ALKALINITY

Pengertian Alkalinity

Alkalinity adalah kapasitas air untuk menetralkan tambahan asam tanpa penurunan nilai pH larutan. Sama halnya dengan larutan bufer, alkalinity merupakan pertahanan air terhadap pengasaman. Alkalinity adalah hasil reaksi-reaksi terpisah dalam larutan hingga merupakan sebuah analisa “makro” yang menggabungkan beberapa reaksi. Alkalinity dalam air disebabkan oleh ion-ion karbonat (CO₃^2-), bikarbonat (HCO₃^-), hidroksida (OH^-) dan juga borat (BO₃^3-), fosfat (PO₄^3-),    silikat  dan sebagainya.

Dalam air alam alkaliniti sebagian besar disebabkan oleh adanya bikarbonat, dan sisanya oleh karbonat dan hidroksida. Pada keadaan tertentu (siang hari) adanya ganggang dan lumut dalam air menyebabkan turunnya kadar karbon dioksida dan bikarbonat. Dalam keadaan seperti ini kadar karbonat dan hidrok­sida naik, dan menyebabkan pH larutan naik.

 Kalau kadar alkalinity terlalu tinggi (dibandingkan dengan kadar Ca²⁺ dan Mg²⁺ yaitu kadar kesadahan) air menjadi agresif dan menyebabkan karat pada pipa, sebaliknya alkalinity yang rendah dan tidak seimbang dengan kesadahan dapat menyebabkan kerak CaCO₃ pada dinding pipa yang dapat memperkecil penampang basah pipa. Kadar alkalinity yang tinggi menunjukkan adanya senyawa garam dari asam lemah seperti asam asetat, propionat, amoniak dan sulfit (SO₃^2-). Alkalinity juga merupakan para­meter pengontrol untuk anaerobik digester dan instalasi lumpur aktif.

Air yang sangat alkali atau bersifat basa sering mempunyai pH tinggi dan umumnya mengandung padatan terlarut yang tinggi. Sifat-sifat ini dapat menurunkan kegunaannya untuk keperluan dalam tangki uap, proses makanan dan sistem saluran air dalam kota. Alkalinitas memegang  peranan penting dalam penentuan kemampuan air untuk mendukung pertumbuhan ganggang dan kehidupan perairan lainnya. Pada umumnya, komponen utama yang memegang peran dalam menentukan alkalinitas perairan adalah ion bikarbonat, ion karbonat dan ion hidroksil.

Yang lainnya, yang sedikit menyumbang alkalinitas adalah ammonia dan konyugat basa-basa dari asam-asam fosfat, silikat, borat dan asam-asam organik. Alkalinitas umumnya dinyatakan sebagai “alkalinitas fenolftalein” yaitu proses situasi dengan asam untuk mencapai pH 8,3 dimana HCO₃^- merupakan ion terbanyak, dan “alkalinitas total”, yang menyatakan situasi dengan asam menuju titik akhir indicator metal jingga (pH 4,3), yang ditunjukan oleh berubahnya kedua jenis ion karbonat dan bikarbonat menjadi CO₂.

Kalau pH merupakan faktor intensitas, alkalinitas merupakan faktor kapasitas, dimana kapasitas itu merupakan kapasitas air tersebut untuk menetralkan asam. Oleh karena itu kadang-kadang penambahan alkalinitas lebih banyak dibutuhkan untuk mencegah supaya air itu tidak menjadi asam. Dalam kebanyakan air alami alkalinitas disebabkan oleh adanya HCO₃^- dan sedikit oleh adanya CO₃^2- dan air dengan alkalinitas tinggi mempunyai konsentrasi karbon organik yang tinggi.

Dalam media dengan pH rendah, ion hydrogen dalam air mengurangi alkalinitas. 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.

Jenis  - jenis Alkalinity

1. Alkalinity  phenolphatalein adalah alkalinity karbonat.

Anality karbonat meliputi karbonat dan bikarbonat. Bikarbonat masih merupakan ion penyusun alkalinity. Jadi sebenarnya konversi karbonat pada pH 8,3 ini hanya berlangsung setengahnya sehingga perlu ditambahkan asam (titran) untuk mengkonversi bikarbonat menjadi asam karbonat. Dengan kata lain, titrasi dilanjutkan dengan bantuan indikator methyl orange.

2. Alkalinity total

Perubahan warna akan terjadi pada pH 4,4. Penjumlahan dari jumlah titran yang terpakai pada penentuan nilai alkalinity phenolphatalein dengan jumlah titran pada pembentukan asam karbonat merupakan alkalinity total.

Asidimetri

Pengertian Asidimetri

 Asidimetri adalah pengukuran konsentrasi asam dengan menggunakan larutan baku basa, sedangkan alkalimeteri adalah pengukuran konsentrasi basa dengan menggunakan larutan baku asam.

Indikator dan Penggunaannya

Adapun penggunaan indikator digunakan sebagai titrasi dalam asam basa dan untuk mengetahui apakah suatu titrasi telah habis bereaksi atau belum.

Tabel 3.  Jenis Indikator dan Penggunaannya

NO	Nama	Rentang pH	Warna asam	Warna basa
1	Kuning metil	2 – 3	Merah	Kuning
2	Dinitrofenol	2,4 – 4,0	Tidak berwarna	Kuning
3	Jingga metil	3 – 4,5	Merah	Kuning
4	Merah metil	4,4 – 6,6	Merah	Kuning
5	Lakmus	6 – 8	Merah	Biru
6	Fenolftalein	8 – 10	Tidak berwarna	Merah
7	Timolftalein	10 – 12	Kuning	Ungu
8	Trinitrobenzena	12 -13	Tidak berwarna	Jingga

Analisa DO dalam Air

Oksigen Terlarut

          DO atau kadar oksigen terlarut menyatakan kandungan oksigen di dalam air. Kemampuan air dalam melarutkan oksigen sangat tergantung pada suhu air, tekanan gas oksigen dan kemurnian air.

          Dilihat dari jumlahnya, oksigen terlarut adalah satu jenis gas terlarut dalam air pada urutan kedua setelah Nitrogen. Namun jika dilihat kepentingannya bagi kehidupan ikan dan udang, Oksigen menempati urutan paling atas. Oksigen yang sangat diperlukan udang untuk pernafasannya harus dalam bentuk terlarut dalam air, karena udang tidak dapat memanfaatkan Oksigen langsung dari udara.

Analisis Oksigen Telarut

         Oksigen terlarut dapat dianalisis atau ditentukan dengan 2 macam cara, yaitu :

a. Metoda titrasi dengan cara WINKLER

b. Metoda elektrokimia

   Metode Winkler

Metoda titrasi dengan cara WINKLER secara umum banyak digunakan untuk menentukan kadar oksigen terlarut. Prinsipnya dengan menggunakan titrasi iodometri. Sampel yang akan dianalisis terlebih dahulu ditambahkan larutan MnCl₂ den NaOH - KI, sehingga akan terjadi endapan MnO₂. Dengan menambahkan H₂SO₄ atan HCl maka endapan yang terjadi akan larut kembali dan juga akan membebaskan molekul Iodium (I₂) yang ekivalen dengan oksigen terlarut. Iodium yang dibebaskan ini selanjutnya dititrasi dengan larutan standar natrium tiosulfat (Na₂S₂0₃) dan menggunakan indikator larutan amilum (kanji).

Reaksi kimia yang terjadi dapat dirumuskan sebagai berikut :

MnCI₂ + NaOH àMn(OH)₂ + 2 NaCI

2 Mn(OH) ₂ + O₂ à MnO₂ + 2 H₂0

MnO₂ + 2 KI + 2 H₂Oà Mn(OH) ₂ + I₂ + 2 KOH

I₂ + 2 Na₂S₂O₃ àNa₂S₄O₆ + 2 NaI

Kelebihan dan Kelemahan Metode Winkler

Penentuan oksigen terlarut (DO) dengan cara titrasi berdasarkan metoda WINKLER lebih analitis apabila dibandingkan dengan cara alat DO meter. Hal yang perlu diperhatikan dalam titrasi iodometri ialah penentuan titik akhir titrasinya, standarisasi larutan tiosulfat dan pembuatan larutan standar kaliumbikromat yang tepat.Dengan mengikuti prosedur penimbangan kaliumbikromat dan standarisasi tiosulfat secara analitis, akan diperoleh hasil penentuan oksigen terlarut yang lebih akurat. Sedangkan penentuan oksigen terlarut dengan H⁺ 24 cara DO meter, harus diperhatikan suhu dan salinitas sampel yang akan diperiksa. Peranan suhu dan salinitas ini sangat vital terhadap akurasi penentuan oksigen terlarut dengan cara DO meter. Disamping itu, sebagaimana lazimnya alat yang digital, peranan kalibrasi alat sangat menentukan akurasinya hasil penentuan. Berdasarkan pengalaman di lapangan, penentuan oksigen terlarut dengan cara titrasi lebih dianjurkan untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. Alat DO meter masih dianjurkan jika sifat penentuannya hanya bersifat kisaran.

Kelemahan Metode Winkler dalam menganalisis oksigen terlarut (DO) adalah dimana dengan cara WINKLER penambahan indikator amylum harus dilakukan pada saat mendekati titik akhir titrasi agar amilum tidak membungkus iod karena akan menyebabkan amilum sukar bereaksi untuk kembali ke senyawa semula. Proses titrasi harus dilakukan sesegera mungkin, hal ini disebabkan karena I₂ mudah menguap. Dan ada yang harus diperhatikan dari titrasi iodometri yang biasa dapat menjadi kesalahan pada titrasi iodometri yaitu penguapan I₂, oksidasi udara dan adsorpsi I₂ oleh endapan.

Penanggulangan Kelebihan/Kekurangan Oksigen Terlarut

Cara untuk menanggulangi jika kelebihan kadar oksigen terlarut adalah dengan cara :

1.    Menaikkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur naik maka kadar oksigen terlarut akan menurun.

2.    Menambah kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar oksigen terlarut akan menurun karena proses fotosintesis semakin berkurang dan kadar oksigen digunakan untuk pernapasan dan oksidasi bahan – bahan organik  dan anorganik.

Cara untuk menanggulangi jika kekurangan kadar oksigen terlarut adalah dengan cara :

1.    Menurunkan suhu/temperatur air, dimana jika temperatur turun maka kadar oksigen terlarut akan naik.

2.    Mengurangi kedalaman air, dimana semakin dalam air tersebut maka semakin kadar oksigen terlarut akan naik karena proses fotosintesis semakin meningkat.

3.    Mengurangi bahan – bahan organik dalam air, karena jika banyak terdapat bahan organik dalam air maka kadar oksigen terlarutnya rendah.

4.    Diusahakan agar air tersebut mengalir.

Aerasi

Aerasi merupakan metode pengolahan dalam pengaturan penyediaan udara pada bak aerasi, dimana bakteri aerob akan memakan bahan organik didalam air limbah dengan bantuan oksigen. Penyediaan udara yang lancar dapat mencegah terjadinya pengendapan di dalam bak aerasi. Adanya endapan mengakibatkan terjadinya penahanan pemberian oksigen ke dalam sel, dengan  demikian mengakibatkan timbulnya situasi bakteri anaerobic.

Aerasi yang diberikan pada suatu perairan yang tidak terdapat proses fotosintesis akan sangat berpengaruh terhadap kondisi perairan tersebut dan ikan yang ada di dalamnya. Adanya aerasi yang diberikan penurunan oksigen terlarut akibat dari proses respirasi ikan atau perombakan bahan organik akan segera teratasi. Aerasi diharapkan dapat mensuplai kebutuhan oksigen untuk dekomposisi dan respirasi ikan.

   Hukum Proust (Ketetapan Perbandingan)

                        Menyatakan bahwa dalam suatu senyawa perbandingan massa unsur-unsur penyusunannya selalu tetap. Contoh :

Fe	S	FeS	Keterangan
7 g	4 g	11 g	-
8 g	4 g	11 g	Sisa Fe = 1 gram
14 g	9 g	22 g	Sisa S = 1 gram
22 g	14 g	33 g	Sisa Fe = 1 gram, Sisa S = 2 gram

           Besi (Fe) dan belerang (S) akan bereaksi membentuk besi-belerang (FeS) dengan perbandingan massa selalu 7 : 4.

H2	O2	H2O	Keterangan
1 g	8 g	9 g	-
2 g	8 g	9 g	Sisa H2 = 1 gram
2 g	17 g	18 g	Sisa O2 = 1 gram
4 g	25 g	27 g	Sisa H2 = 1 gram, Sisa O2 = 1 gram

           

     Hidrogen (H) akan bereaksi dengan oksigen (O) membentuk molekul air (H₂O) dengan perbandingan massa selalu 1 : 8.

Jadi molekul oksigen memiliki konstanta 8 terhadap air.