The alkalinitas air adalah ketahanan terhadap perubahan pH karena penambahan zat asam atau cairan. Karakteristik ini sering disalahartikan dengan basicity. Penambahan CO 2 misalnya, dapat menyebabkan penurunan pH (kebasaan) tanpa mengubah alkalinitas.
Di air tawar, alkalinitas terutama disebabkan oleh kontribusi senyawa seperti karbonat (CO 3 2- ), bikarbonat (HCO 3 - ) dan hidroksil (OH - ). Dalam air laut, kontribusi boron hidroksida (BOH 4- ), silikat (SiO 4 2- ) dan fosfat (PO 4 3- dan HPO 4 2- ) harus ditambahkan.
Air tanah, contoh air yang sangat basa. Sumber: Max Pixel.
Alkalinitas air biasanya dinyatakan dalam mEq / L, sesuai dengan jumlah asam yang digunakan dalam titrasinya: hidroklorik atau sulfat. Biasanya juga dinyatakan sebagai mg CaCO 3 / L, atau part per million (ppm), bahkan jika ada garam lain.
Karakteristik air ini biasanya dikaitkan dengan kesadahannya, karena kalsium dan magnesium karbonat berkontribusi pada alkalinitas. Sementara kalsium dan magnesium, yaitu kation logamnya Ca 2+ dan Mg 2+ , adalah unsur yang bertanggung jawab atas kesadahan air.
Apa alkalinitas air?
Ini adalah kemampuan air untuk menetralkan zat asam yang mungkin dimasukkan ke dalamnya, sehingga menghindari penurunan pH. Tindakan penyangga ini disebabkan oleh adanya asam lemah dan basa konjugatnya.
Basa dapat bereaksi dengan asam menjadi netral secara elektrik, yaitu spesies tak bermuatan.
HCO 3 - + H + <=> CO 2 + H 2 O
Bikarbonat (persamaan kimia di atas) bereaksi dengan ion hidrogen menjadi karbon dioksida, senyawa yang tidak bermuatan. Satu mol HCO 3 - mewakili ekivalen molar. Sedangkan karbonat (CO 3 2- ) mewakili dua ekivalen molar.
Air tanah
Airtanah membawa senyawa dari hujan asam, termasuk asam sulfat. Kehadiran karbondioksida dari atmosfer yang larut dalam air juga dapat membentuk asam karbonat.
Asam bekerja pada batuan kapur, kaya kalsium dan magnesium karbonat, menyebabkan pembubarannya. Hal ini menyebabkan penumpukan karbonat dan bikarbonat di dalam air, yang merupakan penyebab utama alkalinitasnya.
2 CaCO 3 + H 2 SO 4 → 2 Ca 2+ + 2HCO 3 - + SO 4 2-
Menambahkan asam (di atas) menyebabkan peningkatan alkalinitas selama lebih banyak bikarbonat yang dihasilkan daripada hidrogen yang tersisa dari reaksi sebelumnya.
Ketika air tanah alkali bersentuhan dengan atmosfer, ia kehilangan karbon dioksida dan endapan karbonat, yang menurunkan alkalinitas. Keseimbangan dinamis kemudian dibuat antara atmosfer, air, dan mineral karbon.
Pada kondisi yang ada di perairan permukaan, kontribusi karbonat terhadap alkalinitas menurun, dan bikarbonat menjadi penyumbang maksimumnya.
Air laut
Selain ion karbonat, bikarbonat, dan hidroksil dan hidrogen, senyawa lain berkontribusi pada alkalinitas air. Ini termasuk borat, fosfat, silikat, basa terkonjugasi dari asam organik dan sulfat.
Proses anaerobik seperti dinitrifikasi dan reduksi sulfat terjadi di lautan dan laut yang memiliki kontribusi sebesar 60% terhadap alkalinitas air. Proses ini mengkonsumsi hidrogen, sehingga menyebabkan peningkatan pH, selain berasal N 2 dan H 2 S.
Secara umum, proses anaerobik menyebabkan peningkatan alkalinitas. Sebaliknya, proses aerobik menghasilkan penurunan di dalamnya. Di perairan permukaan, dengan adanya oksigen, terjadi proses degradasi bahan organik yang terbawa air.
Saat terdegradasi, H + diproduksi, yang terbawa ke air, menghasilkan penurunan alkalinitas.
Pencemaran lingkungan menyebabkan, antara lain, mencairnya tutup kutub, yang mengakibatkan peningkatan volume air laut. Hal ini menyebabkan pengenceran senyawa yang menyebabkan alkalinitas air laut, dan karenanya menurun.
Unit
Alkalinitas air biasanya dilaporkan sebagai mg CaCO 3 / L, meskipun kalsium karbonat bukan satu-satunya senyawa yang ada, juga bukan satu-satunya penyumbang alkalinitas air. Mg / L karbonat dapat diubah menjadi mEq / L dengan membaginya dengan 50 (berat ekuivalen perkiraan CaCO 3 ).
Penentuan
Ini ditentukan dengan mentitrasi basa yang ada dalam air dengan asam kuat. Asam yang paling banyak digunakan adalah 0,1 N hidroklorik dan 0,02 N sulfat.
50 mL air yang akan dititrasi diukur dalam labu ukur, masukkan volume air tersebut ke dalam labu Erlenmeyer 250 mL. Campuran indikator sering digunakan, umumnya fenolftalein dan jingga metil. Asam ditempatkan dalam buret dan dituangkan setetes demi setetes ke dalam air yang sedang dititrasi.
Jika alkalinitas air lebih besar dari 9,6 pada awal titrasi dengan asam, variasi pewarnaan yang disebabkan oleh fenolftalein tidak akan diamati. Kemudian, ketika pH menurun antara 9,6 dan 8,0, kemunculan warna arus akan diamati, yang menghilang jika pH turun dari 8,0 selama titrasi.
Tahapan gelar
Selama tahap pertama, karbonat dititrasi, reaksi yang diuraikan dalam persamaan berikut:
CO 3 2- + H 3 O + <=> HCO 3 - + H 2 O
Karena asam terus ditambahkan selama titrasi, warna larutan titrasi berubah menjadi oranye karena perubahan yang terjadi pada jingga metil, yang menunjukkan bahwa bentuk karbonat dan basa lainnya telah dikonsumsi seluruhnya.
Pada tahap akhir, hanya asam karbonat yang tersisa:
HCO 3 - + H 3 O + <=> H 2 CO 3 + H 2 O
Ini terjadi pada pH 4,3 - 4,5, yang disebut titik ekivalen CO 2 . Ini adalah senyawa yang ada dan alkalinitas air menjadi "nol". Jika air dipanaskan maka akan terjadi penggelembungan CO 2 dari penguraian H 2 CO 3 .
Volume asam yang dibutuhkan untuk mencapai titik ekivalen untuk CO 2 adalah ukuran total alkalinitas air.
Pentingnya
Keberadaan alkalinitas air merupakan mekanisme perlindungan lingkungan untuk membatasi kerusakan yang dapat ditimbulkan terhadap flora dan fauna akuatik, dengan masuknya air limbah atau hujan asam yang mampu mengubah pH tempat tinggalnya.
Terumbu karang rusak parah oleh peningkatan keasaman air laut. Alkalinitas air membatasi sejauh mana tindakan merusak ini, menetralkan kelebihan keasaman, dan memungkinkan pemeliharaan pH yang sesuai dengan kehidupan.
Diperkirakan bahwa alkalinitas air harus memiliki nilai minimal 20 mg sebagai CaCO 3 / L, suatu batas untuk menjamin pemeliharaan kehidupan akuatik.
Pengetahuan tentang nilai alkalinitas air dapat memberikan panduan tentang jumlah natrium atau kalium karbonat dan kapur yang dibutuhkan untuk pengendapan kalsium sebagai karbonat ketika kesadahan air berkurang.
Referensi
- Day, RA dan Underwood, AL (1989). Kimia Analitik Kuantitatif. Edisi 5 ta . Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, SA
- Wikipedia. (2019). Alkalinitas air. Diperoleh dari: es.wikipedia.org
- Tuan Brian Oram. (2014). Peran Alkalinitas Pemantauan Warga. Diperoleh dari: water-research.net
- Pengawas Nasional Layanan Sanitasi. (sf). analisis air: alkalinitas. . Diperoleh dari: bvsper.paho.org
- Bonilla Alvaro. (2017). Alkalinitas air dan pengaruhnya terhadap substrat. Diperoleh dari: intagri.com
- Goyenola Guillermo. (2007). Penentuan alkalinitas total. . Diperoleh dari: imasd.fcien.edu.uy