Kimia Permukaan: Surfaktan

2.1       Surfaktan

Surfaktan merupakan bahan aktif permukaan. Surfaktan ini memiliki gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan minyak. Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan air (hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (hidrofobik). Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka udara-air, minyak-air dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun terendam dalam fase minyak. Umumnya bagian non polar (hidrofobik) adalah merupakan rantai alkil yang panjang ”ekor”, sementara bagian yang polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil dan nampak sebagai “kepala” surfaktan. Representasi surfaktan ditunjukan paga Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 2. Representasi struktur surfaktan

 Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air, sedangkan gugus hidrofobik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan minyak. Pada suatu molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya. Molekul-molekul surfaktan akan diadsorpsi lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak apabila gugus polarnya yang lebih dominan. Hal ini menyebabkan tegangan permukaan air menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu. Sebaliknya, apabila gugus non polarnya lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan diadsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan air. Akibatnya tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinyu.

Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut critical micelle concentration (cmc). Tegangan permukaan akan menurun hingga cmc tercapai. Setelah cmc tercapai, tegangan permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya.

Pada konsentrasi kritik misel terjadi penggumpalan atau agregasi dari molekul-molekul surfaktan membentuk misel. Misel biasanya terdiri dari 50 sampai 100 molekul asam lemak dari sabun Sifat-sifat koloid dari larutan elektrolit natrium dedosil sulfat dapat dilihat pada Gambar 2.

 Gambar 2 Sifat koloid pada natrium dodesil sulfat

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai cmc, untuk deret homolog surfaktan rantai hidrokarbon, nilai cmc bertambah 2x dengan berkurangnya satu atom C dalam rantai. Gugus aromatik dalam rantai hidrokarbon akan memperbesar nilai cmc dan juga memperbesar kelarutan. Adanya garam menurunkan nilai cmc surfaktan ion. Penurunan cmc hanya bergantung pada konsentrasi ion lawan, yaitu makin besar konsentrasinya makin turun cmc-nya.Secara umum misel dibedakan menjadi dua, yaitu: struktur lamelar dan sterik seperti telihat pada  Gambar 3.

                   

Gambar 3 Struktur misel (a) sterik dan (b) lamelar

Karena pada cmc terjadi penggumpalan dari molekul surfaktan, maka cara penentuan cmc dapat menggunakan cara-cara penentuan besaran fisik yang menunjukkan perubahan dari keadaan ideal menjadi tak ideal. Di bawah cmc larutan menjadi bersifat ideal. Sedangkan diatasnya cmc larutan bersifat tak ideal. Besaran fisik yang dapat digunakan ialah tekanan osmosa, titik beku larutan, hantaran jenis atau hantaran ekivalen, kelarutan solubilisasi, indeks bias, hamburan cahaya, tegangan permukaan, dan tegangan antarmuka.

2.2       Jenis-Jenis Surfaktan

Surfaktan terdiri dari beberapa jenis tergantung pada jenis muatan yang terdapat pada “kepala” surfaktan tersebut. Jenis-jenis surfaktan yakni:

2.2.1        Surfaktan anionik.

Surfaktan ini memiliki kepala yang bermuatan negatif. Surfaktan jenis ini banyak digunakan pada industri laundri dan juga efektif dimanfaatkan dalam proses perbaikan atau perawatan tanah yang tercemar minyak dan senyawa hidrofobik lainnya. Surfaktan ini dapat bereaksi dalam air cucian dengan ion air sadah bermuatan positif seperti kalsium dan magnesium. Reaksi ini menyebabkan deaktifasi parsial pada surfaktan. Semakin banyak ion kalsium atau magnesium di dalam air maka makin banyak pula surfaktan anionik yang akan dideaktifasi.

Surfaktan anionik yang banyak digunakan adalah senyaw alkil sulfat, alkil etoksilat dan sabun. Gambar 4 menunjukkan beberapa contoh surfaktan anionik.

Gambar 4 Contoh surfaktan anionik

2.2.2        Surfaktan kationik

Surfaktan jenis ini memiliki kepala yang bermuatan positif di dalam air. Terdapat tiga kategori surfaktan kationik jika didasarkan pada spesifikasi aplikasinya, yakni:

a.       Pada industri pelembut dan deterjen, surfaktan kationik menybabkan terjadinya kelembutan. Penggunaan utamanya adalah pada produk-produk laundri sebagai pelembut. Salah satu contoh surfaktan kationik adalah esterquat.

b.      Pada laundri deterjen, surfaktan kationik (muatan positif) meningkatkan packing molekul surfaktan anionik (muatan negatif) pada antarmuka air. Contoh surfaktan ini adalah surfaktan dari sistem mono alkil kuartener.

c.       Pada pembersih rumah dan kamar mandi, surfaktan kationik sebagai agen disinfektan.

Contoh-contoh surfaktan kationik ditampilkan pada Gambar 5.

Gambar 5 Contoh surfaktan kationik.

2.2.3        Surfaktan nonionik

Surfaktan ini tidak memiliki muatan, sehingga menjadi penghambat bagi dekativasi kesadahan air. Kebanyakan surfaktan nonionik berasal dari ester alkohol lemak. Contoh surfaktan ini adalah ester gliserin asam lemak dan ester sorbitan asam lemak. Gambar 6 menunjukkan representasi surfaktan nonionik.

Gambar 6 Representasi surfaktan nonionik.

2.2.4        Surfaktan amfoter/zwiterionik

Surfaktan ini memiliki muatan positif dan negatif. Ia dapat berupa anionik, kationik atau ninionik dalam suatu larutan tergantung pada pH air yang digunakan. Surfaktan ini bisa terdiri dari dua gugus muatan dengan tanda yang berbeda. Contoh dari surfaktan amfoter adalah alkil betain seperti ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7 Contoh surfaktan amfoter

2.3       Mekanisme Kerja Surfaktan

Pada aplikasinya sebagai bahan pembersih untuk material kain, tanah dan sejenisnya, surfaktan dapat bekerja melalui tiga cara yang berbeda, yakni roll up, emulsifikasi dan solubilisasi.

a.       Roll up

Pada mekanisme ini, surfaktan bekerja dengan menurunkan tegangan antarmuka antara minyak dengan kain atau material lain yang terjadi dalam larutan berair.

b.      Emulsifikasi

Pada mekanisme ini surfaktanmenurunkan tegangan antarmuka minyak-larutan dan menyebabkan proses emulsifikasi terjadi.

c.       Solubilisasi

Melalui interaksi dengan misel dari surfaktan dalam air (pelarut), senyawa secara simultan terlarut dan membentuk larutan yang stabil dan jernih.

Mekanismenya roll up dan emulsifikasi terdapat pada Gambar 8.

Gambar 8 Mekanisme kerja surfaktan (a) roll up dan (b) emulsifikasi

Contoh Soal 1:

Sebuah surfaktan yang mempunyai harga HLB 8 akan digunakan sebagai emulsifier untuk emulsi minyak pada lanolin. Sarankan minimal 2 campuran surfaktan yang harus digunakan oleh seorang ahli kimia dengan minimal harus menggunakan cetyl alcohol 10%. Berikan alasan Sdr!

Jawaban:

       Sebuah surfaktan yang mempunyai harga HLB 8 akan digunakan sebagai emulsifier untuk emulsi minyak pada lanolin. Jika dibuthkan minimal 2 campuran surfaktan yang harus digunakan oleh seorang ahli kimia dengan minimal harus menggunakan cetyl alcohol 10%, maka campurannya harus dihitung berdasarkan nilai HLB masing-masing surfaktan dan fraksinya dalam campuran tersebut.

HLB merupakan singkatan dari Hydrophile-Lipophile Balance, merupakan perbandingan bagian yang larut oleh minyak dan larut oleh air dari suatu molekul. Sistem ini sebenarnya dikembangkan untuk prosuk teretoksilasi. Semakin tinggi nilai HLB maka akan semakin besar kelarutannya pada air. Tabel di bawah ini menunjukkan pendekatan nilai HLB untuk surfaktan sebagai fungsi kelarutan dalam air.

Kelarutan di Air	Nilai HLB	Deskripsi
Tak larut	4 - 5	Pengemulsi W/O
Terdispersi sedikit (seperti susu)	6 - 9	Agen pembasah
Tembus cahaya sampai jernih	10 - 12	Deterjen
Sangat larut	13 – 18	Pengemulsi O/W

Terdapat dua jenis utama emulsi pada sistem HLB, yakni minyak dalam air (O/W) dan air dalam minyak (W/O). Fasa O/W merupakan fasa kontinyu. Bancroft mempostulatkan jika terdapat campuran antara dua fasa dengan keberadaan surfaktan, maka pengemulsi membentuk fasa ketiga sebagai film pada antarmuka diantara dua fasa yang bercampur bersama.

Pada proses emulsifikasi dengan menggunakan kombinasi beberapa pengemulsi maka hilai HLB dihitung menggunakan persamaan:

HLB rata-rata = X₁ HLB₁ + X₂ HLB₂

dimana X₁ dan X₂  merupakan fraksi berat surfaktan 1 dan 2 sementara HLB₁ dan HLB₂ adalah harga individu HLB surfaktan 1 dan 2.

Nilai masing-masing HLB surfaktan ditampilkan pada tabel di bawah ini:

Sehingga apabila suatu campuran surfaktan dengan nilai HLB rata-rata 8, yang harus dibuat dengan 10% cetyl alcohol (HLB cetyl alcohol = 15), maka campuran surfaktan satunya adalah sebagai berikut:

Jika diasmsikan fraksi total = 100%

HLB rata-rata = 8

HLB cetyl alcohol (HLB₁) = 15

Fraksi cetyl alcohol (X₁) = 10% sehingga farksinya = 0,1

Fraksi 2 (X₂) = 90% atau 0,9

Maka dengan memasukkan ke persamaan

HLB rata-rata = X₁ HLB₁ + X₂ HLB₂

Menjadi

8 = 0,1 . 15 + 0,9 . HLB₂

8 = 1,5 +0,9 HLB₂

0,9 HLB₂ = 6,5

HLB₂ = 6,5/0,9

HLB₂ = 7,2

Berdasarkan tabel diatas, surfaktan yang memiliki nilai HLB berkisar antara 7,2 adalah Petrolatum.

Sehingga bisa disimpulkan campuran surfaktan untuk mengemulsi minyak pada lenolin terdiri dari campuran 10% cetyl alkohol dan 90% petrolatum.

Contoh Soal 2:

(20%) Sebuah gelembung busa mengapung dalam suatu system yang mempunyai harga wSL dan ɣL 20 erg/cm2 dan 30 erg/cm2. Hitunglah harga ΔG1, ΔG2 dan Wprakt

Jawaban:

 

Diketahui:            W_SL     = 20 erg/cm²

                 ɣ_L         = 30 erg/cm²

                 r           = 0,15 cm

Ditanya:   ΔG₁ ……?

                 ΔG₂…….?

                 Wprakt....?

Jawab:

a)      ΔG₁   = (ΔA_SL) . ɣ_L

= (π r²₎ . ɣ_L

= (π (0,15)² cm²₎ . 30 erg/cm²

= 0,07065 cm² . 30 erg/cm²

          = 2,1195 erg

b)      W_JL                = 2 (ɣS . ɣL)^1/2

20 erg/cm²     = 2 (ɣS. 30 erg/cm²)^1/2

10                  = (ɣS . 30)^1/2

100                = ɣS. 30

ɣS                  = 100 /3

ɣS                  = 3,33 erg/cm²

ɣSL =  -17,88

ΔG₂   = (ɣS - ɣSl - ɣL) A_SL

          = (3,33 – (-17,88) – 30) 0,07065

          = - 0,621

c)      Wprak           = - WSL. ASL + ɣL. ASL

= -20 . 0,07065 + 30 . 0,07065

= -1,413 + 2,1195

= 0,7065

Catatan:

Contoh soal ini merupakan beberapa soal untuk kuis mata kuliah Kimia Permukaan, dan jawabannya adalah jawaban saya sendiri (Belum pasti apakah jawaban ini sudah benar atau belum, sekadar hanya untuk berbagi saja).

SUMBER

Adamson, A.W., 1982., Physical chemistry of surface., A wiley-Interscience Publication, USA.

Anonim., 2005., Surfactant., diakses dari http://www.scienceinthebox.com/en_UK/glossary/surfactants_en.html#five pada hari Sabtu, 3  Maret 2012 pukul 14.00

Camazano, M.S., Cruz, R.M.S. dan Martin, S.M., 2003., Evaluation of component characteristics of soil-surfactant–herbicide system that affect enhanced desorption of linuron and atrazine preadsorbed by soil., Environ.Sci.Technol., 37, 2759-2766.

Cruz, R.M.S., Martin, S.M.J. dan Camazano., 2006. Surfactant-enhanced desorption of atrazine and linuron residues as affected by agung of herbicides in soil., Arc.Environ.Contam.Toxicol., 50, 128-137.

Rosen, M.J. dan Kunjappu, J.T., 2012., Surfactants and Interfacial Phenomena.,  Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons.

Sawyer, Clair N., McCarty, Perry L., dan Parkin, Gene, (1994), Chemistry for Environmental Engineering, 4^th edition, Mc Graw- Hill Inc, New YorK

Metode Penentuan Kadar Nitrogen: Metode Kjeldahl

1.1    Metode Penentuan Kadar Nitrogen

Metode analitik yang paling umum digunakan dalam penentuan kadar nitrogen adalah metode Kjeldahl. Metode tersebut diperkenalkan oleh Johan Kjeldahl pada tahun 1883. Metode ini dapat diterapkan pada senyawa-senyawa organik maupun anorganik meliputi makanan, daging, biji-bijian, air limbah, tanah dan banyak sampel yang lainnya. 

 Peralatan Keldahl (modern)

1.1.1   Metode Kjeldahl    

Metode Kjeldahl merupakan metode yang digunakan untuk menentukan kadar nitrogen dalam senyawa organik maupun senyawa anorganik. Metode ini telah mengalami perubahan secara teknis dan pada peralatannya selama lebih dari 100 tahun sejak diperkenalkan, namun secara mendasar, prinsip yang digunakan tetaplah sama. Metode Kjeldahl dapat dibagi menjadi tiga tahap utama, yakni:

1.    Digesi (Digestion)

Tahap digesi merupakan tahap dekomposisi nitrogen dalam sampel menggunakan asam pekat. Tahap ini disempurnakan dengan mendidihkan sampel pada asam sulfat pekat. Hasil akhir digesi merupakan larutan amonium sulfat.

2.    Distilasi (Distillation)

Merupakan tahap penambahan basa berlebih ke dalam larutan digesi untuk mengubah NH₄⁺ menjadi NH₃ yang diikuti pemanasan dan kondensasi gas NH₃ pada larutan penerima.

3.    Titrasi (Titration)

Tahap ini bertujuan untuk mengetahui jumlah amoniak dalam larutan penerima. Jumlah nitrogen dapat dihitung dari jumlah ion amonia di dalam larutan penerima tersebut.

Beberapa kondisi tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1.1.2   Tahap Digesi

Persamaan umum untuk proses digesi ditunjukkan melalui persamaan 3.1 di bawah ini

N organik/anorganik + H₂SO₄  à  (NH₄)₂SO₄ + H₂O + CO₂ + hasil samping (3.1)

Sejumlah kondisi internal digesi sangat menentukan laju reaksi dan kesempurnaan pemecahan nitrogen menjadi amonium sulfat.  Beberapa diantara kondisi tersebut antara lain adalah pemanasan yang diberikan pada campuran digesi, penambahan sejumlah garam untuk meningkatkan titik didih asam, laju refluks asam sulfat pada leher labu digesi, lama digesi dan penambahan katalis. Pengaturan salah satu kondisi tersebut akan sangat berpengaruh pada kondisi yang lain. Kondisi digesi yang baik diperoleh dengan menyeimbangkan faktor-faktor tersebut dalam suatu pola yang terkontrol dan berulang. Jika suatu sampel mengandung nitrogen nitrat atau nitrit, maka perlu dilakukan perlakuan awal secara kimiawi untuk ikut memasukkan atau mengeluarkan sumber nitrogen pada analisa yang dilakukan.

a.  Pertimbangan Asam

Asam sulfat telah lama digunakan untuk proses digesi sampel. Jumlah asam yang digunakan dipengaruhi oleh ukuran dan jumlah  sampel yang juga menunjukkan jumlah nitrogen. Sampel yang banyak tentu membutuhkan jumlah asam yang lebih banyak pula. Selain itu, lama pemanasan  dan suhu yang diberikan juga berpengaruh terhadap jumlah asam yang hilang akibat penguapan.

b.  Suhu Pemanasan dan Lama Digesi

Unsur pemanasan yang digunakan pada digesi Kjeldahl meliputi beberapa variasi pengaturan. Suhu pemanasan yang digunakan umumnya berpatokan pada suhu yang dapat menyebabkan “250 ml air yang suhunya 25 °C dapat mendidih dalam waktu lima menit”.

Sampel organik umumnya menjadi hitam dan berarang selama proses digesi ini. Reaksinya dapat berjalan hebat pada permulaan tergantung pada matriks dan suhu pemanasan. Namun lama kelamaan campuran digesi menjadi jernih karena terjadinya pembentukan CO₂ akibat dekomposisi organik. Keberadaan ion logam dapat memberikan warna pada campuran digesi. Hal yang perlu diperhatikan adalah jernihnya larutan tidak menunjukkan semua nitrogen organik telah terpecah.

1.1.3   Proses Distilasi

Campuran digesi selanjutnya diencerkan dan dibasakan melalui penambahan NaOH. Proses distilasi ini menghasilkan NH₃ menurut persamaan 3.2 :

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH à 2NH₃ + Na₂SO₄ + 2H₂O                    (3.2)

Labu Kjeldahl ditempatkan pada kondensor air dan dipanaskan untuk menguapkan gas NH₃ dari larutan. Ujung kondensor yang dihubungkan dengan labu yang berisi larutan penerima yang berupa asam, baik berupa asam standar maupun asam borat. Parlakuan ini dilakukan untuk menangkap NH₃ yang teruapkan.

a.  Pengenceran Larutan Digesi

Campuran asam digesi biasanya didinginkan dan diencerkan dengan air yang bebas amonia. Pengenceran campuran digesi juga bertujuan untuk mencegah terjadinya ledakan selama proses distilasi. Pencegahan ledakan juga bisa dilakukan dengan menambahkan batu didih pada larutan digesi, sementara itu penambahan dua atau tiga tetes tributil sitrat bisa dilakukan untuk mencegah terjadinya busa.

b.  Penambahan NaOH

NaOH pekat (biasanya larutan NaOH 50%) ditambahkan secara perlahan ke dalam larutan yang akan didistilasi. Umumnya, untuk tiap 5 ml asam sulfat pekat larutan digesi, dibutuhkan 20 ml NaOH 50% untuk membuat larutan menjadi bersifat basa kuat. Labu dihubungkan dengan kondensor sebelum proses pemanasan dan distilasi dilakukan. Untuk sampel yang tidak memerlukan proses digesi seperti penentuan amoniak secara langsung dalam air, sampel disangga pada pH 9,5 dengan larutan natrium tetraborat dan natrium hidroksida untuk mengurangi hidrolisis senyawa kompleks nitrogen organik yang ada.

 c.   Distilasi

Sebagian besar NH₃ didistilasi dan terperangkap ke dalam larutan asam penangkap selama 5 sampai 10 menit awal pemanasan. Tetapi, tergantung pada volume campuran digesi dan metode yang digunakan, 15 sampai 150 ml kondensat dapat dikumpulkan dalam labu penerima untuk memastikan didapatnya kembali nitrogen. Perpanjangan waktu distilasi dan volume yang dikumpulkan menghasilkan lebih banyak air yang juga akan tertampung pada larutan penerima. Namun kelebihan air ini tidak akan memperngaruhi hasil titrasi. Waktu distilasi dan volume distilat yang dikumpulkan harus distandarisasi. Laju distilasi dipengaruhi oleh kapasitas pendinginan dari kondensor dan suhu air pendingin.

Peralatan prakondisi diperlukan katika sampel yang akan ditentukan kadar nitrogennya memiliki kadar nitrogen yang sangat kecil sebelum sampel tersebut didistilasi. Hal ini dapat dilakukan dengan mendistilasi campuran air bebas amonia dan NaOH 50% denganperbandingan 1:1 selama 5 menit sebelum sampel didistilasi untuk mengurangi kontaminasi dari amonia di atmosfer.

d.  Larutan Penerima

Larutan yang digunakan sebagai larutan untuk menangkap amonia merupakan asam yang bisa berupa asam standar ataupun asam borat. Jika yang digunakan sebagai larutan penerima adalah HCl atau H₂SO₄, maka akan lebih baik jika hanya ada sedikit kelebihan asam yang tertinggal setelah NH₃ didistilasi dan terperangkap untuk menghindari titrasi balik. Dengan mengantisipasi jumlah nitrogen dalam sampel. Jumlah target asam standar dapat dihitung menurut persamaan 3.3 :

 Konsentrasi yang tepat tidak terlalu dibutuhkan jika larutan penerima yang digunakan adalah asam borat. Hal ini karena proses titrasi langsung menghitung jumlah amonia dalam larutan distilat dengan menetralkan kompleks yang terbentuk antara amonia dan asam borat (perbandingan 1:1). Jumlah asam borat yang banyak bisa ditambahkan pada larutan penerima sehingga absorpsi amonia dapat berlangsung dengan sempurna.

Volume larutan penerima dapat ditingkatkan dengan menambahkan air bebas amonia sehingga ujung pipa pengantar bisa tercelup ke larutan tersebut. Pipa pegantar harus selalu dibilas ke dalam labu penerima sesaat sebelum labu tersebut dipindahkan dari perangkat distilasi. Larutan penerima harus berada pada suhu 45 C selama proses distilasi untuk mencegah hilangnya amonia.

1.1.4   Proses Titrasi

Terdapat dua macam titrasi yang digunakan pada proses Kjeldahl, yakni titrasi balik yang biasanya digunakan pada Kjeldahl Makro dan titrasi langsung. Kedua metode tersebut mengindikasikan keberadaan amonia dalam air distilat dengan menunjukkan perubahan warna dan memungkinkan dilakukannya perhitungan konsentrasi.

a.  Penentuan Nitrogen Melalui Titrasi Balik

Pada titrasi balik, amonia ditangkap dengan larutan asam yang telah distandarisasi dengan sangat tepat pada labu penerima. Kelebihan asam pada larutan penerima menjaga pHnya tetap rendah sehingga indikator tidak berubah warna.

2NH₃ + 2H₂SO₄       à   (NH₄)₂SO₄ + H₂SO₄                         (3.4)

Kelebihan larutan asam kemudian dinetralkan dengan larutan basa yang telah distandarisasi dengan tepat misalnya basa NaOH. Perubahan warna terjadi ketika titrasi mencapai titik akhirnya.

(NH₄)₂SO₄ + H₂SO₄ + 2NaOH à (Na)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O           (3.5)

b.  Penentuan Nitrogen Melalui Titrasi Langsung

Titrasi langsung dilakukan dengan menggunakan asam borat sebagai larutan penerimanya.  Reaksi yang terjadi pada titrasi ini adalah:

NH₃ + H₃BO₃  à NH₄⁺:H₂BO₃^- + H₃BO₃                      (3.6)

Asam borat menangkap gas amonia dan membentuk kompleks borat. Setelah amonia terkumpulkan, maka warna larutan penerima akan berubah.

2NH₄H₂BO₃^- + H₂SO₄  à  NH₄⁺:H₂BO₃^- + H₃BO₃                                 (3.7)

Penambahan asam sulfat menetralkan kompleks amonium borat sehingga perubahan warna terjadi.

Metode asam borat ini memiliki dua kelebihan yakni hanya membutuhkan satu larutan standar untuk proses penentuan kadar nitrogen dan larutan memiliki waktu hidup yang lama.

a.  Indikator

Beberapa indikator yang berbeda telah digunakan untuk dapat memberikan perbedaan warna yang mencolok selama proses titrasi. Analis biasanya menggunakan indikator yang spesifik dan hal ini sangat terganting pada pilihan personal. Namun demikian, indikator yang sering digunakan adalah campuran dari metil merah dan metilen biru. Indikator harus memiliki trayek pH perubahan wrana dimana titik ekivalen titrasi terjadi.

b.  Perhitungan

Perhitungan kadar nitrogen harus disesuaikan dengan larutan penerima yang digunakan dan faktor pengenceran selama proses distilasi. Pada persamaan di bawah, “N” menunjukkan normalitas. “ml blank‘ adalah mililiter yang diperlukan untuk titrasi balik reagen blank jika yang digunakan adalah asam standar, atau menunjukkan mililiter asam standar yang dibutuhkan untuk mentitrasi larutan penerima. Ketika asam standar digunakan sebagai larutan penerima, persamaan yang digunakan adalah

Jika berat sampel berupa miligram, berat molekul nitrogen harus diubah menjadi 1400,67.

Ketika asam borat digunakan sebagai larutan penerima, maka persamaan yang digunakan adalah: