Kertas Lakmus

Kertas lakmus adalah anggota indikator kimia yang paling dikenal. Seperti kebanyakan kertas pH, lakmus berubah warna saat terkena larutan asam atau basa. Skala pH sederhana berkisar dari 0-14 dengan 0 yang paling asam, 7 yang netral, dan 14 yang paling basa atau basa. Kertas lakmus biasa digunakan di kelas-kelas ilmu pendidikan. Karena memiliki pengakuan yang begitu luas, ia telah menjadi referensi budaya di masyarakat kita juga. Adalah umum untuk menggunakan istilah tes lakmus ketika mengacu pada tes di mana satu faktor menentukan hasilnya.

Latar Belakang

Kertas lakmus memungkinkan pengamat kesempatan untuk menilai pH sampel. pH adalah cara untuk mengkarakterisasi sifat relatif asam atau basa suatu zat berdasarkan konsentrasi ion hidrogennya. Ion adalah atom yang membawa muatan listrik dan karena itu reaktif dengan lingkungannya. Zat asam melepaskan ion hidrogen (H+) dalam air. Asam dikenal sebagai donor proton karena ion H+ memiliki satu proton ekstra bermuatan positif yang mencoba menstabilkan dirinya sendiri dengan bergabung dengan ion bermuatan negatif. Suatu zat basa melepaskan ion hidroksida (OH-) dalam air. Basa disebut akseptor proton karena ion hidroksida akan menerima proton untuk menstabilkan dirinya sendiri. Yang cukup menarik, ketika asam dan basa digabungkan, hasilnya adalah garam netral. Misalnya, asam kuat seperti asam klorida yang dikombinasikan dengan natrium hidroksida (basa kuat) menghasilkan reaksi netralisasi dengan produk samping natrium klorida (garam meja) dan air.

pH merupakan indikator biologis yang penting karena sebagian besar bentuk kehidupan memiliki kisaran pH yang sangat kecil di mana mereka dapat bertahan hidup. Misalnya, rasio asam-basa dalam tubuh manusia adalah keseimbangan yang rumit. Bahkan sedikit perubahan pH darah di kedua arah dapat mengakibatkan kematian. Tanaman juga rentan terhadap perubahan pH kecil di tanah. Itulah sebabnya tanah yang terlalu asam untuk tanaman dinetralkan dengan pupuk kalsium karbonat, basa.

Skala pH sederhana berkisar dari 0-14 dengan 7 netral. Bilangan kurang dari 7 dianggap asam dan bilangan lebih besar dari 7 dianggap basa. Semakin kecil angkanya semakin asam larutan tersebut. Ini berarti bahwa zat dengan pH 1 akan memiliki kemampuan yang lebih besar untuk menyumbangkan proton ke molekul atau ion lain daripada zat dengan pH 4. Misalnya, asam sulfat sangat efektif dalam mentransfer ion hidroksida, sedangkan asam asetat (cuka) tidak. Oleh karena itu, asam sulfat dianggap sebagai asam kuat dan asam asetat dianggap sebagai asam lemah. Demikian pula, ada juga basa kuat dan basa lemah. Basa kuat seperti kalium hidroksida, dengan ion hidroksida yang lebih melimpah, akan lebih mudah menerima proton daripada basa lemah seperti amonia. Semakin besar angkanya, semakin kuat basisnya.

Sementara kertas lakmus efektif untuk menunjukkan apakah suatu zat bersifat asam atau basa, kertas lakmus tidak dapat melaporkan nilai pH numerik yang tepat. Indikator universal atau pH meter digunakan untuk tujuan ini. Indikator universal terdiri dari berbagai bahan, masing-masing berubah warna yang berbeda pada nilai pH yang berbeda yang memungkinkan pengamat untuk menentukan lebih tepat di mana solusi tersebut berada pada skala pH. Indikator universal dapat diresapi ke atas kertas dan dibuat menjadi kertas pH atau dapat digunakan dalam bentuk cair. Kartu warna referensi disediakan dengan setiap indikator universal yang menghubungkan warna tertentu dengan rentang pH. Secara umum, sebagian besar indikator universal akurat dalam dua nilai pada skala pH. Misalnya, hasil hijau dapat menunjukkan pH dari 8-9. Ini berarti indikator universal dapat menentukan pH sampel secara kuantitatif dalam kisaran tertentu.

pH meter memungkinkan kuantifikasi yang lebih tepat dengan menggunakan listrik untuk menentukan nilai pH numerik. Sebuah probe dimasukkan ke dalam sampel uji dan arus listrik mengalir melalui probe. Karena listrik terdiri dari elektron, yang memiliki muatan negatif, gaya arus yang mengalir melalui meteran berbanding lurus dengan konsentrasi ion hidrogen. Semakin banyak ion H+ dalam larutan, semakin banyak arus yang mengalir melalui meteran. Angka ini kemudian diubah menjadi nilai pH numerik yang dapat dibaca oleh pengamat.

Sejarah

Istilah lakmus berasal dari kata Norse Kuno yang berarti "untuk mewarnai atau mewarnai." Ini cocok karena lumut yang digunakan untuk membuat lakmus juga telah digunakan untuk mewarnai kain selama ratusan tahun. Sangat sedikit informasi yang tersedia tentang permulaan lakmus. Ada beberapa data yang menunjukkan bahwa kertas lakmus dikembangkan oleh J.L. Gay-Lussac, seorang ahli kimia Prancis pada awal 1800-an. Gay-Lussac terkenal karena Hukum Menggabungkan Volume, yang menyatakan bahwa setiap kali gas terbentuk atau bereaksi satu sama lain pada suhu dan tekanan konstan, volumenya dalam rasio bilangan bulat kecil. Dengan kata lain, ketika gas bergabung, mereka selalu melakukannya dengan cara yang sama asalkan suhu dan tekanannya tetap sama.

Bahan Baku

Bahan baku utama yang digunakan untuk membuat kertas lakmus adalah selulosa kayu, lumut kerak, dan senyawa tambahan. Kertas lakmus, seperti namanya, terutama terdiri dari kertas. Kertas yang digunakan untuk membuat kertas lakmus harus bebas dari kontaminan yang dapat mengubah pH sistem yang diukurnya. Seperti kebanyakan kertas, kertas lakmus terbuat dari selulosa kayu. Kayu diperlakukan dengan pelarut sebelum pembuatan kertas untuk menghilangkan bahan resin dan lignin dari kayu. Salah satu pelarut yang paling umum di Amerika Serikat adalah sulfat—baik natrium sulfat atau magnesium sulfat.

Kemampuan kertas lakmus untuk berubah warna saat terkena asam atau basa adalah hasil dari kertas lakmus yang diresapi dengan lumut. Di dunia tumbuhan, lumut adalah unik karena mereka sebenarnya adalah dua organisme yang berbeda, jamur dan alga, hidup sebagai satu. Ahli botani mengklasifikasikan lumut kerak sebagai jamur karena merupakan jamur yang dianggap bertanggung jawab untuk reproduksi seksual. Namun, setiap lumut memiliki nama yang berbeda. Sekitar 15.000 jenis lumut yang berbeda telah diidentifikasi. Lumut dapat ditemukan tumbuh di bebatuan, pohon, dan dinding, di tanah dan bahkan di bawah air di hampir semua jenis iklim. Lumut biasa digunakan sebagai pengukur kualitas lingkungan karena peka terhadap berbagai polutan. Beberapa varietas lichen digunakan untuk menghasilkan lakmus termasuk rocella tinctoria, asli Mediterania, dan lecanora tartarea, lumut yang umum di Belanda. Padahal, Belanda merupakan salah satu produsen produk kertas lakmus terbesar.

Desain

Sebagian besar kertas lakmus dan jenis indikator pH lainnya dijual melalui rumah pemasok ilmiah. Kertas lakmus tersedia dalam varietas merah dan biru. Warna alami kertas lakmus adalah biru. Ketika dimasukkan ke dalam larutan asam, kertas biru berubah menjadi merah. Kertas lakmus merah pertama kali dicampur dengan asam ketika dibuat. Hal ini menyebabkan kertas tampak merah. Ketika diletakkan di hadapan alas, kertas kembali ke warna biru alami.

Proses Pembuatan

Produksi kertas lakmus memiliki banyak kesamaan dengan pembuatan kertas. Dalam proses ini, pulp kayu diubah menjadi kertas, kertas diresapi dengan larutan lumut, dan kertas dikeringkan dan dikemas.

Mengonversi pulp kayu

• 1 Pada langkah pertama ini, kayu diparut dan dicampur dengan pelarut dan air di bawah tekanan uap. Massa yang dihasilkan disebut pulp kayu. Bubur tersebar di sabuk wire mesh dan melewati rol. Ini menciptakan Skala pH. lapisan tipis yang dapat dikeringkan dan dibuat menjadi kertas yang dapat digunakan. Sebuah kotak kayu di bawah sabuk menangkap limpasan air. Karena ada serat yang dapat diselamatkan di dalam air ini, air ini dicampur kembali dengan ampasnya.
• 2 Untuk mempercepat proses pengeringan, digunakan pompa hisap udara di bawah belt. Saat kertas bergerak di sepanjang sabuk, kertas melewati di bawah jaring atau silinder kawat yang disebut dandy roll. Tujuan dandy roll adalah untuk memberi kertas tenunan atau tanda air yang mengidentifikasi kelas kertas dan pabrikannya. Kertas melanjutkan perjalanannya menuruni sabuk konveyor di mana kertas ditekan di antara dua gulungan kain (couching rolls) yang memaksa serat untuk mengikat bersama dengan mengeluarkan air tambahan.
• 3 Dari gulungan sofa ini, kertas didorong melalui dua set gulungan penekan logam halus meninggalkan kertas dengan hasil akhir yang halus. Kertas benar-benar kering dengan menundukkannya ke rol yang dipanaskan, dipotong dengan pemotong berputar dan digulung ke gulungan.

Infus lumut

• 4 Untuk membuat pH kertas aktif, kertas tersebut kemudian diresapi dengan larutan berair yang sebagian besar terdiri dari lumut. Ini dilakukan dengan mengalirkan kertas melalui rendaman larutan. Ini menyerap larutan dan kemudian dilewatkan untuk memungkinkannya berfermentasi dan kering.
• 5 Lumut dibiarkan berfermentasi dengan adanya kalium karbonat dan amonia. Setelah fermentasi, massa memiliki warna biru dan kemudian dicampur dengan kapur. Kertas lakmus biru dibuat dengan menghamili kertas putih dalam infus campuran lakmus yang disebutkan di atas. Kertas kemudian dikeringkan dengan hati-hati di udara terbuka. Lakmus merah dibuat dengan cara yang sama tetapi sebagian kecil asam sulfat atau asam klorida ditambahkan untuk membuatnya menjadi merah.

Kemasan

• 6 Setelah kertas disiapkan, kertas dikirim ke stasiun pengemasan akhir. Kertas lakmus biasanya dijual dalam bentuk strip yang sudah dipotong. Produsen menempatkan strip dalam botol plastik yang dapat ditutup kembali. Penting bahwa kemasan mencegah strip terkena kelembaban karena cairan apa pun yang bersentuhan dengan kertas lakmus dapat menyebabkan indikator berubah warna. Dimungkinkan, meskipun tidak biasa, untuk membeli kertas lakmus dalam gulungan yang dapat dipotong oleh pengguna. Pabrikan juga menyediakan petunjuk tertulis dengan setiap paket kertas lakmus sehingga pengguna akan mengetahui cara menggunakan produk dengan benar. Dalam hal kertas atau larutan indikator universal, instruksi tertulis saja tidak cukup. Kartu referensi warna juga disediakan sehingga pengguna dapat mencocokkan hasil tes dengan kartu referensi untuk menentukan pH.

Masa Depan

Kertas lakmus pasti akan terus digunakan secara luas dalam pendidikan karena biaya yang wajar dan kemudahan penggunaan. Namun, beberapa jenis lumut mulai punah. Akibatnya, ada kemungkinan bahwa produsen kertas lakmus dapat beralih ke bahan sintetis di masa depan. Ini sudah dilakukan oleh produsen kertas pH jenis lain. Selain itu, karena lakmus tidak dapat memberikan hasil kuantitatif, lakmus tidak dapat menggantikan kertas pH dan pengukur pH lainnya. Bahkan, trennya adalah membuat indikator pH yang lebih akurat dan kurang subjektif. Salah satu tren tersebut adalah dengan memanfaatkan probe serat optik dalam pH meter untuk membuatnya lebih sensitif.