Modul 9 KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN

Transkripsi

1 Modul 9 KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN A. KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN Kelarutan (Solubility) Istilah kelarutan (solubility) digunakan untuk menyatakan jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut. Kelarutan dapat dinyatakan dengan satuan mol/liter. Dalam hal ini, kelarutan sama dengan kemolaran dalam larutan jenuhnya. Contohnya, kelarutan AgCl dalam air sebesar 1 x 10-5 mol L -1. Tetapan Hasil Kali Kelarutan (Ksp) Dalam suatu larutan jenuh suatu elektrolit yang sukar larut, terdapat kesetimbangan antara zat padat yang tidak larut dan ion-ion zat itu yang larut. Sebagai contohnya, perak klorida adalah garam yang sulit larut (Ksp kecil). Sedikit AgCl padat yang larut dalam air diasumsikan berdisosiasi atau terurai sepenuhnya menjadi ion Ag + dan Cl -. Kita tahu dari modul sebelumnya bahwa untuk reaksi heterogen, konsentrasi padatan (s) adalah tetap. Jadi, kita dapat menulis tetapan kesetimbangan untuk disosiasi AgCl: AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq) Karena konsentrasi zat padat relatif tetap, maka tetapan kesetimbangan reaksi di atas hanya melibatkan ion-ionnya saja, dan tetapan kesetimbangannya disebut tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) (James E. Brady, 1990). Atau secara umumnya: y x x y K sp [M ] [A ] Sebenarnya anggapan bahwa senyawa ion tertentu tidak dapat larut sepenuhnya dalam air kurang tepat. Faktanya senyawa ion yang tampak tidak larut sebetulnya larut dalam air, hanya saja jumlahnya amat sedikit yaitu kurang dari 0,1 g per 100 g air. Hubungan Kelarutan Dan Tetapan Hasil Kali Kelarutan Oleh karena s dan Ksp sama-sama dihitung pada larutan jenuh, maka ada hubungan antara s dan Ksp. Secara umum hubungan antara kelarutan (s) dengan tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) untuk larutan elektrolit AxBy dapat dinyatakan sebagai berikut. A x B y (s) xa y+ (aq) + yb x- (aq)

2 s xs ys K sp K sp K sp y y [A ] x [B x ] x y ( xs) ( ys) x y ( x y) x y s Contoh: Contoh soal: 1) Sebanyak,35 mg Ag 2 CrO dapat larut dalam 100 ml air. Nyatakan kelarutan Ag 2 CrO tersebut dalam mol L -1. (Ar O = 16; Cr = 52; Ag = 108) Kelarutan = Molaritas larutan jenuh ; s = n/v n Ag 2 CrO = Massa Ag 2 CrO /Mr Ag 2 CrO =,35 x 10-3 gram /332 gram/mol = 1,31 x 10-5 mol Kelarutan (s) = n / V = 1,31 x 10-5 mol /0,1 L = 1,31 x 10 - mol L -1 2) Tuliskan rumus tetapan hasil kali kelarutan untuk senyawa Mg(OH) 2! Mg(OH) 2 dalam larutan akan terurai menjadi ion-ionnya, Mg(OH) 2 Mg OH - Maka dari rumus Ksp diperoleh Ksp = [Mg 2+ ][OH - ] 2 3) Pada suhu tertentu, kelarutan AgIO 3 adalah mol/l, tentukan harga tetapan hasil kali kelarutannya! AgIO 3 Ag + + IO 3 - s s s Konsentrasi ion Ag + = konsentrasi ion IO 3 - = s = kelarutan AgIO 3 = Ksp = [Ag + ] [IO 3 - ] Ksp = (s)(s) Ksp = ( ).( )= ( ) ) Bila diketahui Ksp Ag 2 CrO = maka konsentrasi CrO dalam larutan jenuh AgCrO adalah

3 Ag 2 CrO 2Ag + + s 2s s Ksp = (Ag + ) 2 (CrO -2 ) = (2s) 2 (s) = s = s 3 s = 10 - ( s = 10 - CrO ) CrO B. PENGARUH ION SENAMA TERHADAP KELARUTAN Ion senama adalah ion yang sejenis dengan ion-ion yang ada dalam sistem kesetimbangan. Pengaruh ion senama sesuai dengan Asas Le Chatelier. Asas Le Chatelier adalah asas yang digunakan untuk memprediksi pengaruh perubahan kondisi pada kesetimbangan kimia. Asas atau prinsip ini dinamai sesuai dengan nama penemunya yaitu Henry Louis Le Chatelier ( ). Dimana, bunyi asas Le Chatelier adalah Jika terhadap suatu sistem kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi), sistem kesetimbangan tersebut akan mengalami perubahan (pergeseran) yang cenderung untuk mengurangi pengaruh aksi tersebut. Kita ambil contoh larutan jenuh AgCl. Pada saat AgCl dilarutkan dalam air, maka akan terbentuk reaksi kesetimbangan, yaitu: AgCl(s) Ag + (aq) + Cl (aq) Adanya penambahan larutan AgNO 3 akan memperbesar konsentrasi ion Ag + karena AgNO 3 akan mengion sempurna menghasilkan ion Ag +. Reaksi yang terjadi yaitu: AgNO 3 (aq) Ag + (aq) + NO 3 (aq) Penambahan ion sejenis (Ag + ) dari AgNO 3 akan menggeser kesetimbangan pengionan AgCl ke kiri. Pergeseran ke kiri menyebabkan kelarutan AgCl berkurang, tetapi tidak mempengaruhi harga tetapan hasil kali kelarutan, jika suhu tidak berubah. Kesimpulan: a. Keberadaan ion senama atau sejenis dalam suatu larutan akan memperkecil kelarutan (s) b. Ion senama tidak akan mempengaruhi besarnya Ksp, selama suhu tidak berubah (tetap). Contoh soal: 1) Pada suhu tertentu, kelarutan AgIO 3 adalah mol/l, tentukan harga tetapan hasil kali kelarutannya! K sp Ag 2CrO = s 3 = (10 ) 3 = K sp Ag 2 CrO = [Ag + ] 2 [ CrO ]

4 10 12 = [Ag + ] [Ag + ] = M Ag 2 CrO 2Ag + + Kelarutan Ag 2 CrO = CrO = 10 5 M Jadi, kelarutan Ag 2 CrO dalam larutan K 2 CrO adalah 10 5 M. C. REAKSI PENGENDAPAN Pengertian Reaksi pengendapan (presipitasi) adalah reaksi pembentukan padatan dalam larutan atau di dalam padatan lain selama reaksi kimia. Pengendapan dapat terjadi karena adanya difusi dalam padatan. Ketika reaksi terjadi dalam larutan cair, padatan yang terbentuk disebut sebagai endapan. Bahan kimia yang menyebabkan adanya padatan disebut pengendap. Tanpa kekuatan energi gravitasi yang cukup untuk membawa partikel-partikel padat ke bawah bersama-sama, maka endapan akan tetap sebagai suspensi. Cairan yang sudah tidak mempunyai endapan disebut supernatant. Supernatant didefinisikan sebagai senayawa hasil pemisahan yang memiliki berat jenis yang lebih rendah. Pengendapan dapat terjadi jika konsentrasi senyawa melebihi kelarutan. Pengendapan dapat terjadi dengan cepat dari larutan jenuh. Pengendapan erat kaitannya dengan hasil kali kelarutan (Ksp). Dalam padatan, pengendapan terjadi jika konsentrasi salah satu padatan berada di atas batas kelarutan. Jenis Persamaan Kimia Pengendapan 1) Persamaan Molekul Persamaan molekul adalah persamaan yang menulis bahwa semua spesi-spesi di anggap sebagai molekul, maupun semua senyawa di tulis tanpa harus menulis senyawa yang berperan dalam suatu keberlangsungan reaksi pengendapan. Contoh: Reaksi antara natrium sulfat dengan barium klorida menghasilkan endapan barium sulfat dalam larutan natrium klorida. Na 2 SO (aq) + BaCl 2(aq) BaSO (s) + 2NaCl (aq)

5 2) Persamaan Ion Persamaan ion adalah persamaan yang menunjukkan spesi-spesi yang terlarut dalam bentuk ion-ion bebas. Untuk ion-ion yang tidak terlibat dalam reaksi disebut ion pendamping. Karena ion pendamping muncul pada kedua ruas persamaan dan tidak berubah selama reaksi kimia sehingga dapat diabaikan. Contoh: Pb 2+ (aq) + 2NO 3 - (aq) + 2Na + (aq) + 2I - (aq) PbI 2(s) + 2Na + (aq) + 2NO 3 - (aq) Ion-ion Na + dan NO 3 - adalah sebagai ion pendampingnya. karena dalam penulisan persamaan rumus reaksi pengendapan kita memerlukan pemusatan terhadap perubahan yang sebenarnya terjadi maka di perlukan persamaan ionik total. 3) Persamaan Ion Total Persamaan ion total adalah persamaan kimia (persamaan reaksi) yang menunjukkan hanya spesi-spesi yang benar-benar berperan dalam suatu reaksi. Contoh: Pb 2+ (aq) + 2NO 3 - (aq) + 2Na + (aq) + 2I - (aq) PbI 2(s) + 2Na + (aq) + 2NO 3 - (aq) Persamaan ion total dari persamaan reaksi di atas adalah, Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) PbI 2(s) Sehingga hanya ion-ion yang menyebabkan terbentuknya endapan saja yang ditulis. Suatu persamaan kimia memiliki persamaan ion total jika reaksinya menghasilkan endapan. Untuk reaksi yang tidak menghasilkan endapan tidak memiliki persamaan ion total. Zat Pengendap Zat pengendap atau precipitating agent adalah zat yang ditambahkan ke dalam reaksi sehingga bisa menghasilkan endapan. Berikut adalah senyawa yang dapat diendapkan oleh zat-zat pengendap tertentu: 1) Senyawa Hidroksida dan Garam Senyawa-senyawa hidroksida dan garam bisa diendapkan dengan cara menaikkan ph larutan secara perlahan lahan. Biasanya larutan amonia (NH3) dengan perbandingan 1 : 1 sering digunakan untuk tujuan ini di banyak percobaan laboratorium. 2) Barium, Strontium, dan Kalsium Ketiga unsur diatas adalah unsur golongan IIA. Sebagaimana yang kita ketahui bahwa senyawa senyawa sulfat yang dibentuk oleh unsur unsur ini adalah sukar larut dalam air dan akhirnya mengendap. Oleh karena itu, metode terbaik yang digunakan untuk mengendapkan ketiganya adalah dengan menggunakan zat pengendap yang bisa menghasilkan ion sulfat (SO 2- ) seperti asam sulfatmik dan dimetil sulfat. Asam sulfamat ketika dilarutkan ke dalam air bisa membebaskan ion sulfat yang kemudian akan bereaksi dengan barium, stontium atau kalsium membentuk endapan. NH 2SO 3H + H 2O NH + H + + SO

6 Ca 2+ + SO CaSO (s) 3) Zat-zat yang Mengendap Sebagai Senyawa Sulfat Ada zat (ion atau unsur) yang mengendap sebagai senyawa sulfat. Untuk itu kita harus sediakan zat pengendap yang dapat membebaskan senyawa sulfat seperti trimetil fosfat. Trimetil fosfat dapat terhidrolisis didalam air membebaskan ion fosfat ( PO 3 ) yang kemudian akan bereaksi dengan zat yang ingin diendapkan. Warna Endapan Banyak senyawa yang mengandung ion logam menghasilkan endapan dengan warna yang khas. Berikut ini adalah warna khas untuk berbagai logam. Namun demikian, banyak dari senyawa ini dapat menghasilkan warna yang sangat berbeda. Contoh soal: Senyawa Emas Krom Kobalt Tembaga Biru Besi (II) Hijau Besi (III) Coklat kemerahan Mangan Merah muda pucat Nikel Hijau 1) Periksalah dengan suatu perhitungan apakah terbentuk endapan Ca(OH) 2 jika 10 ml larutan CaCl 2 0,2 M di reaksikandengan 10 ml larutannaoh 0,02 M. (K sp Ca(OH) 2 = 8 x 10-6 ) Langkah pertama adalah menentukan mol masing masing zat. n CaCl 2 = M V = 0,2 10 = 2 mmol n NaOH = M V = 0,02 10 = 0,2 mmol Reaksi yang terjadi adalah: CaCl 2 + 2NaOH Ca(OH) 2 + 2NaCl Warna Oranye Hijau tua, hijau keruh, oranye, ungu, kuning, coklat Warna merah muda Ca(OH) 2 adalah zat yang sukar larut yang jika terion menjadi: Ca(OH) 2 Ca OH - Jumlah mol ion Ca 2+ berasal dari CaCl 2-, sedangkan jumlah mol ion OH - berasal dari NaOH, untuk itu kita cari konsentrasinya setelah larutan dicampur. Vcampuran = = 20 ml 2 [Ca 2+ ] = = 0,1 M 20 0, 2 [OH - ] = 20 = 0,01 M Qc Ca(OH) 2 = [Ca +2 ] [OH - ] = 0,1 x 0,01 = 0,001 = 10-3

7 Qc>K sp = 10-3 > = Terjadi endapan 2) Dalam suatu larutan terdapat CaCl 2 dan BaCl 2 masing masing 0,01 M. Larutan ini ditetesi sedikit demi sedikit Na 2 SO. Anggaplah volume larutan tidak berubah dengan penambahan Na 2 SO 0,01 M tersebut. Ion manakah yang akan diendapkan terlebih dahulu? (K sp CaSO = 9,1 x 10-6 dan K sp BaSO = 1,1 x ) Reaksi yang terjadi adalah : CaCl 2 + Na 2 SO CaSO + 2NaCl BaCl 2 + Na 2 SO BaSO + 2NaCl Garam yang diperkirakan akan mengendap adalah CaSO dan BaSO (Jika tidak tahu menentukan garam mana yang akan mengendap maka lihat saja data K sp -nya) Kita lihat dulu reaksi pertama = Garam CaSO Garam ini akan mengion menjadi : CaSO Ca 2+ + SO Konsentrasi ion Ca 2+ didapat dari CaCl 2 = 0,01 M = 10-2 M Konsentrasi ion SO didapat dari Na 2 SO = 0,01 M = 10-2 M Qc CaSO = [Ca 2+ ][ SO ] = (10-2 )( 10-2 ) = 10 - Harga Qc untuk CaSO akan sama dengan BaSO karena memiliki konsentrasi yang sama yaitu Dari hal ini dapat diambil kesimpulan: Karena Qc > K sp CaSO dan K sp BaSO,maka kedua garam akan mengendap Yang mengendap dahulu adalah yang K sp nya paling kecil yaitu BaSO (ion Ba 2+ ). Pustaka: Chang. R Chemistry 10 th ed. McGraw-Hill. Assrafy A dan Meilin F. Modul Pembelajaran Kelarutan Dan Hasil Kali Kelarutan. DAN_HASIL_KALI_KELARUTAN. Diakses tanggal 25 Maret 2019.