Bahan Ajar Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan

BAHAN AJAR

KELARUTAN DAN HASIL KALI KELARUTAN A.Konsep Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan

Perhatikan gambar berikut!

Jika kita melarutkan padatan garam dapur ke dalam air sedikit demi sedikit, pada awalnya NaCl larut seluruhnya dalam air. Ketika sejumlah tertentu NaCl telah melarut dan ada sebagian yang tidak larut (terbentuk endapan), maka larutan tersebut merupakan larutan jenuh atau tepat jenuh. Konsentrasi zat terlarut di dalam larutan jenuh sama dengan kelarutannya. Dengan demikian, kelarutan (solubility) –dengan lambang

s– dapat didefinisikan sebagai jumlah maksimum suatu zat yang dapat larut dalam pelarut tertentu. Satuan kelarutan biasanya dinyatakan dalam gram/ Liter atau mol/ Liter. Besarnya kelarutan suatu zat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut: 1. Suhu

Kelarutan zat padat dalam air semakin tinggi bila suhunya dinaikkan. Adanya panas mengakibatkan semakin renggangnya jarak antar molekul zat padat, sehingga kekuatan gaya

antarmolekulnya menjadi lemah dan mudah putus oleh gaya tarik dari molekul-molekul air.

Pengaruh suhu yang berbeda terhadap kelarutan suatu zat dapat diperhatikan pada gambar berikut.

2. Jenis pelarut

Senyawa polar mudah larut dalam pelarut. Misal: Garam dapur, gula, alkohol, dan semua asam merupakan senyawa polar sehingga mudah larut dalam pelarut polar seperti air. Demikian senyawa non-polar mudah larut dalam pelarut non-polar. Misal: Lemak mudah larut

dalam minyak. Tetapi senyawa polar tidak larut dalam senyawa nonpolar, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

Dalam suatu larutan jenuh dari zat elektrolit yang sukar larut, terdapat kesetimbangan antara zat padat yang tidak larut dengan

ion-ion yang terlarut. Secara umum, persamaan kesetimbangan

untuk larutan garam AmBn yang sedikit larut

adalah:

Dengan demikian, hasil kali kelarutan (Ksp)

menggambarkan perkalian konsentrasi ion-ion elektrolit yang sukar larut dalam larutan jenuhnya, dipangkatkan koefisiennya masing-masing. Senyawa yang mempunyai harga Ksp

adalah senyawa elektrolit yang sukar larut.

A

_m

B

_n

 mA

n+

+

nB

m-

K

_sp

= [A

n+

]

m

x

[B

m-

]

n

A

_m

B

_n

 mA

n+

+

nB

m-

K

_sp

= [A

n+

_]

m

_x

Senyawa elektrolit yang mudah larut seperti NaCl, Na2SO4, KOH, HCl, atau H2SO4 tidak

mempunyai harga Ksp. Demikian pula

senyawa-senyawa non-elektrolit yang sukar larut seperti benzena, minyak, eter, juga tidak mempunyai harga Ksp. Besarnya harga Ksp dari suatu zat

adalah tetap pada suhu tetap. Jika terjadi perubahan suhu, maka harga Ksp-nya pun akan

mengalami perubahan.

Perhatikan contoh soal berikut untuk menentukan tetapan hasil kali kelarutan (Kap)!

Tuliskan persamaan tetapan hasil kali kelarutan untuk masing-masing larutan jenuh: a. AgCl

b. Ag2CrO4

c. Al(OH)3

Penyelesaian:

a. AgCl(s)  Ag+(aq) + Cl-(aq)

Ksp = [Ag+]x [Cl-]

b. Ag2CrO4  2Ag+(aq)+ CrO42-(aq)

c. Al(OH)3  Al3+(aq)+ 3OH-(aq)

Ksp = [Al3+]x [OH-]3

B. Hubungan Kelarutan dengan Tetapan Hasil kali Kelarutan

Karena nilai kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan (Ksp) sama-sama dihitung pada larutan jenuh,

maka terdapat hubungan yang sangat erat di antara keduanya. Untuk senyawa AmBn yang

terlarut, maka ia akan mengalami ionisasi dalam sistem kesetimbangan:

Jika harga kelarutan dari senyawa AmBn sebesar

s mol L–1_{, maka di dalam reaksi kesetimbangan}

tersebut konsentrasi ion-ion An+ _{dan B}m– _adalah:

AmBn (s)  mAn+(aq) + nBm-(aq)

s mol L-1 _{ms mol L}-1 _{ms mol L}-1

Sehingga harga hasil kali kelarutannya adalah: Ksp= [An+]m x

[Bm-_]n = _(ms)m _x

(ns)n = _mm_.sm_.nn_.

sn

= _mm_.nn_.sm+ n

sm + n

= _K sp

mm_.nn

S =

(m+n)

√

Ksp

mm. nn

A

_m

B

_{n (s)}

 mA

n+

(aq)

+

nB

m-(aq)

A

_m

B

_{n (s)}

 mA

n+

(aq)

+

nB

m-(aq)

Hubungan kelarutan dengan hasil kali kelarutan dapat pula dinyatakan dengan persamaan berikut:

Perhatikan

contoh soal berikut

untuk

menentukan hubungan kelarutan dan tetapan hasil kali kelarutan (Kap)!

Diketahui Ksp CaF2 = 3,2 . 10-11, tentukan:

a. Kelarutan garam CaF2 dalam air?

b. Konsentrasi ion Ca2+ _{dan F}- _{pada keadaan jenuh?}

c. Berapa massa gara, CaF2 yang terlarut dalam 100

Ml larutan? (Mr CaF2 = 78)

Penyelesaian: a. s = (1+2)

√

3,2.10−11

11.22 = 2 . 10

-4 _{mol L}-1

Jadi kelarutan garam CaF2 dalam air adalah 2 . 10-4

mol L-1

b. CaF2(s)  Cal2+(aq)+ 2F-(aq)

s s 2s

[Ca2+_{] = s = 2 . 10}-4 _{mol L}-1

[F-_{] = 2s = 4 . 10}-4 _{mol L}-1

Ksp = (n-1)n-1 sn

Den g a n n

= _{Jumlah ion dari}

elektrolit

s

= _{Larutan elektrolit}

c. Dalam 1 liter terdapat CaF2 yang terlarut

sebanyak = 2 . 10-4 _{mol L}-1

Dalam 100 mililiter = 2 . 10-5 _{mol L}-1

Massa CaF2 =mol . Mr

=2 . 10-5 _{. 78}

= 156 . 10-5 _g

Jadi banyaknya CaF2 yang terlarut dalam 100 ml

larutan adalah 156 . 10-5 _g

C. Makna Hasil Kali Kelarutan

Harga Ksp suatu elektrolit dapat digunakan untuk

memperkirakan apakah elektrolit tersebut dapat larut atau mengendap dalam suatu larutan. Semakin besar harga Ksp suatu senyawa, maka

semakin mudah larut senyawa tersebut. Dengan membandingkan harga Ksp dengan harga hasil kali

konsentrasi ion-ion (Qsp) yang ada dalam larutan

yang dipangkatkan dengan koefisien reaksi masing-masing, maka ada tiga kemungkinan yang akan terjadi jika dua buah larutan elektrolit dicampurkan, yaitu:

• Jika Qsp < Ksp, larutan belum jenuh (tidak ada

endapan)

• Jika Qsp = Ksp, larutan tepat jenuh (belum ada

• Jika Qsp > Ksp, larutan lewat jenuh (ada endapan)

Perhatikan contoh soal berikut untuk memperkirakan apakah elektrolit tersebut dapat larut atau mengendap dalam suatu larutan!

Diketahui 500 mL larutan Pb(NO3)2 M

dicampurkan dengan 1 L larutan NaI 10-2 _{M. Jika}

diketahui Ksp PbI2 = 6 . 10-9, tentukan apakah

terbentuk endapan atau belum? Penyelesaian:

Mol Pb2+ _{= V . M}

= 0,5 L . 10-3 _M

= 5 . 10-4 _mol

Mol I- _{= V . M}

= 1,0 L . 10-2 _M

= 1 . 10-2 _mol

Konsentrasi setelah pencampuran:

[Pb2+_{] = mol Pb}2+ _{/ V total = 5 . 10}-4 _{mol/1,5 L =}

3,33 . 10-4 _M

[I-_{] = mol Pb}2+ _{/ V total = 1 . 10}-2 _{mol/1,5 L = 6,67}

. 10-3 _M

Qsp = [Pb2+] [I-] = (3,33 . 10-4) (6,67 . 10-3) = 1,5 . 10-8

Harga Qsp > Ksp maka terjadi pengendapan PbI2

Suatu zat elektrolit umumnya lebih mudah larut dalam pelarut air murni daripada dalam air yang mengandung salah satu ion dari elektrolit tersebut. Jika AgCl dilarutkan dalam larutan NaCl atau larutan AgNO3, ternyata kelarutan AgCl dalam

larutan-larutan tersebut akan lebih kecil jika dibandingkan dengan kelarutan AgCl dalam air murni. Hal ini disebabkan karena sebelum AgCl(s) terionisai menjadi Ag+

(aq) atau Cl–(aq), di dalam

larutan sudah terdapat ion Ag+ _{(dari AgNO}

3) atau

ion Cl– _{(dari NaCl).}

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)

Sesuai dengan Asas Le Chatelier, penambahan Ag+ _{atau Cl}– _{akan menggeser}

kesetimbangan ke kiri, sehingga AgCl yang larut makin sedikit. Dengan demikian, adanya ion sejenis akan memperkecil kelarutan suatu elektrolit.

Perhatikan gambar berikut untuk memperjelas pemahaman Anda tentang pengaruh ion senama terhadap kelarutan suatu zat.

Gambar a: Larutan jenuh PbCrO4

Gambar b: Larutan Pb(NO3)2ditambahkan pada

larutan jenuh PbCr04

Perhatikan soal berikut untuk menentukan pengaruh ion senama terhadap kelarutan suatu garam!

Jika diketahui Ksp AgCl pada suhu 25oC adalah 2 .

10-10 _{mol L}-1_{, bandingkanlah kelarutan AgCl dalam:}

a. Air murni (pada suhu yang sama) b. Larutan NaCl 0,1 M

Penyelesaian:

a. Misal, kelarutan AgCl dalam air = s mol L-1

AgCl(s)  Ag+(aq) + Cl-(aq)

s mol L-1 _{s mol L}-1 _{s mol L}-1

Ksp AgCl = [Ag+] x [Cl-]

2 . 10-10 _{= (s) (s)}

s =

√

2.10−10 _{= 1,41 . 10}-5 _{mol L}-1

b. Misal, kelarutan AgCl dalam larutan NaCl 0,1 M = n mol L-1

AgCl(s)  Ag+(aq) + Cl-(aq)

n mol L-1 _{n mol L}-1 _{n mol L}-1

0,1 mol L-1 _{0,1 mol L}-1 _{0,1 mol L}-1

Jadi, di dalam sistem terdapat: [Ag+_{] = n mol L}-1

[Cl-_{] = (n + 0,1) mol L}-1

Karena [Cl-_{] yang berasal dari AgCl sangat}

sedikit dibandingkan dengan [Cl-_{] yang berasal dari}

larutan NaCl, maka [Cl-_{] yang berasal dari AgCl}

dapat diabaikan, sehingga: Ksp AgCl = [Ag+] x [Cl-]

2 . 10-10 _{= (n) (0,1)}

n = 2 . 10-9 _{mol L}-1

Kelarutan AgCl dalam air murni, 1,41.10–5 _mol.L–1

jauh lebih besar daripada kelarutan AgCl dalam larutan NaCl yang besarnya hanya 2 . 10–9 _mol.L– 1_{. Dengan demikian, telah terbukti bahwa adanya}

ion senama akan memperkecil kelarutan suatu elektrolit.

E. Hubungan Ksp dengan pH

Harga Ksp suatu basa dapat digunakan untuk

menentukan pH larutan. Sebaliknya, harga pH sering digunakan untuk menghitung besarnya nilai Ksp.

Perhatikan soal berikut untuk menentukan hubungan Ksp dengan pH suatu larutan!

Jika larutan MgCl2 0,3 M ditetesi larutan NaOH,

pada pH berapakah endapan Mg(OH)2 mulai

Penyelesaian:

Ksp Mg(OH)2 = [Mg2+] [OH-]2

3,0 . 10-11 _{= (0,3) [OH}-_]2

[OH-_]2 _{= 10}-10

[OH-_]2 _{= 10}-5

pOH = 5 pH = 9

c. Dalam 1 liter terdapat CaF2 yang terlarut

sebanyak = 2 . 10-4 _{mol L}-1

Dalam 100 mililiter = 2 . 10-5 _{mol L}-1

Massa CaF2 =mol . Mr

=2 . 10-5 _{. 78}

= 156 . 10-5 _g

Jadi banyaknya CaF2 yang terlarut dalam 100 ml

larutan adalah 156 . 10-5 _g

C. Makna Hasil Kali Kelarutan

Harga Ksp suatu elektrolit dapat digunakan untuk

memperkirakan apakah elektrolit tersebut dapat larut atau mengendap dalam suatu larutan.

Semakin besar harga Ksp suatu senyawa, maka

semakin mudah larut senyawa tersebut. Dengan

membandingkan harga Ksp dengan harga hasil kali

konsentrasi ion-ion (Qsp) yang ada dalam larutan

yang dipangkatkan dengan koefisien reaksi masing-masing, maka ada tiga kemungkinan yang akan terjadi jika dua buah larutan elektrolit dicampurkan, yaitu:

• Jika Qsp < Ksp, larutan belum jenuh (tidak ada

endapan)

• Jika Qsp > Ksp, larutan lewat jenuh (ada endapan)

Perhatikan contoh soal berikut untuk memperkirakan apakah elektrolit tersebut dapat larut atau mengendap dalam suatu larutan!

Diketahui 500 mL larutan Pb(NO3)2 M

dicampurkan dengan 1 L larutan NaI 10-2 _{M. Jika}

diketahui Ksp PbI2 = 6 . 10-9, tentukan apakah

terbentuk endapan atau belum? Penyelesaian:

Mol Pb2+ _{= V . M}

= 0,5 L . 10-3 _M

= 5 . 10-4 _mol

Mol I- _{= V . M}

= 1,0 L . 10-2 _M

= 1 . 10-2 _mol

Suatu zat elektrolit umumnya lebih mudah larut dalam pelarut air murni daripada dalam air yang mengandung salah satu ion dari elektrolit tersebut. Jika AgCl dilarutkan dalam larutan NaCl

atau larutan AgNO3, ternyata kelarutan AgCl dalam

larutan-larutan tersebut akan lebih kecil jika dibandingkan dengan kelarutan AgCl dalam air murni. Hal ini disebabkan karena sebelum AgCl(s)

terionisai menjadi Ag+

(aq) atau Cl–(aq), di dalam

larutan sudah terdapat ion Ag+ _{(dari AgNO}

3) atau

ion Cl– _{(dari NaCl).}

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)

Sesuai dengan Asas Le Chatelier,

penambahan Ag+ _{atau Cl}– _{akan menggeser}

kesetimbangan ke kiri, sehingga AgCl yang larut

makin sedikit. Dengan demikian, adanya ion

sejenis akan memperkecil kelarutan suatu elektrolit.

Perhatikan gambar berikut untuk memperjelas pemahaman Anda tentang pengaruh ion senama terhadap kelarutan suatu zat.

Gambar a: Larutan jenuh PbCrO4

Gambar b: Larutan Pb(NO3)2ditambahkan pada

larutan jenuh PbCr04

Perhatikan soal berikut untuk menentukan pengaruh ion senama terhadap kelarutan suatu garam!

Jika diketahui Ksp AgCl pada suhu 25oC adalah 2 .

10-10 _{mol L}-1_{, bandingkanlah kelarutan AgCl dalam:}

a. Air murni (pada suhu yang sama) b. Larutan NaCl 0,1 M

Penyelesaian:

a. Misal, kelarutan AgCl dalam air = s mol L-1

AgCl(s)  Ag+(aq) + Cl-(aq)

s mol L-1 _{s mol L}-1 _{s mol L}-1

0,1 mol L-1 _{0,1 mol L}-1 _{0,1 mol L}-1

Jadi, di dalam sistem terdapat: [Ag+_{] = n mol L}-1

[Cl-_{] = (n + 0,1) mol L}-1

Karena [Cl-_{] yang berasal dari AgCl sangat}

sedikit dibandingkan dengan [Cl-_{] yang berasal dari}

larutan NaCl, maka [Cl-_{] yang berasal dari AgCl}

dapat diabaikan, sehingga: Ksp AgCl = [Ag+] x [Cl-]

2 . 10-10 _{= (n) (0,1)}

n = 2 . 10-9 _{mol L}-1

Kelarutan AgCl dalam air murni, 1,41.10–5 _mol.L–1

jauh lebih besar daripada kelarutan AgCl dalam

larutan NaCl yang besarnya hanya 2 . 10–9 _mol.L–

1_{. Dengan demikian, telah terbukti bahwa adanya}

ion senama akan memperkecil kelarutan suatu elektrolit.

E. Hubungan Ksp dengan pH

Harga Ksp suatu basa dapat digunakan untuk

menentukan pH larutan. Sebaliknya, harga pH sering digunakan untuk menghitung besarnya nilai Ksp.

Perhatikan soal berikut untuk menentukan

hubungan Ksp dengan pH suatu larutan!

Penyelesaian:

Ksp Mg(OH)2 = [Mg2+] [OH-]2

3,0 . 10-11 _{= (0,3) [OH}-_]2

[OH-_]2 _{= 10}-10

[OH-_]2 _{= 10}-5

pOH = 5

pH = 9