Chapter II(2).pdf

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 masing-

masing. 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

Parameter Konsentrasi

(mg/L)

Kation

(meq/L)

Anion

(meq/L)

Ca

Mg

Na

K

Fe

SiO2

HCO3

SO4

Cl

NO

15

4,1

6,3

2,3

0,67

13,1

58,4

11,2

7,8

1

120 3

Sum

0,750

0,342

0,274

0,059

-

-

-

-

-

-

1,428

-

-

-

-

-

-

0,958

0,233

0,220

0,017

1,425

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 Na2SO4 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 H4SiO4 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

solid

Alkalinity

(mg/L)

Suspended

solid (mg/L)

Silica

(mg/L)

0 – 300

301 – 450

451 – 600

601 – 750

751 – 900

901 – 1000

1001 – 1500

1501 – 2000

> 2000

3500

3000

2500

2000

1500

1250

1000

750

50

700

600

500

400

300

250

200

150

100

300

250

150

100

60

40

20

10

5

125

90

50

35

20

8

25

1

0,5

Tekanan (psi)

Besi (mg/L)

Tembaga (mg/L)

O2

(mg/L)

600

0,1

0,05

0,007

600 – 100

0,05

0,05

0,007

1000 – 2000

0,01

0,05

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 Lokasi Akibat

Kerak dan

endapan

Steam tidak

murni

Korosi

- Daerah permukaan pindah

panas

- Pemasukan umpan

-

- Boiler

- Kondensat

- Pengumpan economicer

- Menurunnya efisiensi dan cepat

rusak

- 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


- Menurunkan efisiensi


- 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 garam-

garam. Kerak yang menumpuk jika dipanaskan dengan senyawa karbonat dapat

menjadi :

Ca(HCO3)2 + panas CaCO3 + CO2 + H2

Mg(HCO

O

atau :

3)2 + panas MgCO3 + CO2 + H2O

dimana CaCO3 dan MgCO3 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

2. Air sadah 3

50 – 200 ppm CaCO

3. Air sangat sadah 3

di atas 200 ppm CaCO

2. Pencegahan korosi 3

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 CaCO3. Pada pH > 9, CaCO3 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+

OH

N=N

HO

Na+-SO3

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 :

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 H3In. 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 NH3-NH4Cl 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, H3In, 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-, NH3, 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:


N-CH2-CH2-N

CH2-CHOOHHOOC-CH2

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)


Documents

Chapter II(2).pdf