bemffums.blogspot.com

bemffums.blogspot.com

MATERI KIMIA DASAR SEMESTER 1 Tahun Akademik 2015/2016 No. 1 MAteri Pengantar Sifat dan Dasar Konsep Kimia Modern 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Stoikiometri I Stoikiometri II Ikatan kimia I Ikatan Kimia II Intermolecular forces Termodinamika I dan Termokimia II Kesetimbangan Kimia dalam fasa gas Kesetimbangan asam basa Oksidasi reduksi Larutan Hasil kali kelarutan Pengampu Dr. HARYOTO, M.Sc. Dr. MUHTADI. M.Si.

LARUTAN (HASILKALI KELARUTAN & SIFAT KOLIGATIF LARUTAN)

Pendahuluan Larutan = campuran homogen dari molekul, atom ataupun ion dari dua zat atau lebih. Dalam bentuk gas : udara (N2, O2 dll) Dalam bentuk cairan (umumnya) : larutan gula, lar. H2SO4, dsb. Dalam bentuk padatan : -perunggu (tembaga & zink) -emas perhiasan (emas & tembaga) -amalgam gigi palsu (merkurium & perak). 2 (dua) komponen larutan : 1. Pelarut (solvent) => medium larutan (jumlah banyak). 2. Zat terlarut (solute) => bahan yg terlarut (jumlah sedikit).

Mengapa zat melarut? 1. Adanya kecenderungan kuat dari setiap bahan, untuk saling bercampur dg sejenis. Like dissolves like zat non-polar larut dlm pelarut non-polar senyawa kovalen polar atau ion larut ke dalam pelarut polar. 2. Adanya daya tarik-menarik antara partikel zat terlarut dg pelarut sehingga membentuk agregat (gugusan) => solvasi 3. Adanya ikatan hidrogen antara zat terlarut dengan pelarut dapat meningkatkan pelarutan. Contoh : gula dg air. 4. Adanya kemampuan pelarut untuk memisahkan ion positif dan negatif dalam zat terlarut => tetapan dielektrik. Makin besar tetapan dielektriknya, makin kuat memisahkan ion-ion zat terlarut.

Hubungan kelarutan Gula + H2O larutan gula Bila kedua proses berada dalam kesetimbangan => larutan jenuh Larutan jenuh : Larutan yg mengandung zat terlarut dalam jumlah yg diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara zat terlarut yg larut dan yang tak larut di dalam pelarut. Kelarutan : Banyaknya zat terlarut yang melarut dalam g/ 100 ml pelarut pada temperatur tertentu. Larutan tak jenuh (encer) & lewat jenuh

Efek temperatur pada kelarutan Azas Le Chatelier : Bila dilakukan suatu paksaan pada suatu sistem kesetimbangan, sistem itu cenderung berubah sedemikian untuk mengurangi akibat paksaan itu. KNO3 (s) + H2O (l) <==> KNO3 (aq) a kkal (endoterm) Jika sistem diberi pemanasan, maka pembentukan KNO3 (aq) lebih disukai. Ce2(SO4)3 (s) + H2O (l) <==> Ce2(SO4)3 (aq) + a kkal Bila temperatur dinaikkan dalam sistem ini, maka pembentukan kristal (s) zat terlarut lebih disukai.

Efek tekanan pada kelarutan Hukum Henry : Bobot suatu gas yang melarut dalam sejumlah tertentu cairan berbanding lurus dengan tekanan yang dilakukan oleh gas itu, yang berada dalam kesetimbangan. H2CO3 (g) <==> H2O + CO2 (g) Jika tekanan CO2 bertambah, maka lebih banyak gas CO2 melarut ke dalam darah untuk menghasilkan H2CO3. Jika karena suatu sebab, banyak H2CO3 berkurang, maka CO2, dari cadangan besar dalam paru-paru akan melarut ke dalam darah untuk memulihkan persediaan.

Menyatakan konsentrasi larutan Konsentrasi : merujuk ke bobot atau volume zat terlarut yang berada dalam pelarut atau larutan. Persen bobot (% w/w) Persen volume (% v/v) Fraksi mol (X) Molalitas (m) Molaritas (M) Normalitas (N)

Konsentrasi Molar (M) = Konsentrasi Molal (M) = Konsentrasi Larutan Fraksi mol ( XA ) = mol zat terlarut liter larutan gr 1000 x M r ml mol zat terlarut 1 kg pelarut gr 1000 x M r massa pelarut (gr) na ----------na + nb Persentase Berat (%) = gram zat terlarut X 100% gram larutan

Menyatakan konsentrasi larutan Molaritas (M) Banyaknya mol zat terlarut per liter larutan. Untuk membuat larutan 1 L natrium klorida 1 M (NaCl, BM= 58,5 g), diambil 58,5 g garam itu dalam labu takar 1 L dan ditambahi air secukupnya hingga volumenya tepat 1 liter. Contoh : Hitunglah molaritas suatu larutan yang dibuat dengan melarutkan 4,0 g kalsium bromida, CaBr2 (BM = 200), dalam air secukupnya untuk memperoleh 100 ml larutan. Jawab: M = Mol zat terlarut L larutan = (4,0 g/200 g CaBr2/mol) 100 ml X (1 L/1000 ml) = 0,20 ml/l = 0,2 M

Tetapan hasilkali kelarutan AmBn (s) <==> m An+ + n Bm- Ksp = [An+]m [Bm-]n Contoh : PbCl2 (s) <==> Pb2+ + 2 ClKsp = [Pb2+] [Cl-]2 Ca3(PO4)2 (s) <==> 3 Ca2+ + 2 PO43Ksp = [Ca2+]3 [PO43-]2

Perhitungan tetapan hasilkali kelarutan Contoh : Kelarutan kalsium fluorida, CaF2, ditentukan secara eksperimen sebesar 0,015 g/l pada 25 oc. Hitunglah Ksp? Jawab : 1 mol CaF2 = 78,1 g Maka kelarutan Ca2+ + 2F- CaF2 (s) CaF2 : (1,5 X 10-2 g/l) X (1 mol/78,1 g) = 1,9 X 10-4 mol/l Persamaan kesetimbangan kelarutannya : Ca2+ CaF2 1,9 X 10-4 mol/l 1,9 X 10-4 mol/l Ksp = [Ca2+][F-]2 = = + 2 F3,8 X 10-4 mol/l (1,9 X 10-4 mol/l) (3,8 X 10-4 mol/l)2 2,7 X 10-11

Hubungan antara S dengan Ksp Contoh : Ca(OH)2 Mula a Yg larut S Setimbang (a-s) Ksp = [Ca2+][OH-]2 = S x (2S)2 = 4S3 Ca2+ S S + 2OH2S 2S

3 Ksp / 4 S= Untuk XaYb S= a b Ksp a b a.b

Untuk memperhitungkan apakah elektrolit itu masih dapat larut ataukah mengendap dalam suatu larutan. Qo = koefisien reaksi awal = hasil kali konsentrasi ion-ion. Qo < Ksp elektrolit : masih larut. Qo = Ksp elektrolit : tepat jenuh. Qo > Ksp elektrolit : lewat jenuh so elektrolit tsb mulai mengendap. Fungsi Harga Ksp

Contoh : Larutan jenuh AgCl [Ag+][Cl-] = Ksp AgCl Penambahan Ag+ menyebabkan [Ag+][Cl-] > Ksp AgCl so AgCl mengendap Jadi : Penambahan ion yang sejenis akan memperkecil kelarutan suatu elektrolit. Makin besar konsentrasi ion sejenisnya, maka makin kecil kelarutan (S) elektrolit tsb. Pengaruh Ion Sejenis

Contoh pada logam hidroksida Zn(OH)2(s) Zn2+(aq) + 2OH-(aq) Ksp = [Zn2+][OH-]2 ph asam? [OH-] berkurang Melarut CaF(s) Ca2+(aq) + 2F-(aq) ph asam : H3O+(aq) + F-(aq) HF(aq) + H2O [F-] berkurang Melarut Pengaruh ph

Quiz : 15 menit 1. Tulislah rumus untuk tetapan hasilkali kelarutan, Ksp, untuk masing-masing senyawa berikut : SrSO4, Al(OH)3, Sb2S3 2. Diketahui Ksp untuk Mg(OH)2 sebesar 1,8 X 10-11, hitunglah kelarutan senyawa ini dalam g/l larutan. 3. Kelarutan Mg(OH)2 dalam 100 ml dihitung sebesar dihitung sebesar 9,5 X 10-4 g. Berapakah kelarutannya dalam gram per 100 ml larutan NaOH 0,5 M?

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NONELEKTROLIT Berdasarkan Penelitian Francois Marie Raoult ada 4 sifat koligatif larutan, yaitu : 1. Penurunan Tekanan Uap ( P ) Tekanan uap adalah tekanan yg ditimbulkan pada saat molekul molekul suatu cairan akan berubah menjadi molekul molekul uapnya. P = XB x P0 Keterangan : XB = fraksi mol terlarut P = penurunan tek. Uap P0 = tek. Uap pelarut murni

2. Kenaikan Titik Didih ( Tb ) Ingat ketentuan berikut : a. Suatu pelarut jk di + zat terlarut titik didih akan naik b. Besarnya kenaikan titik didih ~ konsentrasi molal ( m ) c. Tb = titik didih larutan titik didih pelarut murni d. Kb = tetapan kenaikan titik didih Tb = m x Kb gr 1000 ΔTb : X X Kb Mr p Dengan : Mr = Mr zat terlarut gr = massa zat terlarut P = massa zat pelarut

3. Penurunan Titik Beku ( Tf ) Ingat ketentuan berikut : a. Suatu pelarut jk di + zat terlarut titik bekunya akan turun b. Besarnya penurunan titik beku ~ konsentrasi molal ( m ) c. Tf = titik beku pelarut murni titik beku larutan d. Kf = tetapan penurunan titik beku Tf = m x Kf gr 1000 ΔTf : X X Kf p Mr Dengan : Mr = Mr zat terlarut gr = massa zat terlarut P = massa zat pelarut

Diagram fasa P T yg menyatakan hubungan P, Tb dan Tf P(atm) Padat C C D D Cair A T f 0oC A Gas Tb 100oC T(oC)

4. Tekanan Osmotik ( ) Osmosis adalah proses berpindahnya pelarut dari larutan yg lebih encer ke larutan pekat melalui membran semipermeabel ( hanya dpt dilalui oleh pelarut. Tekanan osmotik adalah tekanan yg diperlukan utk menghentikan aliran dari pelarut murni ke dlm larutan Alat yg digunakan utk mengukur besarnya tekanan osmotik adalah osmometer Menurut Van t Hoff besarnya tekanan osmotik utk larutan encer sebanding dgn konsentrasi molar larutan tsb. = MRT gr 1 π: x x RT Mr V = tek. Osmotik (atm) R = tetapan gas ideal ( 0,082) T = suhu dlm Kelvin ( oc + 273 )

Contoh tekanan osmotik dlm kehidupan sehari hari 1. Mengalirnya air dan larutan lain dari dlm tanah ke pucuk pepohonan yg tinggi, hal itu disebabkan dlm sel tumbuh tumbuhan terjadi tekanan osmotik sebesar 40-50 atm 2. Larutan infus yg dimasukkan ke dlm tubuh melalui pembuluh darah hrs bersifat isotonis ( tek. Osmotik sama ) dgn sel darah. Apabila larutan infus bersifat hipertonis ( tek. Osmotik tinggi ) dpt mengakibatkan krenasi, yaitu keluarnya air dari sel darah. Jika itu terjadi maka sel akan menjadi rusak / mengerut. Apabila infus bersifat hipotonis ( tek. Osmotik rendah ) dpt mengakibatkan hemolisis, yaitu masuknya air ke sel darah shg sel dpt pecah akibat terjadi penggelembungan sel darah

Tabel Harga Tb, Kb, Tf dan Kf berbagai larutan Pelarut Tb (oc) Kb (oc.m-1) Tf (oc) Kf (oc.m-1) Air 100,00 0,52 0,00 1,86 Benzena 80,10 2,53 5,53 5,12 Kamper 207,42 5,61 179,8 39,7 Fenol 181,75 3,56 40,90 7,40 Nitro Benzena 210,80 5,24 5,7 7,00 Sumber : Parning.Kimia 3A.Yudhistira.2005

Soal : 1. Sebanyak 12 gr Urea ( Mr = 60 ) dilarutkan dlm 180 gr air pada suhu 25oC. Pd suhu tsb tekanan uap jenuh air adalah 23,76 mmhg. Tentukan perubahan tekanan uap larutan? - ot air = 25oC Diketahui : - massa urea = 12 gr - massa air = 180 gr - Po = 23,76 mmhg Ditanya : Tekanan uap larutan? Jawab : ΔP = Xair. Po = 0,98. 23,76 = 23,294 mmhg

2. Sebanyak 15 gram zat X ( nonelektrolit ) dilarutkan dlm 250 gram air. Larutan ini mendidih pd suhu 100,156oC. Kb air 0,52. Tentukan massa molekul relatif ( Mr ) senyawa X tsb. Diketahui : - massa zat X = 15 gr - ot lar. mendidih = 100,156oC - massa air = 250 gr - Kb air = 0,52 oc/m Ditanya : Mr senyawa X? Jawab :

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT Dari teori ion Svante August Arrhenius dikemukakan bahwa larutan asam, basa ataupun garam termasuk larutan elektrolit. Larutan elektrolit yaitu larutan yg dapat terionisasi atau terurai menjadi ion ion. Dan akibat peruraian itu maka dapat mengakibatkan bertambahnya jumlah partikel Untuk mengoreksi hukum agar sesuai utk larutan elektrolit, Jacobus Henricus Van t Hoff menerangkan bahwa hukum Roult harus dikalikan dengan suatu faktor sebesar ( 1 + ( n 1 ) ) atau diberi lambang i dan disebut faktor Van t Hoff Attention Jumlah mol zat terionisasi n = jumlah ion = = derajad ionisasi Jumlah mol zat yg dilarutkan

Rumus Sifat Koligatif Larutan Elektrolit : 1. Penurunan Tekanan Uap ( P ) P = i. XB. Po P = { 1 + ( n 1 ) α }. XB. Po 2. Kenaikan Titik Didih ( Tb ) Tb = i. m. Kb Tb = { 1 + ( n 1 ) α }. m. Kb

3. Penurunan Titik Beku ( Tf ) Tf = i. m. Kf Tf = { 1 + ( n 1 ) α }. m. Kf 4. Tekanan Osmotik ( ) =i.m.r.t ={1+(n 1)α}.M.R.T

Jumlah ion beberapa senyawa Ca2+ n=3 1. CaCl2 2Cl2H+ 2. H2SO4 n=3 SO42Mg2+ 3. MgSO4 n=4 SO42-

K+ n=2 4. KCl 5. Mg(OH)2 ClMg2+ n=3 2OHFe3+ n=4 6. FeCl3 3Cl-

Faktor Van t Hoff beberapa larutan Elektrolit NaCl KCl MgSO4 K2SO4 HCl H2SO4 Harga i 0,100 molal 0,05 molal 0,01 molal 0,005 molal 1,87 1,86 1,42 2,46 1,91 2,22 1,89 1,88 1,43 2,57 1,92 2,32 1,93 1,94 1,62 2,77 1,97 2,59 1,94 1,96 1,69 2,86 1,99 2,72 Batas teoritis 2 2 2 3 2 3

SOAL 1 Ibu membuat sayur asem menggunakan garam dapur sebanyak 5,85 gram. Dan menggunakan air sebanyak 4 kg. Jika garam dapur terionisasi sempurna maka : Tentukan : Titik didih larutan Diketahui : NaCl = 5,85 gr H2O = 4 kg Ditanya : Tb Jawab : NaCl = Na+ + Cln=1+1 =2 i =1+(n 1) =1+(2 1)1 =2 gr 1.000 m: X Mr P 5,85 1.000 m: X 58,5 4.000 m : 0,025 ΔTb : i. m. K b ΔTb : 2 X 0,025 X 0,52 ΔTb : 0,026 Tb larutan : 100,026o C

SOAL 2 Rudi melarutkan 17,4 gram K2SO4 ke dalam 250 gram air. Jika Kb air = 0,52oC / molal. Kenaikan titik didih larutan tersebut adalah... ( Ar K = 39 ; S = 32 dan O = 16 Diketahui : K2SO4 = 17,4 gr Ditanya : Tb Jawab : H2O = 250 gr K2SO4 = 2K+ + SO42- m : gr X 1.000 Mr P n=1+2 =3 17,4 1.000 m: X i =1+(n 1) 174 250 =1+(3 1)1 m : 0,4 =3 ΔTb : i. m. K b ΔTb : 3 X 0,4 X 0,52 ΔTb : 0,624o C