Bab 4 KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN

(1)

Bab 4

KELARUTAN DAN HASIL KALIKELARUTAN

Apa yang terjadipada saatgula dilarutkan ke dalam air, mengapa bila gula yang dilarutkan dalam jumlah banyak tidak dapatterlarutsemua ? Mengapa gula tidak bisa larutdidalam bensin.

Gula tersusun darimolekul-molekulgula dimana antarmolekul-molekultesebutsaling tarik menarik membentuk zatpadat.Bila zatpadattersebutdimasukkan ke dalam air maka terjaditarik menarik antara molekul-molekulgula dengan molekul-molekulair yang mengakibatkan lepasnya gaya tarik antarmolekulgula yang berakibatzatpadat (gula)tersebuttersebar secara merata sebagaimolekul-molekulyang berdirisendiri. Karena haltersebutmaka pada saatkristalgula dilarutkan ke dalam airseakan-akan menghilang karena mata kita tidak mungkin dapat melihat partikel-partikelyang sangatkecil.

Setiap molekulairakan menarik beberapa molekulgula sehingga gaya antarmolekul gula terlepas.Karena gaya tarik molekulairterbatas maka ketika jumlah gula sudah sangatbanyak pengaruh gaya tarik molekulair tidak mampu lagimelepaskan gaya tarik antar molekulgula dan akibatnya gula tidak melarut.Jumlah gula yang dapat larutdalam 1 literairkurang lebih 1800 gram,dengan kata lain kelarutan gula dalam airadalah 1800 gram perliterair.

Bagiamana jika senyawa ion sepertiNaClatau AgCldilarutkan ke dalam air.Jika kristalNaCldilarutkan ke dalam airmaka terjadiproses ionisasiNaClsebagaiberikut,

H2O

NaCl(s)———→ Na+₍_aq)₊_Cl–₍_aq)

Proses yang serupa terjadipula pada waktu kristalAgCldilarutkan ke dalam air, H2O

AgCl(s)———→ Ag+₍_aq)₊_Cl–₍_aq)

Proses peruraian tersebutdiperlukan energi,dimana untuk pelarutan NaCldiperlukan 3,8 kJ/moldan untuk AgCldiperlukan 65,5 kJ/mol. Harga energitersebutdapat digunakan untuk menjelaskan mengapa NaCllebih mudah larutdidalam airdaripada

AgClpada suhu yang sama.

Jika suatu zatmelarutdidalam air,maka zattersebutakan teruraimenjadipartikel -partikeldasar(molekul-molekulatau ion-ion)penyusun zattersebut.

A.Kelarutan (s )

Kelarutan (solubility) suatu zat di dalam suatu pelarut menyatakan jumlah maksimum suatu zatyang dapatlarutdidalam suatu pelarut. Satuan kelarutan umumnya dinyatakan dalam gram/Latau mol/L.

Bila garam dapur sejumlah garam dapur dilarutkan ke dalam airdan ada sebagian yang tidak larut,maka larutan diatasnya merupakan larutan jenuh (gambar 4.1). Bila ke dalam

(2)

larutan jenuh NaClditambahkan lagisedikit NaClmaka NaCL yang ditambahkan tersebut tidak bisa melarut dan akhirnya akan tetap sebagaiendapan kristalNaCl.Konsentrasizat terlarut didalam larutan jenuh adalah sama dengan kelarutannya.

Besarnya kelarutan suatu zatdipengaruhioleh beberapa faktorantara lain,

1. Jenis Pelarut

Senyawa polar (mempunyaikutub muatan)akan mudah larutdalam senyawa polar,misalnya gula,NaCl,alkoholdan semua asam merupakan senyawa polar sehingga mudah larutdalam airyang juga merupakan senyawa polar.

Senyawa non polarakan mudah larutdalam senyawa non polar,misalnya lemak mudah larutdalam minyak.Senyawa non polar umumnya tidak larutdalam senyawa polar,misalnya NaCltidak larutdalam minyak tanah.

2. Suhu

Kelarutan zat padat dalam air akan semakin tinggibila suhunya dinaikkan, halinidisebabkan adanya kalor akan mengakibatkan semakin renggangnya jarak antarmolekulzatpadattersebut. Merenggangnya gaya antar molekul yang bekerja pada molekul-molekulzat padat menjadikan kekutan gaya antar molekul tersebut menjadi lemah dan akibatselanjutnya akan mudah terlepas oleh adanya pengaruh gaya tarik air molekul-molekul air. Grafik 4.1. menunjukkan pengaruh suhu terhadap kelarutan beberapa zatpadat.

Grafik.4.1.Pengaruh suhu Terhadap Kelarutan Beberapa zat padat

Berbeda dengan zatpadat,adanya pengaruh kenaikan suhu akan menyebabkan kelarutan gas dalam air berkurang,halinidisebabkan bila suhu meningkat mengakibatkan gas yang terlarutdidalam airakan terlepas meninggalkan air.

B.HasilKaliKelarutan (Ksp)

Senyawa – senyawa ion yang terlarutdidalam air akan teruraimenjadipartikel dasar pembentuknya yang berupa ion positip dan ion negatif. Bila ke dalam larutan jenuh suatu senyawa ion ditambahkan kristalsenyawa ion maka kristal tersebut tidak melarut dan akan mengendap.Kristalyang tidak larut initidak mengalamiionisasi.Bila ke dalam sistem tersebutditambahkan air maka kristal

(3)

endapan kristaltersebutakan segera terionisasi,dan sebaliknya bila air dalam larutan tersebutdiuapkan maka ion-ion akan segera mengkristal.Dalam peristiwa tersebutakan terjadisistem kesetimbangan antaarzatpadatdengan ion-ionnya di dalam larutan.

Bila sejumlah AgCldilarutkan ke dalam 100 mL airdan larutsebagian.AgClyang melarutmengalamiionisasi

AgCl(s)→ Ag+₍_aq)₊_Cl–₍_aq)

sedangkan AgClyang tidak laruttetap sebagaikristalAgClyang mengendap. Bila airdiuapkan maka terjadipenggabungan ion Ag+_dan_i_on_Cl-_menj_adi_kr_i_s_t_al

AgCl,

Ag+₍_aq)₊_Cl–₍_aq)_→_AgCl₍_s)

Proses sebaliknya bila ke dalam airtersebutditambahkan airmaka endapan AgCl akan segera larutdan terionisasi,

AgCl(s)→Ag+₍_aq)₊_Cl-₍_aq)

Gambar.4.1.Proses Pelarutan AgCl

A. Pada saatdilarutkan,sebagian AgCllarutdan sebagian tetap mengendap terjadikesetimbangan:AgCl(s)⇄Ag+₍_aq)₊_Cl-₍_aq)

B.Kedalam larutan tersebut ditambahkan AgCl padat dan akan terus menjadiendapan.

C.Pada saat ditambah air sebagian AgClyang masih mengendap akan terlarutdan terionisasi.

Dengan demikian didalam larutan jenuh tersebutterdapatreaksikesetimbangan, AgCl(s)⇄ Ag+₍_aq)₊_Cl–₍_aq)

(4)

Dari reaksi kesetimbangan tersebut maka dapat diperleh harga tetapan kesetimbangannya adalah

K = [Ag+_]_[_Cl-_]

Untuk larutan jenuh AgCl,maka konsentrasiion Ag+_dan_Cl-_akan_se_t_ar_a_dengan

harga kelarutan AgCldalam air,sehingga harga K pada kesetimbangan kelarutan hasilkalikelarutan dan dilambangkan sebagaiKsp.

Ksp AgCl= [Ag+_]_[_Cl-_]

Untuk larutan jenuh senyawa ion AmBn didalam air akan menghasilkan reaksi

kesetimbangan,

AmBn(s)⇄ mAn+(aq)+ nBm –(aq)

harga hasilkalikelarutannya dinyatakan dengan rumusan, Ksp AmBn= [An+]m.[Bm -]n

Contoh :

1. Untuk senyawa ion sukarlarutAg2CrO4dengan reaksikesetimbangan,

Ag2CrO4(s)⇄ 2 Ag+(aq)+ CrO42 –(aq)

Ksp Ag2CrO4 = [Ag+]2 [CrO42 -]

2. Untuk senyawa ion sukarlarutCa3(PO4)2dengan reaksikesetimbangan,

Ca3(PO4)2(s)⇄ 3Ca2+(aq)+ 2PO42 –(aq)

Ksp Ca3(PO4)2 = [Ca2+]3[PO42 -]2

C.Hubungan Kelarutan dengan Ksp

Pada larutan jenuh senyawa ion AmBn konsentrasizatdidalam larutan adalah

sama dengan harga kelarutannya dalam satuan mol/liter. Senyawa AmBn yang

terlarutakan mengalamiionisasidalam sistem kesetimbangan, AmBn(s)⇄ mAn+(aq)+ nBm –(aq)

Jika harga kelarutan darisenyawa AmBn sebesar smol/L,maka didalam reaksi

kesetimbangan tersebutkonsentrasiion-ion An+_dan_Bm –_adal_ah_,

AmBn(s) ⇄ mAn+(aq)+ nBm –(aq)

(5)

sehingga harga hasilkalikelarutannya adalah, Ksp AmBn = [An+]m[Bm -]n

= (m s)m₍_n_s)n

= mm _x_nn_x(_s)m + n

maka secara umum untuk reaksikesetimbangan:

A

m

B

n

(

s)

⇄

mA

n+

(

aq)

+

nB

m –

(

aq)

Ksp AmBn yang mempunyaiharga kelarutan s mol/L dinyatakan dengan

Dan harga kelarutan dariAmBndapatdinyatakan sebagai

Besarnya Ksp suatu zat bersifat tetap pada temperatur tetap. Bila terjadi perubahan temepraturmaka harga Ksp zattersebutakan mengalamiperubahan.

Contoh :

1. Pada suhu tertentu kelarutan AgCldalam airadalah 1,435 mg/liter. a) Berapa kelarutan AgCldalam satuan mol/literjika MrAgCl= 143,5 b) Tentukan [Ag+_]_dan_[_Cl-_]_dal_am_l_ar_ut_an_j_enuh_AgCl_t_er_sebut

c) Tentukan Ksp-nya Jawab :

a)s AgCl = 1,435 mg/L

= 1,435 x 10–3_gr_am/L

= 1,435/143,5 x 10–3_mol_/L

= 10–5 _mol_/L

b) AgCl(s) ⇄ Ag+₍_aq) ₊ _Cl–₍_aq)

10–5 _mol_/L ₁₀-5_mol_/L ₁₀–5_mol_/L

Jadi [Ag+] = 10-5mol/L [Cl-_{] =}₁₀–5 _mol_/L c) Ksp AgCl = [Ag+_]_[_Cl-_] = 10–5_x₁₀–5 = 10–10

( )

(m n) n m n mB m x n x s A Ksp = + (m n) n m n x m Ksp s ₌ +

(6)

atau dengan rumus Ksp AgCl = s2

= (10–5₎2

= 10-10

2. Pada suhu tertentu harga Ksp Ca(OH)2 = 4 x 10-12,hitunglah kelarutan Ca(OH)2

dalam airpada suhu tersebut. Penyelesaian :

Ksp Ca(OH)2= 4 x 10–12

Reaksikesetimbangan kelarutan :Ca(OH)2(s)⇄ Ca2+(aq)+ 2 OH–(aq)

harga m = 1 dan n = 2,maka

= 10-4_mol_/L

Cara lain :

Dimisalkan kelarutan Ca(OH)2= s mol/L

maka,

Ca(OH)2(s)⇄ Ca2+(aq) + 2 OH–(aq)

s mol/L s mol/L 2s mol/L Ksp Ca(OH)2 = [Ca2+]{OH-]2

= (s)(2s)2

4 x 10-12 ₌_4s3

10-12 ₌_s3

s = 10-4_mol_/L

3. Berapa gram Mg(OH)2yang dapatlarutdalam 250 mL airpada suhu toC jika pada

suhu tersebutKsp Mg(OH)2= 3,2 x 10-11(MrMg(OH)2= 58)

Penyelesaian :

Ksp Mg(OH)2= 3,2 x 10–11

Mg(OH)2(s)⇄ Mg2+(aq)+ 2OH-(aq)

s = 2 x 10-4 _mol_/L 3 4 Ksp s = 3 12 4 10 4 − = x s 3 4 Ksp s = 3 11 4 10 2 , 3 − = x s

(7)

Jadidalam 250 mL Mg(OH)2yang dapatlarutsebanyak,M= gr/Mrx 1000/v = 2 x 10-4_x₍_250/1000) _2x₁₀-4₌_gr_/58_x_1000/250 = 0,5 x 10–4_mol ₄_gr₌₂_x10-4_x₅₈ = 0,5 x 10–4_x₅₈_gr_am _gr₌_2/4_x₅₈_x10-4 = 0,0029 gram gr= 29x10-4 Latihan 4.1.

1. _Tul_i_skan_r_umusan_har_ga_K

sp untuk senyawa –senyawa berikut:

a. PbI2 b. CdS c. Ca(OH)2 d. Ag2CrO4 e. Cu2S 2.

Jika hasilkalikelarutan AxBy= Ksp ,hitunglah kelarutan (s)dariAxBy. 3. _Kel_ar_ut_an_A

xBydalam airadalah s mol/ literhitunglah Ksp AxBy? 4. _Bi_l_a_pada_suhu_t_er_t_ent_u_kel_ar_ut_an_PbI

2= 1 x 10-4mol/L,hitunglah Ksp PbI2.=4s3 5. _Bi_l_a_Ksp_Mg(_OH)

2 pada 25oC adalah 4 x 10-12hitunglah pH larutan jenuh Mg(OH)2.

D. Pengaruh Ion Senama terhadap Kelarutan

Jika ke dalam larutan jenuh AgClditambahkan beberapa tetes larutan NaClmaka akan segera terjadipengendapan AgCl,demikian pula bila ke dalam larutan AgCl tersebutditambahkan beberapa tetes larutan AgNO3.

Gambar.4.2.Pengaruh Ion senama terhadap kelarutan • Larutan AgCl, semua AgCl

terionisasi menjadi ion Ag+

dan Cl–

• B.Penambahan larutan yang mengandung ion Cl– meny e-babkan terjadinya endapan AgCl

• C.Penambahan larutan yang mengandung ion Ag+_meny

e-babkan terjadinya endapan AgCl.

Mengapa penambahan NaCl atau AgClke dalam larutan jenuh AgCltersebut mengakibatkan terjadinya endapan AgCl.Untuk menjawab peristiwa tersebutdapat dimulaidengan mempelajarireaksikesetimbangan kelarutan AgCl,

AgCl(s)⇄ Ag+₍_aq)₊_Cl–₍_aq)

Bila ke dalam sistem kesetimbangan tersebut ditambahkan ion Cl-_maka

kesetimbangan akan bergeser ke kirisehingga mengakibatkan jumlah AgClyang mengendap betambah.Demikian pula bila ke dalam sistem kesetimbangan tersebut

(8)

ditambahkan ion Ag+_,_maka_si_s_t_{em kese}_t_i_{mbangan akan ber}_geser_{ke ki}_r_i_dan

berakibatbertambahnya jumlah AgClyang mengendap.

Kesimpulannya bila ke dalam sistem kesetimbangan kelarutan ditambahkan ion yang senama akan mengakibatkan kelarutan senyawa tersebutberkurang.Secara teoritis dapatdijelaskan dengan contoh berikut,

Contoh:

Ksp AgClpada 25oC adalah 2,0 x 10-10.

a) Berapa kelarutan AgCldalam airpada suhu tersebut. b) Berapa kelarutan AgCldidalam larutan NaCl0,1 M. Penyelesaian :

a) misalkelarutan AgCldalam air:s mol/L AgCl(s) ⇄ Ag+₍_aq)₊_Cl–₍_aq)

s mol/L s mol/L s mol/L Ksp AgCl = [Ag+_]_[_Cl-_]

2 x 10-10 ₌₍_s)_{_s)

2 x 10-10 = s2

s = 1,41 x 10-5_mol_/L

b) misalkelarutan AgCldalam larutan NaCl0,1 M = n mol/L AgCl(s) ⇄ Ag+₍_aq)₊ _Cl–₍_aq)

n mol/L n mol/L n mol/L NaCl(aq) → Na+₍_aq)₊ _Cl–₍_aq)

0,1 mol/L 0,1 mol/L 0,1 mol/L Didalam sistem terdapat:

[Ag+_{] =}_n_mol_/L

[Cl-_{] =}₍_n₊_0,₁₎_mol_/L

= 0,1 mol/L

(Karena [Cl-_]_yang_ber_asal_dar_i_AgCl_sangat_sedi_ki_t_di_bandi_ng_[_Cl-_]_yang_ber_asal

dariNaCl,maka [Cl-_]_yang_ber_asal_dar_i_AgCl_dapat_di_abai_kan)

Ksp AgCl = [Ag+_]_[_Cl-_]

2 x 10–10 = (n)(0,1) n = 2 x 10–9_mol_/L

Kelarutan AgCl dalam air 1,41 x 10 –5_mol_{/L j}_{auh l}_ebi_{h besar dar}_i_pada

kelarutan AgCldalam larutan NaCl0,1 M yang besarnya 2 x 10–9_mol_/L._Dar_i

perhitungan tersebutakan makin jelas bahwa semakin besar konsentrasiion yang senama (Cl -_:_kl_or_i_da)_semaki_n_keci_l_kel_ar_ut_annya,_bukt_i_kan_sendi_r_i

dengan mengambilkonsentrasiNaCl1 M. Latihan 4.2.

1. Hitunglah kelarutan PbI2 didalam larutan KI0,2 M jika pada suhu tersebut

diketahuihasilkalikelarutan (Ksp)PbI2= 7 x 10-9.

2. Pada suhu 25oC Ksp Ni(OH)2= 6 x 10-18.Hitunglah kelarutan Ni(OH)2pada:

a) larutan NaOH 0,001 M b) Larutan NiCl20,001 M

c) larutan yang mempunyaipH = 11

d) larutan yang berisiNH30,1M dan NH4Cl0,1 M,KbNH3= 10-5. E.Fungsidan ManfaatHasilKaliKelautan (Ksp)

[Cl-_]₌₍_n₊_0,₁₎_mol_/L

= 0,1 mol/L

(9)

Harga hasilkalikelarutan (Ksp )suatu senyawa ionik yang sukar larut dapat memberikan informasitentang kelarutan senyawa tersebutdalam air. Makin besarharga Ksp suatu zatmakin mudah larutsenyawa tersebut.

Harga Ksp suatu zatdapatdigunakan untuk meramalkan terjaditidaknya endapan suatu zatjika dua larutan yang mengandung ion – ion darisenyawa sukar larut dicampurkan.

Untuk meramalkan terjaditidaknya endapan AmBnjika larutan yang mengandung

ion An+_dan_Bm –_di_campur_kan_di_gunakan_konsep_hasi_l_kal_i_i_on₍_Q_sp)_,_di_mana

Qsp AmBn = [An+]m[Bm -]n

• Jika Qsp > Ksp maka akan terjadiendapan AmBn (LEWAT JENUH)

• Jika Qsp = Ksp maka akan terjadilarutan jenuh AmBn(TEPAT JENUH)

• Jika Qsp < Ksp maka belum terjadilarutan jenuh maupun endapan AmBn

(BELUM JENUH) Contoh :

Ke dalam 100 mL larutan AgNO3 0,001 M ditambahkan 100 mL larutan Na2CO3

0,001 M,selidikilah dengan perhitungan apakah pada penambahan tersebutsudah mengakibatkan terjadinya endapan Ag2CO3.DiketahuiKsp Ag2CO3pada suhu 25oC

adalah 6,3 x 10–12_. Penyelesaian : AgNO3= 0,001 M;100 mL Na2CO3 = 0,001 M;100mL = 0,1 mmol = 0,1 mmol Ag+ ₌_0,₁_mmol _CO 32- = 0,1 mmol

Volume campuran 200 mL sehingga, [Ag+_]=_0,_1/200_mol_/L _[_CO 32 -]= 0,1/200 mol/L = 5 x 10-4 ₌₅_x₁₀-4_mol_/L Qsp Ag2CO3 = [Ag+]2[CO32 -] = (5x10-4₎2₍_5x₁₀-4₎ = 1,25 x 10-10 Ksp Ag2CO3 = 6,3 x 10–12(diketahui)

Karena Qsp > Ksp maka pada pencampuran terjadiendapan Ag2CO3.

Selain memberiinformasitentang kelarutan harga Ksp dapatdimanfaatkan sebagai sdalah satu faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemisahan zat dalam campuran dengan cara pengendapan selektif.

Contoh:

Untuk memisahkan ion Zn2+_dan_i_on_Cd2+_yang_t_er_dapat_secar_a_ber_sama-_sama

dalam suatu larutan dapatdilakukan dengan mengalirkan gas H2S ke dalam

larutan tersebutsehingga terjadireaksi: Zn2+(aq)+ S2 -(aq)⇄ ZnS(s) Cd2+₍_aq)₊_S2 –₍_aq)_⇄ _CdS(_s)

Diketahuiharga Ksp ZnS = 1,6 x 10-22_dan_Ksp_CdS₌₈_x₁₀-27_dengan_mengat_ur

(10)

3 2 4 Ksp Mn(OH) = s 3 2 4 13 10 x 1,8 Mn(OH) = − s

hingga Qsp ZnS < Ksp ZnS sehingga belum mengendap dan Qsp CdS > Ksp CdS sehingga CdS mengendap.Dengan demikian kedua ion tersebut dapat dipisahkan darilarutan.

Contoh:

Suatu larutan mengandung ion Mg2+_{dan i}_{on Mn}2+_{akan di}_pi_{sahkan dengan}

menaikkan harga pH larutan (dengan menambahkan NH3), Berapa pH larutan

supaya Mn2+_mengendap_sebagai_Mn(_OH)

2sedangkan Mg2+tetap didalam larutan.

DiketahuiKsp Mg(OH)2= 1,8 x 10-18dan Ksp Mn(OH)2= 1,9 x 10–13

Penyelesaian :

Jika diperhatikan dariharga Ksp darikedua zattersebutmaka Mg(OH)2lebih

mudah mengendap daripada Mn(OH)2 sehingga dapat dicari [OH -] untuk

larutan jenuh Mn(OH)2 = 3,6 x 10–4_mol_/L Mn(OH)2 Mn2++ 2 OH -3,6 x 10–4 mol/L 2 x 3,6 x 10–4 mol/L [OH-_]₌₂_x₍_3,₆_x₁₀–4₎_mol_/L = 7,2 x 10–4 pOH = -log [OH-_] = -log 7,2 x 10–4 = 4-0.85 = 3,15 pH = 14 –pOH = 14-3,15 =10,85

Pada pH= 10,85 konsentrasi[OH-_]₌_7,₂_x₁₀-4_maka_har_ga

Qsp Mn(OH)2= Ksp

Mn(OH)2 sehingga Mn2+ membentuk larutan jenuh Mn(OH)2 dan belum

mengendap, sedangkan Qsp Mg(OH)2 > Ksp Mg(OH)2 sehingga Mg2+ akan

mengendap sebagaiMg(OH)2.

Latihan 4.3.

1. Larutan CaCl20,001M sebanyak 200 mL dicampurdengan 300 mL larutan Na2CO3

0,001M .Apakah campuran yang terjaditimbulendapan (Ksp CaCO3= 5 x 10-9)

2. KspAg2S = 2,56 x 10-15.Jika Mr Ag2S = 248,hitunglah massa Ag2S yang dapat

larutdalam 500 mL air!

3. pH larutan jenuh Pb(OH)2pada toC adalah 9+log 2,hitunglah KspPb(OH)2pada toC

4. Hitunglah kelarutan Al(OH)3yang terdapatdalam larutan penyangga dengan pH = 9

Jika diketahuiKsp Al(OH)3= 1,3 x 10-33.

5. Bila ke dalam 1 literlarutan yang mengandung ion Pb2+_,_Fe2+_,_Cu2+_dan_Cd2+_dengan

konsentrasimasing-masing 10-4 _M_di_campur_dengan₁_l_i_t_er_l_ar_ut_an_Na

2S 10-4M,

dengan menggunakan perhitungan ion mana sajakah yang akan mengendap.Diketahui:KspPbS= 8 x 10-28 KspCdS= 8 x 10-27;KspCuS = 6,3 x 10-36 dan KspFeS = 6,3 x 10-18.