Titrasi Pengendapan, Penetapa Kesadahan Air, dan Gravimetri

1. Titrasi Pengendapan

Titrasi pengendapan merupakan metode titrasi yang menghasilkan endapan yang merupakan indikator telah tercapainya titik akhir titrasi. Titrasi pengendapan dengan menggunakan  perak nitrat sebagai endapan disebut metode argentometri.

Senyawa yang biasa digunakan untuk membentuk endapan pada proses perak halida adalah perak nitrat (AgNO3). Contoh reaksi pengendapan adalah ion halida dan ion perak (Ag+). Titrasi ini disebut titrasi argentometri dimana analit diukur dalam bentuk ion halida terhadap larutan standar perak nitrat (AgNO3).Jenis titrasi pengendapan yang meliputi ion halida (Cl-, I-, Br-) dan ion perak. Kelarutan suatu endapan adalah keseimbangan antara konsentrasi larutan jenuh dalam bentuk molaritas. Kelarutan bergantung pada berbagai kondisi seperti tekanan, suhu, komposisi pelarut, dan konsentrasi komponen lain dalam larutan.  Proses pengendapan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

• Suhu

 ketika kelarutan meningkat, suhu juga meningkat. Semakin tinggi suhu, semakin sedikit endapan yang terbentuk. Hal ini karena Sebagian besar endapan berada dalam larutan.

•   Jenis pelarut

 Senyawa garam anorganik lebih mudah larut dalam air dibandingkan pelarut organik seperti alkohol dan asam asetat.

•  Pengaruh ion sejenis

 Bila dilarutkan dalam larutan yang mengandung ion serupa, kelarutan endapan lebih rendah dibandingkan dalam air saja.

•  Pengaruh nilai pH.

 Karena proton berikatan dengan endapan anionik, pH dapat mempengaruhi kelarutan endapan untuk garam yang komposisi anioniknya berasal dari asam lemah. Misalnya, ketika pH meningkat, H+ bergabung dengan I-  membentuk HI, sehingga meningkatkan kelarutan endapan AgI.

•   Efek hidrolisis.

 Ketika garam dari asam lemah dilarutkan dalam air, konsentrasi H+ berubah, menghidrolisis kation garam sehingga akan terjadi perubahan yang meningkatkan kelarutan garam.

•  Pengaruh ion kompleks.

 Peningkatan kelarutan garam yang tidak larut disebabkan oleh pembentukan kompleks antara kation garam dan ligan. Misalnya, penambahan larutan NH3 membentuk kompleks Ag(NH3)2Cl, sehingga meningkatkan kelarutan AgCl.

        Prinsip kerja  metode pengendapan adalah terbentuknya endapan yang tidak  larut antara larutan standar dan sampel. Misalnya, saat mengukur titrasi NaCl, ion perak dalam larutan standar bereaksi dengan ion klorida dalam sampel, membentuk endapan putih garam yang tidak larut, atau perak klorida. Jika reaksi berlangsung cepat dan  kuantitatif serta terbentuk endapan, analisis dapat digunakan untuk menentukan titik akhir titrasi.

       Reaksi pengendapan dapat ditentukan dengan menggunakan indikator yang dapat menyebabkan terbentuknya endapan jika mekanisme reaksi berhasil. Ada tiga jenis indikator yang  berhasil dikembangkan dengan menggunakan garam perak. Salah satunya adalah metode Mohr, yang menggunakan ion kromat untuk membentuk kromat perak  berwarna coklat. Penggunaan ion Fe3+ pada proses Volhard membentuk kompleks  berwarna dengan ion tiosianat (SCN-). Menggunakan indikator adsorpsi dalam metode Fajans.

 Ada banyak cara untuk menentukan apakah titik akhir titrasi telah tercapai, yaitu:

• Guy-Lussac

 Karena kecenderungan AgX  untuk mengendapkan dan membentuk larutan koloid dengan adanya ion sejenis yang berlebih, tidak ada indikator yang digunakan dalam menentukan titik akhir dalam metode tersebut. AgX tidak mengendap dan berawan merata. Ketika titik ekivalen (1% sebelum ekivalensi) semakin dekat, larutan koloid akan mengeras karena muatan pada ion pelindung tidak lagi cukup kuat untuk menahan aglomerasi.  AgX mengendap dalam bentuk presipitat (gumpalan) pada larutan induk  bening.  Titik akhir titrasi tercapai ketika kekeruhan hilang setelah ditambahkan setetes titran. 

• Metode Mohr.

 Jumlah ion klorida dan bromida (Cl- dan Br-) dapat ditentukan dengan menggunakan metode Mohr. Kalium kromat dalam bentuk terlarut dapat digunakan sebagai indikator.  Solusinya harus memiliki suasana netral, pH berkisar antara 6,5 hingga 10. Pada pH di atas 10, oksida perak terbentuk dalam bentuk endapan dan diubah menjadi Ag2O, sedangkan pada pH di bawah 6,5 (asam),  ion H+ bereaksi dengan kromat.

2Ag^+ + CrO42- Ag2CrO4

                        Endapan Merah Bata

Larutan berada dalam keadaan netral atmosfer, yaitu nilai pH berkisar antara 6,5 hingga 10.Pembentukan Perak Pada pH > 10, oksida dalam bentuk endapan berubah menjadi Ag2O. Namun jika pH di bawah 6,5 (asam),  ion H+ akan bereaksi dengan ion kromat membentuk Cr2O7^2-.

• Metode Volhard

 larutan garam perak dititrasi dengan larutan tiosianat  menggunakan larutan besi (Fe3+ ) sebagai indikator dalam lingkungan asam, menghasilkan larutan  kompleks feritiosianat berwarna merah. Fe3+ + CNS- Fe(CNS)2+ Larutan merah Tentukan jumlah klorida, bromida, iodida, dan tiosianat dengan menggunakan metode Volhard. Larutan standar AgNO3 yang berlebih ditambahkan ke dalam larutan dan kelebihan AgNO3 dititrasi lagi dengan larutan tiosianat. Hidrolisis ion Fe3+ dapat dicegah pada lingkungan asam (Yusaerah dkk., 2022).

2. Penetapan Kesadahan Air

Kesadahan merupakan salah satu parameter kimia yang menggambarkan kualitas air bersih. Tingkat kesadahan air pada dasarnya ditentukan oleh jumlah kalsium (Ca) dan magnesium (Mg). Baku mutu air untuk air bersih dan air minum memiliki kesadahan maksimum yang diijinkan sebesar 500 mg/L (sebagai Ca) dan kesadahan minimum yang diijinkan sebesar 75 mg/L. Kesadahan air dibagi menjadi dua kategori yaitu  kesadahan sementara dan kesadahan permanen. Kesadahan sementara disebabkan oleh adanya  senyawa bikarbonat (HCO3) di dalam air, yang jika dipanaskan akan terurai menjadi CO2 dan O, meninggalkan endapan yang dapat dipisahkan. Kesadahan ini dapat dihilangkan dengan cara direbus sehingga membentuk kulit pada alat perebusan. Kesadahan permanen disebabkan oleh pengikatan ion kalsium (Ca2+) atau ion magnesium (Mg2+) pada Cl-, SO42- , dan NO3-.  Kesadahan permanen hanya dapat dihilangkan dengan menambahkan zat lain atau dengan perlakuan khusus (Cholil et al., 2016).

Tingginya kandungan garam mineral Ca(HCO3)2 dan Mg(HCO3)2 menyebabkan kesadahan air.  Air sadah berkontribusi penting terhadap asupan kalsium dan magnesium bagi makhluk hidup, terutama manusia. Disisi lain, air sadah memiliki dampak negatif terhadap kebersihan lingkungan. Tingginya tingkat kesadahan air tanah menyebabkan jumlah busa yang dihasilkan oleh deterjen saat mencuci berkurang.  Air sadah juga dapat menyebabkan korosi pada perabot rumah tangga. Selain itu, air sadah mempunyai dampak terhadap kesehatan, antara lain  penyumbatan pembuluh darah di jantung, kanker, kerusakan  sistem saraf pusat, penyakit Alzheimer, diabetes, batu ginjal, kesehatan reproduksi, dan pengeroposan tulang. (La Kilo, 2018).

Penentuan kekerasan total dengan metode analisis gabungan menggunakan larutan standar Na2EDTA dan indikator EBT. Jika indikator EBT ditambahkan ke dalam larutan yang mengandung ion Ca 2+ dan Mg 2+ pada pH 10 0,1, larutan berubah menjadi merah anggur. Titrasi selanjutnya dengan Na2EDTA menghasilkan perubahan warna dan kombinasi ion Ca 2+ dan Mg 2+. Hal ini ditunjukkan dengan warna biru pada larutan  merah anggur yang merupakan titik akhir titrasi.

3. Gravimetri

Metode gravimetri untuk analisis kuantitatif didasarkan pada stoikiometri reaksi pengendapan, yang umumnya dinyatakan sebagai:

aA + pP AaPp

"a" adalah koefisien reaksi ekuivalen dari  reaktan analit (A) dan "p" adalah koefisien reaksi ekivalen dari reaktan pengendap (P), yaitu rumus molekul reaksi kimia yang dihasilkan dari  reaksi dimana AaPp tergolong sedikit larut (pengendapan) dan beratnya dapat diukur secara akurat setelah proses pencucian dan pengeringan.  Reaktan pengendapan P umumnya ditambahkan secara berlebihan untuk mencapai proses pengendapan yang sempurna. Misalnya pengendapan ion Ca2+  menggunakan reaktan pengendapan ion oksalat C2O42- dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut.

Reaksi yang menyertai pengendapan: Ca2+ + C2O42-   CaCO4 (s)

Reaksi yang menyertai pengeringan: CaCO4 CaO +CO2 + CO

Metode gravimetri pada dasarnya dapat dilakukan dengan  cara sebagai berikut:

a) Metode evaporasi gravimetri,  Untuk Misalnya, mengukur kadar air. (Air kristalisasi atau air yang ada di dalam biji).

b) Analisis gravimetri elektrolitik, Zat yang akan dianalisis ditempatkan dalam sel elektrolitik. Setelah dilakukan elektrolisa, maka logam yang mengendap pada katoda selanjutnya dapat ditimbang.

c) Gravimetri metode pengendapan, menggunakan pereaksi yang akan menghasilkan endapan dengan zat yang dianalisa sehingga mudah untuk di pisahkan dengan cara penyaringan.  Misalmya Ag+ diendapkan sebagai AgCl. Ion besi (Fe3+) diendapkan sebagai Fe(OH)3 yang setelah dipisahkan, dipijarkan dan ditimbang sebagai Fe2O3.

Persyaratan umum  metode pengendapan gravimetri adalah:

a. Untuk dapat mengendapkan secara kuantitatif zat yang akan dipisahkan, harus mempunyai kelarutan yang rendah.

b.  Endapan harus dipisahkan dengan  penyaringan.

c. Komponen yang diinginkan harus dapat dirubah menjadi senyawa murni dengan susunan kimia yang tepat.