MODUL IV KESETIMBANGAN KELARUTAN I. Petunjuk Umum 1. Kompetensi Dasar 1) Mahasiswa memahami konsep hubungan kelarutan dengan Ksp 2) Mahasiswa mampu memprediksi terjadinya reaksi pengendapan 3) Mahasiswa mampu memahami konsep efek ion senama 2. Materi Perkuliahan 1) Hubungan Kelarutan dan Ksp 2) Memprediksi reaksi pengendapan 3) Kesetimbangan Kelarutan 4) Kelarutan dan Ksp 3. Indikator Pencapaian 1) Mahasiswa mampu menjelaskan hubungan mencari kelarutan suatu garam dari data Ksp dan sebaliknya. 2) Mahasiswa mampu baik secara kualitatif maupun kuantitatif. 3) Mahasiswa mampu menjelaskan konsep efek ion senama dan pengaruhnya pada kelarutan suatu garam sukar larut 4. Referensi Chang, R., 2005, Kimia Dasar : Konsep-Konsep Inti, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta Keenan, Kleinfelter, Wood, 1980, Kimia untuk Universitas, Edisi ke-6 Jilid 1 dan 2, Erlangga, Jakarta 5. Strategi Pembelajaran Pembelajaran dilakukan dengan penyampaian materi perkuliahan secara interaktif yang melibatkan partisipasi dosen dan mahasiswa selama satu kali tatap muka setiap 1 pekan dengan bobot 2 SKS. 6. Lembar Kegiatan Pembelajaran 1) Berusaha mempelajari materi sebelum perkuliahan dimulai 2) Memahami materi setelah mengikuti perkuliahan 3) Melakukan kegiatan belajar mandiri melalui tugas yang diberikan 4) Melakukan latihan dalam memecahkan permasalahan dan mendiskusikannya 7. Evaluasi 1) Post test 2) UTS Versi : 1 Revisi : 0 Halaman : 1 dari 5
II. Materi Kuliah Hubungan kelarutan (s) dengan Ksp Telah disebutkan pada modul III, bahwa Ksp adalah hasil kali konsentrasi molar pada kesetimbangan dari ion-ion penyusun padatan dimana masing-masing ion dipangkatkan dengan koefisien stoikimetrinya dalam persamaan kesetimbangan. Sehingga dari konsentrasi ion-ion pada kesetimbangan tersebut, kita bisa menentukan kelarutan padatannya dari stoikiometri reaksi kesetimbangannya. Misalkan untuk reaksi kesetimbangan Ag 2 CO 3 dimana kelarutan dari Ag 2 CO 3 dinyatakan dengan s, Ag 2 CO 3(s) 2Ag + + CO 3 s 2s s maka Ksp Ag 2 CO 3 = Ag + 2 CO 3 = (2s) 2 (s) = 4s 3 Secara umum hubungan kelarutan dengan Ksp untuk reaksi berikut : A x B y(s) xa y+ + yb x- s xs ys Ksp = A y+ x B x- y = (xs) x (ys) y = x x y y s (x+y) Berikut adalah contoh soal bagaimana menentukan Ksp dari kelarutan dan sebaliknya. 1. Kelarutan molar MnCO 3 ialah 4,2 x 10-6 M. Berapa Ksp senyawa ini? Reaksi kesetimbangannya adalah sebagai berikut : MnCO 3(s) Mn 2+ + CO 3 4,2 x 10-6 4,2 x 10-6 4,2 x 10-6 Maka, Ksp MnCO 3 = Mn 2+ CO 3 = (4,2 x 10-6 ) x (4,2 x 10-6 ) = 1,764 x 10-11 2. Jika Ksp kalsium fosfat adalah 1,2 x 10-26, maka tentukan kelarutan dari kalsium fosfat tersebut! Reaksi kesetimbangannya adalah sebagai berikut : Ca 3 (PO 4 ) 2(s) 3Ca 2+ + 2PO 4 3- s 3s 2s maka Ksp Ca 3 (PO 4 ) 2 = Ca 2+ 3 PO 3-4 2 = (3s) 3 (2s) 2 1,2 x 10-26 = 108s 5 s = 2,56 x 10-6 M Dengan menggunakan data Ksp kita dapat mengetahui kejenuhan suatu larutan. Jika ruas kanan dari persamaan Ksp dinyatakan sebagai Q (hasil kali ion), maka larutan dapat berada pada kondisi berikut : Versi : 1 Revisi : 0 Halaman : 2 dari 5
Q < Ksp Q = Ksp Q > Ksp : larutan tidak/belum jenuh : larutan jenuh : larutan lewat jenuh Memprediksi Reaksi Pengendapan Dengan menggunakan Aturan Kelarutan (Solubility Rules) dan data Ksp maka kita dapat memprediksi apakah akan terjadi endapan jika kita mencampur dua larutan. Berikut adalah contoh kondisi dimana kita dapat memprediksi terjadinya reaksi pengendapan. Sebanyak 20,0 ml Ba(NO 3 ) 2 0,1 M ditambahkan pada 50,0 ml Na 2 CO 3 0,1 M, apakah BaCO 3 mengendap? Menurut aturan kelarutan, bahwa semua karbonat adalah tidak larut kecuali dengan kation logam alkali dan ammonium, maka secara kualitatif akan terbentuk endapan BaCO 3. Tetapi secara kuantitatif akan ditentukan berdasarkan data Ksp dari BaCO 3. Reaksi yang terjadi : Ba 2+ + CO 3 BaCO 3 (s) Jumlah mol Ba 2+ pada larutan awal 20,0 ml Ba(NO 3 ) 2 0,1 M adalah : Ba(NO 3 ) 2 Ba 2+ + 2 NO 3 20 ml x 0,1 M 2 mmol 2 mmol Jumlah mol CO 3 pada larutan awal 50,0 ml Na 2 CO 3 0,1 M adalah : Na 2 CO 3 2 Na + + CO 3 50 ml x 0,1 M 5 mmol Konsentrasi Ba 2+ setelah penggabungan (volume total : 70 ml) adalah : [Ba ] = 2 mmol = 0,0286 M 70 ml Konsentrasi CO 3 setelah penggabungan (volume total : 70 ml) adalah : [CO ] = 5 mmol = 0,0714 M 70 ml Dihitung harga Q BaCO 3 (s) Ba 2+ + CO 3 Ksp BaCO = [Ba 2+ ] [CO ] Q = [Ba ][CO ] = 0,0286 x 0,0714 = 2,04 x 10 Dari harga Ksp BaCO 3 yaitu 8,1 x 10-9 maka dapat dibandingkan antara Q dan Ksp dimana Q jauh lebih besar dari Ksp (Q > Ksp) sehingga larutan lewat jenuh dan terbentuk endapan. Versi : 1 Revisi : 0 Halaman : 3 dari 5
Efek Ion Senama Jika kita melarutkan garam elektrolit CaF 2 sedikit-demi sedikit dalam air murni, maka garam tersebut akan terionisasi dan di dalam air terdapat ion-ion Ca 2+ dan F -. Kondisi ini akan terus terjadi sampai harga Q = Ksp dan terjadi kesetimbangan : CaF 2(s) Ca 2+ + 2F - Jika pelarutan terus dilakukan maka air sudah tidak mampu melarutkan garam tersebut dan akan terbentuk endapan CaF 2. Jika dalam larutan jenuh CaF 2 kita tambahkan garam NaF, maka konsentrasi F - (yang merupakan ion senama) akan bertambah, dan berdasarkan asas Le Chatelier, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri, artinya akan terbentuk padatan CaF 2 yang lebih banyak, atau jumlah CaF 2 yang larut berkurang. Jadi dapat disimpulkan bahwa adanya ion senama akan mengurangi kelarutan garam elektrolit. Tetapi yang perlu diingat bahwa ion senama tidak akan merubah nilai Ksp, nilai Ksp akan berubah jika suhu sistem berubah. Sumber : http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/3312/3392202/blb1705.html Dari gambar tersebut terlihat bahwa semakin besar konsentrasi NaF (makin besar konsentrasi ion senama) maka kelarutan garam CaF 2 akan makin berkurang. Efek ion senama secara kuantitatif dapat dipelajari dari contoh soal berikut : Hitung kelarutan AgCl (dalam g/l) dalam larutan perak nitrat 6,5 x 10-3 M. (Ksp AgCl = 1,6 x 10-10 )! AgCl AgNO 3 Dari gambar tersebut terlihat bahwa terdapat ion senama yaitu Ag +. Misalkan s adalah kelarutan AgCl dalam AgNO 3, maka : Versi : 1 Revisi : 0 Halaman : 4 dari 5
AgCl(s) Ag + + Cl - Awal 6,5 x 10-3 Perubahan s s Ksp AgCl = [Ag ][Cl ] 1,6 x 10-10 = (6,5 x 10-3 +s) s (6,5 x 10-3 +s) s Karena AgCl adalah garam yang sukar larut maka maka s jauh sangat kecil jika dibandingkan 6,5 x 10-3, sehingga dilakukan pendekatan (6,5 x 10-3 +s) = 6,5 x 10-3 Maka : 1,6 x 10-10 = (6,5 x 10-3 ) s s = 2,5 x 10-8 M = 2,5 x 10-8 mol/l x 143,4 g/mol = 3,6 x 10-6 g/l Jadi kelarutan AgCl dalam 6,5 x 10-3 M AgNO 3 adalah : 3,6 x 10-6 g/l (jauh lebih kecil jika dibandingkan kelarutan AgCl dalam air murni : 1,9 x 10-3 g/l). III. Lembar Kerja 1. Hitung kelarutan CaF 2 dalam g/l jika Kspnya 4,0 x 10-11! 2. Sebanyak 75 ml NaF 0,06 M dicampur dengan 25 ml Sr(NO 3 ) 2 0,15 M. Hitung konsentrasi dalam larutan akhir dari ion NO 3 -, Na +, Sr 2+, dan F - (Ksp SrF 2 = 2,0 x 10-10 ) 3. Berapa gram CaCO 3 akan larut dalam 3,0 x 10 2 ml Ca(NO 3 ) 2 0,050 M? Versi : 1 Revisi : 0 Halaman : 5 dari 5