Kelarutan dan
Hasil Kali Kelarutan
- Kelarutan
Bayangkan
apabila kita menambahkan satu sendok teh kristal natrium klorida ke dalam
segelas air kemudian diaduk, Kristal tersebut larut bukan? Atau ketika kita
ingin membuat teh manis, saat menambahkna gula ke dalam air, gula tersebut juga
larut bukan? Dan bagaimana apabila Kristal NaCl (garam) atau gula ditambahkan
terus menerus? Apakah akan selalu dapat larut? Ternyata tidak. Pada suatu saat,
larutan akan menjadi jenuh dan garam/gula tidak dapat larut lebih banyak lagi.
Istilah
kelarutan (solubility) digunakan untuk menyatakan jumlah maksimum zat
yang dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut.
larutan
dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu :
1)
Larutan jenuh.
Adalah
suatu keadaan ketika suatu larutan telah mengandung suatu zat terlarut dengan
konsentrasi maksimum.
2)
Larutan kurang jenuh.
Adalah
larutan yang masih dapat melarutkan zat terlarut.
3)
Larutan lewat jenuh.
Adalah
larutan yang sudah tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut, sehingga
menyebabkan terbentuknya endapan.
Kelarutan
zat dalam suatu pelarut dipengaruhi oleh 3 hal yaitu :
a)
Jenis Zat Terlarut
Setiap
zat mempunyai harga kelarutan yang berbeda-beda pada suatu pelarut. Pada
umumnya, semua senyawa ion dan asam mudah larut dalam air kecuali
beberapa asam berikut ini : H2S, H2SiO3, H3AsO4
dan H3SbO4.
b)
Jenis Zat Pelarut
Pelarut
dibedakan menjadi 2 yaitu : pelarut polar dan non polar.
Pada
umumnya, senyawa polar mudah larut dalam pelarut polar dan senyawa non polar mudah
larut dalam pelarut non polar.
Contoh
pelarut polar
: H2O dan NH3 cair.
Contoh
pelarut non polar : C6H6
( benzena ), minyak dan eter.
c)
Suhu.
Pada
suhu yang semakin tinggi, umumnya suatu zat akan semakin mudah larut.
Adanya
kalor menyebabkan semakin renggangnya jarak antar partikel zat padat tersebut.
Akibatnya, kekuatan gaya antar partikel tersebut menjadi lemah sehingga
partikel tersebut mudah terlepas oleh adanya gaya tarik molekul-molekul air (
pelarut ).
Kelarutan
berbagai jenis zat serta pengaruh suhu terhadap kelarutan diberikan pada grafik
di bawah ini:
- Satuan Kelarutan
Untuk
zat yang tergolong mudah larut, kelarutannya dinyatakan dalam gram per 100 gram
air. Namun, untuk zat yang tergolong sukar larut, kelarutannya dinyatakan dalam
mol L-1, sama dengan kemolaran.
Contoh:
Kelarutan AgCl dalam air sebesar 1 x 10-5
Contoh
soal:
Sebanyak
4,35 mg Ag2CrO4 dapat larut dalam 100 mL air. Nyatakan
kelarutan tersebut dalam mol L-1. (Ar O = 16; Cr = 52; Ag = 108)
Jawab:
Kelarutan
= molaritas larutan jenuh; . Jadi, yang harus dilakukan adalah menentukan
jumlah mol zat terlarut, kemdian menentukan kelarutan dengan rumus tersebut.
Jumlah
mol Ag2CrO4 = 4,35 x 10-3 g/33 g mol-1
=
1,31 x 10-5
S
= n/v = 1,31 x 10-5 mol / 0,1 L
=
1,31 x 10-4
- Tetapan Hasil Kali Kelarutan
Perak
Kromat (Ag2CrO4) merupakan contoh garam yang sukar larut
dalam air. Jika kita memasukkan saja Kristal garam itu ke dalam segelas air
kemudian diaduk, kita akan melihat bahwa sebagian besar dari garam itu tidak
larut (mengendap di dasar gelas), larutan Perak Kromat mudah sekali jenuh.
Apakah setelah mencapai keadaan jenuh proses melarut berhenti? Ternyata tidak.
Melalui percobaan telah diketahui bahwa dalam larutan jenuh tetap terjadi
proses melarut, tetapi pada saat yang sama terjadi pula proses pengkristalan
dengan laju yang sama. Dengan kata lain, dalam keadaan jenuh terdapat
kesetimbangan antara zat padat tak larut dengan ion-ionnya. Kesetimbangan itu
terjadi antara zat padat tak larut dengan ion-ionnya. Kesetimmbangan dalam
larutan jenuh perak kromat adalah
Ag2CrO4(s)
↔ 2Ag+(aq)
+ CrO42-(aq)
Gambar : dalam larutan jenuh garam atau basa, terdapat kesetimbangan antara zat padat tak larut dengan ion-ionnya.
Gambar : dalam larutan jenuh garam atau basa, terdapat kesetimbangan antara zat padat tak larut dengan ion-ionnya.
Tetapan
kesetimbangan dari kesetimbangan antara garam atau basa yang sedikit larut
disebut tetapan hasil kali kelarutan (solubility product constant)
dan dinyatakan dengan lambang Ksp. Persamaan tetapan hasil kali kelarutan
untuk Ag2CrO4, sesuai dengan persamaan 9.1, adalah:
Ksp
= [Ag+]2 [CrO42-]
Secara
umum, persamaan kesetimbangan larutan garam AxBy (s)
sebagai berikut
AxBy
(s) ↔
xAy+(aq) + yBx-(aq)
1. Hubungan
Kelarutan (s) dan Tetapan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)
Perhatikan
kembali kesetimbangan yang terjadi dalam larutan jenuh Ag2CrO4
Ag2CrO4(s)
↔ 2Ag+(aq)
+ CrO42-(aq)
Konsentrasi
kesetimbangan ion Ag+ dan ion CrO42-
Dalam
larutan jenuh dapat dikaitkan dengan kelarutan Ag2CrO4
yaitu sesuai dengan stoikiometri reaksi (perbandingan koefisien reaksinya).
Jika kelarutan Ag2CrO4 dinyatakan dengan s, maka
konsentrasi ion Ag+ dalam larutan itu sama dengan 2s dan konsentrasi
ion CrO42- sama dengan s.
Ag2CrO4(s)
↔ 2Ag+(aq)
+ CrO42-(aq)
s
2s
s
dengan
demikian, nilai tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) Ag2CrO4
dapat dikaitkan dengan nilai kelarutannya (s) sebagai berikut
Ksp
= [Ag+]2 [CrO42-]
=
(2s)2 (s) = 4s3
Secara
umum, hubungan antara kelarutan (s) dengan tetapan hasil kali kelarutan (Ksp)
untuk elektrolit AxBy dapat dinyatakan
AxBy
(s) ↔
xAy+(aq) + yBx-(aq)
s
xs ys
Ada
3 cara untuk menentukan hubungan antara kelarutan ( s ) dengan tetapan
hasil kali kelarutan ( Ksp ) yaitu :
a)
Menuliskan
persamaan reaksi kesetimbangannya
b)
Menentukan
hubungan antara konsentrasi ion-ion dengan kelarutan berdasarkan koefisien
reaksinya.
c)
Menentukan
hubungan antara Ksp dengan kelarutan ( s ) berdasarkan persamaan tetapan
hasil kali kelarutan.
Keterangan
:
“
Besarnya nilai Ksp suatu zat bersifat tetap pada suhu yang tetap. “
- Pengaruh Ion Senama Terhadap Kelarutan
Sebelumnya,
kita telah membahas tentang kelarutan suatu senyawa di dalam air murni. Lalu
bagaimana kelarutan suatu senyawa tersebut di dalam senyawa lain yang memiliki
ion yang sejenis?
Dalam
larutan Na2CrO4 yang ditambahkan dengan kritalAg2CrO4,
terdapat pelarut perak kromat (Ag2CrO4) dalam air dan
dalam larutan Na2CrO4. Jika Ag2CrO4 maka
satu-satunya sumber ion Ag+dan ion CrO42-
berasal dari padatan Ag2crO4. Sementara jika Ag2CrO4
dilarutkan dalam larutan Na2CrO4, maka ion CrO42-
berasal dari Ag2CrO4 dan Na2CrO4.
Dalam hal ini Ag2CrO4 dengan Na2CrO4
memiliki ion senama yaitu CrO42-.
Lalu,
bagaimanakah pengaruh ion senama tersebut terhadap kelarutan suatu elektrolit?
Marilah kita perhatikan larutan jenuh Ag2CrO4. Apakah
yang bakan terjadi apabila ke dalam larutan jenuh itu kita tambahkan Na2CrO4
atau AgNO3? Seperti yang telah kita ketahui, dalam larutan jenuh Ag2CrO4
terdapat kesetibangan antara Ag2CrO4 padat dengan
ion-ion Ag+ dan CrO42-.
Ag2CrO4(s)
↔ 2Ag+(aq)
+ CrO42-(aq)
Penambahan
Na2CrO4 atau AgNO3 akan memperbesar
konsentrasi ion CrO42- atau ion Ag+ dalam
larutan. Sesuai dengan azas kelarutan Le Chatelier tentang pergeseran
kesetimbangan, penambahan konsentrasi ion CrO42- atau ion
Ag+ akan menggeser kesetimbangan persamaan diatas ke kiri. Akibat
dari pergeseran itu, jumlah Ag2CrO4 yang larut berkurang.
Jadi, dapat disimpulkan bahwa ion senama akan memperkecil kelarutan. Akan
tetapi, ion senama tidak mempengaruhi nilai tetapan hasl kali kelarutan, asal
suhu tidak berubah. Untuk mengetahui pengaruh kuantitatif ion senama pada
kelarutan, perhatikan contoh soal berikut:
Kelarutan
Ag2CrO4 dalam air murni yaitu 8,43 x 10-5mol L-1
pada 25ºC. tentukanlah kelarutan Ag2CrO4 (Ksp
Ag2CrO4 = 2,4 x 10-12) itu dalam:
- Larutan AgNO3 0,1 M
- Larutan K2CrO4 0,1 M
Jawab:
- Kelarutan Ag2CrO4 dalam larutan AgNO3 0,1 M
Larutan
AgNO3 0,1 M mengandung 0,1 M ion Ag+dan 0,1 M ion NO3-.
AgNO3
(aq) →
Ag+ (aq) + NO3- (aq)
0,1
M 0,1
M 0,1 M
Jika
ke dalam larutan ditambahkan Ag2CrO4 padat, maka Kristal
itu akan larut hngga larutan jenuh. Misal kelarutan Ag2CrO4
= s mol L-1, maka konsentrasi ion CrO42-
yang dihasilkan = s mol L-1 dan ion Ag = 2s mol L-1.
Ag2CrO4(s)
↔ 2Ag+(aq)
+ CrO42-(aq)
s
2s
s
jadi,
konsentrasi total ion Ag+ = 0,1 + 2s mol L-1. Oleh
karena nilai s relative kecil, yaitu lebih kecil dari kelarutannya dalam
air (s < 8,43 x 10-5), maka konsentrasi ion Ag+
dapat dianggap = 0,1 mol L-1 (0,1 + 2s 0,1). Dalam
larutan jenuh Ag2CrO4 berlaku:
[Ag+]2
[CrO42-) = Ksp Ag2CrO4
(0.1)2
(s) = 2,4 x 10-12
s
= 2,4 x 10-10
jadi,
kelarutan Ag2CrO4 dalam larutan AgNO3 0,1 M =
2,4 x 10-10 mol L-1
kira-kira,
351 ribu kali lebih kecil dibandingkan kelarutannya dalam air murni.
- Pengaruh pH terhadap Kelarutan
Tingkat
keasaman larutan (pH) dapat mempengaruhi kelarutan berbagai jenis zat. Suatu
basa umumnya lebih larut dalam larutan yang bersifat asam, dan sebaliknya lebih
sukar larut dalam larutan yang bersifat basa. Garam-garam yang berasal dari
asam lemah akan lebih mudah larut dalam larutan yang bersifat asam kuat.
- pH dan Kelarutan Basa
sesuai
dengan efek ion senama, suatu basa aka lebih sukar larut dalam larutan yang
bersifat basa daripada larutan netral.
Contoh:
Diketahui
Ksp Mg(OH)2 = 2 x 10-12. Tentukan kelarutan Mg(OH)2
dalam :
a)
Aquades
b)
Larutan
dengan pH = 12
Jawaban
:
a)
Kelarutan
dalam aquades.
Ksp
= [ Mg2+ ]
. [ OH- ]2
2
x 10-12 = ( s ) . ( 2s )2 = 4s3
Jadi
kelarutan Mg(OH)2 dalam aquades = 7,94 x 10-5 mol/L.
b)
Kelarutan
dalam larutan dengan pH = 12.
pH
= 12
pOH
= 14 – 12 = 2
[
OH- ] = 10-2 M
Ksp
= [ Mg2+ ]
. [ OH- ]2
2
x 10-12 = ( s ) . ( 10-2 )2
2
x 10-12 = 10-4 s
s
= 2 x 10-8 M
Jadi
kelarutan Mg(OH)2 dalam larutan dengan pH = 12 adalah 2 x 10-8
M
- pH dan Kelarutan Garam
Kalsium
karbonat (CaCO3) sukar larut dalam air, tetapi larut dalam larutan
HCl. Fakta ini dapat diterangkan sebagai berikut.
Dalam
larutan jenuh CaCO3 terdapat kesetimbangan sebagai berikut.
CaCO3
(s) ↔
Ca2+ (aq) + CO32-(aq)
Dalam
larutan asam, ion CO32- akan diikat oleh ion H+membentuk
HCO3- atau H2CO3. H2CO3
selanjutnya akan terurai membentuk CO2 dan H2O. hal ini
akan menggeser kesetimbangan di atas ke kanan atau dengan kata lain’
menyebabkan CaCO3 melarut.
- Reaksi Pengendapan
Kita
dapat mengeluarkan suatu kelarutan ion dari larutannya melalui reaksi
pengendapan. Misalnya, ion kalsium (Ca2+) dapat dikeluarkan dengan
menambahkan larutan Na2CO3. Dalam hal ini, ion Ca2+
akan bergabung dengan ion karbonat (CO32-) membentuk CaCO3,
suatu garam yang sukar larut, sehingga mengendap.
Ca2+
(aq) + CO32- (aq) → CaCO3 (s)
Contoh
lainnya yaitu mengendapkan ion Cl- dari air laut dengan menambahkan
larutan perak nitrat (AgNO3). Ion Cl- akan bergabung
dengan ion Ag+ membentuk AgCl yang sukar larut.
Cl-
(aq) + Ag+ (aq) → AgCl (s)
Lalu,
apakah endapan AgCl terbentuk begitu ada ion Ag+ memasuki larutan?
Kita ingat kembali bahwa AgCl dapat larut dalam air, meskipun dalam jumlah yang
sangat sedikit. Artinya, ion Ag+ dan ion Cl- dapat berada
bersama-sama dalam larutan hingga larutan jenuh, yaitu sampai hasil kali [Ag+][Cl-]
sama dengan nilai Ksp AgCl. Apabila penambahan ion Ag+
dilanjutkan hingga hasil kali [Ag+] [Cl-] > Ksp
AgCl, maka kelebihan ion Ag+ dan ion Cl- akan bergabung
membentuk endapan AgCl. Jadi, pada penambahan larutan Ag+ ke dalam
larutan Cl- dapat terjadi:
[Ag+][Cl-]
< Ksp AgCl = larutan belum jenuh
[Ag+][Cl-]
= Ksp AgCl = larutan tepat jenuh
[Ag+][Cl-]
> Ksp AgCl = terjadi pengendapan
Hasil
kali konsentrasi seperti dirumuskan dala rumus tetapan kesetimbangan
(buka konsentrasi setimbang) disebut Q. jadi secara umum, aoakah keadaan
suatu larutan belum jenuh, jenuh, atau terjadi pengendapan, dapat ditentukan
dengan memeriksa nilai Qc-nya dengan ketentuan:
Qc
< Ksp, larutan belum jenuh
Qc
= Ksp, larutan tepat jenuh
Qc
> Ksp, terjadi pengendapan
- Manfaat dan Fungsi Tetapan Hasil Kali Kelarutan ( Ksp )
ü
Ksp suatu senyawa ion yang sukar larut dapat digunakan untuk memberikan
informasi tentang kelarutan senyawa tersebut dalam air.
ü
Semakin besar harga Ksp suatu zat, maka zat tersebut akan semakin
mudah larut.
ü
Harga Ksp suatu zat juga dapat digunakan untuk meramalkan terjadi tidaknya
endapan suatu zat tersebut jika 2 larutan yang mengandung ion-ion dari senyawa
yang sukar larut, dicampurkan.
ü
Untuk meramalkan terjadi tidaknya endapan suatu senyawa AmBn,
jika larutan yang mengandung ion An+ dan ion Bm-
dicampurkan maka digunakan konsep hasil kali ion ( Qsp
).
Qsp
AmBn = [ An+ ]m . [ Bm-
]n
- Jika Qsp < Ksp maka belum terbentuk larutan jenuh maupun endapan AmBn
- Jika Qsp = Ksp maka terbentuk larutan jenuh AmBn
- Jika Qsp > Ksp maka terbentuk endapan AmBn
Contoh
soal :
Sebanyak
100 mL larutan NaCl 0,02 M dicampur dengan 100 mL larutan Pb(NO3)2
0,2 M. Tentukan dengan suatu perhitungan, apakah dari reaksi tersebut akan
terbentuk endapan PbCl2? ( Ksp PbCl2 = 1,7 x 10-5
)
Jawaban
:
Untuk
menentukan apakah terbentuk endapan PbCl2 atau tidak, maka dilakukan
dengan cara membandingkan harga Qsp dengan Ksp-nya.
Oleh
karena : harga Qsp < Ksp = 10-5 < ( 1,7 x 10-5
), maka dari hasil reaksi tersebut belum menghasilkan endapan PbCl2.
ü
Selain memberikan informasi tentang kelarutan, harga Ksp dapat digunakan untuk
mempertimbangkan pemisahan zat dalam campuran dengan cara pengendapan selektif.
Contoh
soal :
Suatu
larutan mengandung ion Mg2+ dan Mn2+ dengan
konsentrasi masing-masing 0,1 M. Kedua ion tersebut akan dipisahkan dengan cara
menambahkan larutan amonia. Tentukan dengan perhitungan, berapa pH larutan agar
ion Mn2+ dapat mengendap sebagai Mn(OH)2, sedangkan ion
Mg2+ tetap berada dalam larutan? ( Ksp Mg(OH)2 = 1,8 x 10-11
dan Ksp Mn(OH)2 = 1,9 x 10-13 )
Jawaban
:
Ksp
Mn(OH)2 < Ksp Mg(OH)2, artinya : Mn(OH)2
lebih mudah mengendap daripada Mg(OH)2.
Maka,
kita tentukan [ OH- ] dari Mg(OH)2 terlebih dulu ( karena
Mg(OH)2 lebih sulit mengendap daripada Mn(OH)2 )
Dalam
larutan terdapat :
Ion
Mg2+ = 0,1 M
Ion
Mn2+ = 0,1 M
Larutan
jenuh Mg(OH)2 akan terbentuk jika :
[
Mg2+ ] . [ OH- ]2 = Ksp Mg(OH)2
(
0,1 ) . [ OH- ]2 = 1,8 x 10-11
[
OH- ]2 = 1,8 x 10-10
Pada
pH = 9,13 tersebut ion Mg2+ belum mengendap sebagai Mg(OH)2,
sebab pada pH tersebut besarnya Qsp = Ksp-nya dan baru terbentuk
larutan jenuh Mg(OH)2.
Keberadaan
ion Mn2+ dalam larutan digunakan untuk menentukan apakah sudah
terbentuk endapan Mn(OH)2 atau belum.
[
Mn2+ ] = 0,1 M ( diketahui di soal )
[
OH- ] = 1,34 x 10-5 M ( hasil perhitungan di atas atau
saat pH-nya = 9,13 )
Qsp
Mn(OH)2 = [ Mn2+ ] . [ OH- ]2
Qsp
Mn(OH)2 = ( 0,1 ) . ( 1,34 x 10-5 )2 =
1,8 x 10-11
Oleh
karena Qsp Mn(OH)2 > Ksp Mn(OH)2 = 1,8 x 10-11
> 1,9 x 10-13, maka terbentuk endapan Mn(OH)2.
Jadi
pada pH = 9,13 ion Mn2+ sudah mengendap sebagai Mn(OH)2
sedangkan ion Mg2+ tetap sebagai larutan.
Oleh
karena itu kedua ion tersebut dapat terpisah setelah dilakukan penyaringan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar