SELAMAT DATANG DI X3-PRIMA, MELAYANI SETULUS HATI, MEMBERIKAN YANG TERBAIK

22.9.09

Kesadahan Air

Oleh Hendrayana Taufik


1. Kesadahan air adalah kandungan mineral-mineral tertentu di dalam air, umumnya ion kalsium (Ca) dan magnesium (Mg) dalam bentuk garam karbonat. Air sadah atau air keras adalah air yang memiliki kadar mineral yang tinggi, sedangkan air lunak adalah air dengan kadar mineral yang rendah. (1)
2. cara menghilangkan kesadahan air dengan pemanasan untuk air sadah sementara dan menambahkan Na2CO3 padat untuk air sadah tetap.(2)
Air sadah tidak digunakan secara langsung karena air sadah dapat menggumpal.
3. Kesadahan air dapat diteliti dengan air sabun, bila air itu adalah air sadah maka air tersebut memiliki buih yang agak sedikit dan bertahan lama.(3)
4. Air bersih tersebut terdiri dari air tanah, es dan gletser, danau, sungai, dan berbagai genangan air permukaan dari air hujan. Sumber air bersih kita sehari-hari biasanya adalah air tanah dan sebagian kecil air sungai.(25)
5. Air termasuk zat cair yang setiap hari digunakan untuk diminum, mencuci pakaian, mandi dan memasak makanan. Dalam kehidupan sehari-hari, manusia sangat bergantung pada ketersediaan air di bumi. Bila musim kemarau tiba, banyak sumber air menjadi kering dan makhluk hidup terutama manusia menjadi kekurangan air.(24)
6. Kamus mendefinisikan secara sederhana sebagai: “suatu cairan dari awan yang jatuh ke bumi
dalam bentuk hujan, kemudian membentuk sungai, danau, laut dan lain-lain”.
Air murni (H2O) terdiri dari hidrogen (11,1888 %) dan oksigen (88,812 %). Warnanya sedikit
kebiruan dan bisa dipadatkan. Kepadatan maksimumnya terjadi pada suhu 4 oC. Air membeku
pada suhu 32 °F atau 0 °C.
Perhatikan penggunaan kata “air murni” dalam definisi ini. Walaupun kita membicarakan hal yang
besar tentang “air murni”, kata-kata ini lebih sering kita temukan sebagai ungkapan daripada
kenyataan. Kenyataannya, “air murni” (H20) jarang kita temukan dalam semua kebutuhan dan
kepentingan, itu cairan yang sebenarnya tidak pernah ada.
Akibatnya, ungkapan “air murni” itu memiliki berbagai penafsiran. Menjadikan berbagai
kesimpulan yang berbeda oleh masing-masing individu. Contohnya, di kalangan ahli bakteri, “air
murni” diartikan sebagai air yang bebas dari kontaminasi bakteri. Sebaliknya, di kalangan ahli
kimia, air baru diklasifikasikan sebagai “air murni” jika air tersebut tidak memiliki mineral, larutan
gas, dan bahan-bahan organik lainnya.
Jadi, dari paragraph diatas dapat kita simpulkan bahwa, pengertian “air murni” adalah air yang
hanya dapat dijumpai di laboratorium … dan bahkan hanya dalam kondisi tertentu.(26)
7. Air sadah ada 2 macam:
1. air sadah sementara.
air sadah sementara yaitu air sadah yang sifatnya sementara, dimana proses menghilangkannya cukup dengan pemanasan. Air sdah ini, mengandung anion bi karbonat.
Ca(COH3)2(aq) 2CaCO3(S) + 2 H2O(l) + CO2
Air sadah sementara dapat juga dihhilangkan dengan penambahan larutan Ca(OH)2, menurut reaksi:
Ca(HCO3) + Ca(OH)2(aq) 2CaCO3(S) + 2H2O(l)
CaCO3(S) padatan akan mengendap, dengan cara penyaringan mak air tersebut terbebas dari Ca atau Mg
2. air sadah tetap
air sadah tetap adalah air sadah yang proses menghilangkannya dengan penambahan zat kimia air sadah ini mengandung zat kmia. Air sadah ini mengandung anion diluar bikarbonat, misalnya Cl dan NO3 cara menghilangkan dengan penambahan senyawa karbonat yang larut dalam air seperti Na2CO3
CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) 2CaCO3(s) + 2H2O(l)
CaCO3(s) berupa padatan akan mengendap dan dapat dibuang.
Air sadah tidak begitu berbahaya bagi kesehatan, hanya harus berhati-hati untuk penderita batu ginjal.
Air sadah bila digunakan untuk mencuci tidak dapat bersih karena lemak/kotoran dalam pakaian belum seluruhnya lepas, ini disebabkan karena air sadah dapat menggumpalkan sabun cuci dimana sabun cuci seharusnya bertugas menggumpalkan lemak/kotoran. Hal ini terjadi karena ion Ca dan Mg dapat menggantikan ion Na, didalam molekul sabun cuci sehingga sabun akan mengendap didalam air.(28)
8. Untuk mengolah air sumur menjadi air yang siap minum, proses pengolahannya adalah seperti ditunjukkan pada gambar 1. Air dari sumur dipompa dengan menggunakan pompa jet, sambil diinjeksi dengan larutan klorine atau kaporit dialirkan ke tangki reaktor. Dari tangki reaktor air dialirkan ke saringan pasir cepat untuk menyaring oksida besi atau oksida mangan yang terbentuk di dalam tangki reaktor. Setelah disaring dengan saringan pasir, air dialirkan ke filter mangan zeolit. Filter mangan zeolit berfungsi untuk menghilangkan zat besi atau mangan yang belum sempat teroksidasi oleh khlorine atau kaporit.(29)
9. Syarat-syarat kualitas Air harus memenuhi syarat kesehatan yang meliputi
a. persyaratan mikrobiologi, Fisika kimia, dan radioaktif.
b. Pengawasan kualitas air sebagaimana dimaksud ayat (1) tercantum dalam lampiran I,II,III, dan IV peraturan ini.(19)
10. Pergerakan acak moleku-molekul air ini disebabkan karana ikatan hidrogen antara molekul air lebih lemah daripada ikatan kovalen, sehingga mudah sekali terputus dan kemudian mencari molekul air yang lain untuk berikatan kembali.

Bila air cair di bekukan maka partikel-partikelnya akan makin berdekatan sehingga hampir tidak ada jarak antaranya sama sekali dan gaya tarik menarik molekulnya menjadi besar. Sehingga struktur air cair yang tidak teratur pada keadaan ini (es) menjadi rapih dan teratur. Dalam keadaan es ini ikatan hidrogen sangat berpengaruh.Struktur dan posisi molekul air yang tidak teratur dan acak tersebut dalam keadaan tertentu dapat berbaris rapi seperti pada kristal es yang merupakan bentuk normal dari es. karena pada saat dibekukan setiap enam molekul bergandengan tangan lewat ikatan hidrogen membentuk suatu klaster air (water cluster) yang berstruktur cincin segi enam
Struktur dasar kristal es terdiri dari kotak heksamer dimana bidang-bidang terdiri dari heksamer bentuk kursi (dua bidang horizontal, berhadapan) atau heksamer bentuk perahu (tiga bidang vertikal, berhadapan).
Air berdasarkan perbedaan strukturnnya dapat dikelompokkan menjadi dua jenis. Pertama bounding water, yaitu air dengan formasi rangkaian molekul H2O yang cenderung membentuk kelompok besar yang tidak beraturan dan selalu berubah-ubah dimana biasanya membentuk formasi pentagonal. Kedua, Clustered water, yaitu air dengan formasi rangkaian molekul H2O yang cenderung membentuk kelompok kecil yang beraturan, dan biasanya bebentuk heksagonal seperti pada kristal es.
Dalam keadaan padat air berbentuk kristal dimana termasuk dalam jenis kristal molekuler. Dalam kristal molekular, baik molekul ataupun atom tersendiri mengisi tempat-tempat kisis. Pada kristal molekul polar seperti pada es (H2O) molekulnya terikat oleh ikatan hidrogen. Karena gaya ini relatif lemah (dibandingkan ikatan kovalen), maka kristal molekular mempunyai energi kisi yang rendah dan mudah sekali rusak dan hanya diperlukan energi panas yang sedikit untuk melepaskan ikatan ini.Es merupakan suatu senyawa yang terdiri dari molekul-molekul H2O yang tersusun sedemikian rupa sehingga 1 atom H terletak di satu sisi antara sepasang atom oksigen molekul-molekul air lainnya, membentuk suatu hexagon simetrik.(28 ke 2)
11. Ikatan Kovalen
1. ikatan kovalen
Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk oleh valensi dari masing-masing atom. Anda dapat mempelajari lagi tentang valensi dengan membaca buku-buku kimia umum, atau pelajaran kimia di SMA. Contoh dari ikatan kovalen adalah CO2. Dalam hal ini valensi C adalah 4 dan valensi O adalah 2.


Gambar 1.1
Ikatan kovalen antara sebuah atom C yang bervalensi 4 dan dua buah atom O yang masing-masing bervalensi 2 membentuk karbondioksida (CO2)
Tugas:
Carilah valensi dari masing-masing unsur yang terdapat pada Tabel 1.1. dilengkapi dengan mencantum sumber kepustakaan yang digunakan. Kumpulkan kepada Dosen secara langsung atau lebih baik melalui e-mail!
2. Ikatan ionik
Ikatan ionik adalah ikatan antara dua gugus dengan muatan berlawanan. Contohnya adalah ikatan antara substrat dan enzim. Jarak optimal ikatan ini adalah 28 Angstrom.



Gugus bermuatan negatif pada substrat Gugus bermuatan positif pada enzim
Gambar 1.2
Ikatan ionik antara gugus karboksil bermuatan negatif pada substrat dan gugus amina bermuatan positif pada enzim
3. Ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen adalah pengikatan satu atom hidrogen oleh dua atom lain yang berbeda. Ikatan ini dapat dibentuk di antara molekul-molekul tidak bermuatan maupun molekul-molekul bermuatan. Atom yang mengikat hidrogen lebih kuat

Gambar 1.3
Ikatan hidrogen antara gugus amida (-NH) dan karbonil (-CO) pada asam-asam amino penyusun protein.
12. Air dalam pangan
AIR DALAM PANGAN
Fungsi air dalam suatu sistem yang kompleks (produk pangan) telah menjadi perhatian ahli pangan dalam kurun waktu yang cukup lama. Suatu sistem larutan merupakan phenomena kompleks. Termasuk sistem larutan gula juga masih belum begitu dipahami dengan benar. Tulisan ringkas ini hanya membahas bagaimana mekanisme tipe ikatan molekul air – dengan air saja, dalam suatu sistem larutan.
Air memiliki sifat yang lebih spesifik. Es memiliki titik leleh dan titik didih tinggi, panas laten tinggi untuk menguapkan molekul air. Es juga memiliki BJ rendah, tetapan dielektrik lebih tinggi, konduktivitas proton dan mobilitas yang lebih rendah dari pada air dalam bentuk cairan. Sifat-2 spesifik inilah sebagai penyebab ikatan antar molekul air pada es yang lebih kuat dari pada ikatan antar molekul air dalam larutan. Namun demikian tidak ada satu model yang paling sempurna untuk menjelaskan phenomena ikatan moekul air dalam bentuk 3 (tiga) dimensi.
Electron yang tidak tersebar merata dalam molekul air. Ikatan O-H adalah polar dan molekul air memiliki gugus dipole. Tiap molekul air dapat berpartisipasi terhadap 4 tipe ikatan hydrogen dengan molekul air lainnya. Dimana 2 (dua) ikatan H antar atom H dan 2 (dua) ikatan H dengan electron atom Oksigen. Pada es, molekul air membentuk sistem jaringan (network) 3 (tiga) dimensi). Dimana tiap satu molekul air berikatan secara tetrahedral dengan 4 (empat) molekul air lainnya. Air dalam bentuk cair, memiliki tendensi seperti bentuk tetrahedral. Namun struktur molekul air menjadi kurang teratur dan lebih labil.
Pada sistem larutan (seperti: larutan gula, larutan garam, larutan asam/basa) terjadi kompetisi ikatan H antar molekul air-air dengan air-solutes(zat terlarut dalam air). Zat hidrofilik biasanya higroskopis. Gula, garam misalnya: menyerap air dalam bentuk uap air. Molekul polar bermuatan maupun tidak bermuatan biasanya hidrofilik. Apabila molekul semacam ini memiliki atom negative yang dapat berikatan dengan ikatan H dari molekul air. Namun demikian zat non-polar cenderung menghindar atu tidak mau berikatan atau kontak dengan molekul air.
Kesimpulannya: dalam sistem pangan, molekul air saling berikatan melalui 2 (dua) tipe ikatan H antar molekul air dan 2 (dua) tipe ikatan H dengan electron atom O2 . Tipe ikatan ini akan saling berkompetisi antara ikatan H antar molekul air dengan ikatan H dengan zat terlarut hidrofilik lainnya dalam sistem pangan. Semoga bermanfaat.(25 ke 2).

13. Persyaratan air
Air adalah sangat penting bagi kehidupan manusia. Manusia akan lebih cepat meninggal karena kekurangan air daripada kekurangan makanan. Didalam tubuh manusia itu sendiri sebagian besar terdiri dari air. Tubuh orang dewasa, sekitar 55-60 % berat badan terdiri dari air, untuk anak-anak sekitar 65 % dan untuk bayi sekitar 80 %.
Kebutuhan manusia akan air sangat kompleks antara lain untuk minum, masak, mandi, mencuci (bermacam-macam cucian) dan sebagainya. Menurut perhitungan WHO, di negara-negara maju tiap orang memerlukan air antara 60-120 liter per hari. Sedangkan di negara-negara berkembang termasuk Indonesia, tiap orang memerlukan air 30-60 liter per hari.
Diantara kegunaan-kegunaan air tersebut yang sangat penting adalah kebutuhan untuk minum. Oleh karena itu untuk keperluan minum (termasuk untuk masak) air harus mempunyai persyaratan khusus agar air tersebut tidak menimbulkan penyakit bagi manusia.
Agar air minum tidak menyebabkan penyakit maka air tersebut hendaknya diusahakan memenuhi persyaratan-persyaratan kesehatan, setidaknya diusahakan mendekati persyaratan tersebut. Air yang sehat harus mempunyai persyaratan sebagai berikut :
1. Syarat Fisik
Persyaratan fisik untuk air minum yang sehat adalah bening (tak berwarna), tidak berasa, suhu dibawah suhu udara diluarnya sehingga dalam kehidupan sehari-hari. Cara mengenal air yang memenuhi persyaratan fisik ini tidak sukar.
2. Syarat Bakteriologis
Air untuk keperluan minum yang sehat harus bebas dari segala bakteri, terutama bakteri patogen. Cara untuk mengetahui apakah air minum terkontaminasi oleh bakteri patogen adalah dengan memeriksa sampel (contoh) air tersebut. Dan bila dari pemeriksaan 100 cc air terdapat kurang dari 4 bakteri E. coli maka air tersebut sudah memenuhi syarat kesehatan.
3. Syarat Kimia
Air minum yang sehat harus mengandung zat-zat tertentu didalam jumlah yang tertentu pula. Kekurangan atau kelebihan salah satu zat kimia didalam air akan menyebabkan gangguan fisiologis pada manusia. Bahan-bahan atau zat kimia yang terdapat dalam air yang ideal antara lain sebagai berikut :
--------------------------------------------------------------------
Jenis Bahan Kadar yang Dibenarkan (mg/liter)
--------------------------------------------------------------------
Fluor (F) 1-1,5
Chlor (Cl) 250
Arsen (As) 0,05
Tembaga (Cu) 1,0
Besi (Fe) 0,3
Zat organik 10
Ph (keasaman) 6,5-9,0
CO2 0
--------------------------------------------------------------------
Sesuai dengan prinsip teknologi tepat guna di pedesaan maka air minum yang berasal dari mata air dan sumur dalam adalah dapat diterima sebagai air yang sehat dan memenuhi ketiga persyaratan tersebut diatas asalkan tidak tercemar oleh kotoran-kotoran terutama kotoran manusia dan binatang. Oleh karena itu mata air atau sumur yang ada di pedesaan harus mendapatkan pengawasan dan perlindungan agar tidak dicemari oleh penduduk yang menggunakan air tersebut.
Sumber-Sumber Air Minum
Pada prinsipnya semua air dapat diproses menjadi air minum. Sumber-sumber air ini, sebagai berikut :
1. Air Hujan
Air hujan dapat ditampung kemudian dijadikan air minum. Tetapi air hujan ini tidak mengandung kalsium. Oleh karena itu agar dapat dijadikan air minum yang sehat perlu ditambahkan kalsium didalamnya.
2. Air Sungai dan Danau
Menurut asalnya sebagian dari air sungai dan air danau ini juga dari air hujan yang mengalir melalui saluran-saluran ke dalam sungai atau danau ini. Kedua sumber air ini sering juga disebut air permukaan. Oleh karena air sungai dan danau ini sudah terkontaminasi atau tercemar oleh berbagai macam kotoran maka bila akan dijadikan air minum harus diolah terlebih dahulu.
3. Mata Air
Air yang keluar dari mata air ini berasal dari air tanah yang muncul secara alamiah. Oleh karena itu air dari mata air ini bila belum tercemar oleh kotoran sudah dapat dijadikan air minum langsung. Tetapi karena kita belum yakin apakah betul belum tercemar maka alangkah baiknya air tersebut direbus dahulu sebelum diminum.
4. Air Sumur Dangkal
Air ini keluar dari dalam tanah maka juga disebut air tanah. Air berasal dari lapisan air didalam tanah yang dangkal. Dalamnya lapisan air ini dari permukaan tanah dari tempat yang satu ke yang lain berbeda-beda. Biasanya berkisar antara 5 sampai dengan 15 meter dari permukaan tanah. Air sumur pompa dangkal ini belum begitu sehat karena kontaminasi kotoran dari permukaan tanah masih ada. Oleh karena itu perlu direbus dahulu sebelum diminum.
5. Air Sumur Dalam
Air ini berasal dari lapisan air kedua didalam tanah. Dalamnya dari permukaan tanah biasanya diatas 15 meter. Oleh karena itu sebagaian besar air sumur dalam ini sudah cukup sehat untuk dijadikan air minum yang langsung (tanpa melalui proses pengolahan).
Pengolahan Air Minum Secara Sederhana
Seperti telah disebutkan didalam uraian terdahulu bahwa air minum yang sehat harus memenuhi persyaratan-persyaratan tertentu. Sumber-sumber air minum pada umumnya dan di daerah pedesaan khususnya tidak terlindung (protected) sehingga air tersebut tidak atau kurang memenuhi persyaratan kesehatan. Untuk itu perlu pengolahan terlebih dahulu.
Ada beberapa cara pengolahan air minum antara lain sebagai berikut :
1. Pengolahan Secara Alamiah
Pengolahan ini dilakukan dalam bentuk penyimpanan (storage) dari air yang diperoleh dari berbagai macam sumber, seperti air danau, air kali, air sumur dan sebagainya. Didalam penyimpanan ini air dibiarkan untuk beberapa jam di tempatnya. Kemudian akan terjadi koagulasi dari zat-zat yang terdapat didalam air dan akhirnya terbentuk endapan. Air akan menjadi jernih karena partikel-partikel yang ada dalam air akan ikut mengendap.
2. Pengolahan Air dengan Menyaring
Pnyaringan air secara sederhana dapat dilakukan dengan kerikil, ijuk dan pasir. Lebih lanjut akan diuraikan kemudian. Penyaringan pasir dengan teknologi tinggi dilakukan oleh PAM (Perusahaan Air Minum) yang hasilnya dapat dikonsumsi umum.
3. Pengolahan Air dengan Menambahkan Zat Kimia
Zat kimia yang digunakan dapat berupa 2 macam yakni zat kimia yang berfungsi untuk koagulasi dan akhirnya mempercepat pengendapan (misalnya tawas). Zat kimia yang kedua adalah berfungsi untuk menyucihamakan (membunuh bibit penyakit yang ada didalam air, misalnya chlor).
4. Pengolahan Air dengan Mengalirkan Udara
Tujuan utamanya adalah untuk menghilangkan rasa serta bau yang tidak enak, menghilangkan gas-gas yang tak diperlukan, misalnya CO2 dan juga menaikkan derajat keasaman air.
5. Pengolahan Air dengan Memanaskan Sampai Mendidih
Tujuannya untuk membunuh kuman-kuman yang terdapat pada air. Pengolahan semacam ini lebih tepat hanya untuk konsumsi kecil misalnya untuk kebutuhan rumah tangga. Dilihat dari konsumennya, pengolahan air pada prinsipnya dapat digolongkan menjadi 2 yakni :
5.1 Pengolahan Air Minum untuk Umum
5.1.1 Penampungan Air Hujan
Air hujan dapat ditampung didalam suatu dam (danau buatan) yang dibangun berdasarkan partisipasi masyarakat setempat. Semua air hujan dialirkan ke danau tersebut melalui alur-alur air. Kemudian disekitar danau tersebut dibuat sumur pompa atau sumur gali untuk umum. Air hujan juga dapat ditampung dengan bak-bak ferosemen dan disekitarnya dibangun atap-atap untuk mengumpulkan air hujan. Di sekitar bak tersebut dibuat saluran-saluran keluar untuk pengambilan air untuk umum.
Air hujan baik yang berasal dari sumur (danau) dan bak penampungan tersebut secara bakteriologik belum terjamin untuk itu maka kewajiban keluarga-keluarga untuk memasaknya sendiri misalnya dengan merebus air tersebut.
5.1.2 Pengolahan Air Sungai
air sungai dialirkan ke dalam suatu bak penampung I melalui saringan kasar yang dapat memisahkan benda-benda padat dalam partikel besar. Bak penampung I tadi diberi saringan yang terdiri dari ijuk, pasir, kerikil dan sebagainya. Kemudian air dialirkan ke bak penampung II. Disini dibubuhkan tawas dan chlor. Dari sini baru dialirkan ke penduduk atau diambil penduduk sendiri langsung ke tempat itu. Agar bebas dari bakteri bila air akan diminum masih memerlukan direbus terlebih dahulu.
5.1.3 Pengolahan Mata Air
Mata air yang secara alamiah timbul di desa-desa perlu dikelola dengan melindungi sumber mata air tersebut agar tidak tercemar oleh kotoran. Dari sini air tersebut dapat dialirkan ke rumah-rumah penduduk melalui pipa-pipa bambu atau penduduk dapat langsung mengambilnya sendiri ke sumber yang sudah terlindungi tersebut.
5.2 Pengolahan Air Untuk Rumah Tangga
5.2.1 Air Sumur
Air sumur pompa terutama air sumur pompa dalam sudah cukup memenuhi persyaratan kesehatan. Tetapi sumur pompa ini di daerah pedesaan masih mahal, disamping itu teknologi masih dianggap tinggi untuk masyarakat pedesaan. Yang lebih umum di daerah pedesaan adalah sumur gali.
Agar air sumur pompa gali ini tidak tercemar oleh kotoran di sekitarnya, perlu adanya syarat-syarat sebagai berikut :
- Harus ada bibir sumur agar bila musim huujan tiba, air tanah tidak akan masuk ke
dalamnya.
- Pada bagian atas kurang lebih 3 m dari ppermukaan tanah harus ditembok, agar
air dari atas tidak dapat mengotori air sumur.
- Perlu diberi lapisan kerikil di bagian bbawah sumur tersebut untuk mengurangi
kekeruhan.
Sebagai pengganti kerikil, ke dalam sumur ini dapat dimasukkan suatu zat yang dapat membentuk endapan, misalnya aluminium sulfat (tawas).
Membersihkan air sumur yang keruh ini dapat dilakukan dengan menyaringnya dengan saringan yang dapat dibuat sendiri dari kaleng bekas.
5.2.2 Air Hujan
Kebutuhan rumah tangga akan air dapat pula dilakukan melalui penampungan air hujan. Tiap-tiap keluarga dapat melakukan penampungan air hujan dari atapnya masing-masing melalui aliran talang. Pada musim hujan hal ini tidak menjadi masalah tetapi pada musim kemarau mungkin menjadi masalah. Untuk mengatasi keluarga memerlukan tempat penampungan air hujan yang lebih besar agar mempunyai tandon (storage) untuk musim kemarau.