K-1 kimia K e l a s XI KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan 1. Memahami tentang kelarutan garam (elektrolit). 2. Memahami pengertian kelarutan dan tetapan hasil kali kelarutan serta hubunganna.. Dapat menghitung nilai kelarutan dan tetapan hasil kali kelarutan. 4. Memahami pengaruh ion senama pada kelarutan. 5. Memahami hubungan antara tetapan hasil kali kelarutan dan ph larutan. 6. Dapat memperkirakan terbentukna endapan berdasarkan data tetapan hasil kali kelarutan. A. Kelarutan Garam (Elektrolit) Garam adalah suatu zat ang terdiri atas kation (ion positif) dan anion (ion negatif). Ketika garam dilarutkan dalam air, akan terbentuk suatu elektrolit. Garam memiliki nilai kelarutan ang bervariasi. Ada garam ang larut dengan perbandingan tak terhingga dengan air, seperti garam dapur (NaCl). Ada pula garam ang memiliki kelarutan terbatas dalam air. Garam-garam dengan kelarutan terbatas ini dapat membentuk endapan ketika mencapai jumlah (konsentrasi) tertentu. Beberapa contoh kation dan anion garam ang memiliki kelarutan terbatas dalam air dapat dilihat pada tabel
NO Kation/Anion Cl SO 4, CO, OH, C 2 O 4 Golongan IA (Li, Na, K, Rb, Cs ) Keterangan Semua garam dari anion nitrat (NO ) larut sempurna dalam air. Semua garam klorida larut sempurna dalam air, kecuali garam dengan kation Ag, Pb 2, dan Hg. Garam-garam sulfat golongan IA larut sempurna dalam air, sedangkan garam sulfat golongan IIA memiliki kelarutan ang terbatas dalam air. Semuagaram dari kation logam golongan IA larut sempurna dalam air. B. Kelarutan (s) Kelarutan (solubilit) adalah istilah untuk menatakan jumlah maksimal suatu zat ang masih dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut. Kelarutan dinatakan dalam satuan mol.l 1 ang juga merupakan satuan dari molaritas. Oleh karena itu, kelarutan (s) juga dapat didefinisikan sebagai konsentrasi (molaritas) zat ang masih dapat larut dalam suatu larutan. Berdasarkan definisi kelarutan, suatu larutan garam ang sukar larut dalam air dapat berada pada tiga kondisi. Kondisi-kondisi tersebut, aitu kondisi tidak jenuh, kondisi tepat jenuh, dan kondisi lewat jenuh. Kondisi tidak jenuh terjadi ketika konsentrasi nata suatu garam belum melampaui kelarutanna, sehingga zat masih dapat terlarut. Kondisi tepat jenuh terjadi ketika konsentrasi nata suatu garam sama dengan kelarutanna, sehingga zat tepat akan mengendap. Sementara itu, kondisi lewat jenuh terjadi ketika konsentrasi nata suatu garam telah melampaui kelarutanna, sehingga jumlah zat ang mengendap lebih banak daripada ang terlarut. C. Tetapan Hasil Kali Kelarutan ( ) Pada kondisi tepat jenuh, suatu garam (elektrolit) ang sukar larut dalam air akan membentuk kesetimbangan. Kesetimbangan terjadi antara zat padat ang tidak larut dan ion-ion zat ang terlarut. Untuk dapat menentukan nilai tetapan kesetimbanganna, perhatikan reaksi MA s M aq A aq ( ) ( ) ( ) Sesuai dengan kaidah penulisan rumus tetapan kesetimbangan, hana zat-zat dalam bentuk larutan (aq) dan gas (g) ang dituliskan dalam rumus tersebut. Dengan demikian, diperoleh: 2
= M A Tetapan kesetimbangan dari suatu garam (elektrolit) ang sukar larut dalam air ini disebut dengan tetapan hasil kali kelarutan atau. Contoh Soal 1 Tuliskan rumus tetapan hasil kali kelarutan untuk senawa Mg(OH) 2. Pembahasan: Mg(OH) 2 dalam larutan akan terurai menjadi ion-ionna berdasarkan reaksi ( ) ( ) ( ) ( ) 2 Mg OH s Mg aq 2OH aq 2 Dengan demikian, rumus untuk senawa Mg(OH) 2 = [Mg 2 ] [OH ] 2 Jadi, rumus tetapan hasil kali kelarutan untuk senawa Mg(OH) 2 adalah = [Mg 2 ] [OH ] 2. D. Hubungan Kelarutan (s) dengan Tetapan Hasil Kali Kelarutan ( ) Kelarutan (s) merupakan konsentrasi jenuh dari suatu garam (elektrolit). Sementara itu, merupakan tetapan kesetimbangan dari kondisi tepat jenuh suatu garam. Untuk memahami hubungan antara kelarutan (s) dan tetapan hasil kali kelarutan ( ), perhatikan contoh larutan AgCl, Ag 2 S, dan Ag Pada keadaan tepat jenuh, ionisasi AgCl berlangsung sebagai AgCl (s) Ag (aq) Cl (aq) Oleh karena konsentrasi jenuh AgCl sama dengan kelarutanna, maka: AgCl (s) Ag (aq) Cl (aq) s s s AgCl = [Ag ] [Cl ] AgCl = s s = s 2 Jadi, untuk garam ang terdiri atas dua ion, hubungan antara dan s adalah = s 2. Pada larutan Ag 2 S, hubungan antara dan s dapat ditentukan sebagai
Ag 2 S (s) 2Ag (aq) S (aq) s 2s s Ag 2 S = [Ag ] 2 [S ] Ag 2 S = (2s) 2 s = 4s Jadi, untuk garam ang terdiri atas tiga ion, hubungan antara dan s adalah = 4s. Sementara itu, hubungan antara dan s pada larutan Ag Ag (s) Ag (aq) (aq) s s s Ag = [Ag ] [ ] Ag = (s) s = 27s 4 Jadi, untuk garam ang terdiri atas empat ion, hubungan antara dan s adalah = 27s 4. Berdasarkan penjelasan tersebut, hubungan antara kelarutan (s) dan tetapan hasil kali kelarutan ( ) dapat dinatakan sebagai AB s A aq B aq ( ) ( ) ( ) s s s dari persamaan reaksi tersebut = [A ] [B ] = (s) (s) = ( ) s K sp = s ( ) Contoh Soal 2 Pada suhu tertentu, kelarutan AgIO adalah 2 6 mol/l. Tentukan harga tetapan hasil kali kelarutanna. 4
Pembahasan: Reaksi kesetimbangan larutan AgIO AgIO Ag IO s s s Oleh karena kelarutan (s) AgIO adalah 2 6 mol/l, maka: K sp = Ag IO = s s ( )( ) = 2 2 =4 6 6 ( )( ) 12 Jadi, harga tetapan hasil kali kelarutanna adalah 4 12. E. Pengaruh Ion Senama pada Kelarutan Pada larutan jenuh Ag 2, terjadi kesetimbangan antara Ag 2 padat ang tidak larut dan ion Ag serta ang larut. Perhatikan reaksi kesetimbanganna Ag CrO s 2Ag aq CrO 2 aq ( ) ( ) 4 ( ) Jika ke dalam larutan jenuh tersebut ditambahkan AgNO atau K 2, konsentrasi ion Ag atau dalam larutan akan meningkat. Hal ini terjadi karena ada penambahan ion Ag dari AgNO dan dari K 2. Perhatikan reaksi ionisasi dari AgNO dan K 2 AgNO aq Ag aq NO aq 2 KCrO aq 2K aq CrO aq ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Berdasarkan asas Le Chatelier tentang pergeseran kesetimbangan, penambahan konsentrasi ion Ag atau akan menggeser kesetimbangan ke kiri (pembentukan endapan Ag 2 ). Akibatna, jumlah Ag 2 ang larut semakin berkurang dan jumlah Ag 2 ang mengendap semakin bertambah. Berdasarkan hal tersebut, dapat disimpulkan bahwa adana penambahan ion senama akan menurunkan kelarutan. 4 Contoh Soal Kelarutan Ag 2 dalam air adalah 4 M. Hitunglah kelarutan Ag 2 dalam larutan K 2 0,01 M. 5
Pembahasan: Reaksi kesetimbangan larutan Ag 2 Ag CrO s 2Ag aq CrO 2 aq ( ) ( ) 4 ( ) s 2s s K Ag CrO = 2 s s = 4 s = 4 = 4 sp ( ) ( ) ( ) Ag CrO = Ag CrO 4 = Ag 4 2 4 12 2 42 12 2 2 = Ag 2 5 Ag =2 M ( ) Berdasarkan perbandingan koefisien reaksina, diperoleh: Kelarutan Ag 2 = 1 5 5 2 = M 2 Jadi, kelarutan Ag 2 dalam larutan K 2 0,01 M adalah 5 M. F. Hubungan dengan ph Larutan Untuk senawa basa ang sukar larut dalam air, nilai ph larutan jenuh dapat digunakan untuk menentukan nilai tetapan hasil kali kelarutanna ( ). Demikian juga sebalikna, nilai dapat digunakan untuk menentukan nilai ph larutan suatu basa. Perhatikan reaksi kesetimbangan pada larutan jenuh L(OH) 2 L(OH) 2 (s) L 2 (aq) 2OH (aq) Meningkatna ph suatu larutan menandakan bahwa nilai konsentrasi ion OH dalam larutan tersebut semakin besar. Berdasarkan asas Le Chatelier tentang pergeseran kesetimbangan, jika konsentrasi ion OH ditingkatkan, kesetimbangan akan bergeser ke kiri (arah pembentukan endapan). Akibatna, jumlah basa ang larut semakin berkurang dan jumlah basa ang mengendap semakin bertambah. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa peningkatan ph pada larutan basa ang sukar larut dalam air akan menurunkan kelarutan. G. Konsep dalam Pemisahan Zat Harga tetapan hasil kali kelarutan ( ) suatu elektrolit dapat dimanfaatkan dalam pemisahan dua atau lebih larutan ang bercampur. Proses pemisahan ini dilakukan dengan 6
menambahkan suatu larutan elektrolit lain ang dapat berikatan dengan ion-ion dalam campuran larutan. Oleh karena setiap larutan mempunai kelarutan ang berbeda-beda, maka akan ada larutan ang mengendap lebih dulu dan ada ang mengendap kemudian. Dengan begitu, masing-masing larutan dapat dipisahkan dalam bentuk endapanna. Sebagaimana ang telah dibahas di awal, ada tiga kondisi ang dapat dicapai oleh suatu larutan elektrolit ang sukar larut dalam air, aitu kondisi tidak jenuh, tepat jenuh, dan lewat jenuh. Ketiga kondisi tersebut dapat diketahui dari hubungan antara Q c dan Jika Q c <, larutan berada pada kondisi tidak jenuh (tidak terjadi endapan). Jika Q c =, larutan berada pada kondisi tepat jenuh (tidak terjadi endapan). Jika Q c >, larutan berada pada kondisi lewat jenuh (terjadi endapan). Q c adalah nilai hasil kali antara kation dan anion dengan rumus ang sama dengan. Perbedaanna adalah dihitung pada konsentrasi jenuh, sedangkan Q c dihitung dengan konsentrasi nata ion-ion dalam larutan. Contoh Soal 4 Jika dalam suatu larutan terkandung Pb(NO ) 2 0,05 M dan HCl 0,05 M, dapatkah terjadi endapan PbCl 2? ( PbCl 2 = 6,25 5 ) Pembahasan: Diketahui: [Pb 2 ] = 0,05 M [Cl ] = 0,05 M Dengan demikian, nilai Q c dari larutan PbCl 2 dapat ditentukan sebagai Q c = [Pb 2 ] [Cl ] 2 = 0,05 (0,05) 2 = 1,25 4 Oleh karena Q c > PbCl 2, maka PbCl 2 dalam larutan akan mengendap. Jadi, pada campuran larutan Pb(NO ) 2 0,05 M dan HCl 0,05 M akan terjadi endapan PbCl 2. 7