BAB I

PAGE 10

1. Kimia larutan

1.1. Pendahuluan

Pada penjelasan awal Stoikiometri ( Kimia Dasar I) , kita sudah mempelajari mengenai pembagian materi. Materi adalah benda yang terdiri dari benda mati atau benda hidup dalam fase padat, cair atau gas yang tersusun / tercampur secara homogen atau secara heterogen.Materi

( benda mati atau hidup dakam fase cair, padat atau gas)

Homogen Heterogen

Zat tunggal Larutan

Unsur Senyawa

( satu unsur ) ( lebih dari satu unsur )

Gambar 1.1 Skema pembagian Materi dari sudut pandang ilmu kimia.Campuran heterogen adalah campuran yang memiliki bidang batas antar komponen-komponennya. Contohnya campuran minyak dengan air. Pada campuran ini terlihat batas yang jelas antara air dan minyak. Campuran homogen adalah campuran yang tidak memiliki bidang batas antar komponen-komponennya. Contohnya campuran gula dengan air, campuran air, sirup dan gula. Pada campuran ini tidak terlihat batas yang jelas antara air dan gula atau antara air, sirup dan gula. Campuran homogen dapat dibedakan menjadi zat tunggal (hanya satu unsur) dan larutan (tersusun lebih dari dua unsur). Contoh zat tunggal adalah air, sedangkan contoh larutan adalah air sirup. Zat tunggal dapat dibedakan menjadi unsur dan senyawa.

Unsur adalah zat yang dengan reaksi kimia biasa tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat yang lebih sederhana, sedangkan Senyawa dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana. Senyawa adalah gabungan unsur. Contohnya, air adalah suatu senyawa yang tersusun dari dua unsur Hidrogen dan satu unsur Oksigen. Unsur Hidrogen atau Oksigen tidak dapat diuraikan lagi menjadi unsur yang lebih sederhana, sedangkan air sebagai senyawa masih dapat diuraikan menjadi unsur Hidrogen dan Oksigen.

Pada bagian ini akan dijelaskan secara terperinci mengenai larutan. Larutan dapat berupa molekul, atom ataupun ion yang terdiri dari dua zat atau lebih. Larutan terdapat dalam 3 fase yakni :

1. Fase cair, contohnya larutan gula, larutan garam, dsb.

2. Fase gas, contohnya debu, udara dsb. Karena jarak antar molekulnya terpisah cukup jauh sehingga tidak dapat saling tarik menarik dengan efektif, maka larutan fase gas tidak digolongkan dalam larutan.

3. Fase padat, contohnya perunggu ( penyusun utamanya tembaga dan seng), perhiasan emas (biasanya emas dicampur dengan tembaga), Amalgam (penyusun utamanya merkurium dan perak). Larutan seperti ini tidak akan dibahas terperinci karena tidak akan berubah sifat fisika, sifat kimia dan bentuknya.Pada larutan ( solution ) dikenal dua istilah, yakni : Pelarut (solvent) dan zat terlarut (solute). Komponen yang terbanyak dari campuran tersebut disebut Pelarut (solvent), sedangkan komponen zat lainnya disebut zat yang terlarut (solute).

1.1.1. Kelarutan

1. Mengapa zat dapat melarut ?

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya larut suatu zat :

1. Jenis zat terlarut dan pelarutnya. Senyawa non polar akan larut dalam pelarut non polar dan senyawa polar akan larut dalam pelarut polar. Contoh :

Heksana (C6H14) senyawa polar akan larut dalam Heptana (C7H16) yang juga senyawa polar.

Minyak tanah (Kerosin) termasuk senyawa non polar tidak akan larut dalam air karena air adalah senyawa polar.

air dan alkohol (C2H5OH) bercampur dengan baik karena keduanya senyawa polar.

air dan eter bercampur sebagian karena air adalah senyawa polar dan eter adalah senyawa semipolar.

Dua zat cair yang dapat bercampur dengan baik dinamakan Miscible. Dua zat cair yang tidak dapat bercampur dengan baik dinamakan Imiscible.

2. Adanya ikatan Hidrogen. Contoh :

Air dapat melarutkan gula karena adanya ikatan Hidrogen antar molekul air dan gula.

Oksigen dapat larut dalam air karena adanya ikatan Hidrogen.

3. Tetapan dielektrik. Jika zat terlarut itu ionik (mengandung ion positif dan ion negatif), maka pelarut-pelarut berbeda kemampuannya untuk mengurangi gaya tarik antara ion positif dan negatif zat terlarut. Jika suatu pelarut dapat memisahkan ion tersebut pada jarak tertentu, maka gaya tarik antar ion akan berkurang. Tarikan dalam suatu pelarut tertentu adalah F/(, dengan ( ialah tetapan dielektrik pelarut itu. Contoh :

Cairan polar mempunyai tetapan dielektrik tinggi. Misalnya air, momen dipolnya 1,85 Debye dan tetapan dielektrik 80. Ion dari zat terlarut akan terpisah dalam air hanya 1/80 F. Sifat ini menyebabkan air merupakan pelarut yang sangat baik untuk senyawa-senyawa ion.

Tabel 1.1. Tetapan dielektrik

PelarutTetapan dielektrik

Asam Sulfat, H2SO484(20oC)

Air, H2O80(20oC)

Metil Alkohol, CH3OH33(20oC)

Etil Alkohol, C2H5OH24(20oC)

Amoniak cair, NH322(-33oC)

Eter, (C2H5)2O4,3(20oC)

Benzen, C6H62,3(25oC)

Sumber : Kimia Untuk Universitas-Keenan

4. Delikuesensi dan Efloresensi.

Delikuesensi

Tarikkan antara molekul zat terlarut dan air dapat cukup kuat sehingga menyebabkan suatu zat padat menarik molekul air dalam udara sampai terbentuk suatu larutan.

Contohnya :

Tetesan CaCl2 yang tercecer apabila tidak segera dibersihkan maka akan menjadi tetesan larutan kental dalam beberapa jam.

Efloresensi.

Pada kelembaban rendah, suatu hidrat dapat kehilangan air kristalnya.

Contohnya :

CuSO4.5H2O jika dibiarkan di udara terbuka maka akan remuk / melapuk karena kehilangan air kristalnya.

Zat yang dapat menarik air dikatakan bersifat higroskopis. Jika gaya tariknya cukup kuat, zat ini dapat digunakan sebagai pengering (desicant). Contoh senyawa yang dipergunakan sebagai pengering : CaCl2, Silika gel, P4O10 (Fosfor(V) Oksida), H2SO4 (untuk pengering gas).

5. Efek temperatur.

Zat padat dalam cairan.

Kebanyakan zat padat menjadi lebih mudah larut ke dalam suatu cairan, bila temperatur dinaikkan. Namun beberapa zat padat kelarutannya akan menurun bila temperatur dinaikkan. Misalnya pada pelarutan KNO3 padat.

KNO3(s)+H2O(l)

KNO3(aq)Proses pelarutan umumnya bersifat endoterm, artinya kalor akan diserap oleh zat padat pada saat terlarut ke dalam air. Proses pembentukan kristal (padat) umumnya bersifat eksoterm, artinya kalor akan dilepaskan oleh zat padat pada saat pembentukan kristal dengan melepaskan air. Untuk larutan jenuh KNO3 (larutan kental sebelum terbentuk kristal), terjadi kesetimbangan antara padatan tidak larut dan larutan.

KNO3(s)

KNO3(aq)Karena proses pembentukan larutan dan proses pengkristalan berlangsung dengan laju yang sama pada kesetimbangan, maka perubahan netto energi adalah nol. Tetapi bila temperatur dinaikkan terjadi penyerapan kalor sehingga zat padat tersebut lebih mudah larut. Maka kebanyakan zat padat akan mudah larut pada temperatur yang dinaikkan.

Pada pembentukan larutan Ce2(SO4)3, proses pelarutan Ce2(SO4)3 bersifat eksoterm, artinya kalor akan dilepaskan oleh Ce2(SO4)3 padat pada saat terlarut di dalam air. Bila temperatur dinaikkan terjadi pelepasan kalor sehingga zat padat cendrung akan membentuk kriistal. Grafik di bawah ini adalah contoh beberapa zat padat yang kelarutannya berpengaruh terhadap temperatur.

Gambar. 1. 2. Kelarutan beberapa garam pada berbagai temperatur

Contoh :

Bahan galian Silvinit mengandung campuran 40 % KCl dan 60 % NaCl. 2000 Kg Mineral Silvinit yang telah dihancurkan kemudian dilarutkan dalam 1000 Kg air pada 100oC. Larutan kemudian dipisahkan dari zat padatnya untuk kemudian didinginkan hingga temperatur 20oC. Berapakah bobot kristal KCl yang terbentuk (abaikan NaCl untuk menyederhanakan perhitungan).

Jawab :

Dengan mempergunakan gambar 1, diketahui bahwa 57 gr KCl akan laruta dalam 100 gr air pada 100oC. Akan tetapi hanya 38 gr KCl akan larut pada 20oC. Dengan demikian,

untuk 1000 Kg air, 570 Kg KCl akan larut pada 100oC

untuk 1000 Kg air, 380 Kg KCl akan larut pada 20oC

Gas dalam cairan

Kelarutan suatu gas dalam cairan biasanya menurun dengan naiknya temperatur. Contohnya, bila air dipanaskan maka udara yang terlarut dalam air akan ke luar dengan naiknya temperatur saat air mendidih.

6. Efek tekananPerubahan tekanan sedikit saja pengaruhnya terhadap kelarutan, jika zat terlarut itu cairan atau padatan. Tetapi dalam pembentukan larutan cair jenuh dimana gas akan terlarut di dalamnya, tekanan gas berperanan penting dalam menentukan berapa banyak gas itu melarut. Banyaknya gas yang melarut dalam cairan berbanding lurus dengan tekanan yang dilakukan gas yang berada dalam kesetimbangan dengan larutan. Ini adalah hukum Henry. Hukum ini tidak berlaku untuk gas-gas yang bereaksi dengan pelarut, misalnya gas Amoniak dalam air.

2. Zat-zat yang tidak larut

Jika suatu zat larut sangat sedikit ( kurang dari 0,1 gram zat terlarut dalam 1000 gr pelarut ), maka zat itu disebut tidak larut (Insoluble). Untuk beberapa logam kelarutannya dalam air dinyatakan dalam tabel di bawah ini.

Tabel .1. 2. Kelarutan senyawa logam dalam airASenyawaKelarutan

NitratSemua larut

NitritSemua larut kecuali Ag+

AsetatSemua larut kecualiB Ag+, Hg22+, Bi3+

KloridaSemua larut kecuali Ag+, Hg22+, Pb2+, Cu+

BromidaSemua larut kecuali Ag+, Hg22+, Pb2+

IodidaSemua larut kecuali Ag+, Hg22+, Pb2+, Bi3+

SulfatSemua larut kecuali Pb2+, Ba2+, Sr2+, (Ca2+)C

SulfitSemua larut kecuali Na+, K+, NH4+

SulfidaSemua larut kecuali Na+, K+, NH4+, Ba2+, Sr2+, Ca2+

FosfatSemua larut kecuali Na+, K+, NH4+

KarbonatSemua larut kecuali Na+, K+, NH4+

OksalatSemua larut kecuali Na+, K+, NH4+

OksidaSemua larut kecuali Na+, K+, Ba2+, Sr2+, Ca2+

HidroksidaSemua larut kecuali Na+, K+, NH4+, Ba2+, Sr2+, (Ca2+)C

Keterangan :

A : Senyawa yang dicantumkan di sini hanyalah senyawa dari logam golongan IA, IB, IIA dan IIB, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Sn, Pb, Sb dan Bi. Karena dianggap penting ion NH4+ dicantumkan juga.

B : Ion Merkurium (I) adalah ion diatom, jadi rumusnya menjadi Hg22+C : Baik Kalsium Sulfat maupun Kalsium hidroksida dapat sedikit larut.

3. Hubungan kelarutan

Apabila kristal gula dimasukkan ke dalam air, maka kristal tersebut akan larut. Apabila secara terus menerus ditambahkan kristal gula ke dalam air, maka akan tercapai suatu titik jenuh dimana gula tersebut tidak lagi dapat larut di dalam air. Larutan gula yang belum mencapai batas jenuh dinamakan larutan tak jenuh, sedangkan larutan yang mencapai batas jenuh dinamakan larutan jenuh dan larutan yang melampaui batas jenuh dinamakan larutan lewat jenuh. Nilai batas antara kejenuhan suatu larutan dinamakan Hasil kali kelarutan (Ksp). Penjelasan lebih rinci akan dijelaskan kemudian.

4. Ekstraksi

Bila suatu zat terlarut yang larut dalam satu pelarut diekstraksi ke dalam pelarut lain, maka proses tersebut disebut ekstraksi pelarut. Dalam Laboratorium ekstrkasi dilakukan mempergunakan corong pemisah. Contohnya mengekstrak DDT sebagai zat pencemar air dengan mempergunakan minyak. DDT sedikit larut dalam air, akan tetapi mudah larut dalam lemah atau minyak. Tahapan ekstraksi seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.3.

Gambar.1. 3. Ekstraksi pelarut dalam sebuah corong pemisah

Keterangan :

a. Dua cairan yang tidak dapat bercampur ditaruh dalam corong pemisah. Zat terlarut (yang akan diekstrak),larut di dalam cairan di atas.

b. Kedua cairan diguncang beberapa menit / jam.

c. Setelah didiamkan, lapisan cairan itu akan memisah. Zat terlarut sekarang telah berpindah ke dalam cairan bawah. Kemudian larutan dikeluarkan dengan cara membuka kran corong pemisah.

5. Konsentrasi

Pada Kimia dasar I parwa Stoikiometri kita sudah membahas tentang Konsentrasi. Namun untuk mengingat kembali, maka akan diuraikan secara ringkas di bawah ini. Di dalam ilmu kimia, konsentrasi dapat dinyatakan dalam beberapa cara, yakni :

1. Persen volume

2. Persen massa

3. Molaritas (M)

4. Normalitas (N)

Normalitas = Molaritas x Valensi

5. Molalitas (m)

6. Fraksi mol (x)

Fraks mol zat A ( XA ) =

6. Larutan Elektrolit dan non elektrolit.

Jika senyawa lelehan atau suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik, maka disebut larutan elektrolit. Sebaliknya jika senyawa lelehan atau suatu larutan tidak dapat menghantarkan arus listrik, maka disebut larutan non elektrolit. Contoh larutan elektrolit adalah : larutan NaCl, HCl, HNO3, dsb. Sedangkan contoh larutan non elektrolit adalah : air, larutan gula, etil alkohol, glisin, dsb. Penjelasan lebih detil mengenai larutan elektrolit dan non elektrolit akan dijelaskan pada penjelasan selanjutnya.

1.1.2. Larutan fase cair

Di atas sudah dijelaskan bahwa larutan terdapat dalam 3 fase yakni Fase cair, Fase gas dan Fase padat. Larutan fase gas dan fase padat tidak akan dibicarakan di sini. Sedangkan larutan fase cair akan kita bahas secara detil yakni :

1. Tekanan uap dan titik didih pasangan cairan

2. Sifat koligatif larutan

3. pH

4. Kelarutan dan hasil kali kelarutan

5. Elektrokimia

6. Koloid

PAGE Kimia Dasar II / Kimia Larutan 11/27/03

_1102424826.unknown

_1102424967.unknown

_1103783305.unknown

_1102425099.unknown

_1102424890.unknown

_1102424382.unknown

_1102424504.unknown

_1102424803.unknown

_1102424362.unknown