1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Kompetensi Percobaan

Mahasiswa mampu menentukan kesadahan total, kesadahan permanen dan kesadahan

temporer dari air dengan metode kompleksometri.

I.2. Tujuan Percobaan

Mahasiswa mampu:

Membuat larutan baku primer dan sekunder untuk titrasi kompleksometri;

Melakukan titrasi kompleksometri dan mengamati perubahan yang terjadi pada akhir

titrasi;

Menghitung kesadahan total, kesadahan permanen dan kesadahan temporer dari air.

I.3. Tinjauan Pustaka

I.3.1. Titrasi Kompleksometri

Pada percobaan kali ini, kita hendak menentukan kesadahan air dengan menggunakan

sampel air Sungai Brantas, dan dalam penentuan kesadahan air, kita menggunakan metode titrasi

kompleksometri. Titrasi kompleksometri atau disebut juga sebagai kelatometri merupakan suatu

jenis titrasi dimana reaksi antara bahan yang dianalisis dan titrat akan membentuk suatu

kompleks senyawa. Kompleks senyawa inilah yang disebut dengan kelat dan terjadi akibat titran

dan titrat yang saling mengkompleks. Kelat yang terbentuk melalui titrasi terdiri dari dua

komponen yang membentuk ligan dan tergantung pada titran serta titrat yang hendak diamati.

Pada titrasi ini digunakan EDTA ( asam etilenadiamina tetraasetat) sebagai titran.

(Wikipedia Foundation, 2014)

Dengan kata lain, titrasi kompleksometri ini sendiri merupakan salah satu metode

kuantitatif dengan memanfaatkan reaksi kompleks antara ligan dengan ion logam utamanya, dan

yang umum di indonesia serta yang akan digunakan pada percobaan kali ini adalah EDTA (asam

etilenadiamina tetraasetat ).

2

Senyawa ini memiliki banyak kation dengan membentuk kompleks dengan perbandingan

1 : 1 dengan beberapa valensinya:

M2+ + (H2Y)= (MY)2- + 2 H+

M3+ + (H2Y)= (MY)- + 2 H+

M4+ + (H2Y)= (MY) + 2 H+

Karena pada titrasi kompleksometri ini berkaitan dengan titrat dan titran yag saling

mengkompleks, maka hasil reaksi dari titrasi ini adalah reaksi yang kompleks pula.

Contoh reaksi titrasi kompleksometri:

Ag+ + 2 CN- =Ag(CN)2

Hg2+ + 2Cl- =HgCl2

Salah satu tipe reaksi kimia yang berlaku sebagai dasar penentuan titrimetrik melibatkan

pembentukan (formasi) kompleks atau ion kompleks yang larut namun sedikit terdisosiasi.

Kompleks yang dimaksud di sini adalah kompleks yang dibentuk melalui reaksi ion logam,

sebuah kation, dengan sebuah anion atau molekul netral.

Titrasi kompleksometri juga dikenal sebagai reaksi yang meliputi reaksi pembentukan ion-

ion kompleks ataupun pembentukan molekul netral yang terdisosiasi dalam larutan. Persyaratan

mendasar terbentuknya kompleks demikian adalah tingkat kelarutan tinggi. Selain titrasi

kompleks biasa seperti di atas, dikenal pula kompleksometri yang dikenal sebagai titrasi

kelatometri, seperti yang menyangkut penggunaan EDTA. Gugus-yang terikat pada ion pusat,

disebut ligan, dan dalam larutan air, reaksi dapat dinyatakan oleh persamaan :

M(H2O)n + L = M(H2O)(n-1) L + H2O

(http://satupenghubung.blogspot.com/2013/12/titrasi-kompleksometri.html, 27 Maret 2014)

3

I.3.2. EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid)

Gambar I.1 Struktur EDTA

Asam etilen diamin tetra asetat [CH2N(CH2CO2H)2]2 atau yang lebih dikenal dengan

EDTA, merupakan salah satu jenis asam amina polikarboksilat. EDTA sebenarnya adalah ligan

seksidentat yang dapat berkoordinasi dengan suatu ion logam lewat kedua nitrogen dan keempat

gugus karboksil-nya atau disebut ligan multidentat yang mengandung lebih dari dua atom

koordinasi per molekul, misalnya asam 1,2-diaminoetanatetraasetat (asametilenadiamina

tetraasetat, EDTA) yang mempunyai dua atom nitrogen – penyumbang dan empat atom oksigen

penyumbang dalam molekul (Rival, 1995).

Suatu EDTA dapat membentuk senyawa kompleks yang kuat dengan sejumlah besar ion

logam sehingga EDTA merupakan ligan yang tidak selektif. Dalam larutan yang sedikit asam,

dapat terjadi protonasi parsial EDTA tanpa pematahan sempurna kompleks logam, yang

menghasilkan spesies seperti CuHY-. Dan bila beberapa ion logam yang ada dalam larutan

tersebut maka titrasi dengan EDTA akan menunjukkan jumlah semua ion logam yang ada dalam

larutan tersebut (Harjadi, 1993).

Selektivitas kompleks dapat diatur dengan pengendalian pH, misal Mg, Ca, Cr, dan Ba

dapat dititrasi pada pH = 11 EDTA. Sebagian besar titrasi kompleksometri menggunakan

indikator yang juga bertindak sebagai pengompleks dan kompleks logamnya mempunyai warna

yang berbeda dengan pengompleksnya sendiri. Indikator demikian disebut indikator

metalokromat. Indikator jenis ini contohnya adalah Eriochrome black T; pyrocatechol violet;

xylenol orange; calmagit; 1-(2-piridil-azonaftol), PAN, zincon, asam salisilat, metafalein dan

calcein blue. Dan pada percobaan ini, kita menggunakan Eriochrome black T (EBT) sebagai

indikator dalam titrasi kompleksomteri ini. (Khopkar, 2002).

Satu-satunya ligan yang sering dipakai dalam pemeriksaan kimia pada masa lalu adalah

ion sianida, CN-, karena dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion perak dan ion nikel.

4

Ion sianida akan membentuk senyawa kompleks perak-sianida bila direaksikan dengan ion perak,

sedangkan dengan ion nikel membentuk nikel-sianida. (Rival, 1995).

Penggunaan bahan pengkelat sebagai titran dapat digunakan untuk menghindari kesulitan

yang timbul dari kompleks yang lebih rendah. Secara efektif, senyawa kompleks yang stabil

dapat dibentuk dari bahan pengkelat yang mengandung baik oksigen maupun nitrogen.

Keunggulan dari EDTA adalah mudah larut dalam air, dapat diperoleh dalam keadaan murni,

selalu membentuk senyawa kompleks ketika direaksikan dengan ion logam dan digunakan baik

sebagai bahan yang dianalisis maupun sebagai bahan untuk standardisasi. Keuntungan EDTA

inilah yang membuat syarat-syarat untuk titasi telah terpenuhi dengan baik jika menggunakan

EDTA. Pada percobaan ini, kita menstandarisasi EDTA dengan menggunakan larutan standar

ZnSO4. (Harjadi, 1993).

Faktor-faktor yang membuat EDTA dapat dikatakan ampuh sebagai pereaksi titrimetri

antara lain:

1) Selalu membentuk kompleks ketika direaksikan dengan ion logam, 2) Kestabilannya dalam

membentuk kelat sangat konstan sehingga reaksi berjalan sempurna (kecuali dengan logam

alkali), 3) Dapat bereaksi cepat dengan banyak jenis ion logam,4) telah dikembangkan

indikatornya secara khusus, 5) mudah diperoleh bahan baku primernya, dan 5) dapat digunakan

baik sebagai bahan yang dianalisis maupun sebagai bahan untuk standardisasi.

Faktor-faktor inilah yang membuat syarat-syarat untuk titrasi telah terpenuhi dengan baik

jika menggunakan EDTA.

(Wikipedia Foundation, 2014).

5

I.3.3. Indikator

Indikator adalah senyawa organik atau anorganik yang digunakan dalam titrasi untuk

menentukan titik akhir. Beberapa syarat suatu indikator ion logam agar dapat digunakan sebagai

tanda dari titik akhir titrasi adalah :

1. Warna reaksi setelah dan sebelum titrasi harus berbeda agar saat semua ion logam telah

berkompleks dengan EDTA, perubahan warna dapat terlihat dengan jelas dan tajam.

2. Reaksi warna haruslah spesifik (khusus), atau setidaknya selektif.

3. Kompleks-indikator logam harus memiliki kestabilan yang cukup agar perubahan warna

dapat terlihat dengan jelas karena disosiasi.

4. Kompleks-indikator logam harus kurang stabil dibanding kompleks logam-EDTA untuk

menjamin agar pada titik akhir, EDTA memindahkan ion-ion logam dari kompleks-

indikator logam ke kompleks logam-EDTA harus tajam dan cepat.

5. Kontras warna antara indikator bebas dan kompleks-indikator logam harus berbeda

sehingga mudah diamati. Indikator harus sangat peka terhadap ion logam (yaitu, terhadap

pM) sehingga perubahan warna terjadi sedikit mungkin dengan titik ekuivalen.

(http://satupenghubung.blogspot.com/2013/12/titrasi-kompleksometri.html, 25 Maret

2014)

Beberapa indikator yang paling banyak digunakan dalam titrasi kompleksometri.

1. Eriochrom Black-T (EBT)

Merupakan asam lemah, tidak stabil dalam air karena senyawa organic ini merupakan gugus

sulfonat yang mudah terdisosiasi sempurna dalam air dan mempunyai 2 gugus fenol yang

terdisosiasi lambat dalam air.

Penggunaan : Penentuan kadar Ca, Mg, Cd, Zn, Mn, Hg.

6

2. Murexide

Merupakan indikator yang sering digunakan untuk titrasi Ca2+, pada pH=12.

3. Jingga Xylenol

Kompleks dengan logam memberikan warna merah.

4. Calmagite

5. Tiron

6. Violet cathecol

(http://pharmacyindonesia.blogspot.com/2012/01/titrasi-kompleksometri.html, 22 Maret 2014)

Indikator yang sering digunakan dalam titrasi kompleksometri yaitu Eriochrome Black T

(EBT). Eriochrome Black T merupakan indikator kompleksometri dan merupakan zat warna azo.

Eriochrome Black T ini berwarna biru namun ketika membentuk kompleks dengan kalsium,

magnesium atau ion logam lainnya akan berubah warna menjadi merah anggur.

Selain itu juga terdapat indikator-indikator lain seperti yang tertera pada tabel I.1.

Tabel I.1 Indikator Titrasi Kompleksometri (Wikipedia Foundation, 2014 )

No Nama

Indikator Struktur Molekul

Massa

Molar Gambar Molekul

1. Eriochrome

Black T C20H12N3O7SNa

461.381

g/mol

2. Xylenol

orange C31H32N2O13S

672.67

g/mol

7

3. Murexide C8H8N6O6 284.19

g/mol

4. Fast Sulphon

Black F C31H32N2O13S

708.695

g/mol

5. Calcein C30H26N2O13 622.55

g/mol

6.

Hydroxy-

naphthol blue

C20H11N2Na3O11S3 620.463

g/mol

8

I.3.4 Kesadahan air ( Trip Adler, 2014 )

Kesadahan/ hardness ialah salah satu sifat kimia yang dimiliki oleh air atau besarnya

kadar Ca2+, Mg2+ dalam air. Air sadah disebabkan karena adanya ion-ion Ca2+, Mg2+ atau dapat

juga disebabkan karena adanya ion-ion lain dari polyvalent metal (logam bervalensi banyak)

seperti Al, Fe, Mn, Sr dan Zn dalam bentuk garam sulfat, klorida dan bikarbonat dalam jumlah

kecil.

Air sadah digolongkan menjadi 2 jenis berdasarkan jenis anion yang iikat oleh kation

(Ca2+, Mg2+) yaitu kesadahan tetap (permanen) dan kesadahan sementara (temporer). Kesadahan

tetap (permanen) ialah besarnya kadar CaCl2, MgCl2, CaSO4, dan MgSO4 dalam air. Untuk

menghilangkan kesadahan tetap (permanen) dapat dilakukan dengan proses kapur soda yang

terdiri dari larutan natrium karbonat dan magnesium hidroksida sehingga akan terbentuk endapan

kalium karbonat dan magnesium hidroksida dalam air. Reaksinya adalah sebagai berikut :

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 (s) + 2NaCl

CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 (s) + Na2SO4

MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 (s) + CaCl2

MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 (s) + CaSO4

Kesadahan sementara ialah besarnya kadar Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2 dalam air.

Kesadahan sementara dapat dihilangkan kesadahannya dengan cara memanaskan air tersebut

sehingga garam karbonatnya mengendap, reaksinya :

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

atau

Mg(HCO3)2 MgCO3 + H2O + CO2

Selain dengan memanaskan air, kesadahan sementara juga dapat dihilangkan

kesadahannya dengan mereaksikan larutan yang mengandung Ca(HCO3)2 atau Mg (HCO3)2

dengan kapur (Ca(OH)2) atau proses clark, reaksinya :

Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) → 2CaCO3(s) + 2H2O (l)

Mg(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s) + MgCO3(s) + 2H2O(l)

Kesadahan air juga dapat dihilangkan dengan menggunakan suatu alat yang bernama

reverse osmosis. Alat ini dapat menghilangkan kesadahan air sampai 0.

9

Satuan ukuran kesadahan ada 3, yaitu:

1. Derajat Jerman, dilambangkan dengan ◦D

2. Derajat Inggris, dilambangkan dengan ◦E

3. Derajat Perancis, dilambangkan dengan ◦F

Dari ketiganya yang sering digunakan adalah derajat Jerman, dimana 1 ◦D setara dengan

10 mg CaP per liter. Artinya jika suatu air memiliki kesadahan 1 ◦D maka di dalam air tersebut

mengandung 10 mg CaO dalam setiap liternya.

Tabel I.2 Standar Kesadahan Air (Trip Adler, 2014)

No. Tingkat kesadahan WHO, 1984 E.Merck, 1974 EPA, 1974

Ppm CaCO3 ◦D Ppm CaCO3 Ppm CaCO3

1. Sangat lunak - 0 – 4 0 – 71 -

2. Lunak 0 – 60 4 – 8 71 – 142 0 – 75

3. Agak sadah 60 – 120 8 – 18 142 – 320 75 – 150

4. Sadah 120 – 180 18 – 30 320 – 534 150 – 300

5. Sangat sadah > 180 > 30 > 534 > 300

Dampak kesadahan air :

1. Air sadah adalah air yang sukar dipakai untuk mencuci karena dapat menyebabkan sabun

tidak berbuih dan mengendap. Pada cucian, endapan ini akan merasuk diantara serabut-

serabut sehingga cucian menjadi keras dan kaku, serta tak jarang warnanya menjadi

kelabu atau kusam.

2. Menyebabkan lapisan kerak pada alat dapur yang terbuat dari logam.

3. Air sadah dapat menyebabkan pengendapan mineral yang dapat menyumbat aliran pipa

dan kran.

4. Air sadah dapat menyebabkan terbentuknya kerak pada dasar ketel yang selalu digunakan

untuk memanaskan air. Sehingga untuk memanaskan air tersebut diperlukan pemanasan

yang lebih lama. Hal ini merupakan salah satu contoh pemborosan energi.

10

I.3.5 Larutan baku ( Vogel : Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik 1994 )

”Larutan baku/ larutan standar adalah larutan yang konsentrasinya sudah diketahui”.

Larutan baku berfungsi sebagai titran sehingga ditempatkan buret, yang sekaligus berfungsi

sebagai alat ukur volume larutan baku yang dapat dikatakan analitis dan cukup akurat karena

pengukurannya di dalam buret. Larutan yang akan ditentukan konsentrasinya atau kadarnya,

diukur volumenya dengan menggunakan pipet volumetri dan ditempatkan di erlenmeyer. Larutan

baku memiliki 2 jenis yaitu larutan baku primer dan larutan baku sekunder :

a. Larutan baku primer

Larutan yang mengandung zat padat murni yang konsentrasi larutannya diketahui secara

tepat melalui metode gravimetri (perhitungan massa), dapat digunakan untuk menetapkan

konsentrasi larutan lain yang belum diketahui. Nilai konsentrasi dihitung melalui perumusan

sederhana, setelah dilakukan penimbangan teliti dari zat pereaksi tersebut dan dilarutkan dalam

volume tertentu.

Contoh: K2Cr2O7, As2O3, NaCl, asam oksalat, asam benzoat.

Syarat-syarat larutan baku primer :

Zat harus mudah diperoleh, dimurnikan, dikeringkan (jika mungkin pada suhu 110-120

derajat celcius) dan disimpan dalam keadaan murni. (Syarat ini biasanya tak dapat

dipenuhi oleh zat- zat terhidrasi karena sukar untuk menghilangkan air-permukaan

dengan lengkap tanpa menimbulkan pernguraian parsial.)

Zat harus tidak berubah berat dalam penimbangan di udara; kondisi ini menunjukkan

bahwa zat tak boleh higroskopik, tak pula dioksidasi oleh udara atau dipengaruhi

karbondioksida.

Zat tersebut dapat diuji kadar pengotornya dengan uji- uji kualitatif dan kepekaan

tertentu.

Zat tersebut sedapat mungkin mempunyai massa relatif dan massa ekuivalen yang besar.

Zat tersebut harus mudah larut dalam pelarut yang dipilih.

Reaksi yang berlangsung dengan pereaksi harus bersifat stoikiometrik dan langsung.

11

b. Larutan baku sekunder

Larutan suatu zat yang konsentrasinya tidak dapat diketahui dengan tepat karena berasal

dari zat yang tidak pernah murni. Konsentrasi larutan ini ditentukan dengan pembakuan

menggunakan larutan baku primer, biasanya melalui metode titrimetri. Contoh: AgNO3, KmnO4,

Fe(SO4)2

Syarat-syarat larutan baku sekunder :

Derajat kemurnian lebih rendah daripada larutan baku primer

Mempunyai BE yang tinggi untuk memperkecil kesalahan penimbangan

Larutannya relatif stabil dalam penyimpanan.

12

I.3.6 Larutan Buffer / Larutan Penyangga

Larutan Penyangga atau buffer merupakan suatu larutan yang digunakan untuk

mempertahankan nilai pH tertentu (misalnya dalam sebuah titrasi, pH larutan diharapkan konstan

dan dipertahankan agar dapat mencapai titik akhir) sehingga tidak mengalami perubahan yang

signifikan selama reaksi kimia berlangsung. Sifat yang khas dari larutan penyangga ini adalah

pH-nya hanya mengalami sedikit perubahan dengan pemberian sedikit asam kuat atau basa kuat.

“Larutan penyangga tersusun dari asam lemah dengan basa konjugatnya atau oleh basa

lemah dengan asam konjugatnya. Reaksi di antara kedua komponen penyusun ini disebut sebagai

reaksi asam-basa konjugasi.” Dan pada percobaan ini, kita menggunakan larutan buffer salmiak

yakni larutan buffer yang terdiri dari campuran antara NH4Cl dan NH4OH. Digunakannya

larutan buffer salmiak sebagai salah satu bahan dalam percobaan ini adalah karena kegunaannya

sebagai larutan yang dapat menyangga pH larutan dan dapat menyerap ion-ion hidroksida (H+)

yang jumlahnya kelebihan di dalam larutan karena jika larutan memiliki ion H+ yang tinggi,

maka larutan tidak memenuhi trayek pH yakni antara 8 – 10. Dengan adanya H+ , larutan akan

cenderung bersifat asam, sedangkan trayek pH antara 8 – 10 yang bersifat basa.