k.wr ‘14

PENENTUAN AMONIA DALAM AIR

TUJUAN

Mempelajari metode analisis ammonia dengan indofenol serta aplikasinya untuk penentuan

kandungan ammonia dalam sampel air alam.

DASAR TEORI

Ammonia (NH3) dan garam-garamnya bersifat mudah larut dalam air. Ion ammonium

merupakan bentuk transisi dari ammonia. Selain terdapat dalam bentuk gas, ammonia

membentuk kompleks dengan beberapa ion logam. Ammonia banyak digunakan dalam proses

produksi urea, industry bahan kimia, serta industry bubur kertas dan kertas. Ammonia yang

terukur di perairan berupa ammonia total (NH3 dan NH4+). Ammonia bebas tidak dapat

terionisasi, sedangkan ammonium (NH4+) dapat terionisasi (Effendi, 2003).

Konsentrasi ammonia yang tinggi pada permukaan air menyebabkan kematian ikan

pada perairan tersebut. Nilai pH sangat mempengaruhi apa jumlah ammonia yang ada akan

bersifat racun atau tidak. Pada kondisi pH rendah akan beracun bila jumlah ammonia banyak,

sedangkan pada pH tinggi hanya dengan jumlah ammonia yang rendah sudah bersifat racun

(Jenie, 1993).

BOD (Biochemical Oxygen Demand) adalah oksigen yang diperlukan oleh

mikroorganisme untuk mengoksidasi senyawa kimia. Nilai BOD berguna untuk mengetahui

apakah air limbah mengalami bidegradasi atau tidak. COD (Chemical Oxygen Demand) adalah

kebutuhan oksigen dalam proses oksidasi secara kimia. Nilai COD selalu lebih besar dari BOD

karena senyawa kimia lebih mudah teroksidasi secara kimia daripada secara biologi (Siregar,

2005).

Ammonia sangat berperan dalam pencemaran air. Ammonia merupakan salah satu zat

beracun serta bahan organic yang berbahaya. Keadaan ini menyebabkan berkurangnya

kandungan oksigen terlarut dalam air. Air yang hampir murni mempunyai nilai BOD kira-kira 1

ppm, dan air yang mempunyai nilai BOD 3 ppm masih dianggap cukup murni. Tapi kemurnian

air diragukan jika nilai BODnya mencapai 5 ppm atau lebih (Fardiaz, 1992).

Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup nomor KEP-

51/MENLH/10/1995 Tentang Baku Mutu Limbah Cair bagi Kegiatan Industry menyatakan bahwa

baku mutu limbah cair ammonia bebas dikatakan normal pada rentang 1 – 5 mg/L. Selain itu

juga dijelaskan beberapa kadar maksimal ammonia bebas dalam berbagai industry seperti

industry peyamakan kulit 10,0 mg/L, industry minyak sawit 20 mg/L, industry karet 10 mg/L,

industry pupuk urea 50 mg/L, industry karet lateks pekat 15 mg/L, industry karet bentuk kering

5 mg/L, dan industry kayu lapis 4 mg/L (MENLH, 1995).

k.wr ‘14

Metode standar untuk menentukan ammonia dalam sampel air yakni dengan reaksi

klasik indophenol-blue. Dalam larutan alkaline pH 10,8 – 11,4, ammonia bereaksi secara

kuantitatif dengan hipoklorida membentuk monokloramin. Hasil senyawa bereaksi dengan

fenol dalam katalis ion nitroprusida dan adanya sisa jumlah hiploklorida membentuk indofenol-

blue. Besarnya jumlah indophenol-blue yang terbentuk diukur secara spektrofotometri pada

630 nm (Karlberg, 1989).

Spektrofotometer UV-Visibel digunakan untuk mengukur absorbansi pada spectrum

daerah UV dan visible. Instrument ini merupakan bentuk colorimeter yang dapat menyediakan

cahaya monokromatis. Prisma akan memecah cahaya menjadi komponen warnanya dan dapat

langsung menjadi cahaya monokromatis dari larutan sampel yang dianalisis. Sorotan cahaya

mengandung kekuatan foton. Saat foton mengenai molekul analit, analit akan terabsorb oleh

foton, sehingga jumlah foton berkurang (Nair, 2007).

ALAT DAN BAHAN

Alat-alat yang diperlukan pada percobaan ini meliputi spektrofotometer UV-Vis, labu

takar, gelas beker, pipet ukur, pipet tetes, pipet pump, wadah sampel, kuvet, dan tisu.

Sedangkan bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini meliputi larutan standar

NH4 10 ppm, fenol 10%, larutan natrium nitropussida, larutan oksidator, akuades, sampel 1

(ammonia), sampel 2 (ammonia + Cr(VI)), dan sampel 3 (ammonia + nitrit).

CARA KERJA

Pada pembuatan larutan standar, ke dalam 7 buah labu takar 25 ml dimasukkan

berturut-turut 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; dan 0,6 ml larutan standar NH4 10 ppm, ditambahkan

tiap labu takar dengan 2 ml larutan fenol 10% dan dikocok sampai sempurna. Selanjutnya

ditambahkan ke tiap labu takar 1 ml natrium nitroprussida dan 2 ml oksidator, diaduk sampai

homogen dan diencerkan tiap labu takar dengan akuades sampai batas. Larutan lalu dituang ke

wadah sampel dan ditutup serta dibiarkan pada suhu ruang selama kira-kira 1 jam.

Pada penentuan panjang gelombang maksimum indofenol, digunakan larutan yang

mengandung 0,3 ml larutan standar NH4 10 ppm sebagai pengukuran dan larutan yang

mengandung 0 ml larutan standar NH4 10 ppm sebagai blangko. Pengukuran absorbansi

dilakukan untuk panjang gelombang antara 580 – 680 nm dengan interval 10 nm.

Pengukuran larutan standar digunakan larutan yang mengandung 0 ml larutan standar

NH4 10 ppm sebagai blangko. Kemudian diukur semua larutan standar yang telah dibuat

sebelumnya menggunakan panjang gelombang maksimum. Lalu dibuat kurva kalibrasinya.

Pada penentuan kandungan ammonia dalam sampel, ke dalam 3 buah labu takar 25 ml

dimasukkan 0,3 ml larutan sampel 1, 2, dan 3, serta ditambahkan tiap labu takar dengan 2 ml

k.wr ‘14

larutan fenol 10% dan dikocok sampai sempurna. Selanjutnya ditambahkan ke tiap labu takar 1

ml natrium nitroprussida dan 2 ml oksidator, diaduk sampai homogen dan diencerkan tiap labu

takar dengan akuades sampai batas. Larutan lalu dituang ke wadah sampel dan ditutup. Setiap

jenis sampel dibuat 3 kali. Kemudian larutan dibiarkan pada suhu ruang selama kira-kira 1 jam.

Setelah itu, diukur absorbansinya dengan menggunakan panjang gelombang maksimumnya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

HASIL PERCOBAAN

Penentuan Panjang Gelombang Maksimum

Panjang Gelombang (λ)

(nm) Absorbansi (A)

580

590

600

610

620

630

640

650

660

670

680

0,015

0,020

0,015

0,030

0,090

0,080

0,075

0,060

0,055

0,040

0,030

Penentuan Kurva Kalibrasi

Volume larutan standar

NH4 10 ppm (ml) Absorbansi (A)

Konsentrasi (C)

(ppm)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0

0,015

0,025

0,030

0,050

0,100

0,160

0

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

Penentuan Kandungan Ammonia dalam Sampel

Sampel Absorbansi (A) Konsentrasi (C)

(ppm) I II III

k.wr ‘14

Sampel I

(ammonia) 0,085 0,07 0,065 12,643±1,441

Sampel II

(ammonia+Cr(VI) 0,06 0,065 0,065 11,258±0,399

Sampel III

(ammonia+nitrit) 0,06 0,07 0,07 11,720±0,799

PEMBAHASAN

Pada percobaan ini akan dilakukan penentuan kadar ammonia dalam air metode

indofenol dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Pada analisis ammonia ini

dilakukan tiga macam percobaan, yaitu penentuan panjang gelombang maksimum,

pembuatan kurva kalibrasi, dan penentuan konsentrasi ammonia dalam beberapa

sampel air. Adapun sampel air yang akan dianalisis kadar amonianya, yakni sampel 1

(ammonia), sampel 2 (ammonia+Cr(VI)), dan sampel 3 (ammonia+nitrit).

Pada analisis amonia ini digunakan spektrofotometer UV-Vis. Penggunaan

spektrofotometer UV-Vis ini dikarenakan pada metode indofenol ini akan membentuk

senyawa kompleks indophenol-blue yang berwarna biru. Senyawa indophenol-blue ini

tentunya mengandung kromofor, sehingga tentu dapat dianalisis menggunakan

spektrofotometer UV-Vis karena spektrofotometer ini hanya dapat menganalisa

senyawa yang mengandung kromofor (zat warna).

Metode indofenol merupakan metode untuk menentukan ammonia secara tidak

langsung. Larutan oksidator pada percobaan ini merupakan larutan campuran alkali dan

larutan hipoklorida, sehingga penambahan oksidator akan mengoksidasi ammonia

menjadi suatu amina klorida. Adanya penambahan natrium nitroprusida berfungsi

sebagai katalisator yang dapat mempercepat berlangsungnya reaksi, sedangkan

penambahan fenol berfungsi untuk pereaksi yang dapat membentuk kompleks dengan

ammonia (sebagai pengompleks), sehingga menghasilkan senyawa berwarna biru yang

disebut indophenol-blue.

Secara lebih jelas, proses reaksi dengan metode indofenol ini terjadi saat larutan

yang mengandung ammonia dioksidasi oleh ion hipoklorida (oksidator) menjadi suatu

amina klorida (monokloramin). Adanya katalis natrium nitroprusida menyebabkan

amina klorida yang terbentuk lalu bereaksi dengan fenol yang telah terdeprotonasi

menghasilkan suatu senyawa intermediate. Senyawa intermediate ini kemudian akan

bereaksi lagi dengan kelebihan fenol membentuk senyawa kompleks berwarna biru

(indophenol-blue). Besarnya jumlah indophenol-blue yang terbentuk inilah yang diukur

menggunakan spektrofotometri UV-Vis.

k.wr ‘14

Reaksi selengkapnya yang terjadi adalah sebagai berikut.

Jika dilihat dari reaksi di atas, terlihat bahwa 1 mol indophenol-blue sebanding

dengan 1 mol ammonia (NH3). Sehingga, walaupun yang dihitung merupakan absorbansi

indophenol-blue namun juga dapat dijadikan nilai konsentrasi untuk ammonia karema

perbandingan molnya sama.

Setiap analisis menggunakan spektrofotometri UV-Vis, perlu diukur terlebih

dahulu panjang gelombang maksimumnya. Hal ini dikarenakan panjang gelombang

maksimum merupakan panjang gelombang di mana absorbansi yang dialami oleh suatu

zat terjadi yang paling besar. Hal ini karena pada panjang gelombang tersebut cahaya

yang diserap oleh larutan telah sesuai, sehingga memberikan absorbansi yang

maksimum. Cahaya/sinar visible yang diserap sudah merupakan warna komplementer

dari warna larutan yang dianalisis. Sehingga, pada panjang gelombang maksimum inilai

yang merupakan kondisi paling sesuai untuk melakukan analisis.

Pada penentuan panjang gelombang maksimum, digunakan salah satu jenis

larutan standar dengan konsentrasi tertentu (pada percobaan ini digunakan konsentrasi

0,12 ppm). Penggunaan konsentrasi yang akan digunakan tidak terlalu berpengaruh

ingin digunakan konsentrasi berapapun asalkan saat pengujian selalu digunakan

konsentrasi yang sama. Pengujian dilakukan pada panjang gelombang 580 – 680 nm

dengan interval 10 nm. Semakin pendek interval yang digunakan akan semakin baik

karena akan lebih teliti.

Larutan yang akan diuji dimasukkan ke dalam kuvet. Penggunaan kuvet harus

dengan bentuk dan ukuran yang sama antara satu larutan dengan yang lainnya. Hal ini

dimaksudkan agar luasan daerah paparan penyerapan sinar oleh larutan dapat sama

pada setiap analisis larutan. Jika penggunaan ukuran kuvet berbeda, maka dapat

mempengaruhi perbandingan hasil absorbansi yang terjadi.

Penuangan larutan yang akan dianalisis juga harus sama pada setiap larutan

(volumenya harus sama). Hal ini dikarenakan jika volumenya berbeda antar larutan,

maka tentu saja besarnya komposisi yang terpapar oleh sinar pun akan berbeda,

sehingga juga dapat mempengaruhi perbandingan absorbansi yang terjadi. Sebelum

k.wr ‘14

dimasukkan ke sel sampel, bagian luar kuvet juga perlu dibersihkan agar tidak basah

karena dapat berpengaruh pada hasil absorbansinya.

Setiap pengukuran spektrofotometri harus ada larutan blangko. Larutan blangko

ini bertujuan untuk mengetahui besarnya absorbansi terhadap larutan jika tanpa analit.

Larutan blanko biasanya digunakan untuk larutan pembanding dalam analisis atau

larutan penetralan karena untuk menstabilkan absorbsi akibat perubahan voltase dari

sumber cahaya. Sehingga, saat pengujian dengan spektrofotometri UV-Vis, pengujian

harus selalu diawali pengujian terhadap larutan blangko dahulu baru pengujian pada

larutan yang akan dianalisis.

Berdasarkan hasil percobaan penentuan panjang gelombang maksimum,

diperoleh nilai absorbansi tertinggi yakni pada 0,09 yang diperoleh saat nilai panjang

gelombangnya 620 nm. Hal ini berarti bahwa panjang gelombang maksimumnya yakni

620 nm. Jika dibandingkan dengan teoritis, diketahui bahwa kompleks indophenol-blue

menyebabkan larutan berwarna biru. Warna ini merupakan warna yang diamati, namun

warna yang diserap merupakan warna komplementernya. Warna biru memiliki warna

komplementer oranye dengan panjang gelombang sekitar 630 nm. Sehingga, panjang

gelombang 620 nm yang diperoleh sudah mendekati benar karena berada pada rentang

panjang gelombang warna oranye yang merupakan warna komplementer dari

larutannya.

Pada penentuan absorbansi larutan standar, digunakan larutan standar NH4

dengan konsentrasi yang bervariasi, yakni dengan konsentrasi 0,04; 0,08; 0,12; 0,16; 0,2;

dan 0,24 ppm yang diukur absorbansinya dengan menggunakan panjang gelombang 620

nm. Pada sampel dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali dengan tujuan untuk

mengurangi tingkat kesalahan pengukurannya.

Berdasarkan hasil percobaan penentuan absorbansi larutan standar konsentrasi

0; 0,04; 0,08; 0,12; 0,16; 0,2; dan 0,24 ppm, sehingga dapat dibuat kurva kalibrasi antara

C vs A. Kurva akan membentuk garis lurus dengan persamaan garis y = 0,602x – 0,018

dan R2 = 0,846. Dengan menggunakan persamaan garis tersebut, maka absorbansi tiap

sampel yang diperoleh disubstitusikan ke dalam persamaan tersebut dan dapat

diketahui konsentrasi ammonia dalam setiap sampel. Pada sampel 1 (ammonia)

diperoleh konsentrasi 12,643±1,441 ppm, pada sampel 2 (ammonia+Cr(VI)) diperoleh

konsentrasi 11,258±0,399 ppm, dan pada sampel 3 (ammonia+nitrit) diperoleh

konsentrasi 11,720±0,799 ppm. Jika dibandingkan dengan batas maksimum kadar

ammonia dalam air berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup nomor

KEP-51/MENLH/10/1995 dapat dikatakan bahwa ketiga sampel air tersebut telah

tercemar ammonia dan tidak layak digunakan.

Penggunaan setiap larutan standard dan sampel harus diencerkan dahulu saat

preparasi karena proses analisis dengan spektrofotometer tidak bisa dilakukan dengan

k.wr ‘14

larutan yang memiliki konsentrasi tinggi. Jika digunakan larutan dengan konsentrasi

tinggi justru akan menyebabkan penyimpangan nilai absorbansinya, sehingga grafik

yang terbentuk tidak lagi linear. Hal ini karena konsentrasi yang tinggi akan terdapat

banyak molekul dalam larutan, sehingga justru terjadi interaksi antar molekul itu

sendiri. Hal ini menyebabkan interaksi molekul dengan cahaya atau penyerapan radiasi

menjadi tidak maksimal.

KESIMPULAN

...

DAFTAR PUSTAKA

Departemen Lingkungan Hidup, 1995, Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No KEP-

51/MENLH/10/1995, Baku Mutu Limbah Cair Bagi Kegiatan Industri.

Effendi, H., 2003, Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya dan Lingkungan Perairan,

Penerbit Kanisius, Jogyakarta.

Fardiaz, S., 1992, Polusi Air dan Udara, Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

Jenie, dkk., 1993, Penanganan Limbah Industri Pangan, Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

Karlberg, B., 1989, Flow Injection Analysis: A Practical Guide, Elsevier Science Publisher,

Amsterdam.

Nair, A. J., 2007, Principle of Biotechnology, Laxmi Publications, New Delhi.

Siregar, S. A., 2005, Instalasi Pengolahan Air Limbah, Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

MSDS Ammonia

Sifat fisik dan kimia

Rumus molekul: NH3

Berat molekul : 17,03 g/mol

Titik didih : -33⁰C (-27,4 ⁰F)

Titik beku : -77,7⁰C (-107,9⁰F)

Identifikasi Hazard

Tidak merusak atau membakar wadah, tidak menghirup gas ammonia, tidak mengenai

pada kulit atau pakaian. Digunakan hanya dengan ventilasi yang memadai, disimpan

wadah tertutup, dan dicuci bersih setelah menangani.

P3K

Mata : dibilas dengan air mengalir selama 15 menit dengan kelopak mata

terbuka.

k.wr ‘14

Kulit : dibilas dengan air dan sabun, serta diberi obat penahan rasa sakit (krim

anti bakteri)

Terhirup : mencari udara segar, jika sulit bernafas diberi oksigen

Tertelan : tidak memberi apapun lewat mulut