebagai Fe2+ (ferro) atau Fe3+ (ferri). Tersuspensi sebagai butir koloidal seperti Fe-2O3, FeO, Fe(OH)3 dan lainnya bergabung dengan zat organis atau zat padat anorganik seperti tanah liat (Achmad, 2004).Besi (Fe) adalah logam berwarna putih keperakan, liat dan dapat dibentuk. Fe di dalam susunan unsur berkala termasuk logam golongan VIII, dengan berat atom 55,85 g/mol, nomor atom 26, berat jenis 7,86 g/cm3 dan umumnya mempunyai valensi 2 dan 3 (selain 1, 4, 6). Besi (Fe) adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan bebas, untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain harus dipisahkan melalui penguraian kimia (Joko, 2010). Proses oksidasi dan reduksi besi biasanya melibatkan bakteri sebagai mediator. Bakteri kemosintesis thiobacillus dan ferrobacillus memiliki sistem enzim yang dapat menstransfer elektron ini menghasilkan ion ferri, air, dan energi bebas yang dugunakan untuk mensintesis bahan organik dan karbondioksida. Bakteri kemosintesis bekerja secara optimum pada pH rendah (sekitar 5) metabolisme bakteri desuifouibrio menghasikan H2SO4 yang dapat melarutkan besi (Joko, 2010).Pada pH sekitar 7,5 - 7,7 ion ferri mengalami oksidasi dan berikatan dengan hidroksida membentuk Fe(OH)3 yang bersifat tidak larut dan mengendap (prespitasi) di dasar perairan, membentuk warna kemerahan pada substrat dasar. Oleh karena itu, besi hanya ditemukan pada perairan yang berada dalam kondisi anaerob (anoksik) dan suasana asam (Achmad, 2004).

2.2 ManganMangan (Mn) adalah kation logam yang memiliki karakteristik kimia serupa dengan besi. Mangan dalam keadaan murni di alam hanya terdapat dalam meteor. Bijih mangan yang terpenting adalah batu coklat atau pirolusit (MnO2) dan banyak terdapat di Rusia dan India. Mangan tidak digunakan dalam keadaan murni, paduannya dengan besi disebut Ferro Mangan dan digunakan dalam pembuatan baja (Effendi, 2003).Mangan berada dalam bentuk manganous (Mn2+) dan manganik (Mn4+). Di dalam tanah, Mn4+ berada dalam bentuk senyawa mangan dioksida. Pada perairan dengan kondisi anaerob akibat dekomposis bahan organik dengan kadar yang tinggi, Mn4+ pada senyawa mangan dioksida mengalami reduksi menjadi Mn2+ yang bersifat larut. Mn2+ berikatan dengan nitrat, sulfat dan klorida dan larut dalam air. Mangan dan besi bervalensi dua dan hanya terdapat pada perairan yang memiliki kondisi anaerob. Jika perairan kembali mendapat cukup aerasi, Mn2+ mengalami reoksidasi membentuk Mn4+ yang selanjutnya mengalami prespitasi dan mengendap di dasar perairan (Joko, 2010).Mangan merupakan nutrien renik yang essensial dagi tumbuahan dan hewan. Logam ini berperan dalam pertumbuhan dam merupakan salah satu komponen penting pada sistem enzim. Definisi mangan dalam mengakibatkan pertumbuhan terhambat, serta sistem syaraf dan proses reproduksi terganggu. Pada tumbuhan mangan merupakan unsur esensial dalam proses metabolisme. Jika dibiarkan diudara terbuka dan mendapat cukup oksigen, air dengan kadar mangan (Mn2+) tinggi (lebih dari 0,01 mg/liter) akan membentuk koloid karena terjadinya proses oksidasi Mn2+ menjadi Mn4+. Koloid ini mengalami prestipitasi membentuk warna coklat gelap sehingga air menjadi keruh dan memberi noda pada bahan yang berwarna putih, selain itu adanya unsur tersebut dapat menyebabkan bau dan rasa tidak enak pada air minum (Effendi, 2003).

2.2 Sifat Besi dan PenggunaannyaBesi mudah berkarat dalam udara lembab yang menyebabkan terbentuknya karat (Fe2O3.H2O) yang tidak dapat melindungi besinya dari perkaratan lebih lanjut, sehingga besi lebih banyak ditutup dengan lapisan logam-logam atau zat seperti timah, nikel, seng, krom, dan lain sebagainya (Achmad, 2004).

Kaleng adalah lembaran tipis yang dilapisi besi gavani adalah besi yang dilapisi seng. Besi jika dipijarkan dalam udara akan membentuk Fe2O3. Dalam keadaan berpijar, besi dapat mereduksi oksigen dari uap dengan membentuk H2. Besi dalam asam sulfat encer, juga dalam asam klorida dengan membentuk H2, sedangkan asam sulfat pekat tidak memakan besi (Achmad, 2004).

Jika besi dicelupkan ke dalam asam nitrat pekat dan kemudian dibilas, maka besi akan menjadi tahan asam (besi dioksidasi oleh lapisan oksida yang tipis sekali) namun besi juga tidak termakan oleh karat (Achmad, 2004).

Kegunaan unsur logam (Mn) mangan terutama dalam pembuatan baja, kaca bakterial, lampu flash light, pembuatan oksigen dan klor. Pada kalium permanganat (KMnO4) adalah persenyawaan Mn yang terpenting dan digunakan sebagai oksidator larutannya berubah menjadi tidak berwarna. Selanjutnya KMnO4 digunakan juga dalam pembuatan zat-zat organik, pemucatan spons, pengecatan bahan tekstil dan dalam gas masker (Harjadi, 1993).

2.3 Kandungan Besi di dalam AirBesi adalah satu dari lebih unsur-unsur penting pada air permukaan dan air tanah. Perairan yang mengandung besi sangat tidak diinginkan untuk keperluan rumah tangga, karena dapat menyebabkan bekas karat pada pakaian, porselin, dan alat-alat lainnya serta menimbulkan rasa yang tidak enak pada air minum pada konsentrasi di atas kurang lebih 0,31 mg/L (Achmad, 2004).

Pada umumnya besi yang terdapat dalam air sebagai (ferro) atau (ferri), tersuspensi sebagai butir koloidal atau lebih besar seperti Fe2O3, FeO, Fe(OH)3, dan lainnya., serta bergabung dengan zat organis atau zat padat anorganik seperti tanah liat (Effendi, 2003).

Air tanah yang mengandung besi dan organik yang tinggi akan membentuk ikatan kompleks yang sulit mengendap dengan aerasi. Kandungan besi yang tinggi merugikan, karena dapat menyebabkan air teh menjadi hitam, sayuran yang direbus berwarna gelap, menimbulkan rasa besi/logam, dan merugikan jika dipakai dalam produksi (Effendi, 2003).Besi (II) sebagai ion berhidrat yang dapat larut, Fe2+, merupakan jenis besi yang terdapat pada air tanah. Karena air tanah tidak berhubungan dengan oksigen dari atmosfer, konsumsi oksigen bahan organik dalam media mikroorganisme sehingga menghasilkan keadaan reduksi dalam air tanah. Oleh karena itu, besi dengan bilangan oksidasi rendah, yaitu Fe (II) umum ditemukan dalam air tanah dibandingkan Fe (III) (Achmad, 2004).

Secara umum, Fe (II) terdapat dalam air tanah berkisar antara 1,0 - 10 mg/L, namun demikian tingkat kandungan besi sampai sebesar 50 mg/L dapat juga ditemukan dalam air tanah di tempat-tempat tertentu. Air tanah yang mengandung Fe (II) mempunyai sifat yang unik. Dalam kondisi tidak ada oksigen air tanah yang mengandung Fe (II) jernih, begitu mengalami oksidasi dari oksigen yang berasal dari atmosfer ion ferro akan berubah menjadi ion ferri dengan reaksi sebagai berikut:4 Fe 2++ O2 + 10 H2O 4 Fe (OH)3 8 H+

Dan air menjadi keruh. Pada pembantukan besi (III) oksidasi terhidrat yang tidak terlarut menyebabkan air berubah menjadi abu-abu (Achmad, 2004).

Besi (II) dapat terjadi sebagai jenis stabil yang larut dalam dasar danau dan sumber air yang kekurangan oksigen. Ion FeOH+ dapat terjadi dalam perairan yang berifat basa, tetapi bisa ada CO2 maka terbentuk FeCO3 yang tidak larut. Besi (II) dapat membentuk kompleks yang stabil dengan zat organik pengompleks dan dapat larut dalam air (Joko, 2010).

Dalam perairan dengan pH sangat rendah, kedua bentuk ion ferro dan ferri dapat ditemukan. Hal ini terjadi bila perairan memperoleh buangan dari limbah tambang asam (Acid Mine Waters). Limbah yang bersifat HSO yang dihasilkan oleh oksidasi dari oksidasi, FeS (bijih besi) melalui reaksi sebagai berikut:

2 FeS2 (s) + 2 H2O + 7 O2 4 H+ + 4 SO42- + 2 Fe 2+

Dan tahap selanjutnya oksidasi dari ion ferro menjadi ion ferri dalam suatu proses yang, terjadi sangat lambat. Di bawah pH 3,5 oksidasi tersebut dikatalis oleh bakteri besi, Thiobacillus ferroxidans. Bakteri lainnya yang terlibat dalam oksidasi besi dengan adanya air tambang asam adalah Thiobacillus thioxidans dan Thiobacillus ferroxidans (Achmad, 2004).

Dengan bantuan bakteri ini ion ferri selanjutnya akan melakukan pyrit.

FeS2 (s) + 14 Fe 3+ + 8 H2O 15 Fe 2+ + 2 SO42- + 16 H+Ion ferro selanjutnya mengalami oksidasi menjadi ion ferri. Peristiwa tersebut merupakan siklus dari plarutan pyrit (Harjadi, 1993).

Kerusakan perairan yang disebabkan oleh limbah tambang asam ini diperlihatkan dengan penutupan permukaan air oleh suatu lapisan yang sangat tipis dari Fe(OH)3 yang bersifat semigelatin (Achmad, 2004).

2.5 Titrasi RedoksTitrasi redoks adalah titrasi yang melibatkan proses oksidasi dan reduksi. Kedua proses ini selalu terjadi secara bersamaan dan merupakan bagian yang sangat penting di dalam ilmu kimia (Day, 1992).

Ada beberapa jenis titrasi redoks :

Titrasi Permanganometri, merupakan titrasi yang dilakukan berdasarkan reaksi oleh kalium permanganat (KMnO4). Reaksi ini difokuskan pada reaksi oksidasi dan reduksi yang terjadi antara KMnO4 dengan bahan baku tertentu. Dalam suasana asam, ion permanganat (MnO4-) tereduksi menjadi garam mangan (Mn2+) mg rek = 1. Dalam suasana basa, ion MnO4- tereduksi menjadi mangan dioksida (MnO2) sehingga mg rek = 1/3 ( Day, 1992 ).

Titrasi Bikromatometri, adalah titrasi oksidasi reduksi dengan menggunakan K2Cr2O7 sebagai titran oksidasi. Kalium bikromat (K2Cr2O7) merupakan zat pengoksid yang cukup kuat dengan potensial standar reaksi Eo nya = + 1,33 volt ( Day, 1992 ).

Titrasi redoks dapat dibedakan menjadi beberapa cara berdasarkan pemakainnya:

1. Na2S2O3 sebagai titran dikenal sebagai iodimetri tak langsung.

2.I2 sebagai titran, dikenal sebagai iodimetri langsung dan kadang-kadang dinamakan iodimetri.

3. Suatu oksidator kuat sebagai titran, diantaranya paling sering dipakai ialah KMnO4, K2CrO7, Ce (IV).

Reduktor kuat sebagai titran.

(Day, 1992)Kalium bikromat adalah zat baku primer dan dapat diperoleh dalam keadaan murni dengan penghamburan kembali. Oleh karena itu larutan bakunya dapat dibuat dengan melarutkan langsung sejumlah tertentu kalium bikromat yang ditimbang seksama (Day, 1992).

Pada permanganometri, titran yang digunakan adalah kalium permanganat. Kalium permanganat mudah diperoleh dan tidak memerlukan indikator kecuali digunakan larutan yang sangat encer serta telah digunakan secara luas sebagai pereaksi oksidasi selama seratus tahun lebih (Effendi, 2003).

Setetes permanganat memberikan suatu warna merah muda yang jelas kepada volume larutan dalam suatu titrasi. Warna ini digunakan untuk menunjukkan kelebihan pereaksi. Kalium permanganat distandarisasikan dengan menggunakan natrium oksalat atau sebagai arsen (III) oksida standar-standar primer. Akhir titrasi ditandai dengan timbulnya warna merah muda yang disebabkan kelebihan permanganat (Harjadi, 1993).BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Waktu dan Tempat PelaksanaanPelaksanaan praktikum besi dilaksanakan pada hari Jumat, 25 April 2014 pukul 16.00 - 17.00 WITA. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Mulawarman Samarinda.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Buret

Pipet Tetes

Pipet Gondok

Gelas Ukur

Corong Kaca

Statif

Labu ErlenmeyerTermometer

Kompor Listrik

3.2.2 Bahan

Sampel Air Sungai Karang Mumus

Kristal Asam Oksalat Dihidrat

Larutan H2SO4Larutan KMnO4Larutan K2Cr2O7Indikator Ferroin

Akuades

Tissue3.3 Cara Kerja

3.2.1 Pembakuan Larutan KMnO4 dengan larutan Asam Oksalat 0,1 N

Diisi buret dengan larutan baku KMnO4 sebanyak 50 mL.

Dipipet 10 mL larutan asam oksalat 0,1 N dan dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 250 mL.

Ditambah 10 mL asam sulfat.

Dipanaskan hingga suhu 60 - 70oC.

Dititrasi dengan larutan baku KMnO4 sampai larutan berwarna merah muda.

3.2.2 Penentuan Kadar Besi (II) dengan metode Permanganometri

Dihomogenkan air sampel Sungai Karang Mumus.

Dipipet 10 mL larutan sampel dan dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 250 mL.

Ditambah 2 mL asam sulfat 4 N.

Dipanaskan hingga 40oC.

Dititrasi dengan larutan baku KMnO4 sampai larutan berwarna merah muda.