PROFIL EDTA SEBAGAI “CHELATING AGENT” DALAM PENGOLAHAN AIR BOILER DAN INDUSTRI

Ethylenediaminetetraacetic acid, disingkat EDTA adalah suatu asam aminopolikarboksilat dan tidak berwarna, zat padat yang larut dalam air. Basa konjugatnya dinamakan Etilenadiaminatetraasetat. Senyawa ini secara luas digunakan untuk melarutkan noda kapur (limescale). Kegunaannya muncul disebabkan perananya sebagai ligan heksadentat dan zat pengkhelat, yaitu kemampuannya menjadi “sequester” ion logam seperti Ca2+ dan Fe3+. Setelah diikat oleh EDTA, ion logam tetap sebagai larutan tetapi menunjukkan reaktivitas yang berkurang.  EDTA diproduksi sebagai beberapa garam, yang terkenal dinatrium EDTA dan kalsium dinatrium EDTA.

Nama sistematik EDTA adalah Asam 2-({2-[Bis(karboksimetl)- amino]etil}(karboksimetil)amino)asetat. Nama lainnya adalah : Asam diaminoetana-tetraasetat; Asam edetat; Asam etilena-dinitrilo-tetraasetat; dan Versen.

Sifat-sifat EDTA adalah:

·         Rumus molekul: C10H16N2O8

  • Berat molekul: 292,24 gr/mol
  • Penampilan: Kristal tidak berwarna
  • Densitas: 860 mg mL−1 (pada 20 °C)
  • Log P: −0,836
  • Keasaman (pKa): 1,782
  • Kebasaan (pKb): 12,215
  • Entalpi pembentukanstandarΔfHo298: −1,7654 – −1,7580 MJ mol−1
  • Entalpi pembakaran standarΔcHo298: −4,4617 – −4,4545 MJ mol−1
  • LD50: 2,580 gr kg−1 (oral, tikus)

 

Sintesis

Senyawa ini pertama kali digambarkan oleh Ferdinand Munz, pada 1935 yang senyawa ini dibuat dari etilenadiamina dan asam kloroasetat. Kini, EDTA disintesis terutama dari etilenadiamina (1,2-diaminoetana), formaldehida dan natrium sianida. Jalur ini menghasilkan garam natrium, yang dapat diubah dalam satu tahap berikutnya menjadi bentuk-bentuk asam:

H2NCH2CH2NH2 + 4 CH2O + 4 NaCN + 4 H2O → (NaO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2Na)2 + 4 NH3

(NaO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2Na)2 + 4 HCl → (HO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2H)2 + 4 NaCl

Dengan cara ini, sekitar 80M kilogram diproduksi setiap tahun. Pengotor-pengotor dikogenerasikan melalui jalur ini yang meliputi glisin dan asam nitrilotriasetat; mereka muncul dari reaksi ammonia koproduk.

 Tata Mama

Untuk menggambarkan EDTA dan berbagai bentuk terprotonasi, ahli kimia membedakan antara EDTA4−, basa konjugat yaitu ligan, dan H4EDTA, prekursor, zat pendahulu untuk ligan itu. Pada pH sangat rendah (kondisi sangat asam) bentuk H6EDTA2+ yang terprotonasi sepenuhnya fmendominasi, di mana pada pH sangat tinggi atau kondisi sangat basa, bentuk  Y4− yang terdeprotonasi sepenuhnya adalah prevalen. Dalam artikel ini, istilah EDTA digunakan untuk tujuan H4-xEDTAx-, di mana dalam EDTA4− kompleksnya tetap untuk ligan deprotonasi-tetra.

Dasar-dasar Kimia Koordinasi

Dalam kimia koordinasi, EDTA4− merupakan anggota dari keluarga ligan asam aminopolikarboksilat. EDTA4− biasanya berikatan dengan kation logam melalui dua gugus aminanya dan empat karboksilat. Banyak senyawa koordinasi yang dihasilkan dengan mengadopsi geometri oktahedral. Meskipun kecil konsekuensi untuk aplikasinya, kompleks oktahedral ini adalah kiral. Anion [Co(EDTA)]  ini telah telah terurai menjadi enansiomer. Banyak kompleks EDTA4− mengadopsi struktur kompleks karena:

  1. Pembentukan sebuah ikatan tambahan dengan air, yaitu kompleks berkoordinasi-7, atau
  2. Pergantian satu tangan karboksilat oleh air. Kompleks ferri EDTA adalah berkoordinasi-7.

Kerja awal atas perkembangan EDTA dilakukan oleh Gerold Schwarzenbach pada 1940-an. Bentuk EDTA terutama kompleks kuat dengan Mn(II), Cu(II), Fe(III), Pb (II) dan Co(III).

Beberapa fitur dari kompleks EDTA adalah relevan untuk aplikasinya. Pertama, disebabkan tingginya dentisitas, ligan ini memiliki afinitas yang tinggi untuk kation-kation logam:

[Fe(H2O)6]3+ + H4EDTA    =     [Fe(EDTA)] + 6 H2O + 4 H+

(Keq = 1025.1)

Catatan: lambang “=” adalah tanda reaksi yang berlangsung reversibel, dua arah.

Ditulis dengan cara ini, “equilibrium quotient” menunjukkan bahwa ion-ion logam bersaing dengan proton-proton untuk berikatan dengan EDTA. Karena ion logam sangat luas yang dicakup oleh EDTA, maka sifat-sifat katalitiknya sering ditekan.  Akhirnya, karena kompleks EDTA4− adalah anionik, mak mereka cenderung sangat larut dalam air. Atas alasan ini, EDTA mampu melarutkan endapat oksida logam dan karbonat.

Kegunaan EDTA dalam Industri

Dalam industri, EDTA digunakan terutama untuk sequester ion logam dalam larutan air. Dalam industri tekstil, EDTA dapat mencegah pengotor ion logam dari perubahan warna produk yang dicelup. Dalam industri bubur kertas (pulp) dan kertas, EDTA menghambat kemampuan ion logam, terutama Mn2+, dari mengkatalisasi  disproporsionasi hidrogen peroksida, yang digunakan dalam “pemucatan bebas-klor.” Dengan cara yang sama, EDTA ditambahkan untuk beberapa makanan sebagai pengawet atau penyetabil untuk mencegah dekolorisasi (penghilangann warna) karena oksidasi katalitik, yang dikatalisis oleh ion logam. Dalam minuman mengandung asam askorbat dan natrium benzoat, EDTA memitigasi pembentukan benzen (suatu karsinogen).

Reduksi air sadah dalam aplikasi binatu dan pembubaran (penghancuran) kerakboiler keduanya bergantung pada EDTA dan complexant terkait untuk mengikat Ca2+, Mg2+, serta ion logam lainnya. Setelah mengikat EDTA, pusat logam ini cenderung tidak membentuk endapan atau mengganggu taksi dari sabun dan deterjen. Untuk alasan yang sama, larutan pembersih sering mengandung EDTA.

Kelarutan ion ferri, pada atau di bawah dekat pH netral dapat dicapai berkat menggunakan EDTA. Sifat ini bermanfaat dalam pertanian termasuk hidroponik. Namun, ketergantungan pH dari pembentukan ligan yang dimaksud, EDTA tidak berguna untuk meningkatkan kelarutan Fe dalam tanah di atas pH netral. Sebaliknya, pada pH dekat dan di atas netral, besi(III) membentuk garam tidak larut, yang kurang tersedia secara biologis bagi spesies tanaman yang berkelanjutan. [Fe(edta)] encer digunakan untuk menghilangkan (“scrubbing”) hidrogen sulfida dari aliran gas. Pengubahan ini dicapai dengan mengoksidasi H2S menjadi unsur belerang, yang non-volatil:

2 [Fe(edta)] + H2S → 2 [Fe(edta)]2− + S + 2 H+

Dalam aplikasi ini, pusat ferri direduksi menjadi turunan ferro-nya, yang kemudian dapat dioksidasi-ulang oleh udara. Dengan cara yang sama, nitrogen oksida disingkirkan dari aliran gas menggunakan [Fe(edta)]2−. Sifat-sifat mengoksidasi dari [Fe(edta)] juga dieksploitasi dalam fotografi, dimana ia digunakan untuk menyetabilkan partikel perak.

EDTA digunakan dalam pemisahan logam-logam Lantanida melalui kromatografi penukar-ion. Disempurnakan oleh  F.H. Spedding et al. pada 1954, metode ini bergantung pada peningkatan yang stabil dengan stabilitas konstan dari kompleks EDTA lantanida dengan nomor atom.

Menggunakan manik-manik polistirena bersulfonasi dan tembaga(III) sebagai penahan ion, EDTA menyebabkan lantanida turun ke kolom resin sambil memisahkan dengan mengikat lantanida murni. Menelusuri lantanida dalam rangka penurunan nomor atom.

Karena metode ini mahal, relatif terhadap ekstraksi pelarut lawan-arus saat ini, maka pertukaran ion sekarang digunakan hanya untuk mendapatkan lantanida dengan kemurnian tertinggi  (biasanya lebih besar dari 4N, 99,99%).

Toksisitas dan Petimbangan Lingkungan

EDTA dalam penggunaannya yang luas tersebut sebuah pertanyaan telah dimunculkan apakah ia suatu polutan organik yang persisten. Penelitian menunjukkan bahwa pada banyak kondisi, EDTA sepenuhnya dapat terurai secara biologis. Namun, ketika mensimulasi kondisi degradasi non-optimal tertentu (pH tinggi), kurang dari 1% EDTA terdegradasi selain dengan asam etilenadiaminatriasetat, yang kemudian dapat mengalami siklisasi menjadi 3-ketopiperazine-N,N-diacetate, suatu zat kimia organik kumulatif, persisten dengan pengaruh yang tidak diketahui terhadap lingkungan. Suatu zat pengkhelat alternatif dengan sedikit dampak polusi lingkungan ialah EDDS.

EDTA menunjukkan toksisitas akut yang rendah dengan  LD50 (tikus) 2,0 – 2,2 gr/kg. EDTA telah ditemukan baik berupa sitotoksik maupun genotoksik lemah di laboratorium hewan. Pajanan oral telah dicatat menyebabkan efek-efek terhadap reproduksi dan perkembanga. Studi yang sama oleh  Lanigan dengan menemukan bahwa kedua pajanan dermal (kulit) terhadap EDTA dalam formulasi kosmetika pada umumnya dan pajanan inhalasi terhadap EDTA dalam formulasi kosmetika aerosol akan menghasilkan tingkat pajanan di bawah yang terlihat tersebut sebagai racun dalam studi dosis oral.

Metoda Deteksi dan Analisis

Metoda pelacakan dan pengukuran EDTA paling sensitif  dalam sampel biologi ialah spektrometri-massa elektroforesis kapiler reaksi-pemantau selektif (disingkat SRM-CE/MS), yang memiliki batas deteksi 7,3 ng/mL dalam plasma manusia dan batas kuantisasi 15 ng/mL. Metoda ini bekerja dengan volume sampel sekecil-kecilnya ~7-8 nL.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s