KIMIA LARUTAN

KIMIA LARUTAN

KIMIA LARUTANPEMBAHASANPENGANTARLARUTANSATUAN KONSENTRASIPENGARUH SUHU DAN TEKANANSIFAT SIFAT KOLIGATIF LARUTANa. Pengantar Svante August Arrhenius (1859 1927), mengajukan teori ionik untuk larutan elektrolit. Hasil percobaan menunjukkan bahwa hantaran listrik dari larutan-larutan garam tertentu meningkat jika larutan tersebut diencerkan.Dikemukan bahwa larutan seperti itu mengandung suatu campuran antara bagian aktif (elektrolit) dan bagian tidak aktif (non elektrolit). Apabila diencerkan, bagian aktif meningkat sehingga disosiasi elektrolitik meningkat.b. larutanTerdapat banyak jenis larutan, yang paling lazim adalah larutan cair yang pelarutnya berupa cairan dan zat terlarutnya berupa padatan atau cairan

Molekul-molekul yang memiliki jenis gaya antarmolekul serupa akan bercampur dengan mudah

Larutan adalah campuran homogen atau serba sama antara dua zat atau lebih.

Larutan = pelarut + zat terlarut

Kelarutan ialah ukuran kuantitatif dari banyaknya zat terlarut yang dilarutkan dalam pelarut pada suhu tertentu

b.1. jenis larutanKarena kebanyakan reaksi kimia berlangsung bukan antara padatan murni, cairan murni atau gas murni, melainkan antara ion-ion dan molekul-molekul yang terlarut dalam air atau pelarut lain, maka kita dapat membedakan enam jenis larutan, bergantung pada wujud asal komponen larutan.

tabel 1. jenis-jenis larutanZat terlarutPelarutWujud larutan yang dihasilkanContoh GasGasGasUdaraGasCairanCairanAir soda (CO2 dalam air)GasPadatanPadatanGas H2 dalam paladiumCairanCairanCairanEtanol dalam airPadatanCairanCairanNaCl dalam airPadatanPadatanpadatanKuningan, solderb.2. klasifikasi larutan

Larutan juga dibedakan berdasarkan kemampuannya melarutkan zat terlarut, yaitu larutan jenuh, larutan tak jenuh, dan larutan lewat jenuh.

Larutan jenuh (saturated solution) merupakan larutan yang mengandung jumlah maksimum zat terlarut di dalam pelarut pada suhu tertentu

Larutan tak jenuh (unsaturated solution), larutan yang memiliki zat terlarut lebih sedikit dibandingkan kemampuannya untuk melarutkan

Larutan lewat jenuh (supersaturated solution), mengandung lebih banyak zat terlarut dibandingkan yang terdapat dalam larutan jenuh.Larutan lewat jenuh tidak bersifat stabil, sehingga pada saatnya sebagian zat terlarut akan terpisah dari larutan lewat jenuh sebagai kristal.Proses terpisahnya zat terlarut dari larutan dan membentuk kristal disebut kristalisasi.

DERAJAT IONISASI/DISOSIASI

a. ELEKTROLIT KUATKCl, As. Kuat, Bs Kuat Tdk ada lagi molekul-molekul dari solute, semua telah terdissosiasi menjadi ion.KCL harga i harusnya = 2 ? Ada konsentrasi efektif = aktivitas (gaya tarik menarik antar ion) b. ELEKTROLIT LEMAHAsam Lemah atau Basa lemah ionisasinya hanya mencapai batas tertentu. Konsentrasi = aktivitas. Harga i berbeda bukan karena adanya gaya tarik menarik antar ion tetapi derajat ionisasi.

b.3. proses pelarutanGaya tarik-menarik antarmolekul memainkan peranan penting dalam pembentukan larutan, dimana partikel zat terlarut akan menyebar ke seluruh pelarut.Kemudahan partikel zat terlarut menggantikan molekul pelarut bergantung pada kekuatan relatif dari tiga jenis reaksi:Interaksi pelarut-pelarutInteraksi zat terlarut zat terlarutInteraksi pelarut zat terlarut

Proses pelarutan berlangsung dalam tiga tahap berbeda:

tahap 1 : pemisahan molekul pelarut tahap 2 : pemisahan molekul zat terlarut

tahap 3 : molekul pelarut dan molekul zat terlarut bercampur

Kalor pelarutan Hlarutan mengikuti rumus:Hlarutanpe= H1 + H2 + H3

Jika tarik-menarik zat terlarut-pelarut lebih kuat dibandingkan tarik-menarik pelarut-pelarut dan tarik-menarik zat terlarut-zat terlarut, maka proses pelarutanlah yang berlangsung (eksotermik, Hlarutan< 0)

Jika interaksi zat terlarut-pelarut lebih lemah dibandingkan interaksi pelarut-pelarut dan interaksi zat terlarut-zat terlarut, maka prosesnya endotermik Hlarutan>0

endotermikEndotermik / eksotermik

c. Satuan konsentrasiEmpat satuan konsentrasi yang umum untuk larutan adalah persen berdasarkan massa, fraksi mol, molaritas, dan molalitas.Masing-masing memiliki keunggulan dan keterbatasan.c.1. jenis satuan konsentrasiPersen berdasar massa persen berdasar massa (percent by mass) didefinisikan sebagai:

Persen berdasar massa tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan dari dua kuantitas yang sama

Molaritas (M)molaritas didefinisikan sebagai banyaknya mol zat terlarut dalam 1 L larutan, artinya( mol/L)

Molalitas (m)banyaknya mol zat terlarut yang dilarutkan dalam 1 kg (1000 g) pelarut.

Contoh 1Hitunglah molalitas larutan asam sulfat yang mengandung 24,4 g asam sulfat dalam 198 g air. Massa molar asam sulfat adalah 98,08 g/mol.Jawab:

= 1,26 mol H2SO4/kg H2O = 1,26 m

Perbandingan satuan-satuan konsentrasimolaritas umumnya lebih banyak digunakan dibanding molalitas karena lebih mudah untuk mengukur volume larutan daripada menimbang larutan.

sebaliknya, molalitas tidak bergantung pada suhu, sebab konsentrasi dinyatakan dalam jumlah mol zat terlarut dan massa pelarut, sedangkan volume larutan meningkat dengan meningkatnya suhu sehingga dapat mempengaruhi akurasi percobaan.

persen massa serupa dengan molalitas dalam hal ketergantungan terhadap suhu, sehingga kita tidak perlu mengetahui massa molar zat terlarut untuk dapat menghitung persen berdasar massa.

Contoh 2Hitunglah molaritas larutan 0,396 m glukosa (C6H12O6). Massa molar glukosa adalah 180,2 g/mol, dan kerapatan larutannya adalah 1,16 g/mL.Jawab: hitung massa total

Dari kerapatan kita hitung volume, maka molaritas larutan:

Kerapatan dari 2,45 M larutan metanol (CH3OH) ialah 0,976 g/mL. Berapa molalitas larutan tersebut? Massa molar metanol ialah 32,04 g/molJawab: pertama, kita hitung massa total larutan

Jumlah air dalam larutan

Sekarang molalitas dapat kita hitung:

d. Pengaruh suhu dan tekanan terhadap kelarutanSuhu umumnya sangat mempengaruhi kelarutan zat.Tekanan dapat mempengaruhi kelarutan gas dalam cairan tetapi tidak banyak berpengaruh jika zat terlarutnya berupa padatan atau cairan.d.1. pengaruh suhu terhadap kelarutan Kelarutan padatan dan suhusecara umum, meskipun tidak semua, kelarutan zat padatan meningkat dengan meningkatnya suhu. Namun, tidak ada korelasi yang jelas antara tanda dari Hlarutan dengan variasi kelarutan terhadap suhuKelarutan gas dan suhukelarutan gas dalam air biasanya menurun dengan meningkatnya suhu karena molekul udara yang terlarut mulai mendidih dan keluar dari larutan jauh sebelum air itu sendiri mendidih.

d.2. pengaruh tekanan terhadap kelarutan gasHubungan kuantitatif antara kelarutan gas dan tekanan ditunjukkan oleh hukum Henry (Henrys Law), yang menyatakan bahwa kelarutan gas dalam cairan berbanding lurus dengan tekanan gas di atas larutannya.

Dengan, c adalah konsentrasi molar (mol per liter) gas yang terlarut; P ialah tekanan (dalam atmosfer) gas di atas larutan; dan untuk gas tertentu, k adalah konstanta yang bergantung hanya pada suhu (mol/L. atm)

Hukum henry ditinjau dari segi teori kinetika molekulBanyaknya gas yang akan terlarut dalam pelarut bergantung pada seberapa sering molekul-molekul dalam fasa gas bertumbukan dengan permukaan cairan dan terjebak oleh fasa cairan

Contoh hukum Henry ialah pembuihan minuman berkarbonasi bila tutup botol dibuka. Sebelum botol ditutup, botol diberi tekanan berupa campuran udara dan CO2 yang dijenuhkan dengan uap air.Pada setiap saat, jumlah molekul gas yang memasuki larutan sama dengan jumlah molekul terlarut yang bergerak memasuki fasa gas. Bila tekanan parsial dinaikkan, semakin banyak molekul yang larut dalam cairan karena semakin banyak molekul menabrak permukaan cairan

Karena meningkatnya konsentrasi molekul dalam fasa gas dan juga larutan, jumlah molekul akan lebih banyak dalam (b) dibandingkan dalam (a) dimana tekanan parsialnya lebih rendah.

Contoh 3Kelarutan gas nitrogen pada 25oC dan 1 atm ialah 6,8x10-4 mol/L. Berapa konsentrasi nitrogen yang terlarut dalam air pada kondisi atmosfer? Tekanan parsial gas nitrogen pada tekanan atmosfer ialah 0,78 atm.Jawab:6,8x10-4 mol/L = k ( 1 atm) k = 6,8x10-4 mol/L.atmJadi kelarutan gas nitrogen dalam air ialah:c = (6,8x10-4 mol/L.atm) (0,78 atm)= 5,3x10-4 mol/L= 5,3x10-4 M

e. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit dan Non elektrolitKehadiran zat terlarut mempengaruhi tekanan uap, titik didih, dan titik beku pelarut.

Bila larutan dipisahkan dari pelarutnya dengan menggunakan membran semi permeabel, dikenal sebagai proses osmosis.

Sifat koligatif larutan ditentukan oleh jumlah partikel (ion, molekul) dalam larutan. Oleh karena itu, untuk konsentrasi yang sama, sifat koligatif larutan elektrolit akan berbeda dengan sifat koligatif larutan non-elektrolit.

Hal ini dikarenakan jumlah partikel dalam larutan elektrolit akan lebih banyak karena adanya proses ionisasi zat terlarut.Zat elektrolit jika dilarutkan akan terionisasi menjadi ion-ion yang merupakan partikel partikel di dalam larutan ini. Hal ini menyebabkan jumlah partikel pada satu mol larutan elektrolit lebih banyak daripada larutan nonelektrolit.

Banyak ion yang dihasilkan dari zat elektrolit tergantung pada derajat ionisasinya (). Larutan elektrolit kuat mempunyai derajat ionisasi lebih besar daripada larutan elektrolit lemah, yaitu mendekati satu untuk larutan elektrolit kuat dan mendekati nol untuk larutan elektrolit lemah. Secara umum dapat disimpulkan bahwa: untuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit memiliki sifat koligatif larutan yang lebih besar dibandingkan larutan non elektrolit.

Untuk menghitung nilai sifat-sifat koligatif larutan elektrolit, persamaan-persamaan yang diberikan sebelumnya untuk larutan non-elektrolit dapat digunakan dengan menambahkan faktor i, seperti diusulkan vant Hoff (1880).

Nilai faktor vant Hoff merupakan perbandingan antara efek koligatif larutan elektrolit dengan larutan non-elektrolit pada konsentrasi yang sama.

Derajat ionisasi dirumuskan sebagai berikut: Menurut Vant Hoff, i = 1 + (n 1) = jumlah molekul zat yang terurai/jumlah molekul mula-mula yang sama.i = jumlah partikel yang diukur/jumlah partikel yang diperkirakan

Tabel 2. Tekanan uap jenuh air pada berbagai suhu

Tabel 3. konstanta kenaikan titik didih Molal dan konstanta penurunan titik beku molal untuk beberapa cairan yang umum

Contoh 4Pada 25oC, tekanan uap air murni ialah 23,76mmHg dan tekanan uap larutan urea ialah 22,98 mmHg. Perkirakan molalitas larutan terse but.

Hitunglah titik didih dan titik beku larutan yang mengandung 478 g etilen glikol dalam 3202 g air.Tekanan Osmosis

Tekanan yang diperlukan untuk menghentikan proses osmosis pelarut ke dalam larutan melalui suatu selaput semi-permeabel. Larutan non-elektrolit : = M R TLarutan elektrolit : = i M R T