Fatimah Rahmayani : Analisa Kadar Besi Fe Dan Tembaga Cu Dalam Air Zamzam Secara Spektrofotometri Serapan Atom SSA, 2009.
menyebabkan air zamzam sangat layak untuk diminum.
Kandungan Kimiawi Air Zamzam Hasil Uji Laboratorium
Jumlah rata-rata kandungan mineral: Kalsium : 198 mg
Magnesium : 43,7 mg Klorida : 335 mg
Belerang : 370 mg Besi : 0,15 mg
Mangan : 0,15 mg Tembaga : 0,15 mg
Sebuah hasil analisis menggunakan sinar UV menunjukkan air zamzam terbebas dari racun dan tidak ditemukan bakteri. Hasil penelitian lain juga menunjukkan bahwa
komposisi air zamzam terpengaruh kondisi kering. Ketika terjadi penguapan, kadar garamnya bertambah.
2.2 Teori Cu dan Fe
Keberadaan besi pada kerak bumi menempati posisi keempat terbesar. Besi ditemukan dalam bentuk kation Ferro Fe
2+
dan Ferri Fe
3+
. Pada perairan alami dengan pH sekitar 7 kadar oksigen terlarut yang cukup, ion ferro yang bersifat mudah larut
dioksidasi menjadi ion ferri. Pada oksidasi ini terjadi pelapasan elektron. Sebaliknya pada reduksi ferri menjadi ferro terjadi penangkapan elektron . Proses oksidasi dan reduksi
tidak melibatkan oksigen dan hidrogen. Reaksi oksidasi dari Ferro menjadi ion ferri ditunjukaan dalam persamaan berikut :
Fatimah Rahmayani : Analisa Kadar Besi Fe Dan Tembaga Cu Dalam Air Zamzam Secara Spektrofotometri Serapan Atom SSA, 2009.
Fe
++
Fe
+++
+ e
-
Proses oksidasi dan reduksi besi biasanya melibatkan bakteri sebagai mediator. Bakteri kemosintesis Thiobasillus dan Ferrobacillus memiliki sistem enzim yang dapat
mentrasfer elektron dari ion ferro kepada oksigen. Transfer elektron ini menghasilkan ion ferri, air, dan energi bebas yang digunakan untuk sintesis bahan organik dari karbon
dioksida. Bakteri kemosintesis bekerja optimum pada pH rendah sekitar 5. Metabolisme bakteri Desulvibrio menghasilkan H
2
SO
4
yang dapat melarutkan besi ferri. Pada pH sekitar 7,5 – 7,7 ion ferri mengalami oksidasi dan berikatan dengan
hidroksida membentuk membentuk FeOH
3
yang bersifat tidak larut dan mengendap presipitasi di dasar perairan, membentuk warna kemerahan pada substrat dasar. Oleh
karena itu, besi hanya ditemukan pada perairan yang berada pada kondisi anaerob anoksik dan suasana asam.
Fenomena serupa terjadi pada badan sungai yang menerima aliran air asam dengan kandungan besi ferro cukup tinggi, yang berasal dari daerah pertambangan. Sebagai
pertanda terjadinya pemulihan recovery kualitas air, pada bagian hilir sungai dasar perairan berwarna kemerahan karena terbentuknya FeOH
3
sebagai konsekuensi dari meningkatnya pH dan terjadinya proses oksidasi besi ferro.
Pada perairan alami, besi berkaitan dengan anion membentuk senyawa FeCl
2
, FeHCO
3 2
, dan FeSO
4
. Pada perairan yang diperuntukkan bagi keperluan domestik, pengendapan ion ferri dapat mengakibatkan warna kemerahan pada porselen, bak mandi,
pipa air, dan pakaian. Kelarutan besi meningkatkan penurunan pH. Sumber besi dialam adalah pyrite FeS
2
, dan ochre [Fe OH
3
]. Senyawa besi pada umumnya bersifat sukar larut dan cukup banyak terdapat didalam tanah. Kadang – kadang
besi juga terdapat sebagai siderite FeCO
3
yang bersifat mudah larut dalam air.
Fatimah Rahmayani : Analisa Kadar Besi Fe Dan Tembaga Cu Dalam Air Zamzam Secara Spektrofotometri Serapan Atom SSA, 2009.
Air tanah dalam biasanya memiliki karbondioksida dengan jumlah yang relatif banyak, dicirikan dengan rendahnya pH, dan biasanya disertai dengan kadar oksigen
terlarut yang rendah dan bahkan terbentuk suasana anaerob. Pada kondisi ini sejumlah ferri karbonat akan larut sehingga terjadi peningkatan kadar besi ferro Fe
2+
diperairan. Pelarutan ferri karbonat ditunjukkan dalam persamaan berikut :
FeCO
3
+ CO
2
+ H
2
O Fe
2+
+ 2 HCO
3 -
Reaksi ini juga terjadi pada perairan anaerob. Dengan kata lain, besi Fe
2+
hanya ditemukan pada perairan yang bersifat anaerob, akibat proses dekomposisi bahan organic
yang berlebihan. Jadi, diperairan, kadar besi Fe
2+
yang tiggi berkorelasi dengan kadar bahan organik yang tinggi atau kadar besi yang tinggi terdapat air yang berasal dari air
tanah dalam yang bersuasana anaerob atau dari lapisan dasar perairan yang sudah tidak mengandung oksigen.
Kadar besi pada perairan yang cukup aerasi aerob hampir tidak pernah lebih dari 0,3 mgliter. Pada air tanah dalam dengan kadar oksigen yang rendah, kadar oksigen dapat
mencapai 10-100 mgliter, sedangkan pada perairan laut sekitar 0,01 mgliter. Air hujan mengandung besi sekitar 0,05 mgliter. Kadar besi 1,0 mgliter dianggap membahayakan
kehidupan organisme akuatik. Air yang diperuntukkan sebagai air minum sebaiknya memiliki kadar besi kurang dari 0,3 mgliter , dan perairan yang diperuntukkan bagi
keperluan pertanian sebaiknya memiliki kadar besi tidak lebih dari 20 mgliter. Besi termasuk unsur yang essensial bagi makhluk hidup. Pada tumbuhan, termasuk
algae, besi berperan sebagai penyusun sitokrom dan klorofil. Kadar besi yang berllebihan selain dapat mengakibatkan timbulnya warna merah juga dapat mengekibatkan karat pada
peralatan yang terbuat dari logam , serta dapat memudarkan warna celupan dyes dan textile. Pada tumbuhan, besi berperan dalam sistem enzim dan transfer elektron pada
Fatimah Rahmayani : Analisa Kadar Besi Fe Dan Tembaga Cu Dalam Air Zamzam Secara Spektrofotometri Serapan Atom SSA, 2009.
proses potosintesis. Namun kadar besi yang berlebihan dapat menghambat proses fiksasi unsur lainnya. Toksisitas besi LC
50
terhadap lemna minor adalah 3,7 mgliter, sedangkan terhadap avertebrata air Asellus aquaticio Isopoda dan Crangonyx pseudogracilis
Amphipoda berturut – turut 95 mgliter dan 160 mgliter. Nilai LC
50
besi terhadap ikan berkisar antara 0,3 – 10 mgliter. Toksisitas besi LC
50
terhadap Daphina magna adalah 5,9 mgliter. Effendi,H,2003
Besi, Fe Ar. 55,85. Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak, yang kukuh dan liat. Ia melebur pada 1535
C. Jarang terdapat besi komersial yang murni biasanya besi mengandung sejumlah kecil karbida, silisida, dan sulfida dari besi, serta
sedikit grafit. Zat – zat pencemar ini memainkan peranan penting dalam kekuatan struktur besi. Besi dapat dimagnitkan. Asam klorida encer atau pekat dan asam sulfat encer
melarutkan besi II dan gas hidrogen. Fe + 2H
+
Fe
2+
+ H
2
Fe + 2HCl Fe
2+
+ 2Cl
-
+ H
2
Asam sulfat pekat yang panas, menghasilkan ion-ion besi III dan belerang dioksida:
2Fe + 3H
2
SO
4
+ 6H
+
2Fe
3+
+ 3SO
2
+ 6H
2
O Dengan asam nitrat encer dingin, terbentuk ion besi II dan amonia :
4Fe + 10H
+
+ NO
3 -
4Fe
2+
+ NH
4 -
+ 3H
2
O Asam nitrat pekat, dingin, membuat besi menjadi pasif; dalam keadaan ini, ia tak
bereaksi dengan asam nitrat encer dan tak pula mendesak tembaga dari larutan air suatu garam tembaga. Asam nitrat 1 + 1 asam nitrat pekat yang panas melarutkan besi dengan
membentuk gas nitrogen oksida dan ion besi III : Fe + HNO
3
+ 3H
+
Fe
3+
+ NO + 2H
2
O
Fatimah Rahmayani : Analisa Kadar Besi Fe Dan Tembaga Cu Dalam Air Zamzam Secara Spektrofotometri Serapan Atom SSA, 2009.
Besi membentuk 2 deret garam yang penting. Garam garam besi II atau fero diturunkan dari besi II oksida, FeO. Dalam
larutan, garam – garam ini mengandung kation Fe
2+
dan berwarna sedikit hijau. Vogel, 1979
Tembaga adalah logam merah muda, yang lunak, dapat ditempa, dan liat. Ia melebur pada 1083
C. Karena potensial elektroda standarnya adalah positif, + 0.43 V untuk pasangan CuCu
2+
, ia tak larut dalam asam klorida dan asam sulfat encer, meskipun dengan adanya oksigen ia bisa larut sedikit. Asam nitrat yang sedang pekatnya 8M
dengan mudah melarutkan tembaga. 3Cu + 8HNO
3
3Cu
2+
+ 6NO
3 -
+ 2NO + 4H
2
O Asam sulfat pekat panas juga melarutkan tembaga :
Cu + 2H
2
SO
4
Cu
2+
+ SO
4 2-
+ SO
2
+ 2H
2
O Tembaga mudah juga larut dalam air raja :
3Cu + 6HCl + 2HNO
3
3Cu
2+
+ 6Cl
-
+ 2NO + 4H
2
O Ada dua deret senyawa tembaga. Senyawa – senyawa tembaga I diturunkan dari
tembaga I oksida Cu
2
O yang merah, dan mengandung ion tenbaga I, Cu
+
. Senyawa – senyawa ini tak berwarna, kebanyakan garam tembaga I tak larut dalam air, perilakunya
mirip perilaku senyawa perak I. Mereka mudah dioksidasikan menjadi senyawa tembaga II, yang dapat diturunkan dari tembaga II, oksida, CuO, hitam. Garam –
garam tembaga II umumnya berwarna biru, baik dalam bentuk hidrat, padat, maupun dalam larutan-air; warna ini benar-benar khas hanya untuk ion tetraakuokuprat II
[CuH
2
O
4
]
2-
saja. Batas terlihatnya warna ion kompleks tetraakuokuprat II yaitu, warna
Fatimah Rahmayani : Analisa Kadar Besi Fe Dan Tembaga Cu Dalam Air Zamzam Secara Spektrofotometri Serapan Atom SSA, 2009.
ion tembaga II dalam larutan air, adalah 500 µg dalam batas konsentrasi 1 dalam 10
4
. Garam-garam tembaga II anhidrat, seperti tembaga II sulfat anhidrat CuSO
4
, berwarna putih atau sedikit kuning. Dalam larutan air selalu terdapat ion kompleks tetraakuo demi
kesederhanaan, dalam buku ini kita akan menyebutnya sebagai ion tembaga II Cu
2+
saja. Vogel,1979
2.3 Kelebihan Dan Kekurangan Zat Besi dan Tembaga Bagi manusia
