MATERI KIMIA KELAS 11: KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN

KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN

 A.    Kelarutan (S)

Kelarutan digunakan untuk menyatakan jumlah maksimum zat terlarut dalam sejumlah tertentu pelarut/larutan pada suhu tertentu. Istilah kelarutan dan diberi symbol s (solubility).

Kelarutan = banyaknya gram/zat yang larut dalam 1 liter air

Kelarutan dinyatakan dalam mol/liter. Jadi, kelarutan sama dengan kemolaran dalam larutan jenuhnya. Contohnya, kelarutan AgCl dalam air sebesar 1 x 10-5 mol L-1.

Soal :

1. Sebanyak 4,35 mg Ag2CrO4 dapat larut dalam 100 ml air. Nyatakan kelarutan Ag2CrO4 tersebut dalam mol L-1 . (Ar O = 16; Cr = 52; Ag = 108)

Jawab :

Kelarutan = Molaritas larutan jenuh ; s = n/V

Massa Ag2CrO4 = 4,35 mg = 4,35 x 10-3 gram

Mol Ag2CrO4  = Massa Ag2CrO4 / Mr Ag2CrO4

= 4,35 x 10-3 gram / 332 gram/mol

= 1,31 x 10-5 mol

Kelarutan (s)   = mol / volume

= 1,31 x 10-5 mol / 0,1 L

= 1,31 x 10-4 mol L-1

 B.     Tetapan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)

Ksp dapat digunakan sebagai tolok ukur memprediksi pengendapan zat dalam larutan. Tetapan keseimbangan dari kesetimbangan antara garam atau basa yang sedikit larut disebut tetapan hasilkali kelarutan (solubility product constant) yang dinyatakan dengan lambang Ksp.

Hasil kali kelarutan (Ksp) = hasil kali konsentrasi ion-ion dalam larutan jenuh dipangkatkan koefisien masing-masing.

Reaksi  : AxBy → XA+y + YB-x

Contoh : BaCl2(s) → Ba+2(aq) + 2Cl–(aq) 

Rumus Ksp : Ksp AxBy = [A+y]X [B-x]Y

Rumus Cepat :

Ksp = XX . YY. (S)X+Y

Dimana :

A dan B    =  unsur

X dan Y    = koefisien

x– dan y+    = muatan dari ion A dan B

Soal :

1. Tulislah persamaan tetapan hasil kali kelarutan dari senyawa :  AgCl dan Al(OH)3

Jawab :

–          AgCl (s) ⇄ Ag+ (aq) + Cl– (aq)

Ksp = [Ag+] [ Cl–]

–          Al(OH)3 (s) ⇄ Al+3 (aq) + 3OH– (aq)

Ksp = [Al+3] [ OH–]3

 C.    Hubungan Kelarutan (s) dan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)

Perhatikan reaksi kesetimbangan yang terjadi pada larutan jenuh Ag2CrO4  di bawah ini :

Ag2CrO4 (s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO4-2(aq)

Konsentrasi kesetimbangan ion Ag+ dan ion CrO4-2 dalam larutan jenuh dapat dikaitkan dengan kelarutan Ag2CrO4 , yaitu sesuai dengan stoikiometri reaksi perbandingan koefisien reaksinya. Jika kelarutan Ag2CrO4dinyatakan dengan s maka konsenterasi ion Ag+ dalam larutan itu sama dengan 2s dan konsentrasi ion CrO4-2 sama dengan s :

Ag2CrO4 (s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO4-2(aq)

s                    2s             s

Dengan demikian, nilai tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) Ag2CrO4 dapat dihubungkan dengan nilai kelarutannya (s), sebagai berikut :

Ksp            = [A+y]X [B-x]Y

Ksp            = [Ag+]2 [CrO4-2]

= (2s)2 (s)

= 4s3

Keterangan :

A dan B   = unsur

X dan Y   = koefisien

x dan y     = muatan dari ion

s                = kelarutan

Soal :

1. Jika kelarutan CaF2 dalam air sama dengan mol/L maka nilai Ksp bagi garam ini adalah …

Jawab

Reaksi : CaF2 → Ca+2 + 2F–

Ksp      = (Ca+2)  (F–)2

s                s         2s

Ksp      =  s . (2s)2

=  4s3

Jika menggunakan Rumus Cepat:

Ksp      = XX . YY. (S)X+Y

= 11 . 22 . (S)1+2

= 4s3

1. Bila diketahui Ksp Ag2CrO4 = 4.10-12 maka kelarutan CrO4 dalam larutan jenuh AgCrO4 adalah …

Jawab :

Reaksi : Ag2CrO4 → 2Ag+ + CrO4-2

Ksp      = (Ag+)2 (CrO4-2)

s                  2s          s

4.10-12  =  (2s)2 (s)

4.10-12 = 4s3

10-12     = s3

s           = (10-12)1/3

s           = 10-4

 D.    Pengaruh Ion Senama

Pengaruh ion sejenis : Kelarutan garam semakin kecil

Perhatikan reaksi keseimbangan berikut ini :

CaSO4 ⇄ Ca2+ + SO42-

Apabila kita tambahkan larutan H2SO4, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan berdasarkan asas Le Chatelier.

Jika ke dalam larutan elektrolit yang sukar larut ditambahkan suatu larutan yang mempunyai ion senama/sejenis maka kesetimbangan akan bergeser dari arah zat/spesi yang ditambahkan atau ke arah zat/spesi yang mengendap (sesuai asas Le Chatelier)

H2SO4 ⇄ 2H+ + SO42-

CaSO4 ⇄ Ca2+ + SO42-

Dari dua reaksi diatas terdapat ion senama yaitu SO42-

Jika keseimbangan bergeser ke kiri, bagaimana dengan kelarutan CaSO4? Kelarutan CaSO4 akan berkurang. Begitu pula yang terjadi ketika kita menambahkan suatu basa Ca(OH)2 maka juga akan terjadi pergeseran keseimbangan.

Hubungan hasil kali kelarutan dan kelarutan dapat menjelaskan kenyataan bahwa kelarutan akan semakin berkurang jika ditambahkan suatu bahan/reagen yang mengandung ion senama.

Soal :

1. Jika diketahui kelarutan Ag2CrO4 dalam air murni adalah 8,43 x 10-5mol/L pada suhu 25 derajat celcius . Tentukanlah kelarutan Ag2CrO4 (Ksp Ag2CrO4 = 2,4 x 10-12) itu dalam AgNO3 0,1 M

Jawab :

Kelarutan Ag2CrO4 dalam larutan AgNO3 0,1 M

Larutan AgNO3 0,1 mengandung 0,1 M ion Ag+ dan 0,1 M ion NO3–

AgNO3 (aq) ⇄ Ag+ (aq) + NO3– (aq)

0,1 M               0,1 M     0,1 M

Jika ke dalam larutan ditambahkan Ag2CrO4 padat, maka kristal itu akan larut hingga larutan jenuh .

Misalkan kelarutan Ag2CrO4 = s mol/L

maka konsentrasi ion CrO4-2 yang dihasilkan = s mol/L dan ion Ag+ = 2s mol/L

Ag2CrO4 (s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO4-2(aq)

s              2s                 s

Jadi konsentrasi total ion Ag+ = 0,1 + 2s mol/L. Oleh karena nilai s relatif kecil, yaitu s < -5, maka konsenterasi ion Ag+ dapat dianggap = 0,1 mol/L (0,1 + 2s ≈ 0,1) dalam larutan jenuh Ag2CrO4 berlaku :

Ksp Ag2CrO4  = [Ag+]2 [CrO4-2]

2,4 x 10-12        = (0,1)2 (s)

2,4 x 10-12        = 10-2 (s)

s                       = 2,4 x 10-10

Jadi kelarutan Ag2CrO4 dalam larutan AgNO3 0,1 M = 2,4 x 10-10 mol/L. Kira-kira 351 ribu kali lebih kecil dibandingkan dengan kelarutannya dalam air.

E.     Pengaruh pH

–          Tingkat keasaman suatu larutan dapat mempengaruhi kelarutan dari berbagai jenis zat. Suatu larutan basa biasanya lebih mudah larut dalam larutan asam, dan lebih sukar larut dalam larutan yang juga bersifat basa.

–          Garam-garam yang berasal dari asam lemah akan lebih mudah larut dalam larutan yang bersifat asam kuat.

Apa yang akan terjadi bila konsentrasi ion H+ dan ion OH- pelarut air mengalami perubahan? Jika konsentrasi ion H+ atau OH- berubah, maka pH juga akan berubah. Selain itu, pH mempengaruhi tingkat larutnya berbagai zat. Suatu basa umumnya lebih larut dalam larutan yang bersifat asam, dan sebaliknya lebih sukar larut dalam larutan yang bersifat basa.

1. Pengaruh pH terhadap kelarutan basa yang sukar larut.

Pada umumnya basa mudah larut dalam larutan asam, tetapi sebaliknya akan sukar larut dalam larutan basa.

–          Jika ke dalam larutan basa ditambahkan asam, maka konsentrasi ion H+ akan bertambah dan konsentrasi ion OH– akan berkurang. Jika ion OH– berkurang maka kelarutannya juga akan berkurang.

–           Jika larutan ditambahkan basa, maka konsentasi OH– akan bertambah sehingga kelarutannya juga akan bertambah.

1. Pengaruh pH terhadap garam yang sukar larut

Barium karbonat (BaCO3) merupakan salah satu endapan yang sukar larut dalam air, tetapi jika ditambahkan asam klorida (HCl) kepada larutan yang mengandung endapan BaCO3, maka keseimbangan berikut ini akan terjadi dalam larutan:

Mula-mula BaCO3 terurai menjadi ion-ionnya :

BaCO3(s) ⇄ Ba2+(aq) + CO32-(aq)

Ketika ditambahkan asam klorida, maka akan terjadi reaksi antara ion H+ dari HCl dengan ion CO3– dari BaCO3.

H+(aq) + CO32-(aq) ⇄ HCO3–(aq)

HCO3– yang terbentuk secara berkelanjutan bereaksi dengan ion H+ lagi sehingga terbentuk H2CO3 yang tidak stabil dan terurai menjadi H2O dan CO2.

H+(aq) + HCO3–(aq) ⇄ H2CO3(aq) ⇄ H2O(l) + CO2(g)

Keseimbangan-keseimbangan pada reaksi di atas dapat dinyatakan dengan hasil kali kelarutan.

Ksp = [Ba2+][CO32-] = 8,1×10-9

Harga tetapan ion asam karbonat ada 2 yang diturunkan dari reaksi ion :

H2CO3(aq) ⇄ H+(aq) + HCO3–(aq)

HCO3–(aq) ⇄ H+(aq) + CO32-(aq)

Sehingga :

K1 = [H+][CO32-] = 5,61×10-11

K2 = [H+][HCO3–] = 4,3×10-7

[HCO3–] [H2CO3] Oleh karena harga K yang rendah dari kedua tetapan ion asam karbonat, maka ion hidrogen akan segera bergabung dengan ion karbonat yang terdapat dalam larutan (hasil peruraian BaCO3) dengan mula-mula terbentuk in hidrogen karbonat kemudian membentuk asam karbonat yang pada akhirnya akan terurai menjadi air dan gas karbondioksida yang biasanya keluar dari sistem. Jika ion H+yang ditambahkan cukup banyak, maka keseimbangan akan bergeser kearah kanan dan akhirnya BaCO3terurai dan melarut.

Soal :

1. Diketahui Ksp Mg(OH)2 = 2 x 10-12. Tentukan kelarutan Mg(OH)2 dalam :

a)   Aquades

b)   Larutan dengan pH = 12

Jawaban :

a)      Kelarutan dalam aquades.

Mg(OH)2 akan larut hingga terjadi larutan jenuh

Mg(OH)2(s) ⇄ Mg2+(aq) + 2OH–(aq)

Misalkan kelarutan Mg(OH)2 = s mol/L

Mg(OH)2(s) ⇄ Mg2+(aq) + 2OH–(aq)

s                       s           2s

Ksp Mg(OH)2 =  [Mg2+] [OH–]2

Ksp                  =  [Mg2+ ] [OH–]2

2x 10-12            = ( s ) .  ( 2s )2

2x 10-12            =  4s3

s3                     = 0,5×10-12

s                       = (0,5×10-12)1/3

s                       = 7,94×10-5

Jadi kelarutan Mg(OH)2 dalam aquades = 7,94 x 10-5 mol/L.

b)     Kelarutan dalam larutan dengan pH = 12.

pH = 12

pOH = 14 – 12 = 2

[ OH– ] = 10-2 M

Mg(OH)2(s) ⇄ Mg2+(aq) + 2OH–(aq)

s             s                2s

Ksp                  = [ Mg2+ ] .  [ OH– ]2

Ksp                  = (s) (s)2

2x 10-12            = (s) (10-2)2

2x 10-12            = 10-4 . s

s                       = 2 x 10-8 M

Jadi kelarutan Mg(OH)2 dalam larutan dengan pH = 12 adalah 2 x 10-8 M

 F.     Pengaruh suhu

Apa yang terjadi jika gula dilarutkan dalam air teh yang dingin dan panas? Gula dalam air panas akan cepat melarut dibandingkan dalam air yang dingin. Dengan demikian, suhu akan mempengaruhi proses melarutnya suatu zat. Jika suhu dinaikan maka kelarutan suatu zat dalm suatu pelarut akan lebih cepat tercapai.

1. Reaksi Pengendapan

Suatu ion dapat dipisahkan larutannya melalui reaksi pengendapan.

Misalnya, ion Ca2+ yang terdapat di dalam air sadah dapat dipisahkan dengan penambahan Na2CO3. pada penambahan Na2CO3, ion Ca2+ akan bereaksi dengan ion CO32- membentuk CaCO3. CaCO3 adalah garam yang sukar larut dalam air, sehingga mengendap dan dapat dipisahkan.

Ca2+(aq) + CO32-(aq) ⇄ CaCO3(s)

Contoh lainnya adalah pengendapan ion Cl– dengan penambahan larutan perak nitrat (AgNO3). Ion Cl– akan bergabung dengan ion Ag+ membentuk garam AgCl yang sukar larut dalam air.

Cl–(aq) + Ag+(aq) ⇄ AgCl(s)

Sekarang marilah kita perhatikan secara lebih seksama proses terjadinya endapan AgCl ketika larutan yang mengandung ion Cl– ditetesi dengan larutan Ag+ memasuki larutan ? kita ingat kembali bahwa AgCl dapat larut dalam air, meskipun dalam jumlah yang sangat sedikit, artinya, ion Ag+ dan ion Cl– dapat berada bersama-sama dalam larutan hingga larutan jenih, yaitu sampai hasil kali [Ag+][ Cl-] sama dengan nilai Ksp AgCl. Sehingga pada saat AgCl membentuk larutan jenuh, di dalam larutan tersebut terdapat kesetimbangan antara konsentrasi Ag+ dan konsentrasi Cl–. Jika pada saat terbentuk larutan jenuh terjadi penambahan sejumlah Ag+, maka konsentrasi ion Ag+ dan konsentrasi Cl– yang terdapat di dalam larutan tidak lagi setimbang. Dengan demikian, [Ag+][Cl-] > Ksp AgCl. Tiga hal berikut dapat terjadi pada penambahan larutan Ag+ ke dalam larutan Cl-.

*Jika konsentrasi [Ag+][Cl-] < Ksp AgCl, maka larutan yang terbentuk tidak jenuh
*Jika konsentrasi [Ag+][Cl-] = Ksp AgCl, maka larutan yang terbentuk tepat jenuh.
*Jika konsentrasi [Ag+][Cl-] > Ksp AgCl, maka terjadi endapan.

Dengan demikian, terjadinya pengendapan dapat diprediksikan dengan menghitung harga Qsp, Qsp yaitu harga hasil kali konsentrasi ion-ion dalam keadaan setimbang.

*Jika Qsp < Ksp, maka larutan yang terbentuk tidak jenuh
*Jika Qsp = Ksp, maka larutan yang terbentuk tepat jenuh.
*Jika Qsp > Ksp, maka larutan yang terbentuk sangat jenuh dan terbentuk endapan.

Endapan yang terbentuk akan terus berlangsung hingga hasil kali konsentrasi ion sama dengan Ksp.

Soal :

1. Periksalah dengan suatu perhitungan, apakah terbentuk endapan Ca(OH)2 jika 10 ml larutan CaCl2 0,2 M dicampur dengan 10 ml larutan NaOH 0,02 M, Ksp Ca(OH)2 = 8 x 10-6 .

Jawab :

Apabila tidak terjadi reaksi, maka larutan CaCl2 dan NaOH masing-masing mengalami pengenceran dua kali dicampurkan. Konsentrasi CaCl2 dalam campuran menjadi 0,1 M dan NaOH menjadi 0,01 M. Karena CaCl2dan NaOH tergolong elektrolit kuat, keduanya mengion sempurna.

CaCl2 (aq) ⇄ Ca2+ (aq) + 2 Cl– (aq)

0,1 M              0,1 M    0,2 M

NaOH (aq) ⇄ Na+ (aq) + OH– (aq)

0,01M     0,01M     0,01 M

Jadi konsenterasi ion Ca2+ dalam campuran = 0,1 M dan konsenterasi ion OH– = 0,01 M

Qsp            = [Ca2+][OH–]2

Qsp            = 0,1 (0,01)2

Qsp            = 1 x 10 -5

Karena Qsp > Ksp , maka pada pencampuran itu terbentuk endapan Ca(OH)2

1. 50 mL larutan CaCl2 0,1 M dicampur dengan 50 mL larutan larutan NaOH 0,01 M. Tentukan apakah terjadi endapan jika diketahui Ksp Ca(OH)2 adalah 8 x 10−6
   Jawab :
   Jika terjadi endapan maka endapan yang terjadi adalah Ca(OH)2. Karena itu tentukan dulu konsentrasi Ca2+ dan OH− dalam campuran.

Read More :

http://kimiastudycenter.com/kimia-xi/29-kelarutan-dan-ksp-hasil-kali-kelarutan#ixzz2vAskSWAO

BACA JUGA:

Bagikan Artikel ini