PENENTUAN KADAR Ca2+
DALAM AIR
(Metode
Kompleksometri)
I.
TUJUAN PRAKTIKUM
Praktikan mampu menetapkan kadar Ca2+
dalam beberapa sampel air menggunakan reaksi pembentukan senyawa kompleks.
II.
DASAR TEORI
Air merupakan
material yang sangat penting dalam kehidupan segala macam industri, termasuk
juga industri penyamakan kulit dan industry pendukungnya. Kegunaan air dalam
industry adalah sebagai air proses (terlibat langsung dalam proses, misal
sebagai pelarut zat warna dalam proses dyeing), air utilitas (sebagai
pendukung, missal boiler feed water,media pentransfer panas, air pencuci)
maupun air minum.
Masing-masing
penggunaan air memerlukan spesifikasi tertentu yang bersifat khas. Spesifikasi
ini menyangkut nilai pH, kandungan mineral (Mg, Ca, Na, dll), chemical oxygen
demmand (COD), biological oxygen demmand (BOD), total solid (TS), dan lainya.
Penggunaan air yang memiliki spesifikasi dibawah standar berpotensi menyebabkan
masalah atau malah kegagalan dalam penggunaanya. Secara umum air proses
memiliki spesifikasi yang tinggi karena impurities dapat mempengaruhi produk
yang dihasilkan secara langsung. Oleh karena itu, tidaklah mengherankan jika
pengujian di laboratorium selalu menggunakan aquades maupun aquabides.
Salah satu mineral
dalam air adalah ion kalsium (Ca2+). Kandungan Ca2+ ini menentukan
tingkat kesadahan air. Selain itu, kesadahan air juga ditentukan oleh adanya
anion (missal Cl-, SO42-, HCO3-, CO32-)
serta mkation lain (Mg2+). Salah satu cara penetapan kadar suatu ion
logam berdasarkan terbentuknya senyawa kompleks adalah kompleksometri. Reaksi
ini melibatkan senyawa pembentuk komples (ligan) sebagai donor electron dan ion
logam sebagai aseptor electron.
Senyawa pembentuk
kompleks yang paling banyak digunakan adalah dinatrium ethylene diamine tetra
acid (EDTA) yang mampu membentuk kompleks dengan perbandingan 1:1 bersama
banyak ion logam. EDTA merupakan senyawa asam amino karboksilat yang dapat
memberikan enam pasang electron. Hasil reaksi dengan EDTA akan memberikan
senyawa kompleks logam-ligan yang sangat stabil dimana EDTA membentuk kurungan
disekeliling ion logam. Kurungan ini menghambat reaksi pembentukan kompleks
lebih lanjut.
Gambar. (a)
Struktur EDTA ; (b) struktur kompleks logam-EDTA
Pembentukan komples logam –EDTA
dapat dituliskan sebagai berikut :
Mn+ + H2Y2- ↔ MY(n-4)+ + 2H+ pH 4 – 5
Mn+ + HY3- ↔ MY(n-4)+ + H+ pH 7 – 9
Dimana logam
bermuatan n+ menggantikan sisa proton dari ion Y4- untuk membentuk
kompleks MY(n-4)+.
Titik akhir titrasi
dapat dicari dengan indicator visual. Hampir semua indicator untuk
kompleksometri merupakan pewarna organic yang membentuk kompleks stabil dengan
ion logam pewarna ini dikenal dengan indicator metallocromic/indicator logam.
Agar dapat digunakan dalam titrasi EDTA, indicator harus mempunyai warna
berbeda dengan indicator bukan kompleks. Ikatan kompleks antara indicator dan
ion logam harus lebih lemah dibandingkan ikatan kompleks antara titran dengan
ion logam.
Indicator
Eriochrome Black T (EBT) peka terhadap perubahan kadar logam dan pH larutan.
Pada pH 7,5 – 10,5 senyawa ini berwarna biru dan kompleksnya berwarna merah
anggur. Akan tetapi, pada pH 5 – 12 senyawa EBT ini sendiri berwarna merah,
sehingga titrasi biasanya dilakukan pada pH 10. Saat EDTA ditambahkan, reaksi
akan terjadi dengan ion logam bebas. Setelah itu, EDTA akan mengambil ion logam
yang mula-mula diikat oleh indicator. Pada saat inilah mulai terjadi perubahan
warna indicator.
pH 6,3 pH 11,5
H2In- ↔ HIn2- ↔ In3-
Merah Biru Kuning-Orange
HIn2- +
M2+ ↔ MIn- + H+
Biru Merah
III.
PROSEDUR KERJA
a.
Alat dan Bahan
i.
Alat
1.
Neraca analitik (1 buah)
2.
Gelas arloji (1 buah)
3.
Buret 25 ml (1 buah)
4.
Statif dan Klem (1 buah)
5.
Pipet volume 1 ml dan propipet
6.
Pipet gondok 50 ml (1 buah)
7.
Corong gelas (1 buah)
8.
Beker gelas 100 ml (2 buah)
9.
Labu ukur 250 ml (2 buah)
10. Pipet tetes (1
buah)
11. Sudip (1 buah)
12. Botol semprot (1
buah)
13. Erlemeyer 250 ml (3
buah)
ii.
Bahan
1.
Sampel air
2.
EDTA 0,05 M (C10H14N2Na2O8.2H20)
standar.
3.
CaCO3
4.
Larutan buffer ph 10 (NH4OH-NH4Cl)
5.
Indikator EBT
6.
NaOH 2N
7.
HCl 0,05N
8.
Aquades
b.
Skema Kerja
i.
Standarisasi larutan EDTA
0,2 gram CaCO3
dalam gelas arloji
memasukan
Beker gelas 100 ml
menambahkan
100 ml Aquades
memasukan
labu ukur 250 ml
menambahkan
HCl pekat sampai jernih
encerkan
aquades sampai batas
memipet dengan pipet gondok
50 ml larutan
dan memasukan ke erlemeyer
tambahkan
1 ml larutan buffer pH 10 + 3-4 tetes EBT
Menitrasi dengan EDTA sampai warnanya menjadi biru
Mengulang 2 X
Mencatat informasi
yang diperoleh
ii.
Penetapan kadar Ca2+
dalam sampel air
Memipet 50 ml sampel air dengan
pipet gondok
memasukan
Erlemeyer 250 ml
menambahkan
1 ml larutan buffer pH 10 + 3-4 tetes EBT
menitrasi
Karutan EDTA hasil stansarisasi
Sampai larutan berwarna biru
mengulang 2 X
mencatat informasi yang diperoleh
Prosedur percobaan yang sama dilakukan untuk tiga sampel air
IV.
HASIL ANALISIS
a.
Hasil Praktikum
Standarisasi
larutan EDTA
Titrasi
|
Berat CaCO3 (gr)
|
Volume EDTA (ml)
|
Perubahan warna selama titrasi
|
1
|
0,2
|
6,1
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
2
|
0,2
|
7,2
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
3
|
0,2
|
6,7
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
Mean
|
0,2
|
6,67
|
|
Penetapan kadar Ca2+
pada sampel air mineral merk Aqua
Titrasi
|
Volume Sampel (ml)
|
Volume EDTA (ml)
|
Perubahan warna selama titrasi
|
1
|
50
|
2,1
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
2
|
50
|
2
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
3
|
50
|
1,5
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
Mean
|
50
|
1,87
|
|
Penetapan kadar Ca2+
pada sampel air mineral merk Quary
Titrasi
|
Volume sampel (ml)
|
Volume EDTA (ml)
|
Perubahan warna selama titrasi
|
1
|
50
|
0,6
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
2
|
50
|
0,5
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
3
|
50
|
0,8
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
Mean
|
50
|
0,63
|
|
Penetapan kadar Ca2+
pada sampel air kran
Titrasi
|
Volume As. Oksalat (ml)
|
Volume KMnO4 (ml)
|
Perubahan warna selama titrasi
|
1
|
50
|
1,6
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
2
|
50
|
1,8
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
3
|
50
|
1,9
|
Dari ungu anggur menjadi biru
|
Mean
|
50
|
1,76
|
|
b.
Reaksi
i.
Standarisasi larutan EDTA
Ca2- + (H2Y)2- Ã (CaY)2- + 2 H+
ii.
Penetapan kadar Ca2+
Ca2- + (H2Y)2- Ã (CaY)2- + 2 H+
c.
Rumus Penetapan Kadar
Kadar Ca2+
bisa diketahui dengan rumus :
d.
Perhitungan
Normalitas EDTA
N CaCO3
= (berat x n)/(BM x Volume)
N CaCO3
= (0,2 x 2)/(100 x 250)
N CaCO3
= 1,6 x 10-5 N
Grek (H2Y)2-
= grek CaCO3
N (H2Y)2-
x V (H2Y)2-
= N CaCO3 x V CaCO3
N (H2Y)2-
= (N CaCO3 x V CaCO3)
/ V (H2Y)2-
N (H2Y)2-
= (1,6.10-5 x 50) /6,67
N (H2Y)2-
= 8.10-4 / 6,67
N (H2Y)2-
= 1,2 x 10-4 N
Normalitas Ca2-
air mineral merk Aqua
N Ca2- x V Ca2- = N (H2Y)2-
x V (H2Y)2-
N Ca2- =
(N (H2Y)2- x V (H2Y)2-)/ V Ca2-
N Ca2- =
(1,2 . 10-4 x 1,87)/50
N Ca2- = 4,48 x 10-6
Kadar Ca2- air
mineral merk Aqua
Normalitas Ca2-
air mineral merk Quary
N Ca2- x V Ca2- = N (H2Y)2-
x V (H2Y)2-
N Ca2- =
(N (H2Y)2- x V (H2Y)2-)/ V Ca2-
N Ca2- =
(1,2 . 10-4 x 0,63)/50
N Ca2-
= 1,51 x 10-6
Kadar Ca2- air
mineral merk Quary
%
Normalitas Ca2-
air kran
N Ca2- x V Ca2- = N (H2Y)2-
x V (H2Y)2-
N Ca2- =
(N (H2Y)2- x V (H2Y)2-)/ V Ca2-
N Ca2- =
(1,2 . 10-4 x 1,76)/50
N Ca2- =
4,22 x 10-6
Kadar Ca2- air kran
%
V.
PEMBAHASAN
a.
Standarisasi larutan EDTA
Standarisasi larutan EDTA
digunakan untuk mengetahui normalitas larutan tersebut. Hal ini dikarenakan
untuk menganalisis kadar suatu zat, harus menggunakan larutan standar.
Standarisasi larutan EDTA dilakukan dengan cara menitrasi larutan EDTA dengan
CaCO3. Pertama membuat larutan CaCO3 terlebih dahulu yang
diketahui konsentrasinya. Cara yang digunakan untuk membuat larutan CaCO3
adalah dengan menimbang 0,2 gram serbuk CaCO3. Serbuk CaCO3 tersebut
kemudian dilarutkan dalam 100 ml aquades dalam beker gelas. Selanjutnya larutan
tersebut dipindahkan kedalam labu ukur 250 ml. Larutan ditetesi HCl pekat tetes
demi tetes hingga larutan menjadi jernih. Setelah itu encerkan dengan aquades
menjadi 250 ml. Larutan CaCO3 digunakan sebagai titrat, sedangkan EDTA
digunakan sebagai titran. 50 ml Larutan CaCO3 dimasukan dalam
erlemeyer. Kemudian ditambah 1 ml larutan buffer pH 10 NH4OH-NH4Cl
dan 3 tetes indikator EBT. Kran pada buret dibuka perlahan agar titran dapat
keluar dengan perlahan. Saat proses titrasi erlemeyer harus selalu digoyang,
agar larutan di dalam erlemeyer menjadi homogen. Pada saat mendekati titik
ekivalen praktikan harus berhati – hati dan jeli mengamati perubahan warna,
sebab perubahan sedikit titran saat mendekati titik ekivalen dapat menyebabkan
perubahan warna yang signifikan. Untuk lebih memperjelas perubahan warnanya,
maka dibawah erlemeyer diletakkan kertas putih. Setelah terjadi perubahan warna
dari ungu anggur menjadi biru, maka proses titrasi dihentikan. Volume EDTA
dicatat, dan mengulangi percobaan tersebut 2X lagi. Volume EDTA yang digunakan
adalah volume rata – rata dari ketiga percobaan tersebut. Normalitas EDTA dapat
dihitung dengan rumus grek titran = grek titrat.
b.
Penetapan kadar asam Ca2+
dalam sampel air
Untuk menetapkan kadar Ca2+
dapat dilakukan dengan cara memipet 50 ml sampel air yang akan diuji/akan
dicari kadarnya. Sampel air tersebut kemudian dimasukan kedalam erlemeyer 250
ml. Lalu ditambah 1 ml larutan buffer pH 10 NH4OH-NH4Cl
dan 3 tetes indikator EBT. Selanjutnya larutan EDTA yang sudah distandarisasi
dan diketahui normalitasnya dimasukan dalam buret dan digunakan sebagai titran.
Kran pada buret dibuka perlahan agar titran dapat keluar dengan perlahan. Saat
proses titrasi erlemeyer harus selalu digoyang, agar larutan di dalam erlemeyer
menjadi homogen. Pada saat mendekati titik ekivalen praktikan harus berhati –
hati dan jeli mengamati perubahan warna. Setelah terjadi perubahan warna dari ungu
anggur menjadi biru maka proses titrasi dihentikan. Volume EDTA dicatat, dan
percobaan tersebut diulangi sebanyak 2 kali lagi. Volume EDTA yang digunakan
adalah volume rata – rata dari ketiga percobaan tersebut. Normalitas Ca2+
dapat dihitung dengan rumus grek titran = grek titrat, setelah itu kadar Ca2+
dapat dihitung dengan rumus % b/v. Langkah kerja yang sama dapat digunakan
untuk menguji sampel lain.
VI.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang
diperoleh dari percobaan titrasi asam – basa (alkalimetri) adalah sebagai
berikut :
a.
Titrimetri kompleksometri adalah
titrasi berdasarkan pembentkan senyawa kompleks (yang stabil) antara kation
dengan zat pembentuk kompleks.
b.
Pada percobaan ini menggunakan indicator
EBT, sebab indikator tersebut memiliki range pH 7,5 – 10,5 dan dapat digunakan
untuk analisis Ca.
c.
Standarisasi larutan standar
primer dilakukan untuk mengetahui konsentrasi larutan standar primer.
d.
Dari hasil perhitungan,
normalitas EDTA adalah 1,2 x 10-4 N dan normalitas CaCO3
adalah 1,6 x 10-5 N.
e.
Kadar Ca2+ dalam
sampel air mineral merk Aqua adalah 1,79 x 10-5 %.
f.
Kadar Ca2+ dalam
sampel air mineral merk Quary adalah 6,04 x 10-6 %.
g.
Kadar Ca2+ dalam
sampel air kran adalah 1,69 x 10-5 %.
h.
Penetapan kadar asam formiat yang
lebih mudah dan simpel adalah dengan cara Lieben.
VII.
DAFTAR PUSTAKA
Sya’bani, M. Wahyu. 2009. Buku Petunjuk Praktikum Kimia Analisis.Yogyakarta : Akademi
teknologi kulit.
Hermawan, Prasetya. 2008. Modul Kimia Analisis. Yogyakarta : Akademi Tenologi Kulit
Wiryawan, Adam,dkk. 2007. Kimia Analitik untuk Sekolah Menengah Kejuruan. Malang: e-book