MODUL IV
KESETIMBANGAN KELARUTAN
I. Petunjuk Umum
1. Kompetensi Dasar
1) Mahasiswa memahami konsep hubungan kelarutan dengan Ksp 2) Mahasiswa mampu memprediksi terjadinya reaksi pengendapan 3) Mahasiswa mampu memahami konsep efek ion senama
2. Materi Perkuliahan
1) Hubungan Kelarutan dan Ksp 2) Memprediksi reaksi pengendapan 3) Kesetimbangan Kelarutan
4) Kelarutan dan Ksp
3. Indikator Pencapaian
1) Mahasiswa mampu menjelaskan hubungan mencari kelarutan suatu garam dari data Ksp dan sebaliknya.
2) Mahasiswa mampu baik secara kualitatif maupun kuantitatif.
3) Mahasiswa mampu menjelaskan konsep efek ion senama dan pengaruhnya pada kelarutan suatu garam sukar larut
4. Referensi
Chang, R., 2005, Kimia Dasar : Konsep-Konsep Inti, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta
Keenan, Kleinfelter, Wood, 1980, Kimia untuk Universitas, Edisi ke-6 Jilid 1 dan 2, Erlangga, Jakarta
5. Strategi Pembelajaran
Pembelajaran dilakukan dengan penyampaian materi perkuliahan secara interaktif yang melibatkan partisipasi dosen dan mahasiswa selama satu kali tatap muka setiap 1 pekan dengan bobot 2 SKS.
6. Lembar Kegiatan Pembelajaran
1) Berusaha mempelajari materi sebelum perkuliahan dimulai 2) Memahami materi setelah mengikuti perkuliahan
3) Melakukan kegiatan belajar mandiri melalui tugas yang diberikan
4) Melakukan latihan dalam memecahkan permasalahan dan mendiskusikannya
7. Evaluasi 1) Post test 2) UTS
II. Materi Kuliah
Hubungan kelarutan (s) dengan Ksp
Telah disebutkan pada modul III, bahwa Ksp adalah hasil kali konsentrasi molar pada kesetimbangan dari ion-ion penyusun padatan dimana masing-masing ion dipangkatkan dengan koefisien stoikimetrinya dalam persamaan kesetimbangan. Sehingga dari konsentrasi ion-ion pada kesetimbangan tersebut, kita bisa menentukan kelarutan padatannya dari stoikiometri reaksi kesetimbangannya. Misalkan untuk reaksi kesetimbangan Ag2CO3 dimana kelarutan dari Ag2CO3 dinyatakan dengan s,
Ag2CO3(s) 2Ag+(aq) + CO32- (aq)
s 2s s
maka Ksp Ag2CO3 = Ag+2 CO32-
= (2s)2 (s) = 4s3
Secara umum hubungan kelarutan dengan Ksp untuk reaksi berikut : AxBy(s) ⇆ xAy+(aq) + yBx-(aq)
s xs ys Ksp = Ay+x Bx-y
= (xs)x (ys)y = xx yy s(x+y)
Berikut adalah contoh soal bagaimana menentukan Ksp dari kelarutan dan sebaliknya.
1. Kelarutan molar MnCO3 ialah 4,2 x 10-6 M. Berapa Ksp senyawa ini ? Reaksi kesetimbangannya adalah sebagai berikut :
MnCO3(s) ⇆ Mn2+(aq) + CO32- (aq)
4,2 x 10-6 4,2 x 10-6 4,2 x 10-6 Maka, Ksp MnCO3 = Mn2+ CO32-
= (4,2 x 10-6) x (4,2 x 10-6) = 1,764 x 10-11
2. Jika Ksp kalsium fosfat adalah 1,2 x 10-26, maka tentukan kelarutan dari kalsium fosfat tersebut !
Reaksi kesetimbangannya adalah sebagai berikut : Ca3(PO4)2(s) ⇆ 3Ca2+(aq) + 2PO43-
(aq)
s 3s 2s
maka Ksp Ca3(PO4)2 = Ca2+3 PO43-
2 = (3s)3 (2s)2 1,2 x 10-26 = 108s5
s = 2,56 x 10-6 M
Dengan menggunakan data Ksp kita dapat mengetahui kejenuhan suatu larutan. Jika ruas kanan dari persamaan Ksp dinyatakan sebagai Q (hasil kali ion), maka larutan dapat berada pada kondisi berikut :
Q < Ksp : larutan tidak/belum jenuh Q = Ksp : larutan jenuh
Q > Ksp : larutan lewat jenuh Memprediksi Reaksi Pengendapan
Dengan menggunakan Aturan Kelarutan (Solubility Rules) dan data Ksp maka kita dapat memprediksi apakah akan terjadi endapan jika kita mencampur dua larutan. Berikut adalah contoh kondisi dimana kita dapat memprediksi terjadinya reaksi pengendapan.
Sebanyak 20,0 mL Ba(NO3)2 0,1 M ditambahkan pada 50,0 mL Na2CO3 0,1 M, apakah BaCO3
mengendap ?
Menurut aturan kelarutan, bahwa semua karbonat adalah tidak larut kecuali dengan kation logam alkali dan ammonium, maka secara kualitatif akan terbentuk endapan BaCO3. Tetapi secara kuantitatif akan ditentukan berdasarkan data Ksp dari BaCO3.
Reaksi yang terjadi : Ba2+(aq) + CO32-
(aq) ⇆ BaCO3 (s)
Jumlah mol Ba2+ pada larutan awal 20,0 mL Ba(NO3)2 0,1 M adalah : Ba(NO3)2 ⇆ Ba2+ + 2 NO32-
20 mL x 0,1 M
2 mmol 2 mmol
Jumlah mol CO32-
pada larutan awal 50,0 mL Na2CO3 0,1 M adalah : Na2CO3 ⇆ 2 Na+ + CO32-
50 mL x 0,1 M 5 mmol
Konsentrasi Ba2+ setelah penggabungan (volume total : 70 ml) adalah :
[ ] = 2
70 = 0,0286
Konsentrasi CO32-
setelah penggabungan (volume total : 70 ml) adalah :
[ ] = 5
70 = 0,0714
Dihitung harga Q
BaCO3 (s) ⇆Ba2+(aq) + CO32- (aq)
= [ 2+] [ ]
= [ ][ ]
= 0,0286 0,0714 = 2,04 10
Dari harga Ksp BaCO3 yaitu 8,1 x 10-9 maka dapat dibandingkan antara Q dan Ksp dimana Q jauh lebih besar dari Ksp (Q > Ksp) sehingga larutan lewat jenuh dan terbentuk endapan.
Efek Ion Senama
Jika kita melarutkan garam elektrolit CaF2 sedikit-demi sedikit dalam air murni, maka garam tersebut akan terionisasi dan di dalam air terdapat ion-ion Ca2+ dan F-. Kondisi ini akan terus terjadi sampai harga Q = Ksp dan terjadi kesetimbangan :
CaF2(s) Ca2+(aq) + 2F-(aq)
Jika pelarutan terus dilakukan maka air sudah tidak mampu melarutkan garam tersebut dan akan terbentuk endapan CaF2.
Jika dalam larutan jenuh CaF2 kita tambahkan garam NaF, maka konsentrasi F- (yang merupakan ion senama) akan bertambah, dan berdasarkan asas Le Chatelier, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri, artinya akan terbentuk padatan CaF2 yang lebih banyak, atau jumlah CaF2 yang larut berkurang. Jadi dapat disimpulkan bahwa adanya ion senama akan mengurangi kelarutan garam elektrolit. Tetapi yang perlu diingat bahwa ion senama tidak akan merubah nilai Ksp, nilai Ksp akan berubah jika suhu sistem berubah.
Sumber : http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/3312/3392202/blb1705.html
Dari gambar tersebut terlihat bahwa semakin besar konsentrasi NaF (makin besar konsentrasi ion senama) maka kelarutan garam CaF2 akan makin berkurang.
Efek ion senama secara kuantitatif dapat dipelajari dari contoh soal berikut : Hitung kelarutan AgCl (dalam g/L) dalam larutan perak nitrat 6,5 x 10-3 M.
(Ksp AgCl = 1,6 x 10-10) !
Dari gambar tersebut terlihat bahwa terdapat ion senama yaitu Ag+. Misalkan s adalah kelarutan AgCl dalam AgNO3, maka :
AgNO3
AgCl
AgCl(s) ⇄ Ag+(aq) + Cl-(aq)
Awal 6,5 x 10-3
Perubahan s s (6,5 x 10-3 +s) s
Ksp AgCl = [ ][ ] 1,6 x 10-10 = (6,5 x 10-3 +s) s
Karena AgCl adalah garam yang sukar larut maka maka s jauh sangat kecil jika dibandingkan 6,5 x 10-3, sehingga dilakukan pendekatan (6,5 x 10-3 +s) = 6,5 x 10-3
Maka :
1,6 x 10-10 = (6,5 x 10-3) s s = 2,5 x 10-8 M
= 2,5 x 10-8 mol/L x 143,4 g/mol = 3,6 x 10-6 g/L
Jadi kelarutan AgCl dalam 6,5 x 10-3 M AgNO3 adalah : 3,6 x 10-6 g/L (jauh lebih kecil jika dibandingkan kelarutan AgCl dalam air murni : 1,9 x 10-3 g/L).
III. Lembar Kerja
1. Hitung kelarutan CaF2 dalam g/L jika Kspnya 4,0 x 10-11!
2. Sebanyak 75 mL NaF 0,06 M dicampur dengan 25 mL Sr(NO3)2 0,15 M. Hitung konsentrasi dalam larutan akhir dari ion NO3-
, Na+, Sr2+, dan F- (Ksp SrF2= 2,0 x 10-10) 3. Berapa gram CaCO3 akan larut dalam 3,0 x 102 mL Ca(NO3)2 0,050 M ?
