Konduktivitas Fluida-Cairan  Di Manifestasi Panas Bumi Bukit Kasih  Kanonang Sulawesi Utara
H Taunaumang 1 , P E Golioth 2
1 Jurusan  Fisika,  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam,  Universitas  Negeri  Manado, Tondano, 95618, Indonesia,
2 Lulusan Mahasiswa Jurusan Fisika,  Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,   Universitas Negeri Manado, Tondano, 95618, Indonesia
* E-mail : hein.taunaumang@yahoo.com

## Abstract
Research on characteristics of fluid-liquid at hot spring water manifestation of Bukit Kasih Kanonang,  Kabupaten  Minahasa,  North  Sulawesi  have  been  carried  out.  The  hot  spring water  manifestation  of  the  Bukit  Kasih  Kanonang  has  been  known  as  one  of  natural tourism  object  in  North  Sulawesi.  However,  the  fluid-liquid  characterstics  at  this manifestation  location  are  not  yet  identified.  The  aim  of  this  research  is  to  know  the chemistry element composition in the fluid-liquid at the hot spring water manifestion Bukit Kasih  Kanong  and  also  physical  properties  such  as  conductivity  and  temperature  of  the fluid-liquid.  The  identification  the  element  composition  in  the  fluid-liquid  has  been measured by using XRF (X-Ray fluorescence spectrometry). And the conductivity and pH were  measured  using  Prolab  2000  Schott  Instruments.  The  experimental  results  of conductivity  measurement  and  pH,  and  temperature  of  fluid-liquid  in  the  three manifestation location are discussed in this article.  The experimental result shows that, the pH value  of  the fluid-liquid in the manifestion location is categorized as strong electrolit acid. The conductivity value of fluid-liquid is depent on its pH value. And the pH value is strongly determined by the Cloride acid composition which dissociates in the fluid-liquid.
Keyword: Fluid-liquid, conductivity, Kanonang.

## Abstrak
Penelitian tentang karakteristik fluida-cairan di daerah manifestasi panas bumi Bukit Kasih Kanonang, Kabupaten Minahasa, Sulawesi Utara telah dilakukan. Manifestasi panas bumi (mata air panas) Bukit Kasih Kanonang dikenal sebagai salah satu objek pariwisata alam di Sulawesi  Utara,  namun  karakteristik  fluida-cairan  di  lokasi  ini  belum  teridentifikasi. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  komposisi  unsur  kimiawi  fluida-cairan  di Manifestasi  Bukit  Kasih  Kanonang  dan  sifat  fisis  yakni  konduktivitas  dan  suhu  fluida- cairan  tersebut.  Identifikasi  komposisi  unsur  fluida-cairan  telah  dilakukan  dengan menggunakan alat XRF (X-ray fluorescence spectrometry). Pengukuran konduktivitas dan pH  fluida-cairan  tersebut  telah  dilakukan  dengan  menggunakan  alat  ProLab  2000  Schott Instruments. Hasil eksperimen pengukuran konduktivitas, pH dan suhu fluida-cairan untuk tiga lokasi manifestasi panas bumi Bukit Kasih Kanonang telah dibahas dalam artikel ini. Hasil  eksperimen  pengukuran  pH  menunjukkan  bahwa  karakteristik  fluida-cairan  adalah elektrolit jenis asam (acid). Nilai konduktivitas fluida-cairan bergantung pada nilai pHnya. Nilai  pH  tersebut  sangat  ditentukan  oleh  komposisi  asam  klorida  (elektrolit  kuat)  yang terdisosiasi dalam fluida-cairan tersebut.
Kata Kunci : Fluida-Cairan, Konduktivitas, Kanonang.

## 1. Pendahuluan
Fluida-cairan yang ada di lokasi manifestasi panas bumi Bukit Kasih Kanonang Kabupaten Minahasa, Sulawesi  Utara  sebagai  objek  penelitian  yang  menarik  dan  penting  karena  Bukit  Kasih  Kanonang dikenal  sebagai  salah  satu  objek  pariwisata  alam  di  Sulawesi  Utara.  Karakteristik  fluida-cairan  di lokasi  ini  belum  teridentifikasi  oleh  karena  itu  penelitian  ini  penting  dan  sangat  menarik.  Fluida-
http://journal2.um.ac.id/index.php/jpse EISSN: 2541-2485
Received 27 Oktober 2017
Revised 30 November 2017
Accepted for Publication 30 December 2017
Published 9 Januari 2018
This work is licensed under a Creative
Commons Attribution- ShareAlike 4.0 International License .

## JPSE
(Journal of Physical Science and Engineering)
cairan  di  lokasi  ini  cukup  panas  dengan  suhu  di  atas  50 o C  dan  tampak  bahwa  didaerah  itu mengeluarkan uap sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.2. Air panas ini telah dimanfaatkan oleh masyarakat  untuk  memasak  telur  dan  milu  (jagung).  Telur  dan  milu  ini  dimasukkan  dalam  wadah tertentu  kemudian  direbus  dengan  cara  merendamkannya  di  dalam  air  panas  tersebut.  Bagaimana karakteristik  dan  apa  kandungan  fluida-cairan    di  Manifestasi  panas  bumi  Bukit  Kasih  Kanonang adalah pertanyaan yang dicari jawabannya melalui penelitian ini.
Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi komposisi unsur terkandung dalam fluida-cairan, mengukur  konduktivitas  dan  pH  fluida-cairan  di  Manifestasi  panas  bumi  Bukit  Kasih  Kanonang. Pengukuran konduktivitas secara luas telah digunakan dalam industri pengolahan air limbah  untuk menentukan tingkat kontaminasi air [1]. Konduktivitas adalah kemampuan suatu larutan, logam atau gas untuk menghantarkan arus listrik. Dalam larutan arus diangkut oleh kation dan anion, sedangkan untuk  logam  oleh  elektron.  Kemampuan  larutan  menghantarkan listrik  bergantung  pada  konsentrasi ion,  mobilitas  ion,  valensi  ion  dan  suhu  larutan  [2].  Peningkatan  suhu  larutan  dapat  menyebabkan kenaikan konduktivitas karena dengan kenaikan suhu larutan akan meningkatkan pergerakan ion-ion dalam larutan tersebut.
Identifikasi  komposisi  unsur  fluida-cairan  berasal  dari  manifestasi  panas  bumi  Bukit  Kasih Kanonang  telah  dilakukan  dengan  menggunakan  alat  XRF  (X-ray  fluorescence  spectrometry). Sedangkan  untuk  pengukuran  konduktivitas  dan  pH  fluida-cairan  tersebut  telah  dilakukan  dengan menggunakan alat ProLab 2000 Schott Instruments.
Hasil penelitian komposisi unsur terkandung dalam fluida-cairan, konduktivitas dan pH dan juga suhu  fluida-cairan  dari  tiga  lokasi  manifestasi  panas  bumi  Bukit  Kasih  Kanonang  telah  dikaji  dan diungkapkan dalam artikel ini. Hasil pengukuran pH menunjukkan bahwa karakteristik fluida-cairan merupakan  jenis  elektrolit  asam  (acid).  Hasil  penelitian  ini  juga  mengungkapkan  bahwa  nilai konduktivitas fluida-cairan bergantung pada nilai pHnya yang sangat ditentukan oleh komposisi asam klorida sebagai elektrolit kuat yang terdisosiasi dalam fluida-cairan tersebut.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1 Lokasi Penelitian
Lokasi Penelitian secara administratif terletak di kelurahan Kanonang Kecamatan Kawangkoan Barat Kabupaten Minahasa, Provinsi Sulawesi Utara sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1.  Lokasi penelitian ini terletak di daerah Panas Bumi Bukit Kasih Kanonang dengan koordinat 1°09'44.02"N 124°45'51.06"E. Lokasi pengambilan sampel penelitian terdiri atas tiga lokasi manifestasi mata air panas Bukit Kasih Kanonang yang ditunjukkan pada Gambar 2, 3, 4 [3].
Gambar 1. Lokasi Penelitian
Gambar 2. Lokasi manifestasi pengambilan sampel FK 1
Gambar 3. Lokasi manifestasi pengambilan sampel FK 2
Gambar 4. Lokai manifestasi pengambilan sampel FK 3

## 2.2 Persiapan Sampel (Fluida-Cairan)
Ada tiga jenis sampel penelitian yang telah disiapkan yaitu fluida-cairan yang berasal dari tiga bagian lokasi manifestasi panas bumi yaitu lokasi FK1, FK2 dan FK3 sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2, 3 dan 4 di atas. Sampel ini kemudian dimasukkan dalam 6 gelas plastik sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Sampel Fluida-cairan: label 1,2 (lokasi FK1);label 3,4 (lokasi FK2) dan label 5,6 (lokasi FK3).

## 2.3 Karakterisasi Sampel
2.3.1 Pengukuran  Konduktivitas .  Pengukuran  konduktivitas  fluida-cairan  dilakukan  dengan menggunakan  ProLab  2000  Schott  Instruments  (Gambar  6).  ProLab  2000  schott  instruments merupakan  alat  multi  fungsi  karena  dapat  mengukur  empat  parameter,  yaitu  pH,  salinitas, konduktivitas, dan D.O. Empat parameter ini dapat di ukur sekaligus dan di tampilkan melalui grafik digital. Alat ini dapat di kalibrasi otomatis maupun menggunakan cairan buffer. Alat ini menggunakan 2 jenis elektroda yaitu Elektroda Blueline digunakan untuk mengukur pH dan Elektroda LFOX 1400 untuk mengukur salinitas, konduktivitas, dan D.O.
Gambar 6. ProLab 2000 Schott Instruments
Gambar 7. Pengukuran kondukivitas fluida-cairan
Pengukuran konduktivitas dapat dilakukan dengan menggunakan arus listrik yang dialirkan pada dua elektroda yang dicelupkan kedalam air atau larutan kimia, dan mengukur tegangan yang dihasilkan. Selama  proses  ini,  kation  berpindah  ke  elektroda  negatif  dan  anion  berpindah  ke  elektroda  positif, larutan  bertindak  sebagai  penghantar  listrik.  Nilai  konduktivitas  merupakan  ukuran  terhadap konsentrasi  total  elektrolit  di  dalam  air.  Satuan  untuk  resistansi  adalah  Ohm,  konduktansi  adalah Siemens  (Werner  von  Siemens)  atau  mho,  resistivitas  adalah  ohm  meter  dan  untuk  konduktivitas Siemens/cm atau mho/cm. Pengukuran konduktivitas fluida-cairan ini dilakukan di laboratorium Riset Fisika, Jurusan Fisika, FMIPA Unima.
2.3.2 Pengukuran pH .  Pengukuran  pH dilakukan  dengan menggunakan  alat pH  Meter  Schott.dan ProLab 2000 Schott Instruments. pH adalah kepanjangan dari pangkat hidrogen (power of hydrogen). pH menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan suatu benda yang diukur dengan menggunakan skala pH antara 0 hingga 14. Sifat asam mempunyai pH antara 0 hingga 7 dan sifat basa mempunyai nilai pH 7 hingga 14. Air  murni adalah netral atau mempunyai nilai pH 7. pH air minum ideal menurut standar  Departemen  Kesehatan  RI  adalah  berkisar  antara  6,5  sampai  8,5.  Di  dalam  air  minum  pH meter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur tingkat keasaman dan kebasaan. Keasaman dalam larutan itu dinyatakan sebagai kadar ion hidrogen disingkat dengan [H+], atau sebagai pH yang artinya  –log  [H+].  Dengan  kata  lain  pH  merupakan  ukuran  kekuatan  suatu  asam  atau  untuk mengetahui apakah suatu larutan mengandung ion H+ atau ion OH- . Berdasarkan pengertian asam- basa menurut Arrhenius bahwa suatu senyawa bersifat asam dalam air karena adanya ion H+. Adapun suatu senyawa yang bersifat basa dalam air jika ada ion OH-. pH larutan menyatakan konsentrasi ion H+  dalam larutan. Suatu zat asam yang di masukkan ke dalam air akan mengakibatkan bertambahnya ion  hidrogen  (H+)  dalam  air  dan  berkurangnya  ion  hidroksida  (OH-).  Sedangkan  zat  basa  yang dimasukkan ke dalam air akan mengakibatkan bertambahnya ion hidroksida (OH-) dan berkurangnya ion hidrogen (H+). Cara kerja alat ini adalah dengan cara mencelupkan kedalam air yang akan diukur (kira-kira  kedalaman  5  cm)  dan  secara  otomatis  alat  bekerja  mengukur  pH  fluida-cairan.  Pada  saat pertama  dicelupkan  angka  yang  ditunjukkan  pada  display  alat  ini  masih  berubah-ubah,  untuk  itu tunggulah kira-kira 2 sampai 3 menit sampai angka digital stabil. Dalam penelitian ini pegukuran pH menggunakan pH meter Schott.
Gambar 8. pH Meter Schott
Gambar 9. Pengukuran pH fluida-cairan
Pengukuran  pH  fluida-cairan  ini  dilakukan  di  laboratorium  Riset  Fisika,  Jurusan  Fisika,  FMIPA Unima.
2.3.3 Pengukuran  XRF .  Identifikasi  komposisi  unsur  dalam  fluida-cairan  dilakukan  dengan menggunakan  XRF  (X-ray  fluorescence  spectrometry).  XRF  (X-ray  fluorescence  spectrometry) merupakan  teknik  analisa  non-destruktif  yang  digunakan  untuk  identifikasi  serta  penentuan konsentrasi elemen yang ada pada padatan, bubuk atau sampel cair.
X-Ray  Fluorescence  (XRF)  adalah  fenomena  fisis  yang  terjadi  ketika  suatu  material  dikenakan sinar-X  (foton)  dengan  energi  tinggi,  menumbuk  suatu  atom  atau  molekul  sampel,  maka  energi  ini akan diserap oleh atom tersebut. Dengan energi tinggi, maka elektron di sekitar inti (kulit K) terpental keluar  dari  orbitalnya.  Dan  elektron  dari  kulit  luar  kemudian  turun  ke  orbital  yang  tidak terhuni/kosong  untuk  mengisi  lubang  yang  ditinggalkan  elektron.  Energi  yang  diperlukan  untuk melepaskan  atau  mengeluarkan  elektron  inti  merupakan  karakteristik  elemen,  dan  kemudian    ada energi yang dipancarkan oleh karena terjadi peristiwa transisi ini. Transisi elektron dari kulit L yang turun ke kulit K disebut transisi Kα, sedangkan elektron pada kulit M yang jatuh ke kulit K disebut transisi Kβ sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 10 [4].
Eksitasi  sinar-X  terjadi  ketika  foton  sinar-X  dengan  energi  cukup  tinggi  dapat  mengeluarkan elektron  dari  kulit  lebih  dalam  dan  sehingga  kemudian  telah  menciptakan  kekosongan  (vakansi). Adanya  vakansi  ini  menimbulkan  ketidakstabilan  atom.  Dan  agar  supaya  atom  ini  kembali  stabil, maka  elektron  dari  kulit  lebih  luar  akan  berpindah  ke  kulit  yang  lebih  dalam  dengan  proses  X- fluoresensi sinar-X (X-Ray Fluoroscence) sebagimana ditunjukkan pada Gambar 11 [5].
Gambar 10. Prinsip X-Ray Fluoroscence (XRF)
Gambar 11. Proses XRF.
Gambar 12 . Alat XRF (X-Ray Fluoresence), Oxford Instrument.
Peralatan yang digunakan untuk penentuan unsur dalam fluida-cairan dilakukan dengan menggunakan alat sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 12. Pengukuran komposisi unsur dalam fluida-cairan ini dilakukan di laboratorium Riset Fisika, Jurusan Fisika, FMIPA Unima.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Data geografis lokasi dan Suhu fluida-Cairan di Manifestasi Bukit Kasih Kanonang ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Data letak lokasi dan Suhu fluida-Cairan Sampel
Koordinat (UTM)
Elevasi (m) Suhu Manifestasi ( ) X Y
FK 1 696354 128698 927 95,8 FK 2 696349 128663 925 94,9 FK 3 696349 128690 908 69,8
Tabel 2. Komposisi dan konsentrasi unsur fluida-cairan (mg/kg)
Sampel Komposisi dan konsentrasi unsur dalam fluida-cairan (mg/kg) Mg Al Si S Cl Ca Ti Fe FK1 70 206 216 508 354 51 28 15 FK2 138 654 2184 1753 117 73 120 22 FK3 69 280 374 422 102 41 36 0
Suhu  manifestasi  untuk  ketiga  lokasi  ternyata  lebih  tinggi  dari  50 o C,  sehingga  dapat  dikategorikan sebagai manifestasi air panas.
Hasil  identifikasi  komposisi  unsur  yang  terkandung  dalam  fluida-cairan  dari  masing-masing lokasi  manifestasi  FK1,  FK2  dan  FK3  ditunjukkan  pada  Tabel  2.    Berdasarkan  data  di  atas,  pada lokasi FK1 memiliki nilai pH 1,67 dan nilai konduktivitasnya 9,97 mS/cm,  pada lokasi FK2 memiliki nilai pH 1,83 dan nilai konduktivitasnya 6,96 mS/cm, sedangkan pada lokasi FK 3 nilai pH 1,94 dan nilai konduktivitasnya 3,91 mS/cm. Dari grafik di atas dapat kita ketahui bahwa semakin tinggi nilai konduktivitas di Bukit kasih Kanonang, dan semakin rendah nilai pH di lokasi tersebut. Sebaliknya, semakin  rendah  nilai  konduktivitas  di  Bukit  Kasih  Kanonang,  semakin  tinggi  nilai  pH  di  lokasi tersebut.  Dari  ketiga  titik  lokasi  tersebut  lokasi  FK1  memiliki  tingkat  keasaman  (pH)  dan  nilai konduktivitas  yang  tinggi  dibandingkan  dengan  lokasi  FK2  dan  lokasi  FK3.  Hal  ini  dikarenakan lokasi FK 1 memiliki nilai konduktivitas dan pH yang lebih tinggi dari lokasi FK2 dan FK3.
Hasil  pengukuraan  sifat  konduktivitas/resistivitas  fluida-cairan  ditunjukkan  pada  Tabel  3. Konduktivitas fluida-cairan menurun dengan kenaikan pH fluida-cairan. Berdasarkan nilai pH maka fluida-cairan  tersebut  dapat  dikategorikan  sebagai  elektrolit  asam  dan  ion  yang  bertanggungjawab adalah H+. Semakin asam suatu zat, semakin banyak ion H+ dan semakin sedikit jumlah ion OH- di dalam air.
Secara grafik hubungan antara konduktivitas dengan pH fluida-cairan ditunjukkan pada Gambar 13.
Tabel 3. Hasil pengukuran sifat konduktivitas,  resistivitas, suhu dan pH fluida-cairan Sampel fluida Konduktivitas (mS/cm) Resistivitas ( kΩcm ) Suhu ( o C) pH FK1 9,97 0,100 25 1,67 FK2 6,96 0,145 25 1,89 FK3 3,91 0,225 25 1,94
Gambar 13. Grafik hubungan konduktivitas dengan pH fluida-cairan
Tabel 4. Kebergantungan nilai konduktvitas dan pH dan konsentrasi unsur Cl
Sampel Konsentrasi unsur Cl (mg/kg) Konduktivitas (mS/cm) pH FK1 354 9,97 1,67 FK2 117 6,96 1,89 FK3 102 3,91 1,94
Selanjutnya nilai konduktivitas dan pH fluida-cairan untuk unsur Cl ditunjukkan pada Tabel 4. Berdasarkan data di atas ternyata bahwa konduktivitas fluida di daerah Bukit Kasih Kanonang berbeda–beda dan tersebar di berbagai titik di lokasi tersebut. Sifat fisis konduktivitas fluida-cairan yang ada di manifestasi panas bumi Bukit Kasih Kanonang bergantung pada konsentrasi kandungan unsur Cl. Harga konduktivitas dan nilai pH yang tinggi terdapat pada lokasi FK1 dengan nilai konduktivitas 9,97 mS/cm dan 1,67 pada nilai pH. Beberapa faktor yang mempengaruhi sifat fisis fluida di daerah Bukit Kasih Kanonang diantaranya adalah temperatur manifestasi panas bumi, dan konsentrasi kandungan unsur.

## 4. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan hasil pengukuran komposisi unsur, konduktivitas, suhu dan pH fluida-cairan di manifestasi mata air panas Bukit Kasih Kanonang disimpulkan bahwa:
1.) Nilai  konduktivitas  dan  pH  dan  suhu  di  tiga  lokasi  manifestasi  mata  air  panas  Bukit  Kasih Kanonang  berbeda.  Nilai  konduktivitas  paling  tinggi  terletak  di  lokasi  FK  1  dengan  nilai konduktivitas 9,97 mS/cm, dengan nilai pH 1,67 serta suhu mata air panas sekitar 95,8oC.
2.) Semakin tinggi nilai konduktivitas fluida-cairan manifestasi panas bumi semakin rendah  nilai pH-nya. Fluida-cairan ini dikategorikan sebagi elektrolit asam (acid).

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan  terima  kasih  kepada  Rektor  Universitas  Negeri  Manado  yang  terhormat  Prof.  Dr.  Ph.  E.A. Tuerah, M.Si, DEA yang telah membiayai penelitian ini dengan Dana DIPA Unima tahun anggaran 2015. Terima kasih kepada Prof. Dr. Rudi A. Reppi M.Sc sebagai Ketua Lembaga Penelitian Unima. Terima  kasih  kepada  Prof.  Dr.  C.  Poluakan,  MS  selaku  Dekan  FMIPA  yang  telah  memberikan kesempatan  untuk  melaksanakan  penelitian  ini.  Akhirnya  terima  kasih  kepada  Prof.  Dr.  H. Taunaumang, M.Sc sebagai Kepala laboratorium Riset Fisika, FMIPA Unima.

## Daftar Rujukan
[1].  Principles  and  Hardware  of  Electrolytic  Conductivity  Measurements,  Kenneth  M.Queency,
Product Manager, Mettler Toledo Ingold, 2999 Washington Street Woburn, MA 01801.
[2]. Conductivity Theory and Practice, Web:www.radiometer-analytical.com
[3]. Patlus Eric Golioth, Penentuan Sifat Fisis Fluida Di Daerah Panas Bumi Bukit Kasih Kanonang, Skripsi, 2015.
[4]. X-ray fluorescence analysis, Chiya NUMAKO, Misato KAZAMA, Izumi NAKAI Chiba.
[5].  Introduction  to  Energy-Dispersive  X-Ray  Fluorescence  (XRF)-An  Analytical  Chemistry Perspective, Peter Palmer, Department of Chemistry & Biochemistry San Francisco State University