KELARUTAN. Gula larut dalam air ini berarti bahwa kita boleh melarutkan gula dalam jumlah yang banyak dalam air. Berapa banyak kuanti yang banyak?

Transkripsi

1 KELARUTAN Gula larut dalam air ini berarti bahwa kita boleh melarutkan gula dalam jumlah yang banyak dalam air. Berapa banyak kuanti yang banyak? Dalam sains, kita menggunakan istilah kelarutan (solubility) untuk menentukaan kuantiti bahan larut yang boleh dilarutkan dalam satu kuantitas pelarut pada suhu yang tertentu. Kelarutan NaCl, garam dapur/meja, adalah 36 g pada setiap 100 g air pada suhu 20 o C. 1

2 KELARUTAN Apabila bahan tidak dapat dilarutkan (undissolved) dalam sesuatu pelarut, bahan tersebut tidak larut (insoluble). Banyak senyawa seperti AgCl, Hg 2 Cl 2, PbCl 2, BaSO 4, SrSO 4, PbSO 4 tidak larut dalam air. 2

3 JENUH ATAU TIDAK JENUH Apabila larutan yang mengandungi bahan larut yang terlarut (dissolved solute) sebanyak sesuai jumlahnya pada suhu tertentu dan juga bahan larut yang tidak larut (undissolved solute) larutan tadi disebut sebagai larutan JENUH. CONTOH : Bila NaCl dimasukan dalam Beaker glass berisi air sebanyak 100 gram air. Diketahui kelarutan NaCl adalah 36 gram/100 gram air pada suhu 20 o C. Namun apabila kita masukan sebanyak 40 gram NaCl dalam 100 gram air pada suhu pada 20 o C, maka 36 gram akan larut dalam air tersebut.yang selebihnya masih dalam keadaan yang tidak larut. Larutan ini adalah larutan JENUH. Kelarutan akan meningkat dengan kenaikan suhu. 3

4 JENUH ATAU TIDAK JENUH Oleh karena itu, ini berarti bahwa pada suhu yang lebih tinggi, kelarutan NaCl adalah meningkat melebihi 36 gram/100 gram. Jika kita tingkatkan suhu kepada 30 o C, maka 4 gram NaCl yang tinggal akan melarut dalam larutan. Oleh karena itu pada 30 o C, larutan ini menjadi larutan TIDAK JENUH 4

5 Konsep kelarutan dan hasil kali kelarutan Misalkan larutan jenuh A x B y, maka dalam larutan kesetimbangan A x B y x A y+ + y B x Konstanta kesetimbangan dapat dituliskan terjadi [A y+ ] x [B y ] y K = [A x B y ] Karena [A x B y ] dapat dianggap konstant, maka dihasilkan konstanta hasil kali kelarutan. K sp = [A y+ ] x [B x ] y 6

6 Konsep kelarutan dan hasil kali kelarutan Ksp = HKK = hasil perkalian [kation] dengan [anion] dari larutan jenuh suatu elektrolit yang sukar larut menurut kesetimbangan heterogen. Kelarutan suatu elektrolit ialah banyaknya mol elektrolit yang sanggup melarut dalam tiap liter larutannya 7

7 Konsep kelarutan dan hasil kali kelarutan Solubility Basics The Solubility Equilibrium Dissolution of an ionic compound is an equilibrium process CaF 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2 F - (aq) K sp = Solubility Product = [Ca 2+ ][F - ] 2 Remember, neither solids nor pure liquids (water) effect the equilibrium constant Dissolving and Reforming change proportionately to the amount of solid Solvent water is at such a high concentration as not to be effected The Solubility Product is an equilibrium constant, so it has only one value at a given temperature Solubility = the equilibrium position for a given set of conditions There are many different conditions that all must obey K sp Common ions effect the solubility much as they effect ph 8

8 Kelarutan dan hasil kali kelarutan Misalkan larutan jenuh AgCl, maka dalam larutan terdapat kesetimbangan AgCl Ag + + Cl Konstanta kesetimbangan dapat dituliskan [Ag + ] [Cl ] K = [AgCl] Karena [AgCl] konstant maka didapat K sp, konstanta hasil kali kelarutan K sp = [Ag + ] [Cl ] 9

9 Contoh: Kelarutan dan hasil kali kelarutan AgCl(s) Ag + (aq) + Cl - (aq) K = [Ag + ] [Cl - ] [AgCl] K x [AgCl] = [Ag + ][Cl - ] K spagcl = [Ag + ] [Cl - ] Bila Ksp AgCl = 10-10, maka berarti larutan jenuh AgCl dalam air pada suhu 25 o C, Mempunyai nilai [Ag + ] [Cl - ] =

10 Contoh : The molar solubility of Lead II Iodate, Pb(IO 3 ) 2 at 26 o C is 4.0 X Determine the K sp of Lead II Iodate - Pb(IO 3 ) 2. Here is the procedure : 1. Write the dissociation equation for Pb(IO 3 ) 2 Pb(IO 3 ) 2 + H 2 O Pb +2 (aq) + 2IO 3-1 (aq) 2. Write the K sp expression. K sp = [Pb +2 ] [IO 3 ] 2 3. Identify the eq concentration of Lead II ion Since according to the dissociation equation in step 1 for every Pb(IO 3 ) 2 that dissolves or dissociates one Pb 2+ is produced. Since the molar solubility is 4.0 X 10-5 then [Pb +2 ] = 4.0 X Determine the equilibrium concentration of Iodate ion For every Pb(IO 3 ) 2 that dissolves two IO 3- is produced [IO 3- ] = 2(4.0X 10-5 ) = 8.0 X

11 5. Plug in the equilibrium concentrations into expression developed in step 2 Ksp = [Pb +2 ] [IO 3 ] 2 Ksp = [4.0 X 10-5 ] [8.0 X 10-5 ] 2 6. Solve for Ksp Ksp = 2.56 X

12 The solubility of a salt can be determined if you know the solubility product constant, K sp. One uses an algebraic approach letting x = molar solubility. The molar solubility is defined as the maximum amount of solute that will dissolve in moles per liter. Here is an example: Lead II Iodide, PbI 2 (Mr = 461) has a Ksp = 1.4 X Determine the molar solubility Determine the solubility in grams/liter 13

13 Here is the procedure: 1. Write the dissociation equation for Lead II Iodide PbI 2 Pb I - 2. Write the K sp expression K sp = [Pb +2 ] [ I- ] 2 3. Define the molar solubility Let x = molar solubility 14

14 4. Define the equilibrium concentration of Lead II ion and Iodide ion According to the balanced dissociation equation for every PbI 2 that dissolves one Pb +2 will be produced [Pb +2 ] = x For every PbI 2 that dissolves two Iodide ions was formed [I - ] = 2x 5. Plug the equilibrium concentrations and Ksp into the expression from step 2 K sp = 1.4 X 10-8 = (x) (2x) 2 15

15 5. Solve for x K sp = 1.4 X 10-8 = 4x X 10-8 / 4 = x 3 cube root (3.5 X 10-9 ) = x = 1.55 X 10-3 M 6. Convert moles to grams to get solubility on g/l 1.55 X 10-3 moles / liter X Mr of PbI 2 / 1 mole 1.55 X 10-3 X 461 = 0,7 grams / liter 16

16 Kelarutan dan hasil kali kelarutan Untuk suatu garam AB yang sulit larut berlaku ketentuan, jika: [A + ] x [B - ] < Ksp larutan tak jenuh; tidak terjadi pengendapan (Q < Ksp Unsaturated) [A + ] x [B - ] = Ksp larutan tepat jenuh; larutan tepat mengendap (Q = Ksp saturated) [A + ] x [B - ] > Ksp larutan kelewat jenuh; terjadi pengendapan zat (Q > Ksp supersaturated) 17

17 Jika larutan AgN0 3 dicampurkan dengan larutan NaCI, ada 3 kemungkinan yang akan terjadi: 1.Larutan jadi agak keruh 2.Larutan tetap jernih (bening) 3.Timbul endapan putih Percobaan ini dilakukan pada suhu di atas 25 C, dengan harga Ksp AgCI = 2, Informasi [Ag + Campuran] [Cl - Campuran] = Qc Qc = Quotion Consentration 18

18 Percobaan ini dilakukan pada suhu di atas 25 C, dengan harga Ksp AgCI = 2, Informasi [Ag + Campuran] [Cl - Campuran] = Qc Qc = Quotion Consentration EXPERIMEN : ml AgNO M dengan 10 ml NaCl 10-5 M ml AgNO M dengan 10 ml NaCl 10-5 M ml AgNO M dengan 10 ml NaCl 10-3 M Exp.1.: Qc AgCl = 10 X X = 2,5 X

19 Exp.2. : Qc AgCl = Exp.3. : Qc AgCl = 10 X X = 2,5 X X X = 2,5 X Bandingkan Qc masing-masing dengan harga Ksp AgCI = 2,5 X MAKA BERARTI 20

20 jika : (Qs AgCl < Ksp Unsaturated, TIDAK TERJADI ENDAPAN, LARUTAN TIDAK JENUH) (Qs AgCl = Ksp saturated, TERJADI ENDAPAN, LARUTAN TEPAT JENUH) (Qs AgCl > Ksp supersaturated, TERJADI ENDAPAN, LARUTAN LEWAT JENUH)) 21

21 SOAL: Selidiki, apakah terbentuk endapan Mg(0H) 2 jika kedalam 1 L larutan MgCl ditambah 1 L larutan NH 3 0,01 M. Ksp Mg(OH) 2 = 1,8 X Kb NH 3 =1 X 10-5 PENYELESAIAN : 22

22 Contoh SOAL : Ke dalam 100 ml larutan AgNO 3 0,1M ditambahkan 1 tetes NaCl 0,1 M. Apakah yang terjadi pada percobaan ini? (Ksp AgCl = 1 x ; 1 tetes = 0,05 ml) a. AgCl mengendap karena Q c > K SD b. AgCl mengendap karena Q c < K sp c. AgCl tidak mengendap karena Q c < Ksp d. AgCl tidak mengendap karena Q c > Ks P e. larutan tepat jenuh karena Q c = Ksp 23

23 Analisis masalah Ditentukan volume dan konsentrasi dua jenis larutan yang mengandung ion-ion yang dapat membentuk endapan, yaitu Ag + dan Cl -, kemudian diminta untuk menentukan terbentuktidaknya endapan. Perlu diingat bahwa endapan akan terjadi jika Q sp campuran melampaui nilai K sp. Jadi, yang harus dilakukan adalah: Menentukan nilai [Ag + ] dan [Cl - ] dalam campuran. Menentukan nilai Q sp Membandingkan nilai Q sp dengan K sp untuk menentukan terbentuk-tidaknya endapan. 24

24 Contoh soal: Larutan jenuh AgCl (Mr=143,5) mengandung 0,0015g/L zat tersebut. Hitung kelarutan dan konstanta hasil kali kelarutan! Penyelesaian: Kesetimbangan dalam larutan AgCl Ag + + Cl Kelarutan AgCl = 0,0015 g/l x 1 mol/143,5 g = 0,0015/143,5 mol/l = 1,05x10-5 mol/l [Ag + ] = 1,05x10-5 mol/l; [Cl - ] = 1,05x10-5 mol/l Harga K sp = [Ag + ] [Cl ] = (1,05x10-5 ) x (1,05x10-5 ) = 1,09 x (harga K sp tanpa satuan) 25

25 2) Example: AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq) K sp = [Ag + ] [Cl - ] What is the K sp for AgCl if 1.88 X 10-3 g of AgCl (Mr=143,5) dissolves to make 1.0 L of solution? Ksp = [Ag + ] [Cl - ] 26

26 [Ag + ] = [Cl ] = 1,88 X 10-3 g /L 143,4/mol = 1,31 X 10-5 M (mol/l) K sp = [Ag + ] [Cl ] = (1,31x10-5 ) x (1,31x10-5 ) = 1,72 x

27 3) MA 2(s) M A (aq) - (aq) K sp = [M 2+ ] [A - ] 2 SrF 2(s) Sr F (aq) - (aq) K sp = [Sr 2+ ] [F - ] 2 What is the K sp of SrF 2 if the solubility of SrF 2 is 5.8 X 10-4 M? K sp = [Sr 2+ ] [F - ] 2 28

28 Example 1 : What is the Ksp of a CuBr solution with a solubility of 2.0 x 10-4 M? CuBr (s) Cu + + Br - Ksp = [Cu + ][Br - ] = [2.0 X 10-4 ][2.0 X 10-4 ] = 4 X 10-8 Example 2 : What is the Ksp of Bi 2 S 3 with solubility of 1.0 X10-15 M? hitung Example 3 : Find the solubility of Cu(IO 3 ) 2 (Ksp = 1.4 x 10-7 ) Cu (IO 3 ) 2 Cu IO 3- Ksp = [Cu 2+ ][IO 3- ] 2 = 1.4 x 10-7 (x) (2x) 2 = 4x 3 = 1.4 X 10-7 x = 3.3 X 10-3 M 29

29 Contoh soal: Diketahui hasil kali kelarutan Mg(OH) 2 adalah 3,4x10-11, hitung konsentrasi ion hidroksil dalam larutan jenuhnya! Penyelesaian: Kesetimbangan dalam larutan Mg(OH) 2 Mg OH Ksp Mg(OH) 2 = [Mg 2+ ] [OH ] 2 misal [Mg 2+ ] = x, maka [OH ] = 2x; sehingga 3,4x10-11 = (x) (2x) 2 = 4x 3 x = 2,04x10-4 karena [OH ] = 2x, maka [OH ] = 2 x 2,04 x 10-4 = 4,08x10-4 mol/l 30

30 Contoh soal: Larutan jenuh Ag 2 S (Mr=248) mengandung 8,48x10-12 mg/l. Hitung kelarutan dan konstanta hasil kali kelarutan! Penyelesaian: Kesetimbangan dalam larutan Ag 2 S 2 Ag + + S 2 Kelarutan Ag 2 S = 8,48x10-12 mg/l x 1 mol/248 g = 3,42x10-17 mol/l [Ag + ] = 2 x 3, 2x10-14 mol/l [S - ] = 1 x 3,42x10-14 mol/l Harga K sp = [Ag + ] 2 [S 2 ] = (2 x 3,42x10 14 ) 2 x (3,42x10 14 ) = 1,6x10 40 (tidak diberi satuan) 31

31 Contoh soal: Senyawa P 2 R 3 mempunyai kelarutan 0,003 mol/l Hitung konstanta hasil kali kelarutan! Penyelesaian: Kesetimbangan dalam larutan P 2 R 3 2 P R 2 Kelarutan P 2 R 3 = 0,003 mol/l [P 3+ ] = 2 x 0,003 mol/l = 0,006 mol/l [R 2- ] = 3 x 0,003 mol/l = 0,009 mol/l Harga K sp = [P 3+ ] 2 [R 2 ] 3 = (0,006) 2 x (0,009) 3 = 2,62 x (tidak diberi satuan) 32

32 Soal latihan: Larutan jenuh AgCl pada suhu tertentu mengandung 2 mg AgCl dalam 1 L. Hitung hasil kali kelarutan! (Mr AgCl = 143,5). Hitung hasil kali kelarutan Ag2CrO 4, jika dalam 1 L larutan mengandung 3,57 x 10-2 g zat terlarut!. (Mr Ag2CrO 4 = 331,7). Hasil kali kelarutan PbSO 4 adalah 1,5 x Hitung konsentrasi larutan jenuh dalam satuan g/l. 33

33 Harga Ksp beberapa garam sukar larut Al(OH) x BaCO x 10 9 BaF x 10 6 BaSO x Bi 2 S x CdS 8.0 x CaCO x 10 9 CaF x Ca(OH) x 10 6 Ca 3 (PO 4 ) x Cr(OH) x CoS 4.0 x CuBr 4.2 x 10 8 CuI 5.1 x Cu(OH) x CuS 6.0 x Fe(OH) x Fe(OH) x FeS 6.0 x PbCO x PbCl x 10 4 PbCrO x PbF x 10 8 PbI x 10 8 PbS 3.4 x MgCO x 10 5 Mg(OH) x MnS 3.0 x Hg 2 Cl x HgS 4.0 x NiS 1.4 x AgBr 7.7 x Ag 2 CO x AgCl 1.6 x Ag 2 SO x 10 5 Ag 2 S 6.0 x SrCO x 10 9 SrSO x 10 7 SnS 1.0 x Zn(OH) x ZnS 3.0 x

34 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KELARUTAN ION SEJENIS ION TIDAK SEJENIS ph PEMBENTUKAN KOMPLEK PELARUT SUHU UKURAN PARTIKEL TEKANAN. 35

35 Efek ion sejenis The common ion effect affects solubility equilibria as it does other aqueous equilibria. The solubility of a slightly soluble ionic compound is lowered when a second solute that furnishes a common ion is added to the solution. 36

36 Efek ion sejenis Jika Larutan encer NaCl dimasukkan kedalam larutan AgNO 3 maka akan terbentuk endapan/kekeruhan karena : Dengan adanya Cl - dari NaCI, menyebabkan sebagian Ag + yang larut bereaksi membentuk endapan AgCI, jadi dengan adanya ion sejenis, Cl - dari AgCI dan Cl - dari NaCI, maka terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah AgCI (s), sehingga kelarutan AgCI makin kecil. Kelarutan AgCI dalam larutan NaCI, atau dalam larutan AgNO 3, lebih sedikit, jika dibandingkan dengan kelarutannya dalam air. 37

37 Efek ion sejenis 38

38 Contoh : a. Hitung kelarutan AgCl dalam air. b. Hitung kelarutan AgCl dalam AgNO 3 0,1 M. K sp for AgCl is 1.8 X

39 Example : Calculate the solubility of AgCl in g/l in a 6.5 X10-3 M AgNO 3 solution. The K sp for AgCl is 1.8 X AgNO 3 Ag + (aq) + NO 3- (aq) AgN0 3 Ag + N ,5X10-3 M + 6,5X10-3 M + 6,5X10-3 M 40

40 AgCl Ag + Cl - - x 6,5X10-3 M + x x 1.8 X = (6.5 X x) (x) Assume x << 6.5 X X = (6.5 X 10-3 ) (x) x = 1.8 X divided by (dibagi dg.) 6.5 X 10-3 Atau = x = 2.8 X 10-8 (assumption is ok.) sehingga 41

41 The solution must be 2.8 x 10-8 M in Cl - and all these ions come from AgCl. So only 2.8 X 10-8 moles of AgCl can dissolve in the 1 L of 6.5 X 10-3 M AgNO 3 solution. 42

42 Efek ion sejenis Contoh soal: Berapa konsentrasi ion perak yang tertinggal, setelah larutan AgNO 3 ditambahkan HCl 0,05 M. Diketahui K sp AgCl = 1,5x10-10 Penyelesaian: Reaksi kesetimbangan AgCl AgCl Ag + + Cl K sp = [Ag + ] [Cl ] 1,5x10-10 = [Ag + ] [0,05] [Ag + ] = 3,9 x 10-9 mol/l 43

43 Soal : Dalam 100 ml larutan mengandung 8,29 x 10-3 g ion timbel, ditambahkan 100 ml asam sulfat 10-3 M. Hitung timbel yang tidak terendapkan. K sp PbSO 4 = 2,2 X 10-8 ; Mr Pb=207 Penyelesaian: Reaksi kesetimbangan PbSO 4 PbSO 4 Pb 2+ + SO 2 4 8,29 X 10-3 g X 1 X 1000 ml [Pb 2+ ] = 200 ml X 207 X 1 L [Pb 2+ ] semula = 2 X 10-4 mol/l; setelah kesetimbangan [Pb 2+ ] = ( 2 X 10-4 x ) mol/l 44

44 Konsentrasi ion sulfat 100 ml X 10-3 mol [SO 2 4 ] = 200 ml 1 L [SO 2 4 ] semula = 5 X 10-4 mol/l; Setelah kesetimbangan [SO 2 4 ] = ( 5 X 10-4 x ) mol/l Ksp = [Pb 2+ ] [SO 4 2 ] 2,2 X 10 8 = (2 X 10 4 x) (5 X 10 4 x ) Didapatkan x = 1,4 X 10 4 [Pb 2+ ] = ( 2 X ,4 X 10 4 ) = 6 X 10 5 mol/l 45

45 Efek ph 46

46 47

47 48