7 KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN A. KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN (Ksp) B. HUBUNGAN KELARUTAN (s) DENGAN Ksp C. PENGARUH ION SEJENIS TERHADAP KELARUTAN D. HUBUNGAN Ksp DENGAN PH LARUTAN E. HUBUNGAN Ksp DENGAN PENGENDAPAN Saat kita membuat segelas teh manis, mula-mula kita masukkan dua sendok gula ke dalam gelas, tambahkan air teh, lalu kita aduk, maka gula akan larut dengan mudah dalam air teh tersebut. - Bila air teh yang kita buat terasa kurang manis, maka kita dapat menambahkan sejumlah gula lagi. Larutan (air teh) yang masih dapat melarutkan lagi zat terlarut (gula) ini disebut larutan belum jenuh. - Bagaimanakah bila penambahan gula dan pengadukan ini kita lakukan terus-menerus, bahkan sampai air teh tersebut tumpah, dan gulanya sendiri sampai mencapai setengah dari volum gelas tersebut?
184 KIMIA XI SMA Apakah gula itu akan tetap larut? Walaupun kita aduk sampai kapan pun gula itu tidak larut semua. Nah, kondisi larutan seperti ini dikatakan larutan dalam keadaan lewat jenuh (zat yang terlarut mencapai maksimum, dan di dalamnya sudah ditemukan adanya endapan kristal zat terlarutnya). - Bila larutan lewat jenuh tersebut kita saring, sehingga larutan dan kristalnya terpisah maka larutan yang diperoleh ini dikatakan dalam keadaan tepat jenuh. Jadi larutan tepat jenuh adalah larutan di mana zat yang terlarut di dalamnya mencapai maksimum tetapi belum ditemukan adanya endapan dari zat terlarut tersebut. Pada bab berikut ini kita akan mempelajari tentang kelarutan dan hasil kali kelarutan serta aspek-aspek yang berkaitan dengan hal tersebut. Dalam memberikan gambaran serta hal-hal yang dapat menjelaskannya, terlebih dahulu kita pahami peta konsep mengenai Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan. KESETIMBANGAN KELARUTAN pada elektrolit yg sukar larut pengendapan ion sejenis tergantung dapat menentukan memenuhi hasil kali kelarutan dapat menentukan kelarutan dipengaruhi dapat menentukan PH suhu Peta konsep kesetimbangan kelarutan A. KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN (Ksp) Jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut/larutan disebut kelarutan (solubility), yang diberi lambang s. Kelarutan ini biasa dinyatakan dalam satuan molar atau gram/liter. Masing-masing zat mempunyai harga kelarutan tertentu.
KIMIA XI SMA 185 Contoh soal 7.1 1. Kelarutan larutan NaCl = 6,1 M, ini berarti dalam 1 liter larutan maksimal NaCl yang dapat larut = 6,1 mol atau 6,1 x 58,5 = 357 gram (s = 357 g/l). 2. Kelarutan larutan AgCl = 10-5, artinya dalam 1 liter larutan maksimal AgCl yang dapat larut = 10-5 mol atau 10-5 x 143,5 gram = 1,435. 10-3 gram. Dari kedua contoh di atas dapat disimpulkan bahwa semakin besar harga kelarutan suatu zat semakin mudah zat tersebut untuk larut. Dalam suatu larutan jenuh dari suatu elektrolit yang sukar larut dalam air terdapat kesetimbangan antara zat padat yang tidak larut dengan ionion zat itu yang larut. PQ (s) P + (aq) + Q- (aq) maka tetapan kesetimbangannya adalah K P + = Q [ ][ ] [ PQ] Karena PQ yang terlarut sangat sedikit, sehingga (jumlahnya dianggap tetap) dan K juga suatu tetapan maka dijadikan satu, menjadi: K [PQ] = [P + ] [Q - ] selanjutnya K [PQ] disebut Ksp PQ Ksp PQ = [P + ] [Q - ] Ksp (solubility product constant): = tetapan hasil kali kelarutan yang harganya khas untuk setiap zat, dan harganya dipengaruhi oleh suhu Contoh menuliskan rumus Ksp AgCl (s) Ag + (aq) + Cl- (aq) Ksp AgCl = [Ag + ][Cl - ] Ag 2 CrO 4(s) 2Ag + (aq) + CrO 4 2- (aq) Ksp Ag 2 CrO 4 = [Ag + ] 2 [CrO 4 2- ] Al(OH) 3(s) Al 3+ (aq) + 3OH- (aq) Ksp Al(OH) 3 = [Al 3+ ][OH - ] 3 Ca 3 (PO 4 (s) 3Ca 2+ (aq) + 2PO 4 3- (aq) Ksp Ca 3 (PO 4 = [Ca 2+ ] 3 [PO 4 3- ] 2
186 KIMIA XI SMA Dari contoh-contoh di atas dapat disimpulkan bahwa: Ksp merupakan hasil kali konsentrasi ion-ion dari senyawa elektrolit yang sukar larut dalam larutan jenuhnya yang masing-masing dipangkatkan koefisiennya menurut persamaan reaksi ionisasinya. B. HUBUNGAN KELARUTAN (s) DENGAN Ksp Karena s dan Ksp sama-sama dihitung pada saat larutan tepat jenuh, maka antara keduanya dapat dihubungkan sebagai berikut. 1. AgCl memiliki kelarutan s mol/liter. Berapakah Ksp AgCl? AgCl (s) Ag + (aq) + Cl- (aq) Bila AgCl yang terlarut (terionisasi) adalah s maka dalam larutan tersebut terdapat ion Ag + sebanyak s dan ion Cl - juga sebanyak s. (berlaku perbandingan koefisien) AgCl (s) Ag + (aq) + Cl- (aq) s s s Maka Ksp AgCl = [Ag + ][Cl - ] = s. s = s 2 2. Bila kelarutan masing-masing zat berikut sama dengan s molar, tentukan harga Ksp dari masing-masing zat berikut: a. PbCl 2 c. Al(OH) 3 b. Ag 2 CrO 4 d. Ba 3 (PO 4 Bila n = jumlah ion atau jumlah koefisien, maka untuk reaksi a. PbCl 2(s) Pb 2+ (aq) + 2Cl- (aq) n = 3 kelarutan s s 2s berlaku perbandingan koefisien Ksp = [Pb 2+ ] [Cl - ] 2 = s (2s = 2 2 s 3 = 4s 3
KIMIA XI SMA 187 b. Ag 2 CrO 4(s) 2Ag + (aq) + CrO 4 2- (aq) n = 3 kelarutan s 2s s Ksp = (2s. s = 2 2 s 3 = 4s 3 c. Al(OH) 3(s) Al 3+ (aq) + 3OH- (aq) n = 4 kelarutan s s 3s Ksp = s (3s) 3 = 3 3 s 4 = 27s 4 d. Ba 3 (PO 4 ) 2(s) 3Ba 2+ (aq) + 2PO 4 3- (aq) n = 5 kelarutan s 3s 2s Ksp = (3s) 3 (2s = 108s 5 Dari contoh tersebut secara umum hubungan s dengan Ksp dapat dirumuskan: n Ksp = ( n ) ( 1 1 ) s n n = jumlah ion atau jumlah koefisien persamaan ionisasinya (tidak berlaku untuk n > 4) Dari rumus di atas dapat disimpulkan, untuk senyawa-senyawa yang memiliki n sama berlaku 1. makin besar Ksp makin besar kelarutannya 2. makin besar kelarutan berarti makin sukar mengendap. Contoh soal 7.2 1. Diketahui Ksp BaSO 4 = 1 x 10-10, Mr = 233 a. Berapakah kelarutan BaSO 4 dalam air? b. Tentukan konsentrasi ion Ba 2+ dan ion SO 2-4 pada keadaan jenuh! c. Berapakah gram BaSO 4 yang terkandung dalam 100 ml larutan ini? BaSO 4(s) Ba 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) a. BaSO 4 (n = 2) Ksp = (2-1) (2-1) s 2 Ksp = S 2 S = Ksp = 10 10 = 10-5 mol/liter. Jadi, kelarutan BaSO 4 dalam air = 10-5 mol/liter.
188 KIMIA XI SMA b. BaSO 4(s) Ba 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) kelarutan s s s [Ba 2+ ] = [SO 2-4 ] = s = 10-5 M c. Banyaknya zat yang terkandung dalam larutan = besarnya kelarutan (s) zat tersebut atau (M = s) M = gram x 1000 Mr V 5 gram 10 = x 1000 233 100-5 233. 10-3 gram = = 1, 165. 10 2 Jadi, dalam 100 ml larutan tersebut terdapat 1,165 x 10-3 gram BaSO 4 2. Diketahui beberapa harga Ksp Ksp PbSO 4 = 2. 10-8 Ksp PbI 2 = 9. 10-9 Ksp AgCl = 1,6. 10-10 Ksp PbCO 3 = 1. 10-13 Ksp Ag 2 CO 3 = 8. 10-12 Berdasarkan harga Ksp-nya, tentukan senyawa mana yang paling mudah larut! Untuk senyawa-senyawa yang n-nya sama, makin besar Ksp makin mudah larut. Maka senyawa-senyawa tersebut dikelompokkan berdasarkan harga n-nya. PbSO4 PbI2 AgCl n = 2 n = 3 Ag2CO3 PbCO 3 Dari masing-masing kelompok, pilih yang Ksp-nya terbesar! untuk n = 2, Ksp terbesar Ksp PbSO 4 = 2. 10-8, terbesar Ksp AgCl = 1,6. 10-10 Ksp PbCO 3 = 1. 10-13 untuk n = 3 Ksp PbI 2 = 9. 10-9, terbesar
KIMIA XI SMA 189 Ksp Ag 2 CO 3 = 8. 10-12 Dari 2 yang terbesar ini carilah harga kelarutan (s)nya sesuai rumus: Ksp = (n 1) (n 1) s n 2 Ksp PbSO4 = s s = Ksp = -8 2. 10 s = -4 2. 10-4 s = 14,. 10 M 3 Ksp PbI2 = 4s -9 3 9. 10 = 4s 3 9-9 s =. 10 4 9 9 s = ( ). ( 10 ) 4-3 s = 131,. 10 M 1 3 1 3 Jadi, senyawa yang paling mudah larut adalah PbI 2 C. PENGARUH ION SEJENIS TERHADAP KELARUTAN Bila diketahui Ksp AgCl = 10-10 maka besarnya kelarutan senyawa ini adalah = s. -10 s = Ksp = 10 = 10 5 mol/liter Harga sebesar 10-5 mol/liter ini adalah bila AgCl tersebut dilarutkan dalam pelarut air murni saja. Sekarang bagaimana bila AgCl tersebut dilarutkan dalam larutan yang di dalamnya mengandung ion sejenis? (ion sejenis AgCl adalah ion Ag + atau ion Cl - yang berasal dari senyawa lain yang mudah larut) Contoh soal 7.3 Berapa kelarutan AgCl (Ksp AgCl = 10-10 ) bila dilarutkan dalam larutan AgNO 3 1 M. a. kristal AgCl Larutan AgNO3 1M ( Sebagai pelarut ) - Sebelum AgCl dimasukkan ke dalam larutan AgNO 3, dalam larutan AgNO 3 sudah ada ion Ag + dari reaksi ionisasi AgNO 3(aq) Ag + (aq) + NO 3 - (aq) 1 M 1 M 1 M
190 KIMIA XI SMA - Pada waktu kristal AgCl dimasukkan ke dalam larutan AgNO 3, AgCl ini sangat kecil sekalai (sangat sedikit sekali) yang larut dan terionisasi. Misal kelarutan AgCl = s M. AgCl (s) Ag + (aq) + Cl- (aq) Kelarutan s s s Dengan demikian ion Ag + dalam larutan berasal dari 2 sumber, yaitu pelarut dan terlarut. Sehingga bila dijumlahkan: pelarut = AgNO 3(aq) Ag + -(aq) + NO 3 - (aq) 1 M 1 M 1 M terlarut = AgCl (s) Ag + (aq) + Cl- (aq) s s s + Maka konsentrasi ion yang ada dalam larutan menjadi: a. [Ag + ] = (1 + s) M, harga s sangat kecil dibandungkan 1 maka diabaikan b. [Cl - ] = s M, harga s meskipun sangat kecil tidak boleh diabaikan karena tidak ada Cl - yang lain c. [NO - 3 ] = 1 M, tidak diperhatikan karena tidak ada kaitannya dengan Ksp AgCl Bila konsentrasi ion-ion kita masukkan dalam Ksp menjadi Ksp AgCl = [Ag + ] [Cl - ] 10-10 = (1) (s) s = 10-10 M. Bandingkan harga s dalam pelarut air! Dari contoh tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa adanya ion sejenis dapat memperkecil kelarutan suatu senyawa. Bagaimanakah hal ini bisa terjadi? Jika AgCl dilarutkan dalam larutan AgNO 3 menyebabkan kelarutan AgCl menjadi lebih kecil. Hal ini disebabkan adanya ion sejenis yang ada dalam larutan. Ion Ag + dari AgNO 3 akan mempengaruhi kesetimbangan. AgCl (s) Ag + (aq) + Cl- (aq) Sesuai dengan asas Le Chatelier, penambahan Ag + atau Cl - dapat menyebabkan sistem kesetimbangan bergeser ke kiri, sehingga memperkecil kelarutan AgCl.
KIMIA XI SMA 191 Latihan 1 1. Hitunglah kelarutan AgCl (Ksp AgCl = 10-10 ) dalam a. larutan NaCl 1 M b. larutan CaCl 2 1 M c. larutan NaCl 2 M 2. Menurut hasil perhitungan soal nomor 1, bagaimana kesimpulanmu? Jelaskan! D. HUBUNGAN Ksp DENGAN ph LARUTAN Kebanyakan senyawa basa mempunyai sifat sukar larut dalam air. Dari basa yang sukar larut ini kita bisa menentukan besarnya ph larutan tersebut, yang pada akhirnya dapat digunakan untuk menghitung harga Ksp dari basa itu (dan sebaliknya). Hubungan ph dan Ksp dapat digambarkan dalam alur berikut. ph poh [ΟΗ ] Kelarutan (s) Ksp (diketahui) (dapat (dapat (dapat (dapat dihitung) dihitung) dihitung) dihitung) Contoh soal 7.4 1. ph larutan jenuh Mg(OH adalah 9. Berapakah Ksp Mg(OH? Mg(OH adalah basa ph = 9 poh = 14 9 = 5 [OH - ] = 10-5 M Kelarutan (s) =...? Mg(OH Mg 2+ + 2OH - Kelarutan 1 2.10-5 1 2.10-5 10-5 s = 5. 10-6 n = 3 Ksp = 4s 3 = 4(5. 10-6 ) 3 = 4. 125. 10-18 = 5. 10-16 M Jadi Ksp Mg(OH = 5. 10-16 M
192 KIMIA XI SMA 2. Diketahui Ksp M(OH) 3 = 2,7. 10-15. Berapakah ph larutan jenuh M(OH) 3? M(OH) 3 M + + 3OH - ( n 1) n Ksp = ( n 1) s 3 4 = 3 s 4 Ksp = 27s 15 4 2, 7. 10 = 27s 16 27. 10 4 = s 27 16 1 s= ( 10 ) 4 4 = 10 M M(OH) 3(s) M 3+ (aq) + 3OH- (aq) s s 3s 10-4 3. 10-4 [OH - ] = 3. s [OH - ] = 3. 10-4 poh = 4 - log 3 ph = 14 - (4 - log 3) ph = 10 + log 3 Jadi, ph larutan M(OH) 3 = 10 + log 3 E. HUBUNGAN Ksp DENGAN PENGENDAPAN Dalam suatu larutan, akan kita temukan adanya endapan apabila zat terlarut yang kita masukkan ke dalam pelarut itu melebihi daya larut dari pelarut (melebihi harga kelarutannya). Karena kelarutan (s) berhubungan dengan Ksp berarti ada hubungan antara Ksp, dengan peristiwa mengendapnya suatu zat. Senyawa elektrolit yang sukar larut dalam air (misal LA), dalam air terdapat kesetimbangan LA (s) L + (aq) + A- (aq) Bila hasil kali konsentrasi ion-ion yang terdapat dalam larutan ini dimisalkan sama dengan Q C, kemudian harga Q C ini kita bandingkan dengan harga Ksp senyawa tersebut maka ada 3 kemungkinan yang terjadi. 1. Bila Q C > Ksp maka larutan ini sudah ditemukan endapan (larutannya lewat jenuh)
KIMIA XI SMA 193 2. Bila Q C = Ksp maka dalam larutan ini belum ditemukan adanya endapan (larutannya tepat jenuh) 3. Bila Q C < Ksp maka dalam larutan belum ada endapan (belum jenuh) Contoh soal 7.5 Duaratus lima puluh milimeter larutan Pb(NO 3 10-2 M dicampur dengan 750 ml larutan KI 10-3 M. Apakah dalam campuran ini sudah ditemukan adanya endapan? (Ksp PbI 2 = 6. 10-9 ) Pb(NO 3 (aq) Pb 2+ (aq) + 2NO 3 - (aq) 2,5 mmol 2,5 mmol 5 mmol KI (aq) K + (aq) + I - (aq) 7,5.10-1 mmol 7,5.10-1 mmol 7,5.10-1 mmol Volum larutan setelah dicampur = 1000 ml maka: 2+ 25, mmol 3 [ Pb ] = = 2510,. M 1000 ml 1 7510,. mmol 4 [ I ] = = 7510,. M 1000 ml QPbI 2 = [Pb 2+ ][I - ] 2 = 2,5. 10-3. 7,5. 10-4 = 1,875. 10-6 Bandingkan QPbI 2 dengan Ksp PbI 2 QPbI 2 = 1,875. 10-6 Ksp PbI 2 = 6. 10-9 Karena harga QPbI 2 > Ksp PbI 2 maka dalam larutan sudah ada endapan Latihan 2 Kelarutan CuS dalam liter air sebanyak 10-22 mol. a. Berapa konsentrasi ion tembaga (II) yang ada dalam 100 ml larutan yang berisi 0,01 mol (NH 4 S? b. Berapa banyak ion terdapat dalam 100 ml larutan jenuh CuS? c. Bila dalam 1 L larutan jenuh CuS ditambah 0,1 mol HgCl 2. Apakah HgS mengendap. Jelaskan! K sp HgS = 3 x 10-53
194 KIMIA XI SMA Kata Kunci Larutan lewat jenuh Larutan tepat jenuh Larutan belum jenuh Kelarutan Ksp RANGKUMAN - Larutan jenuh: larutan di mana zat terlarut sudah mencapai maksimum tetapi belum ada endapan - Larutan lewat jenuh: zat yang terlarut sudah mencapai maksimum dan sudah terdapat endapan - Larutan belum jenuh: larutan yang masih dapat melarutkan lagi zat terlarut - Kelarutan (s): jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut - Semakin besar harga kelarutan suatu zat semakin mudah zat tersebut untuk larut - Ksp: tetapan hasil kali konsentrasi ion-ion dari senyawa elektrolit yang sukar larut dalam larutan jenuhnya yang masingmasing dipangkatkan koefisiennya menurut persamaan reaksi ionisasinya Ax By (s) A y+ q) + YBx- (q) Ksp AxBy = [A y+ ] x [B x- ] y - Makin besar Ksp makin besar kelarutannya - Makin besar kalarutan makin mudah senyawa larut - Penambahan ion sejenis, memperkecil kelarutan zat - Q C = hasil kali konsentrasi ion-ion dalam larutan - Q C > Ksp: larutan lewat jenuh Q C = Ksp: larutan tepat jenuh Q C < Ksp: larutan belum jenuh - Ksp = (n - 1) n-1 s n n = jumlah ion/ jumlah koefisien
KIMIA XI SMA 195 P ELATIHAN SOAL I. Pilihlah jawaban yang tepat! 1. Di antara garam berikut yang paling mudah larut dalam air adalah... a. Ag 2 S (Ksp = 3,2. 10-17 ) b. AgBr (Ksp = 5. 10-13 ) c. AgCl (Ksp = 1. 10-10 ) d. PbCl 2 (Ksp = 1,6. 10-5 ) e. Ag 2 CrO 4 (Ksp = 4. 10-12 ) 2. Kelarutan Zn(OH dalam air = 5. 10-6 mol/liter. Hasil kali kelarutannya adalah... a. 5. 10-18 d. 2,5. 10-12 b. 1,25. 10-16 e. 2,5. 10-11 c. 5. 10-16 3. Konsentrasi ion Florida dalam larutan jenuh MgF 2 adalah... (Ksp MgF 2 = 7. 10-9 ) a. 1,205. 10-9 d. 2,205. 10-3 b. 2,410. 10-9 e. 2,410. 10-3 c. 1,750. 10-3 4. Bila kelarutan garam Ca 3 (PO 4 dalam air = x Molar, maka Ksp Ca 3 (PO 4 adalah... a. X 5 d. 108X 4 b. 54X 4 e. 108X 5 c. 54X 5 5. Diketahui Ksp CaSO 4 = 3. 10-6 dan Mr CaSO 4 = 136. Garam CaSO 4 yang terkandung dalam 100 ml larutan jenuhnya adalah... gram. a. 1,73. 10-3 d. 13,6 b. 1,73. 10-2 e. 23,5 c. 2,35. 10-2 6. Lima gelas kimia berisi larutan AgNO 3 dengan volum sama. Jika ke dalam masing-masing gelas kimia ditambahkan sejumlah perak bromida maka perak bromida padat paling sukar larut dalam gelas kimia yang berisi larutan... a. AgNO 3 0,05 M b. AgNO 3 0,1 M c. AgNO 3 0,2 M d. AgNO 3 0,3 M e. AgNO 3 0,5 M 7. Kelarutan AgCl dalam air adalah 1,3. 10-5 M, maka kelarutan AgCl dalam larutan CaCl 2 0,01 M adalah... mol/liter. a. 8,45. 10-9 d. 1,69. 10-8 b. 8,45. 10-8 e. 1,3. 10-5 c. 1,69. 10-10 8. Larutan jenuh L(OH) 3 dalam air memiliki ph 10, maka Ksp basa tersebut adalah... a. 1. 10-16 d. 3,3. 10-17 b. 1. 10-17 e. 2,7. 10 --15 c. 3,3. 10-16 9. Kelarutan Ca(OH dalam 100 ml air adalah 0,074 gram, maka ph larutan jenuh Ca(OH tersebut adalah... (Mr Ca(OH = 74) a. 12 - log 2 d. 2 - log 2 b. 12 e. 2 + log 2 c. 12 + log 2
196 KIMIA XI SMA 10. Diketahui Ksp CaSO 4 = 2,4. 10-10 Ksp BaSO 4 = 1,1. 10-10 Ksp SrSO 4 = 2,5. 10-7 Ksp PbSO 4 = 1,7. 10-8 Bila dalam suatu larutan terkandung ion-ion Ca 2+, Ba 2+, Sr 2+, dan Pb 2+ dengan konsentrasi sama, kemudian ditetesi larutan K 2 SO 4 tetes demi tetes, maka ion yang paling akhir diendapkan adalah... a. Pb 2+ d. Sr 2+ b. Ba 2+ e. Ca 2+ dan Ba 2+ c. Ca 2+ II. Jawablah pertanyaan di bawah ini! 1. Tuliskan persamaan Ksp untuk masing-masing larutan jenuh: a. MgF 2 b. Ag 2 Cr 2 O 7 c. Ca(IO 3 d. Fe 3 (PO 4 2. Apakah pengaruh ion sejenis terhadap besarnya kelarutan dari senyawa elektrolit yang sukar larut dalam air? Jelaskan! 3. Diketahui Ksp Ag 2 CO 3 = 3,2. 10-11 Ksp PbCl 2 = 6. 10-5 Ksp BaSO 4 = 1,1. 10-10 Kasp AgCl = 1. 10-10 Ksp Ag 2 S = 5. 10-10 Buatlah urutan senyawa-senyawa garam tersebut mulai dari yang paling mudah larut sampai pada yang paling sukar larut! 4. Hitunglah kelarutan AgCl dalam larutan AgNO 3 2 M! (Ksp AgCl = 1. 10-10 ) 5. Dicampurkan 100 ml larutan Pb(NO 3 0,1 M dengan 100 ml larutan KCl 0,01 M. Bila Ksp PbCl 2 = 6. 10-5. Apakah sudah ditemukan adanya endapan di dalam campuran tersebut?