Kelarutan (s) dan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)
Tim Dosen Kimia Dasar FTP UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Kelarutan (s) Kelarutan (solubility) adalah jumlah maksimum suatu zat yang dapat larut dalam suatu pelarut. Satuan kelarutan umumnya dinyatakan dalam gramLˉ¹ atau molL ˉ¹ (M) Contoh : Kelarutan AgCl dalam air adalah 1,3 10ˉ²M. Kelarutan AgCl dalam larutan NaCl 0,1 M adalah 1,710ˉ¹º M Kelarutan Ca(OH)2 = 20 mg/100 ml, maka dalam 100 ml larutan maksimal terdapat 20 mg (Ca(OH)2
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan Suatu Zat • Jenis Pelarut Senyawa polar (mempunyai kutub muatan) akan mudah larut dalam senyawa polar. Misalnya gula, NaCl, alkohol, dan semua asam merupakan senyawa polar. Senyawa non polar akan mudah larut dalam senyawa non polar. Misalnya lemak mudah larut dalam minyak. Senyawa non polar umumnya tidak larut dalam senyawa polar,misalnya NaCl tidak larut dalam minyak tanah.
• Suhu Kelarutan zat padat dalam air semakin tinggi bila suhunya dinaikkan. Adanya panas (kalor) mengakibatkan semakin renggangnya jarak antara molekul zat padat tersebut. Merenggangnya jarak antara molekul zat padat menjadikan kekuatan gaya antar molekul tersebut menjadi lemah sehingga mudah terlepas oleh gaya tarik molekul-molekul air •
Pengadukan Tumbukan antarpartikel gula dengan pelarut akan semakin cepat, sehingga gula mudah larut dalam air.
Kesetimbangan Kelarutan • Kesetimbangan homogen fase pereaksi dan hasil reaksinya sama. Contoh:Fe2+(aq) + SCN–(aq) ↔ Fe(SCN)2+(aq) • Kesetimbangan heterogen fase pereaksi dan hasil reaksinya berbeda. Contoh: AgCl(s) ↔ Ag+(ag) + Cl–(ag)
Konstanta Kesetimbangan untuk beberapa Pereaksi
• Jika suatu senyawa ion yang berwujud padat dimasukkan ke dalam air, biasanya akan larut membentuk ion-ion. • Apakah semua senyawa ion larut dalam air dan bagaimana hubungan konsep kesetimbangan dengan kelarutan zat?
Reaksi: CaC2O4 (s) ↔ Ca2+(aq) + C2O42–(aq) Harga kelarutan NaCl = 6,41 mol L–1 Harga kelarutan CaC2O4 = 4,7969.10-5 mol L–1 Maka NaCl dan CaC2O4 yang dapat larut dalam 100 mL larutan adalah: NaCl sebanyak = 0,641 x 58,5 g = 37,5 g CaC2O4 sebanyak = 0,479.10-5 x 128 g = 6,14.10–3 g = 6,14 mg Kesimpulan NaCl adalah senyawa yang mudah larut dalam air atau kelarutannya tinggi, sedangkan CaC2O4 adalah senyawa yang sukar larut dalam air atau kelarutannya rendah.
Contoh Soal Di dalam 200 mL larutan terlarut 5,3 mg Ag2CrO4 (Mr Ag2CrO4 =332). a. Tulislah reaksi kesetimbangan Ag2CrO4 dalam air! b. Berapakah kelarutan Ag2CrO4 dalam mol L–1 larutan?
Penyelesaian a. Ag2CrO4(aq) ↔ 2Ag+(aq) + CrO42–(aq) b. 5,3 mg Ag2CrO4 = (5,3 . 10-3 ) / 332 mol = 1,6.10-5 mol Kelarutan Ag2CrO4 = 1000/200 x 1,6.10-5 = 8.10-5 mol L–1
Hasil Kali Kelarutan (Ksp) • adalah hasil kali konsentrasi ion-ion dalam larutan jenuh, dipangkatkan masingmasing koefisien reaksinya. Contoh (1) AgI Ag+ + I- …… Ksp Agr = [Ag+ ] [I-] (2) PbCl2 Pb2+ + 2 Cl- …. Ksp PbCl2 = [Pb2+ ] [Cl-]2 Secara umum : A x By x A+y + y B-x Ksp. AxBy = [ A+y ]x [ B-x ]y
Hasil Kali Kelarutan (Ksp) • Jadi, Ksp merupakan batas maksimal hasil kali konsentrasi ion-ion dalam larutan jenuh elektrolit yang sukar larut dalam air. Dalam perhitungan-perhitungan, jika hasil kali konsentrasi ion-ion (Qc): 1. Qc < Ksp :berarti larutan belum jenuh (tidak ada endapan) 2. Qc = Ksp :berarti larutan tepat jenuh (belum ada endapan) 3. Qc > Ksp :berarti larutan lewat jenuh (terjadi endapan)
Meramalkan Pengendapan berdasarkan Ksp Contoh soal:
500 mL larutan Pb(NO3)2 10–3 M dicampurkan dengan 1 liter larutan NaI 10–2 M. Jika diketahui Ksp PbI2 = 6 . 10–9, Tentukan apakah terbentuk endapan atau belum? Jawab :
Mol Pb2+ = V . M = 0,5 liter × 10–3 M = 5 . 10–4 mol Mol I–
=V.M = 1,0 liter × 10–2 M = 1 . 10–2 mol
Konsentrasi setelah pencampuran: [Pb2+] = mol Pb2+/ volum total = 5 . 10–4mol /1,5 L = 3,33 . 10–4 M [I–] = mol I- / volum total = 1 . 10–2 mol/1,5 L = 6,67 . 10–3 M Qc = [Pb2+][I–] = (3,33 . 10–4) (6,67 . 10–3) = 1,5.10–8 M Ksp PbI2 = 6 . 10–9 Harga Qc > Ksp maka terjadi pengendapan PbI2
Hubungan Kelarutan (s) dan Hasil Kali Kelarutan (Ksp) • nilai kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan (Ksp) sama-sama dihitung pada larutan jenuh Untuk senyawa AmBn yang terlarut, maka ia akan mengalami ionisasi dalam sistem kesetimbangan: AmBn (s) ↔ mAn+ (aq) + nBm– (aq) s mol L–1 m.s mol L–1 n.s mol L–1
AmBn (s) ↔ m An+ (aq) + s mol L–1 m . s mol L–1 Ksp AmBn = [An+]m [Bm–]n = (ms)m . (ns)n = mm.sm.nn.sn = mm.nn.sm+n
sm+n = s =
nBm– (aq) n . s mol L–1
Hubungan Kelarutan dengan Hasil Kali Kelarutan dapat pula dinyatakan :
Ksp = (n – 1)n–1 . sn dengan: n = jumlah ion dari elektrolit s = kelarutan elektrolit (mol.L–1) • Untuk elektrolit biner (n = 2): Ksp = s2 atau s = √Ksp • Untuk elektrolit terner (n = 3): Ksp = 4s3 atau s = 3√Ksp/4
Contoh Soal Diketahui Ksp CaF2 = 3,2 . 10–11 a. Tentukan kelarutan garam CaF2 dalam air! b. Tentukan konsentrasi ion Ca2+ dan F- pada keadaan jenuh! c. Berapa massa garam CaF2 yang terlarut dalam 100 mL larutan? (Mr CaF2 = 78 ) Jawab:
a .
= 2 . 10–4 mol.L–1 Jadi, kelarutan CaF2 dalam air adalah 2 . 10–4 mol.L–1 b.
CaF2 (s) ↔ Ca2+ (aq) + 2F– (aq) kelarutan s s 2s [Ca2+] = s = 2 . 10–4 mol.L–1 [F–] = 2s = 4 . 10–4 mol.L–1
c. Dalam 1 liter terdapat CaF2 yang terlarut sebanyak = 2 . 10–4 mol.L–1 Dalam 100 mL = 100/1000 × 2 . 10–4 mol = 2 . 10–5 mol Massa CaF2 = mol × Mr = 2 . 10–5 × 78 = 156 . 10–5 gram = 1,56 mg Jadi, banyaknya CaF2 yang terlarut dalam 100 mL larutan adalah 1,56 mg
Pengaruh Ion Sejenis • Perubahan Kelarutan Akibat Ion Sejenis Kelarutan garam dalam larutan yang telah mengandung elektrolit lain dengan ion yang sama dengan salah satu ion garam tersebut, akan lebih kecil dari kelarutan garam dalam air murni.
• Yang tidak berubah adalah Ksp garam tersebut. • Maka pengaruh adanya ion sejenis adalah : 1. memperkecil kelarutan zat yang sukar larut 2. makin besar konsentrasi ion sejenis, makin kecil kelarutannya.
Contoh Soal 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 Jawab:
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+] + [Cl–] 2. 10–10 = (s) (s) s = √ksp = √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 NaCl (s) ↔ Na+ (aq) + Cl– (aq) 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+] + [Cl–] 2 . 10–10 = (n) (0,1) n = 2 . 10–9 mol.L–1 Kelarutan AgCl dalam air murni adalah 1,41.10–5 mol.L–1 jauh lebih besar dari pada kelarutan AgCl dalam larutan NaCl yang besarnya hanya 2. 10–9 mol.L–1. Dengan demikian, telah terbukti bahwa adanya ion sejenis akan memperkecil kelarutan suatu elektrolit.
Hubungan Ksp dengan pH • Harga Ksp suatu basa dapat digunakan untuk menentukan pH larutan. • Sebaliknya, harga pH sering digunakan untuk menghitung besarnya nilai Ksp.
Contoh soal: Jika larutan MgCl2 0,3 M ditetesi larutan NaOH, pada pH berapakah endapan Mg(OH)2 mulai terbentuk? (Ksp Mg(OH)2 = 3,0 . 10–11 ) Jawab : Ksp Mg(OH)2 = [Mg2+][OH–]2 3,0 . 10–11 = (0,3) [OH–]2 [OH–]2 = 10–10 [OH–] = 10–5 M pOH = 5 pH = 14 – 5 = 9
Contoh soal: Bagaimana kelarutan suatu senyawa bila pH diperkecil atau diperbesar? Dengan mengatur pH kita dapat memperbesar atau memperkecil kelarutan senyawa elektrolit. Perhatikan kesetimbangan antara CaCO3 padat dengan ionionnya dalam suatu larutan. CaCO3 (s) ↔ Ca2+ (aq) + CO32- (aq) Jika pH larutan kita perkecil dengan menambahkan asam, maka H+ dari asam akan mengikat ion karbonat membentuk ion HCO3 2CO3 2– (aq) + H+ (aq) ↔ HCO32– (aq) Berdasarkan azas Le Chatelier, pengurangan [CO32–] mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke kanan, CaCO3 padat lebih banyak larut, maka pada reaksi tersebut penurunan pH akan menambah kelarutan.
Contoh pengaruh pH terhadap kelarutan dapat dilihat pada Tabel Data Kelarutan Mg(OH)2 dalam berbagai pH pH
Kelarutan Mg(OH)2
9
1,5 . 10-1 M
10
1,5 . 10-3 M
11
1,5 . 10-5 M
12
1,5 . 10-7 M
