Analisia Kimia Sampel Air Sungai : Pengukuran Alkalinitas Air

1.                  Tinjauan Pustaka

Alkalinitas adalah kapasitas air untuk menetralkan tambahan asam tanpa menurunkan pH larutan. Alkalinitas terdiri dari ion-ion bikarbonat (HCO^3-), karbonat (CO^3-) dan hidroksida (OH^-) yang merupakan buffer terhadap pengaruh pengasaman. Alkalinitas diperlukan untuk mencegah terjadinya fluktuasi pH yang besar, selain itu juga merupakan sumber CO₂ untuk proses fotosintesis fitoplankton. Nilai alkalinitas akan menurun jika aktifitas fotosintesis naik, sedangkan ketersediaan CO₂ yang dibutuhkan untuk fotosintesis tidak memadai. Sumber alkalinitas air tambak berasal dari proses difusi CO₂ di udara ke dalam air, proses dekomposisi atau perombakan bahan organik oleh bakteri yang menghasilkan CO₂, juga secara kimiawi dapat dilakukan dengan pengapuran secara merata di seluruh dasar tambak atau permukaan air .Jenis kapur yang biasa digunakan adalah CaCO₃ (kalsium karbonat), CaMg(CO₃)₂ (dolomit), CaO (kalsium oksida), atau Ca(OH)₂ (kalsium hidroksida). Alkalinitas dinyatakan dalam mg CaCO₃/liter air (ppm) (Efendi, 2007)

Alkalinitas berperan dalam menentukan kemampuan air untuk mendukung pertumbuhan alga dan kehidupan air lainnya, hal ini dikarenakan (Hidayat, 2009):

a.         Pengaruh sistem buffer dari alkalinitas;

b.         Alkalinitas berfungsi sebagai reservoir untuk karbon organik. Sehingga alkalinitas diukur sebagai factor kesuburan air.

Alkalinitas secara umum menunjukkan konsentrasi basa atau bahan yang mampu menetralisir kemasamaan dalam air. Secara khusus, alkalinitas sering disebut sebagai besaran yang menunjukkan kapasitas pem-bufffer-an dari ion bikarbonat, dan sampai tahap tertentu ion karbonat dan hidroksida dalam air. Ketiga ion tersebut di dalam air akan bereaksi dengan ion hidrogen sehingga menurunkan kemasaman dan menaikan pH. Alkalinitas biasanya dinyatakan dalam satuan ppm (mg/l) kalsium karbonat (CaCO₃). Air dengan kandungan kalsium karbonat lebih dari 100 ppm disebut sebagai alkalin, sedangkan air dengan kandungan kurang dari 100 ppm disebut sebagai lunak atau tingkat alkalinitas sedang. Pada umumnya lingkungan yang baik bagi kehidupan ikan adalah dengan nilai alkalinitas diatas 20 ppm (Dewi, 2007).

Alkalinitas diukur dengan cara titrasi dengan asam yang distandarisasi sampai titik akhir methyl orange (MO) pada sekitar pH 4.3 dan dicerminkan sebagai mg/L sebagai CaCO₃. Sebagian besar air beralkalinitas tinggi juga mempunyai pH alkalin (pH >7) dan konsentrasi TDS yang tinggi (Jatilaksono, 2009)

2.                  Prosedur kerja

a.      Pembuatan Reagen

·           Kalibrasi pH meter

-       Elektroda pH meter dicuci dengan air dan dibilas dengan aquades lalu dikeringkan dengan tisyu.

-       Elektroda pH meter dicelupkan ke dalam larutan standar pH 7.

-       Untuk pengukuran sampel asam, elektroda dicelupkan ke dalam larutan standar pH 4.

-       Untuk pengukuran sampel basa, elektroda dimasukkan ke dalam larutan standar pH 10.

·           Pembuatan larutan Asam Oksalat 0,5 M

-       Padatan asam oksalat ditimbang dalam gelas arloji sebanyak 6,3 gram menggunakan neraca analitis, lalu dipindah  ke dalam gelas kimia 100 ml secara kuantitatif.

-       Padatan asam oksalat dalam gelas kimia dilarutkan dengan aquades panas secukupnya dengan cara pengadukan. Selain itu, gelas arloji tempat menimbang padatan asam oksalat dibilas dengan  aquades dan air bilasan ditampung dalam gelas kimia yang digunakan untuk pelarutan.

-       Selanjutnya larutan asam oksalat dalam gelas kimia dipindahkan ke dalam labu ukur 100 ml.

-       Kemudian larutan asam oksalat ditandabataskan dengan aquades dan dikocok hingga homogen.

·           Pembuatan larutan jenuh barium hidroksida (Ba(OH)₂)

-       Aquades sebanyak 50 ml dimasukkan dalam gelas kimia 100 ml.

-       Seperangkat alat pengaduk otomatis dipasang dan diletakkan di bawah gelas kimia yang berisi aquades, serta stirer dimasukkan ke dalam gelas kimia lalu dinyalakan alat tersebut.

-       Padatan barium hidroksida dimasukkan sebanyak 0,02 gram sehingga menghasilkan larutan jenuh barium hidroksida.

-       Larutan jenuh barium hidroksida disaring dengan kertas saring berpori sedang (kertas saring Whatman no. 40).

·           Pembakuan larutan NaOH 0,1 N

-       Padatan natrium hidroksida (NaOH) sebanyak 0,4 gram dilarutkan dalam aquades secukupnya lalu ditambahkan 1 ml larutan jenuh barium hidroksida (Ba(OH)₂).

-       Larutan NaOH dipindahkan secara kuantitatif ke dalam labu takar 100 ml dan ditandabataskan dengan aquades lalu dikocok selama beberapa jam, kemudian disaring dengan kertas saring ke dalam botol plastik.

-       Botol dijaga tertutup rapat untuk melindungi larutan dari CO₂ yang ada dalam udara.

-       Lalu larutan NaOH dibakukan terhadap larutan baku asam oksalat 0,5 M.

·           Pembuatan larutan standar H₂SO₄ 0,1 N

-       Larutan H₂SO₄ pekat dipipet sebanyak 0,75 ml lalu dimasukkan dalam labu takar 250 ml.

-       Selanjutnya, diencerkan dengan aquades hingga tanda batas.

-       Lalu distandarisasi melalui titrasi asam basa dengan larutan standar NaOH 0,1 N dan indikator metil oranye.

-       Titik akhir titrasi ditandai dengan pH larutan sama dengan 7.

·           Pembuatan larutan standar H₂SO₄ 0,02 N

-       Larutan standar H₂SO₄ 0,1 N dipipet sebanyak 50 ml dengan pipet ukur 10 ml atau pipet volume 25 ml lalu dimasukkan ke dalam labu takar 250 ml.

-       Selanjutnya, diencerkan dengan aquades hingga tanda batas.

b.      Prosedur penentuan alkalinitas air sungai

·         Titrasi dengan indikator phenolphtalein

-       Sampel diambil 100 ml lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml.

-       Kemudian ditambahkan 2-3 tetes indikator phenolphtalein.

-       Jika setelah ditambah indikator, larutan tidak berwarna maka kadar OH^- dan CO₃^2- kecil sekali atau nilai P=0.

-       Jika setelah ditambah indikator larutan menjadi berwarna merah lembayung maka larutan dititrasi dengan larutan H₂SO₄ 0,02 N hingga larutan menjadi tidak berwarna dan dicatat volume titrasi.

·         Titrasi dengan indikator metil oranye

-       Sampel diambil sebanyak 100 ml lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml.

-       Kemudian ditambahkan 3-4 tetes indikator metil oranye sehingga larutan menjadi kuning oranye.

-       Selanjutnya larutan dititrasi dengan larutan H₂SO₄ 0,02 N hingga terjadi perubahan warna menjadi merah muda dan dicatat volume titrasi.

3.                  Data Hasil Percobaan

V sampel = 100 ml

            Indikator Metil merah = 5 tetes

            TAT = oranye menjadi merah muda

4.                  Pembahasan

Prinsip

Menentukan alkalinitas air sungai dengan metode titrasi asam-basa yaitu dengan menitrasi sampel yang telah ditambahkan indikator phenolphtalain atau metil merah dengan asam kuat, seperti asam sulfat atau asam klorida, dimana asam kuat yang digunakan untuk titrasi akan menetralkan zat-zat alkaliniti yang merupakan zat basa hingga titik akhir titrasi (pH 8,3 – 4,5), dan zat-zat alkaliniti tersebut dinyatakan sebagai mg/l CaCO₃. Reaksi yang terjadi adalah:

(pada pH 8,3)

OH^- + H⁺               H₂O

CO₃^2- + H⁺                    HCO₃^-                                                      

HCO₃^- + H⁺                 H₂O + CO₂            (pada pH 4,5)

Analisa prosedur

Sampel sebanyak 100 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer kemudian ditambahkan 5 tetes indikator metil merah untuk mengetahui titik akhir titrasi yang diketahui dengan perubahan warna larutan. Penambahan indikator ini menyebabkan perubahan warna larutan menjadi oranye. Pemilihan indikator metil merah adalah karena pH akhir titrasi adalah 4,3 – 4,5 dimana indikator metil merah bekerja pada kisaran pH tersebut yaitu 4,4 – 6,2. Selanjutnya dilakukan titrasi dengan larutan asam standar yaitu larutan H₂SO₄ 0,02 N hingga terjadi perubahan warna menjadi merah muda. Volume titrasi dicatat dan dihitung alkalinitas air sungai bagian hulu sebagai mg/L CaCO₃. Prosedur yang sama dilakukan untuk sampel air pada titik 2 dan titik 3.

            Sampel yang digunakan tidak boleh diencerkan karena air pengencer mempunyai alkalinitas yang berbeda. Selain itu, pemanasan juga dilarang karena dapat mengurangi kadar karbondioksida yang terlarut sehingga alkalinitasnya berkurang. Penyulingan juga tidak boleh dilakukan karena karbondioksida, ion karbonat, dan ion bikarbonat dalam air akan hilang. Setelah pengambilan sampel, sampel disimpan dalam botol kaca kemudian disimpan dalam cool box pada temperatur 1-5 ^oC, tetapi tidak boleh disimpan terlalu lama karena ganggang dan bakteri dapat menurunkan atau menambah kadar karbondioksida, sehingga paling lambat sampel disimpan selama 6 jam.

Analisa Hasil

            Alkalinitas adalah kemampuan air untuk menetralkan tambahan asam tanpa menurunkan pH larutan. Alkalinitas dalam air disebabkan oleh ion-ion karbonat (CO₃^2-), bikarbonat (HCO₃^-), hidroksida (OH^-), serta borat (BO₃^3-), fosfat (PO₄^3-), silikat  (SiO₄^4-), dan lain sebagainya. Dalam air alam, alkalinitas sebagian besar disebabkan oleh adanya bikarbonat, tapi juga disebabkan adanya karbonat dan hidroksida. Pada siang hari, adanya ganggang dan lumut dalam air menyebabkan turunnya kadar karbondioksida dan bikarbonat.

Sabun atau lumpur dapat mempengaruhi elektroda dan memperlambat respon pada pH meter, sehingga titrasi dilakukan perlahan untuk memberikan waktu yang cukup bagi keseimbangan pH pada elektroda. Suatu sampel yang terbuka terhadap udara, maka CO₂ akan memberikan pengaruh terhadap alkalinitas. Ion karbonat atau bikarbonat atau karbondioksida yang terlarut akan mencari keseimbangan baru akibat karbondioksida di udara yang masuk atau karbondioksida yang keluar lewat permukaan air tersebut. Efek perubahan baru terlihat setelah kurang lebih setengah jam. Selain itu, hal-hal yang dapat memperluas permukaan air, seperti pengocokan, pengadukan, dan penyaringan, dapat mempercepat perubahan tersebut, sehingga titrasi harus dilakukan secepatnya.

Pengambilan sampel air sungai dari DAS brantas untuk analisis alkalinitas dilakukan di tiga lokasi yaitu di hulu DAS brantas (karangploso), daerah perkotaan (Soekarno-Hatta), dan hilir DAS brantas (Gadang). Masing-masing lokasi, dilakukan pengambilan sampel di tiga titik, yaitu permukaan di tepi sungai, permukaan di tengah sungai, dan di tengah sungai dengan kedalaman 0,5 meter. Dari ketiga titik pengambilan sampel, diperoleh alkalinitas yang berbeda-beda, untuk alkalinitas air sungai yang diambil dari bagian permukaan tepi sungai adalah 97,582 mg/L CaCO₃, untuk alkalinitas air sungai yang diambil dari permukaan di tengah sungai adalah 88,528 mg/L CaCO_3, dan untuk air sungai yang diambil dari tengah sungai dengan kedalaman 0,5 meter adalah 88,528 mg/L CaCO₃. Sehingga diperoleh rata-rata alkalinitas air sungai bagian hulu adalah 91,546 mg/L CaCO₃. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa alkalinitas DAS Brantas bagian perkotaan berada dalam tingkat alkalinitas sedang karena alkalinitasnya kurang dari 100 ppm. Sehingga air DAS brantas cocok dialirkan untuk air irigasi maupun untuk keperluan rumah tangga seperti air minum, dan mencuci dengan memberikan perlakuan khusus.

DAFTAR PUSTAKA

Dewi. A., 2007, Pencemaran air, diakses dari http://www.scribd.com/doc/14144746/Pencemaran-air, diakses pada tanggal 19 Mei 2010

Efendi. E., 2007, Penyuluhan Pola Budidaya Sistem Intensif di Desa Margasari Kecamatan Labuhan Maringgai, Lampung Timur, diakses dari http://www.docstoc.com/docs/downloaddoc.aspx/?doc_id=10627406, diakses pada tanggal 19 Mei 2010

Hidayat, A. 2009, Asiditas dan Alkalinitas, diakses dari http://environmental-ua.blogspot.com/2009/04/asiditas-danalkalinitas.html, diakses pada 19 Mei 2010

Jatilaksono, M., 2009, Alkalinitas dan Kesadahan, http://jlcome.blogspot.com/2009/06/kesadahan.html, diakses pada tanggal 19 Mei 2010

Share