pH
adalah jumlah ion hidrogen (H+)
dalam air
Besarannya dinyatakan dalam min logaritma,
misalnya : pH = 6, artinya konsentrasi ion H+ dalam air adalah 0,000001 atau 10-6 bagian dari total larutan.
Fluktuasi pH air sangat ditentukan oleh
alkalinitas air, dengan alkalinitas yang tinggi air tersebut akan mudah
mengembalikan pH ke nilai semula dari setiap gangguan perubahan pH.
ALKALINITAS AIR
Umum : petunjuk konsentrasi basa / bahan yag
mampu menetralisir kemasaman dalam air
Khusus : besaran yang menunjukkan kapasitas
pembufferan/penyangga dalam air, ini terjadi karena adanya anion lemah yang
dapat menerima dan menetralisir proton.
·
Anion utama dalam air kebanyakan adalah bikarbonat (HCO3-).
Karbonat terlihat jika pH di atas 8,3. Jika pH sangat tinggi, hidroksida
sedikit berkontribusi.
·
Alkalinitas air dikatakan baik
jika nilainya >100 mg/L
Pertahanan pH air terhadap perubahan dilakukan melalui alkalinitas
dengan proses sbb :
CO2 + H2O
ó H2CO3 ó H+ + HCO3- ó
CO32-
+ 2H+
Jika terjadi penambahan asam, artinya menambahkan H+ maka
akan segera diikat oleh CO32- dan reaksi akan bergerak ke
kiri menghasilkan CO2
Jika terjadi penambahan basa, maka dia akan bereaksi dengan HCO3-
dan reaksi berjalan ke kanan. Ion CO32- akan bertambah
dan berikatan dengan ion Ca2+ atau Mg2+ di dalam air
membentuk air sadah tetap CaCO3
Reaksi Kimia :
HCO3- dan CO32-
merupakan ion utama karena banyaknya mineral karbonat di alam. Bentuk yang
paling penting adalah CaCO3
CaCO3hampir tidak larut dalam air,
namun mudah larut dalam asam karbonat , terbentuk CO2 bereaksi
dengan air. CO2 memasuki air langsung dari atmosfer. Air hujan
yang terisi CO2, akan jatuh ke tanah, dan merembes melalui
tanah organik, kemudian memasuki jalur air melalui sumber bawah tanah. Seperti
CO2 larut dalam air, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan
kesetimbangan:
CO2 + H2O ó
H2CO3
Dalam tanah, H2CO3 mudah melarutkan kalsium karbonat dari
formasi batuan di daerah aliran sungai, menghasilkan larutan bikarbonat:
H2CO3 + CaCO3 à Ca(HCO3)2
Dalam air, H2CO3 mungkin memisahkan dua kali, tergantung
dari pH. Antara pH 4,5 dan 8,3 , memisahkan diri menjadi ion HCO3-dan
H+, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan kesetimbangan:
H2CO3 ó HCO3 - +
H+
Konsentrasi ion
bikarbonat terbesar pada pH 8,3 dan
ketika H2CO3 dan larutan CO2 tidak lagi
analitis saat ini. Di atas pH 8,3 konsentrasi relatif dari HCO3-
menurun sebagai hasil disosiasi kedua ion CO32- dan H +.
HCO3 - ó CO32- + H+
Pengujian
alkalinitas air :
Untuk
menentukan anion berkontribusi alkalinitas, dua tes dilakukan alkalinitas
fenolftalein dan alkalinitas total. Alkalinitas fenolftalein merupakan bagian
dari alkalinitas total. Ketika indikator pp ditambahkan ke air, warna merah
muda muncul jika pH ≥ 8,3 titik akhir karbonat. Jika ini terjadi, dianggap adanya CO32-,
mungkin HCO3-, dan mungkin OH-. Ketika pH
diturunkan menjadi 8,3 dengan asam sulfat (H2SO4), warna
merah muda akan memudar menjadi bening menunjukkan reaksi berikut telah
terjadi:
H2SO4 + Ca(OH)2 à
CaSO4 +2H2O menghitung [CO32-]
H2SO4
+ 2CaCO3 à
CaSO4 + Ca(HCO3)2 pengaruh OH- sangat kecil, bisa diabaikan
Di bawah pH 8,3, hanya HCO3 -
yang ada, karena semua CO32- telah dinetralkan.
Seperti titrasi asam, masing-masing ion bikarbonat memakan ion hidrogen untuk
membentuk sebuah molekul H2CO3
H2SO4 +
Ca(HCO3)2 à CaSO4 +2H2CO3
Jika BG-MR digunakan sebagai indikator, warna air akan berubah dari
biru-hijau menjadi merah muda sebagai pH diturunkan menjadi sekitar 4,5 di
titik akhir bikarbonat. Pada titik ini, H2CO3 tidak lagi
terdisosiasi, kapasitas buffering dari air hilang, dan alkalinitas adalah nol.
Jumlah dari mL titran digunakan untuk mengkonversi CO32-untuk
H2CO3 adalah total alkalinitas diukur dalam mg / L CaCO3
3.
HARDNESS / KESADAHAN AIR
Adalah ukuran banyaknya konsentrasi ion Ca2+ dan Mg2+ dalam air. Kalsium dan magnesium
berasal dari reaksi air dengan CO2
menghasilkan asam karbonat dan melarutkan Ca dan Mg dari batuan karbonat
(limestone, dolomite)
Air sadah dibagi menjadi dua :
Ø Sadah sementara : kation Ca2+
dan Mg2+ ,anion : HCO3-
Ø Sadah tetap : Ca2+
dan Mg2+ , anion : SO42-, Cl-, dll
Kriteria kesadahan :
0 – 60 = lunak
61 – 120 = agak keras (agak tinggi)
121 – 180 = keras (tinggi)
>181 = sangat keras (sangat tinggi)
Pengujian Kesadahan Air :
Untuk
menentukan konsentrasi ion kalsium dan magnesium diperlukan 2 uji :
a. Analisis Kesadahan Total (Ca2+ dan Mg2+)
Analisis ini menggunakan metode titrasi
menggunakan titran EDTA (asam etildiamin tetraasetat). Digunakan EDTA karena
dia dapat membentuk pasangan kimiawi dengan ion-ion kesadahan. Saat ekivalen
larutan berubah menjadi biru (pH=10).
Perubahan semakin jelas bila pH tinggi, namun pH
tinggi menyebabkan ion-ion kesadahan hilang karena terjadi pengendapan Mg(OH)2
dan CaCO3. Pada pH >9, CaCO3 sudah mulai terbentuk
sehingga titrasi harus dihentikan dalam waktu 5 menit.
b. Analisis Kesadahan Kalsium (Ca2+)
Konsentrasi
ion Ca2+ dapat ditentukan secara terpisah bila ion Mg2+ dihilangkan
dari larutan dengan menambah basa. pH tinggi menyebabkan hampir semua ion Mg2+
mengendap sebagai Mg(OH)2
Analisis [Ca2+] dilakukan dengan metode
titrasi EDTA. Larutan diberi indikator akan berwarna merah, menunjukkan adanya
ion kalsium. Ketika titran (EDTA) ditambahkan, dia bergabung dengan ion-ion
kalsium membentuk kompleks kalsium EDTA.
Larutan berubah menjadi biru-ungu menandakan titik akhir titrasi. Konsentrasi
ion kalsium ekivalen dengan jumlah EDTA yang digunakan.
Pelunakan Kesadahan Air :
v Proses pengendapan senyawa Ca2+ dan Mg2+ (proses
kapur soda)
Penambahan kapur Ca(OH)2 dan
abu soda NaCO3 ke dalam air akan bereaksi dengan garam kalsium dan
magnesium membentuk endapan kalsium karbonat CaCO3 dan magnesium
hodroksida Mg(OH)2
v Proses Pertukaran ion Ca2+ dan Mg2+ dengan Na+,
K+, H+ (Proses
Zeolit)
Air sadah dialirkan melalui
saluran/kolom yang berisi zeolit (penukar ion), sehingga ion Ca atau Mg di
dalam air sadah diikat dan sebagai gantinya akan dilepskan ion Na, K, dan H
dari zeolit.
Keuntungan metode
ini :
- Proses sangat cepat (10-20 menit)
- Efisiensi tinggi
- Air dapat dilunakkan hingga nol
- Selama proses tidak terbentuk
endapan
v Proses kontak air dengan butir pasir atau kapur
Air dialirkan melalui lapisan pasir atau
kapur sehingga akan terjadi kontak dengan air dan ion Ca dan Mg akan diikat
oleh pasir yang mengandung silikat atau kapur yang mengandung kalsium
Keuntungan metode ini :
- Cara sederhana
- Biaya murah
