BAB V LARUTAN
7.8 Kesetimbangan dalam Larutan Ionik
Gambar 7.5
Fungsi f (r) adalah fungsi distribusi muatan dalam atmosfir. Plot f (r) terhadap r tampak dalam gambar 7.5. Maksimum pada kurva muncul pada rmax =1/x , panjang Debye.
Dalam elektrolit bertipe valensi simetris, 1:1; 2:2; dan lainnya, kita boleh mengatakan bahwa f (r) merepresentasikan probabilitas persatuan tebal dr untuk menemukan kesetimbangan ion dalam lapisan speris pada jarak r dari pusat ion. Dalam larutan berkekuatan ionic tinggi penggabungan ke ion pusat sangat dekat, 1/x adalah kecil; pada kekuatan ionic yang lebih rendah 1/x adalah besar dan penggabungan menjauh.
0 (7.88) Dari hukumpembatas, 1; sehingga nilai yang benar dari diberikan oleh persamaan (7.88) adalah lebih besar dari nilai kasar , yang mengabaikan interaksi ionic. Stabilisasi ion oleh adanya ion ion lain menggeser kesetimbangan untuk menghasilkan lebih banyak ion; sehingga derajat dissosiasinya bertambah.
Jika larutan cukup encer dengan ion, dapat diperoleh dari hukum pembatas, Persamaan (7.82), yang untuk elektrolit 1 : 1 dapat ditulis seperti :
= 100,51(0m)1/2 e1,17(0m)1/2
dengan kekuatan ionic Ic = 0m. (kita telah mengabaikan beda antara c dam m). Nilai0
dapat dipakai untuk menghitung Ic, karena dan 0 tidak berbeda jauh. Dengan memakai ungkapan ini, Persamaan (7.88) menjadi
] ) ( 17 , 1 1
[ 0 1/2
0 )
( 17 , 1 0
2 /
0 1 m
e m
Pada persamaan yang terakhir, eksponensial telah diekspansikan dalam deret.
Penghitungan untuk asam asetat 0,1 molal, K = 1,75 x 10-5, menunjukkan bahwa derajat dissosiasi bertambah sekitar 4%. Pengaruh tersebut kecil karena dissosiasi tidak menghasilkan banyak ion.
Jika sejumlah besar elektrolit inert, salah satunya tidak mengandung baik ion H+ maupun A-, ditambahkan ke dalam larutan asam lemah, lalu akan dihasilkan pengaruh yang cukup berarti pada dissosiasinya. Perhatikan larutan asam lemah dalam 0,1 mol KCl, sebagai contoh. Kekuatan ionic larutan ini terlalu besar untuk menggunakan hukum pembatas, tetapi nilai dapat diestimasi dari Tabel 7.1 Tabel tersebut menunjukkan bahwa untuk elektrolit 1:1 nilai dalam 0,1 molal larutan adalah kira kira 0,8. Kita dapat mengasumsikan bahwa ini adalah nilai yang cukup beralasan untuk ion ion H+ dan A- dalam 0,1 molal larutan KCl. Kemudian dengan pers.(7.88),
0 0 1,25 8
,
0
Jadi adanya sejumlah besar elektrolit inert memberi pengaruh yang cukup apresiatif, efek garam , pada derajat dissosiasi. Efek garam makin besar pada konsentrasi elektrolit yang lebih tinggi.
Perhatikan kesetimbangan dari garam yang sedikit larut, seperti Perak klorida dengan ion ionnya:
AgCl(s) Ag+ + Cl- Konstanta hasil kali kelarutan adalah
Ksp = aAg+aCl- = (+ m+)(- m-).
Jika s adalah kelarutan garam dalam mol per kilo air, maka m+ = m- = s, dan Ksp = 2 s2
Jika so adalah kelarutan yang dihitung dengan mengabaikan interaksi ionic, maka s02 = Ksp, dan kita memiliki
s =
s0
(7.89) yang menunjukkan bahwa kelarutan bertambah karena interaksi ionic. Dengan alasan yang sama seperti yang kita pakai dalam membicarakan dissosiasi asam lemah, kita dapat menunjukkan bahwa dalam 0,1 molal larutan elektrolit inert seperti KNO3, kelarutan akan bertambah sekitar 25%. Kenaikan kelarutan ini dihasilkan oleh suatu elektrolit inert yang kadang kadang disebut “salting in”. Pengaruh elektrolit inert pada kelarutan garam seperti BaSO4 akan menjadi sangat besar karena muatan lebih besar pada ion ion Ba2+ dan SO42- . Pengaruh garam pada kelarutan yang dihasilkan oleh elektrolit inert seharusnya tidak dikacaukan dengan berkurangnya kelarutan yang dipengaruhi oleh suatu elektrolit yang mengandung ion sejenis dengan garam yang ditinjau itu. Selain dari kerja yang berlawanan, pengaruh ion sejenis sangat besar dibandingkan dengan pengaruh elektrolit inert.
SOAL SOAL:
1. Nilai Kf sebenarnya dalam larutan sukrosa (C12H22O11) pada berbagai konsentrasi
m/(mol/kg) 0,10 0,20 0,50 1,00 1,50 2,00
Kf/(K kg/mol) 1,88 1,90 1,96 2,06 2,17 2,30
a)Hitunglah aktifitas air dalam tiap larutan
b)Hitunglah koefisien aktifitas air dalam tiap larutan
c)Plotkan nilai a dan terhadap fraksi mol air dalam larutan
d)Hitunglah aktifitas dan koefisien aktifitas sukrosa dalam 1 molal larutan.
2. Konstanta hukum Henry untuk chloroform dalam acetone pada 35,17oC adalah 1,99 jika tekanan uap adalah dalam atm, dan konsentrasi chloroform dalam fraksi mol.
Tekanan parsial chloroform pada berbagai nilai fraksi mol adalah:
XCHCl3 0,059 0,123 0,185
PCHCl3 9,2 20,4 31,9
Jika a =x, dan 1 jika x0, hitunglah nilai a dan untuk chloroform dalam ketiga larutan itu.
3. Pada konsentrasi yang sama seperti di soal no 2, tekanan parsial acetone adalah 323,2;
299,3; dan 275,4 mmHg. Tekanan uap acetone murni adalah 344,5 mmHg. Hitunglah aktifitas acetone dan koefisien aktifitas dalam ketiga larutan ini (a = =x, dan 1 jika x1)
4. Kesetimbangan cair-uap dalam system , isopropyl alcohol-benzene, dipelajari meliputi komposisi pada 25oC. Uapnya dapat dianggap gas ideal. X1 adalah fraksi mol isopropyl alcohol dalam cairan, dan p1 adalah tekanan parsial alcohol dalam uap. Datanya adalah
X1 1,000 0,924 0,836
P1/mmHg 44,0 42,2 39,5
a). Hitunglah aktifitas rasional dari isopropyl alcohol pada x1 = 1,000, x1 = 0,924, dan x1 = 0,836
b). Hitunglah koefisien aktifitas rasional dari isopropyl alcohol pada tiga komposisi di a).
c) Pada x1 = 0,836 hitunglah jumlah yang dengannya potensial kimia alcohol berbeda dari jika ia dalam larutan ideal.
5. Larutan cair biner didefinisikan oleh pers.
2
0 ln i (1 i)
i
i RT x w x
dengan w adalah konstanta.
a) Apakah signifikansi dari fungsi i0?
b) Nyatakan ln i dalam term w; i adalah koefisien aktifitas rasional.
c) Pada 25oC, w = 324 J/mol untuk campuran benzene dan carbon tertrachlorida.
Hitunglah untuk CCl4 dalam larutan dengan xCCl4 = 0; 0,25; 0,50; 0,75; dan 1,0.
BAB VIII
KESETIMBANGAN DALAM SEL ELEKTROKIMIA Setelah mempelajari bab ini, diharapkan mahasiswa dapat:
1. memahami dan menjelaskan konsep potensial kimia 2. menjelaskan diagram sel kimia
3. memahami persamaan Nernst 4. menjelaskan potensial elektroda
5. menghitung konstanta kesetimbangan dari potensial sel 6. memahami pengukuran potensial sel
7. menentukan aktivitas dan koefisien aktivitas potensial sel 8.1 Pendahuluan
Sel elektrokimia adalah suatu alat yang dapat memproduksi kerja listrik ke lingkungan. Contoh, sel kering komersial adalah silinder bersegel dengan dua kuningan ysng dihubungkan dengan terminal yang menonjol darinya. Salah satu terminal ditandai dengan tanda positif(plus), sedang yang lain dengan tanda negatif (minus). Jika dua terminal dihubungkan ke suatu motor kecil, elektron mengalir melalui motor dari kutub negatif ke kutub positif dari sel. Dihasilkan kerja ke lingkungan dan reaksi kimia, reaksi sel, berlangsung di dalam sel. Dengan persamaan (10.14), kerja listrik yang dihasilkan , Wel, lebih kecil atau sama dengan penurunan energi Gibbs dari reaksi sel, -G.
G
Wel (8.1) Sebelum melanjutkan pembahasan remodinamik kita berhenti sejenak untuk melihat beberapa hal mendasar tentang elektrostatik.