ALKALINITAS

ALKALINITAS

Alkalinitas adalah : • kapasitas air untuk menerima tambahan asam

tanpa penurunan nilai pH larutan• Sama halnya dengan larutan buffer, alkalinitas

merupakan pertahanan air terhadap pengasaman• Hasil reaksi-reaksi terpisah dalam larutan hingga

merupakan sebuah analisa “makro” yang menggabungkan beberapa reaksi.

• Alkalinitas dinyatakan dalam mek/L atau CaCO3/L

Alkalinitas dalam air disebabkan oleh ion-ion karbonat (CO32-), bikarbonat

(HCO3-), hidroksida (OH), borat (BO3

2-), fosfat (PO42-), silikat (SiO4

4-), dsb.

Dalam air alam, alkalinitas sebagian besar disebabkan oleh adanya bikarbonat, dan sisanya disebabkan oleh karbonat dan hidroksida.

Air minum perpipaan memerlukan ion alkalinitas dalam konsentrasi tertentu, apabila kadar alkalinitas terlalu tinggi dibandingkan dengan kadar Ca2+ dan Mg2+ (kesadahan) air menjadi agresif dan menyebabkan karat pada pipa. Sebaliknya kadar alkalinitas yang rendah dan tidak seimbang dengan kesadahan dapat menyebabkan kerak CaCO3 pada dinding pipa yang dapat memperkecil penampang basah pipa.

Air buangan, khususnya dari industri, kadar alkalinitas yang tinggi menunjukkan adanya senyawa garam dari asam lemah seperti asam asetat, propionat, amoniak dan sulfit (SO32-). Alkalinitas juga merupakan parameter pengontrol untuk anaerobic digester dan instalasi lumpur aktif

Air irigasi, tidak boleh mengandung kadar alkalinitas yang tinggi

Prinsip Analisa :Alkalinitas ditetapkan melalui titrasi asam basa. Asam

kuat seperti asam sulfat dan asam klorida (H2SO4 dan HCl) menetralkan zat-zat alkalinitas yang merupakan zat basa sampai titik akhir titrasi (titik ekivalensi) kira-kira pada pH 8,3 dan pH 4,5

Titik akhir ini dapat ditentukan oleh :1. Jenis indikator yang dipilih, dimana warnanya

berubah-ubah pada pH titik akhir titrasi (pH ekivalensi)

2. Perubahan nilai pH meter waktu titrasi asam basa dimana lengkungan pada grafik pH vs volum asam memperlihatkan titik akhir titrasi/titik ekivalensi

Reaksi yg terjadi adalah sbb :OH- + H+ H2OCO3

2- + H+ HCO3-

HCO3- + H+ H2O + CO2 Pada pH 4,5

Tabel 1.pH titik akhir titrasi alkalinitas untuk beberapa contoh air :

Pada pH 8,3

Contoh Air pH titik akhir titrasi-Air dgn kandungan alkalinitas (CO32-, HCO3-, OH-) sebanyak :-30 sbg mg CaCO3/l-150 sbg mg/l -500

8,3 5,18,3 4,88,3 4,5

- Air dgn kandungan alkalinitas, silikat, fosfat 8,3 4,5

- Limbah industri 8,3 ±3,7

Berdasarkan tabel 1, titik akhir titrasi 4,5 sebenarnya berubah sedikit dengan komposisi air. Bila perlu ketelitian tinggi, pH tersebut dapat dipakai untuk titrasi potensiometris (titrasi kolorometris kurang peka). Namun untuk analisa biasa pH titik akhir tsb dianggap tetap sama 4,3-4,5, yaitu pada saat indikator metil oranye mulai berubah warnanya dari kuning-oranye menjadi kemerah-merahan.

Tabel 2. Indikator yg dapat digunakan untuk titrasi alkalinitas

Jenis Pelarut indikator

Perubahan warna pada interval pH

Warna

Keadaan Basa Keadaan Asam

1. Fenoftalen 50% alkohol 8,0 – 9,0 Merah lembayung

tanpa

2.a. Metil oranye 70% alkohol 3,1 – 4,4 Kuning oranye merah

b. Metil merah + Brom kresol hijau

Air suling 5,25,04,84,6

Biru kehijauanBiru muda dgn kelabuKelabu kemerahan dgn biruMerah muda

Jumlah asam yg diperkirakan utk mencapai titik akhir pertama pada pH 8,3 (sebagian dari alkalinitas total) dikenal sbg nilai P (Phenolptalein), dan yang diperlukan sampai pH 4,3 dikenal sebagai nilai T (Total Alkalinity) atau M (Metil Oranye)

Alkalinitas didapatkan dari titrasi dengan asam, maka lebih tepat kalau hasil dinyatakan sbg ‘x mek ion H+’ yang diperlukan untuk menghapuskan zat-zat alkali di dalam 1 liter sanpel. Tetapi karena alkalinitas biasanya dipakai untuk mengetahui stabilitas air minum perpipaan yaitu hubungan kimiawi antara ion-ion karbonat/bikarbonaat/pH dengan ion-ion kesadahan (terpenting : Ca), semua zat-zat alkalinitas yang ditentukan dgn metode titrasi asam basa tersebut dapat dinyatakan sbg mg CaCO3/L

Gangguan :• Sabun detergen dan lumpur dapat mempengaruhi elektroda dan

memperlambat response pada pH meter.• Usahakan titrasi dilakukan dengan perlahan untuk memberikan waktu yg

cukup bagi keseimbangan pH pada elektroda• Amoniak tinggi jangan dihilangkan, tetapi ikut dianalisis krn merupakan

alkalinitas• CO2 akan memperngaruhi alkalinitas suatu sampel yg terbuka• CO3

-/HCO3-/CO2 yg terlarut dalam sampel akan mencari keseimbangan

baru baru, akibat adanya CO2

• Setiap kegiatan yg bisa memperluas permukaan air, seperti kocokan, pengadukan dan penyaringan dapat mempercepat perubahan tsb, shg titrasi harus selesai dalam waktu singkat (± 5 menit)

• Pengenceran sampel dilarang krn air pengencer mempunyai alkalinitas yg berbeda

• Pemanasan dilarang karena akan mengurang CO2 terlarut, sehingga alkalinitas berkurang pula

Ketelitian :Penyimpangan baku 1-5 mg/L CaCO3 , terjadi pada alkalinitas

antara 20-500 mg/L CaCO3. Bila nilai alkalinitas < 20 mg/L CaCO3 harus dilaksanakan dengan metode khusus.

Pengawetan sampel : - gunakan botol polietilen atau kaca boroksilat.- Isi botol sampai penuh dan tutup dgn baik supaya tidak

ada kontak antara cairan dan udara- Simpan pada suhu rendah 1- 50C- Analisis dilakukan paling lambat 1 haari, apabila kadar

organik tinggi, paling lambat 6 jam

PERHITUNGAN :

Alakilitas (mg CaCO3/L) = [(AxB)/C] x 1000x 50,4 = (A/C) x 1000 (B=0,02)

Alkalinitas (mek/L) = [(AxB)/C] x 1000 = (A/C) x 20

Dimana : A = ml asam H2SO4

B = Normalitas asam (biasanya 0,02 N) C = ml sampel 50,4 = (berat molekul)/2

ASIDITASBanyaknya basa kuat yang dibutuhkan untuk

menaikkan pH sampai 8,3

0 10 20 30 40 50 60 700

2

4

6

8

10

12

14

Vol MO

Merah jambu

Kuning orange

PP

Merah orange

MO

Vol PP

Reaksi : H+ + OH- H2O CO2 HCO3

-

Pada penetapannya :P = m CO2; CO2 = (1000/ml contoh) x Vpp x N x BE.......mg/L

P<m CO2 dan HCO3- CO2 = (1000/ml contoh) x Vpp x N x BE = ....mg/LHCO3- = (1000/ml contoh) x (V mo x N asam) –

(Vpp x N basa) x BE = .........mg/L

pp

m<p H+ dan CO2 H+ = (1000/ml contoh) x (Vpp x N basa) – (V mo x

N asam) x BE =..........mg/LCO2 = (1000/ml contoh) x V mo x N asam x BE

= ........mg/L

Pentingnya Asiditas dalam bidang TL :- Penyebab korosi pipa- CO2 mempengaruhi proses pelunakan- Bila oksidasi mengurangi pH air sd. 4,5 mo terganggu- Dalam pengolahan air secara biologi :

mikroorganisme + z. Organik CO2 + H2O(pH optimum 6 – 8,5)

METODE TITRASI ASAM BASAIndikator : - Methyl Orange/Methyl Red

- Phenolphtalein (pp)

MERAHpH> 8,3 Alkalinitas(HCO3-, CO3

2-, OH-)2. Titrasi dengan HCl sd merah tepat hilang pH = 8,3

3. Tambahkan Methyl Orange Kuning

Titrasi dengan HCl sd. Orange pH = 4,3

TIDAK MERAHpH<8,3 Asiditas (H+, CO2) 2. Titrasi dengan OH- sd. pH = 8,3

3. Tambahkan Methyl Orange Kuning

Titrasi dengan HCl ad. Orange (pH = 4,3

1. Contoh air + pp

• Alkalinitas Asiditas14

8,3

4,3

HCl

HCl

14

8,3

4,3

0

HCl

NaOH

Istilah-Istilah :1. Phenolptalein Alkalinity (OH-, CO3

2-)2. Methyl Orange Acidity : pH < 4,3 (H+)3. Total Alkalinitas (OH-, CO3

2-, CO, CO3-, HCO3

-)4. Pheloptalein Acidity : pH < 8,3 (CO2, H+)

OH- + H+ H2OCO3

- HCO3-

CO32- + H+ H2CO3 CO2

HCO3 H2O

Bila :P = ada nilainya ; m = 0 OH-

P=0, m ada nilainya HCO3-

P>m OH- dan CO32-

P=m CO32-

P<m CO32- dan HCO3

-

P ml (Vp)

M ml (Vm)

pp, pH = 8,3

mo, pH = 4,7

0 10 20 30 40 50 60 700

2

4

6

8

10

12

14

Tidak berwarna

+ mo : kuning menjadi orange

Merah menjadi orange

Hydroxide

Carbonate

A B

C

pH

Kurva Titrasi H2CO3

+ pp : merah muda

ml asam

A : OH- + H+ H2OB : CO3

2- + H+ HCO3-

C : HCO3- + H+ H2CO3

pH = -log [H+]Kw = [H+] [OH-]-log kw = -log [H+] – log [OH-]Pkw = pH + pOHPada 25oC : kw = 10-14; pkw = 14

ALKALINITAS : Basa lemah + Asam kuatASIDITAS : Asam lemah + Basa kuatHA [H+] + [A-]Ka = {[H+] [A-]}/[HA]

1. Asam Lemah + Basa KuatHA + B+ + OH- B+ + A- + H2O B+ kation yg bersatu dgn basa kuat

Untuk menjaga elektronetralitas dalam larutan :∑ kation = ∑ anion [H+] + [B+] = [OH-] + [A-].............(1)

• Pada Awal Titrasi : Hanya ada asam lemah[HA] = c ; c = konsentrasi awalDari persamaan (1) :[H+] ≈ [A-][H+] = √(Ka.[HA] = √(Ka (c-A)

[A-] ≤ c, sehingga : [H+] ≈ √ka.c pH = log [H+] = -1/2 log Ka – ½ log c

pH = ½ (pKa- log c)

• Pada Pertengahan Titrasi 50% reaksi ; terjadi netralisasi[A+] meningkat, [HA] berkurang[B+] = [A-] = ½ c[H+] << [B+] dan [OH-] << [A-]

Bila : [HA] + [A] = c [HA] = ½ cka = {[H+].[1/2 c]} / ½ c[HA] ≈ ka pH = pKa

• Pada Akhir Titrasi jumlah basa yang ditambahkan = jumlah asam dalam larutan asal, sehingga :

[B+] = c dan pH >>>[H+] << [OH-]c ≈ [A-] + [OH-]c- [A-] ≈ [OH-], tetapi c – [A-] = [HA]maka : [HA] ≈ [OH] = kw/[H+]1/[H+] = {[A-]/[kw.a]}1/2

Jadi : pH = ½ (log c +pka + pkw)

2. Basa Lemah + Asam kuat• Pada awal titrasi :

pH = pkw – ½ pkB + ½ log c

• Pada pertengahan titrasi :pH = pkw – pkB

• Pada akhir titrasi :pH = ½( pkw – pkB- log c)