KIMIA: Desember 2013

KESETIMBANGAN LARUTAN

Kelarutan (S)

- Menurut besarnya daya larut, kelarutan zat dalam air dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu :

(1) Zat-zat yang mudah larut (mis : NaCl, KNO₃ dsb).

(2) Zat-zat yang sukar larut (mis : AgCl, CaCO₃, dsb).

- Kelarutan suatu zat ialah banyaknya zat yang dapat larut maksimal dalam sejumlah volume tertentu air.

Misalnya : kelarutan Ca(OH)₂ = 20 mg/100 ml, maka dalam 100 ml larutan maksimal terdapat 20 mg (Ca(OH)₂

- Satuan kelarutan : mol/l (M), mol/vol atau bobot/vol

- Suatu zat anorganik (misalnya BaSO₄) yang sukar larut, apabila dimasukkan ke dalam air ada sebagian kecil dari zat tersebut yang larut dan semua bagian zat yang larut tersebut terurai menjadi ion-ionnya. Proses tersebut dituliskan sebagai berikut

H₂O

BaSO₄ (S) BaSO_{4 (aq)} ® Ba _(aq)²⁺ + SO₄^2-_(aq)

Banyak sedikit semua dari yang sedikit

Karena semua bentuk molekul yang terlarut (aq) terurai menjadi ion-ionnya, di dalam larutan hanya terdapat kesetimbangan antara bentuk padat (s) dan ion-ionnya, yang dituliskan sebagai berikut : BaSO_4(s) Ba²⁺ + SO₄^2-

- Atau secara umum :

AxBy (s) c A^+y + y B^-x

Contoh : PbCl_2(s) Pb²⁺ + 2 Cl^-

Contoh soal

Dalam larutan jenuh CaCO₃ (Mr = 100) terdapat 0,01 M ion Ca²⁺, hitunglah kelarutan CaCO₃ di dalam 200 ml larutan dalam satuan a) mol b) gram.

Jawab :

CaCO_3(s) Ca²⁺ + CO₃^2-

Dari reaksi (CaCO₃) = (Ca²⁺) = 0,01 M (mol/liter)

Maka dalam 100 ml, kelarutan CaCO₃ = 100/1000 x 0,01 = 0,001 mol atau 0,001 x 100 g = 0,1 gram.

Hasil Kali Kelarutan (Ksp).

- Hasil kali kelarutan (Ksp) dinyatakan sebagai hasil kali ion-ion (satuan Molar) dalam larutan jenuhnya, dengan masing-masing konsentrasi berpangkatkan bilangan koefisiennya.

Contoh (1) AgI Ag⁺ + I^- ………. Ksp Agr = [Ag⁺] [I^-]

(2) PbCl₂ Pb²⁺ + 2 Cl^- …. Ksp PbCl₂ = [Pb²⁺] [Cl^-]²

- Secara umum :

Ksp. AxBy = [ A^+y]^x [ B^-x]^y

A x By x A^+y + y B^-x

Catatan :[ J = Molar (M)

Soal Tuliskan rumusan Ksp dari zat-zat berikut :

a) AgCrO₄ b) Hg Br c) BaCO3

Hubungan antara s dan Ksp

- Jika kelarutan PbCl₂ = s M, maka di dalam larutan terdapat s M Pb²⁺ dan 2s M Cl^-, seperti proses berikut.

PbCl₂ Pb²⁺ + 2 Cl^-

Kelarutan s M s M 2 s M

Maka : Ksp. PbCl₂ = [Pb²⁺] [Cl^-]²

= (s)(2 s)² = 4 S³

Sehingga : S =

Contoh lain : AgBl Ag⁺ + Br^-

Kelarutan s M s s

Ksp. AgBr = [Ag⁺]([Br^-]

= (s) (s) = s²

Maka : S =

Secara umum : A x By x A^+y + y B^-x

Kelarutan s M x.s y.s

Maka : Ksp. AxBy = [A^+y]^x [B^-x]^y

= (c s)^c (y s)^y

= c^c . y^y s^(x+y)

S =

Sehingga x dan y adalah koefisien dari ion-ion.

Soal : Berapa gram kelarutan Ag₂CrO₄ (Mr = 330) dalam 200 ml larutan jika Ksp nya = 3,2 x 10^-11

Jawab : Ag₂CrO₄ ® c = 2 dan y = 1

S =

= 2 x 10^-4 x 330 gram/liter = 0,066 g/liter

Dalam 200 ml = 200/1000 x 0,066 g = 0,013 g.

Percampuran Dua Larutan

- Walaupun AgCl merupakan zat yang sukar larut (mudah membentuk endapan), campuran Ag⁺ (dari AgNO₃) dan Cl^- (dari HCl) tidak selalu menghasilkan endapan putih AgCl

- Hasil yang mungkin terjadi dari percampuran tersebut adalah :

(1) belum mengendap ; bila [Ag⁺] [Cl^-] < Ksp.AgCl

(2) tepat jenuh ; bila [Ag⁺] [Cl^-] = Ksp.AgCl

(3) telah mengendap ; bila [Ag⁺] [Cl^-] > Ksp.AgCl.

- Secara umum :

Campuran A^+y dengan B^-x ® A x By akan :

(1) membentuk endapan jika [A^+y]^x[B^-x]^y > Ksp-nya

(2) tepat jenuh jika [A^+y ]^x[B^-x]^y= Ksp-nya

(3) belum membentuk endapan jika [A^+y]^x[B^-x]^y < Ksp-nya

Contoh ; Periksalah apakah campuran 100 ml 4x10^-3 M

Pb(NO₃)₂ dan 400 ml 2,5 x 10^-3 M HCl telah membentuk endapan PbCl₂ (Ksp = 2 x 10^-10).

Jawab

Volume campuran = 100 + 400 = 500 ml.

(Pb²⁺) = 100/500 x 4.10^-3 M = 8 x 10^-4 M

(Cl^-) = 400/500 x 2,5.10^-4 M = 2 x 10^-4 M

Ksp PbCl₂ = (Pb^2x)(Cl^-)²

Maka : (Pb^2x)(Cl^-)² = (8.10^-4)(2.10^-4)² = 3,2 x 10^-11 ; lebih kecil dari Ksp (=2x10^-10)

Sehingga campuran tersebut belum membentuk endapan PbCl₂.

Pengaruh Adanya Ion Sejenis terhadap Kelarutan

- Adanya ion sejenis (ion yang sama dengan salah satu ion dari zat yang sukar larut) akan mempengaruhi kelarutan zat yang sukar larut. Misalnya adanya ion Cl^- (mis dari NaCl) akan mempengaruhi kelarutan AgCl menurut proses berikut.

NaCl ® Na⁺ + Cl^- ……….... (1)

a M a M

AgCl Ag⁺ + Cl^- ……..(2)

Kelarutan s s M s M

Dalam campuran terdapat Cl^- sebanyak (a + s) M yang biasanya a >> s sehingga s dapat diabaikan terhadap a.

Adanya Cl^- (dari NaCl) menggeser kesetimbangan reaksi (2) ke kiri (artinya Cl^- bereaksi dengan Ag⁺ membentuk AgCl) sehingga konsentrasi Ag⁺ dalam larutan lebih kecil dari s. Dengan kata lain : adanya Cl^- memperkecil kelarutan AgCl .

- Maka pengaruh adanya ion sejenis adalah :

(1) memperkecil kelarutan zat yang sukar larut, dan

(2) makin besar konsentrasi ion sejenis, makin kecil kelarutannya.

Contoh : Berapa kelarutan AgCl (Ksp = 1x10^-10) jika kedalamnya dimasukkan 0,01 M NaCl ?

Jawab

NaCl (0,01 M) ® Na⁺ + Cl^- (0,01 M)

AgCl Ag⁺ + Cl^- (Cl^- =

= 10^-5 M)

Sehingga (Cl^-) 0,01 + 10^-5 = 0,01 M

Ksp. AgCl = (Ag⁺) (Cl^-), maka kelarutan AgCl = (Ag⁺)

Yaitu =

= 10^-8 M

Jadi : kelarutan AgCl tanpa adanya NaCl =

= 10^-5 M setelah adanya 0,01 M NaCl, kelarutannya menjadi 10^-8 M (lebih kecil !)

Penggunaan Konsep Kesetimbangan Larutan

Mengurangi kadar logam berat dalam sungai (karena limbah industri) agar air sungai tersebut tidak mencemari lingkungan dengan jalan mengendapkan logam tersebut sebagai basa atau garamnya yang sukar larut.

Contoh : Berapa pH minimum penambahan larutan NaOH agar kadar Pb maksimum 3 ppm(mg/l) Ksp.Pb(OH)₂/1x10^-12 (Ar : Pb = 120).

Jawab :

Endapan yang terbentuk : Pb(OH)₂ Pb²⁺ + 2 OH^-

(Pb²⁺) = 3 mg/l = 3 . 10^-3/120 mol/l (M) = 2,5 x 10^-5 M

Ksp. Pb(OH)₂ = (Pb²⁺)(OH^-)²

Maka : (OH^-) =

= 2.10^-4 M

pOH = -log(OH^-) = -log 2.10^-4 = 4-log 2

pH = 14-(4-log 2) = 10 + log 2 = 10,3

Soal latihan

1. Ke dalam 250 ml air dimasukkan 1 g padatan CaCO₃ (Mr = 100). Setelah diaduk, padatan yang tidak dapat larut seberat 0,50 g. Hitunglah kelarutan CaCO₃ dalam satuan mol dan M.

2. Dalam larutan jenuh ferihidroksida terdapat 0,01 M OH^-. Hitung kelarutan zat tersebut (M dan g/100 ml) (Ar. Fe = 56, H = 1, O = 16).

3. Hitung Ksp dari soal no. 1 dan 2

4. Jika kelarutan zat dinyatakan s mol/liter. Tuliskan hubungan antara s dan Ksp dari soal no. 6

5. Berapa gram minimal NaCl (Mr=58,5) harus dimasukkan ke dalam 2 liter larutan 4x10^-3 M Pb(NO₃)₂ agar terbentuk endapan Pb Cl₂ ? (Ksp. PbCl₂ = 4x10^-12)

6. Ke dalam 200 ml larutan yang pHnya 8 dimasukkan 0,001 mg FeCl₂ (Mr = 127). Apakah campuran tersebut telah membentuk endapan ? (Ksp. Fe(OH)₂ = 4 x 10^-14).

7. Di dalam larutan manakah AgCl paling kecil kelarutannya ?

a) 0,01 M AgNO₃ b) 0,01 M CaCl₂ c) 0,015 M NaCl

KESETIMBANGAN LARUTAN

Kelarutan (S)

- Kelarutan zat dalam air :

(1) mudah larut Þ LARUT (mis : NaCl, KNO₃ dsb).

(2) sukar larut (mis : AgCl, CaCO₃, dsb).

( dapt larut, tetapi sedikit )

- Kelarutan suatu zat :

banyaknya zat yang dapat larut maksimal dalam sejumlah

volume tertentu pelarut ( air ).

Misalnya : kelarutan Ca(OH)₂ = 20 mg/100 ml, maka dalam

100 ml larutan maksimal terdapat 20 mg Ca(OH)₂

- Satuan kelarutan : mol/l (M), mol/vol atau bobot/vol

H₂O

BaSO₄ (S) BaSO_{4 (aq)} ® Ba _(aq)²⁺ + SO₄^2-_(aq)

banyak sedikit semua dari yang sedikit

- Karena semua bentuk molekul yang terlarut (aq) terurai menjadi ion-ionnya, di dalam larutan hanya terdapat kesetimbangan antara bentuk padat (s) dengan bentuk ion-ionnya,

Dituliskan sebagai berikut :

BaSO_4(s) Ba²⁺ + SO₄^2-

- Atau secara umum :

AxBy (s) c A^+y + y B^-x

Contoh : PbCl_2(s) Pb²⁺ + 2 Cl^-

Contoh soal

Dalam larutan jenuh CaCO₃ (Mr = 100) terdapat 0,01 M ion Ca²⁺, hitunglah kelarutan CaCO₃ di dalam 100 ml larutan dalam satuan

a) mol b) gram.

Jawab :

CaCO_3(s) Ca²⁺ + CO₃^2-

Dari reaksi : [CaCO₃] = [Ca²⁺] = 0,01 M (mol/liter)

Maka dalam 100 ml, kelarutan CaCO₃ = 100/1000 x 0,01 = 0,001 mol atau 0,001 x 100 g = 0,1 gram.

Hasil Kali Kelarutan (Ksp).

- Hasil kali kelarutan (Ksp) dinyatakan sebagai hasil kali konsenrasi ion-ion (satuan Molar) dalam larutan jenuhnya, dengan masing-masing konsentrasi berpangkatkan bilangan koefisiennya.

Contoh (1) AgI Ag⁺ + I^- ………. Ksp Agr = [Ag⁺] [I^-]

(2) PbCl₂ Pb²⁺ + 2 Cl^- ……. Ksp PbCl₂ = [Pb²⁺] [Cl^-]²

- Secara umum :

A x By x A^+y + y B^-x

Ksp. AxBy = [ A^+y]^x [ B^-x]^y

Catatan :[ ] = Molar (M)

Soal Tuliskan rumusan Ksp dari zat-zat berikut :

a) _{Ag CrO4} b) Hg Br c) BaCO3

Hubungan antara s dan Ksp

- Jika kelarutan PbCl₂ = s M, maka di dalam larutan terdapat s M Pb²⁺ dan 2s M Cl^-, seperti proses berikut.

PbCl₂ Pb²⁺ + 2 Cl^-

Kelarutan s M s M 2 s M

Maka : Ksp. PbCl₂ = [Pb²⁺] [Cl^-]²

= (s)(2 s)² = 4 S³

Sehingga : S =

Contoh lain : AgB_r Ag⁺ + Br^-

Kelarutan s M s s

Ksp. AgBr = [Ag⁺]([Br^-]

= (s) (s) = s²

Maka : S =

Secara umum : A x By x A^+y + y B^-x

Kelarutan s M x.s y.s

Maka : Ksp. AxBy = [A^+y]^x [B^-x]^y

= (c s)^c (y s)^y

= c^c . y^y s^(x+y)

S =

Sehingga x dan y adalah koefisien dari ion-ion.

Soal : Berapa gram kelarutan Ag₂CrO₄ (Mr = 330) dalam 200 ml larutan

jika Ksp nya = 3,2 x 10^-11

Jawab : Ag₂CrO₄ ® c = 2 dan y = 1

S = = =

= 2 x 10^-4 x 330 gram/liter = 0,066 g/liter

Dalam 200 ml = 200/1000 x 0,066 g = 0,013 g.

Percampuran Dua Larutan

- Walaupun AgCl merupakan zat yang sukar larut (mudah membentuk endapan), campuran Ag⁺ (dari AgNO₃) dan Cl^- (dari HCl) tidak selalu menghasilkan endapan putih AgCl

- Hasil yang mungkin terjadi dari percampuran tersebut adalah :

(1) belum mengendap ; bila [Ag⁺] [Cl^-] < Ksp.AgCl

(2) tepat jenuh ; bila [Ag⁺] [Cl^-] = Ksp.AgCl

(3) telah mengendap ; bila [Ag⁺] [Cl^-] > Ksp.AgCl.

- Secara umum :

Campuran A^+y dengan B^-x ® AxBy akan :

(1) membentuk endapan jika [A^+y]^x[B^-x]^y > Ksp-nya

(2) tepat jenuh jika [A^+y ]^x[B^-x]^y= Ksp-nya

(3) belum membentuk endapan jika [A^+y]^x[B^-x]^y < Ksp-nya

Contoh ; Periksalah apakah campuran 100 ml 4x10^-3 M Pb(NO₃)₂ dan

400 ml 2,5 x 10^-4 M HCl telah membentuk endapan PbCl₂

(Ksp = 2 x 10^-10).

Jawab

Volume campuran = 100 + 400 = 500 ml.

[Pb²⁺] = 100/500 x 4.10^-3 M = 8 x 10^-4 M

[Cl^-] = 400/500 x 2,5.10^-4 M = 2 x 10^-4 M

Ksp PbCl₂ = [ Pb^2x] [Cl^-]²

Maka : [Pb^2x] [Cl^-]² = (8.10^-4)(2.10^-4)² = 3,2 x 10^-11 ; < Ksp (=2x10^-10)

Sehingga campuran tersebut belum membentuk endapan PbCl₂.

Pengaruh Adanya Ion Sejenis terhadap Kelarutan

NaCl ® Na⁺ + Cl^- ……….... (1)

a M a M

AgCl Ag⁺ + Cl^- ……..(2)

Kelarutan s s M s M

Dalam campuran terdapat Cl^- sebanyak (a + s) M yang biasanya a >> s sehingga s dapat diabaikan terhadap a.

- Maka pengaruh adanya ion sejenis adalah :

(1) memperkecil kelarutan zat yang sukar larut, dan

(2) makin besar konsentrasi ion sejenis, makin kecil kelarutannya.

Contoh : Berapa kelarutan AgCl (Ksp = 1x10^-10) jika ke dalamnya

dimasukkan 0,01 M NaCl ?

Jawab

NaCl (0,01 M) ® Na⁺ + Cl^- (0,01 M)

AgCl Ag⁺ + Cl^- (Cl^- = = = 10^-5 M)

Sehingga (Cl^-) 0,01 + 10^-5 = 0,01 M

Ksp. AgCl = (Ag⁺) (Cl^-), maka kelarutan AgCl = (Ag⁺)

Yaitu = = = 10^-8 M

Jadi : kelarutan AgCl tanpa adanya NaCl = = 10^-5 M setelah adanya 0,01 M NaCl, kelarutannya menjadi 10^-8 M (lebih kecil !)

Penggunaan Konsep Kesetimbangan Larutan

Contoh : Berapa pH minimum penambahan larutan NaOH agar kadar

Pb maksimum 3 ppm(mg/l) Ksp.Pb(OH)₂/1x10^-12

(Ar : Pb = 120).

Jawab :

Endapan yang terbentuk : Pb(OH)₂ Pb²⁺ + 2 OH^-

[Pb²⁺] = 3 mg/l = 3 . 10^-3/120 mol/l (M) = 2,5 x 10^-5 M

Ksp. Pb(OH)₂ = (Pb²⁺)(OH^-)²

Maka : (OH^-) =

= = 2.10^-4 M

pOH = -log(OH^-) = -log 2.10^-4 = 4-log 2

pH = 14-(4-log 2) = 10 + log 2 = 10,3

Kamis, 19 Desember 2013

KESETIMBANGAN LARUTAN