Bab 8 Larutan

5/19/2018 Bab 8 Larutan

1/17

1

http://chem.fmipa.ipb.ac.id

Bab 8LARUTAN

Departemen Kimia IPB

Dept. Kimia FMIPA IPB

Ikthisar

Konsep Larutan1

Konsentrasi Larutan2

Kesetimbangan Larutan3

Sifat Koligatif4

Larutan adalah campuran yang homogen dari dua atau

lebih zat.

Konsep Larutan1

ZAT TERLARUT PELARUT LARUTAN

Komponen minor Komponen

utama

Sistem

homogen

+

Larutan bisa berwujud gas (ex:udara), padat

(ex: alloy), cair (ex: air laut)

Pada kuliah ini yang akan dibahas larutan

berwujud cair

Konsep Larutan1

Larutan Zat pelarut Zat terlarut

Soft drink (l)

Udara (g)

Solder (s)

H2O

N2

Pb

Gula, CO2

O2, Ar, CH4

Sn

Contoh Larutan


2/17

2

sejenis melarutkan sejenis

like dissolve like

Dua zat dengan gaya-gaya antarmolekul yang samaakan cenderung saling melarutkan.

molekul non-polar dapat larut dalam pelarut non-polar CCl4 dalam C6H6

molekul polar dapat larut dalam pelarut polarC2H5OH dalam H2O

Senyawa ionik lebih dapat larut dalam pelarutpolar NaCl dalam H2O atau NH3 (l)

Kelarutan metanol dalam air

LARUTAN BERAIR DARI SPESIES MOLEKUL

Konsep Larutan1

Misal:

Zat terlarut : sukrosa

Pelarut : air

sukrosa (padatan, s) dilarutkan dalam air menghasilkan

larutan sukrosa (aqueous, aq)

C12H22O11 (s) C12H22O11 (aq)

LARUTAN BERAIR

REAKSI PELARUTAN MOLEKUL

Konsep Larutan1 LARUTAN BERAIR DARISPESIES IONIK (ELEKTROLIT)

setiap ion positif

dikelilingi molekul air

dan

setiap ion negatif juga

dikelilingi

molekul air

NaCl (s) Na+ (aq) + Cl-(aq)


3/17

3

Proses dimana sebuah ion dikelilingi oleh molekul-molekul

air yang tersusun dalam keadaan tertentu disebuthidrasi.

+

H2O

Elektrolit adalah suatu zat, yang ketika dilarutkan dalam air

akan menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus

listrik.

Nonelektrolit merupakan zat yang tidak menghantarkan arus

listrik ketika dilarutkan dalam air.

nonelektrolit elektrolit lemah elektrolit kuat

Contoh soal

Soal: Di dalam pelarut yang manakah tiap-tiap zat terlarut di

bawah ini akan dapat lebih larut?

(a) Br2 dalam benzena (C6H6) atau dalam air

(b) KCl dalam karbon tetra klorida (CCl4

) atau amonia (NH3

)

(c) Urea(NH2)2CO dalam karbon disulfida (CS2)atau dalam

air.

Jawab:

(a) benzena

(b) amonia

(c) air

Latihan

Soal: Di dalam pelarut yang manakah tiap-tiap zat terlarut di bawah

ini akan dapat lebih larut?

(a) Magnesium klorida dalam metanol(CH3OH) atau dalam propanol

(CH3CH2CH2OH).

(b) Etilena glikol(HOCH2CH2OH) dalam air atau dalam heksana(CH3CH2CH2CH2CH2CH3).

(c) Dietil eter(CH3CH2OCH2CH3) dalam etanol(CH3CH2OH) atau

dalam air.

Jawab:


4/17

4

2 Konsentrasi Larutan

Konsentrasisuatu larutan adalah banyaknya zatterlarut dalam sejumlah tertentu pelarut atau larutan.

a. Persen berdasar Massa

% massa =(% b/b)

x 100%massa zat terlarut

massa zat terlarut + massa pelarut

= x 100%massa zat terlarut

massa larutan

b. Persen berdasar Volume


x 100%volume zat terlarut

volume larutan% volume =(% v/v)

M =mol zat terlarut

liter larutan

d. Molaritas (M)

e. Molalitas (m)

m =mol zat terlarut

massa pelarut (kg)


c. Persen bobot/volume

x 100%volume zat terlarut

volume larutan% bobot/volume =(% b/v)

f. Fraksi Mol (X)

XA =mol zat A

jumlah mol seluruh komponen


g. ppm

banyaknya bagian zat terlarut dalam 106 bagian pelarut

h. ppbbanyaknya bagian zat terlarut dalam 109 bagian pelarut

ppm =mg terlarut

L larutanppm =

mg terlarut

Kg larutan

ppm =g terlarut

L larutanppm =

g terlarut

Kg larutan


5/17

5

Pengenceran larutan adalah prosedur untuk penyiapan larutanyang kurang pekat dari larutan yang lebih pekat.

Pengenceran

Penambahan

pelarut

Mol zat terlarut

Sebelum pengenceran (i)

Mol zat terlarut

Setelah pengenceran (f)=

MiVi MfVf=

Contoh soal

Soal: Hitunglah molalitas suatu larutan yang dibuat dengan

cara melarutkan 75,0 g Ba(NO3)2 (s) ke dalam 374,00 g air

pada 250C.

Jawab:

75,0 g Ba(NO3)2 x 1 mol = 0,287 mol261,32 g

molalitas = = 0,76739 m = 0,767 m0,374 kg

0,287 mol

massa molar Ba(NO3)2 = 261,32 g/mol

Bagaimana menyiapkan 60,0 mL 0,2 M

HNO3 dari larutan stok 4,00 MHNO3?

Contoh soal

MiVi = MfVf

Mi = 4,00 Mf= 0,200 Vf= 0,06 L Vi = ? L

Vi =MfVf

Mi=

0,200 x 0,06

4,00= 0,003 L = 3 mL

3 mL asam + 57 mL air = 60 mL larutan

Jawab:

Soal: konsentrasi asam klorida komersial adalah 11,8 M

dan memiliki kerapatan 1,190 g/ml. Hitunglah

(a) % massa HCl,

(b) molalitas

(c) fraksi mol dari HCl.

Latihan

Jawaban


6/17

6

Soal:

Hitunglah konsentrasi dalam satuan molaritas dan ppm

dari 1,74 molal larutan sukrosa (C12H22O11) yang

kerapatannya 1,12 g/mL.

Latihan

Jawaban

BILA PERISTIWA PELARUTAN = PERISTIWA PENGENDAPAN

AKAN DIPEROLEH JUMLAH ZAT TERLARUT DI DALAM LARUTAN TETAP

LARUTANNYA DISEBUT LARUTAN JENUH (Kesetimbangan dinamis)

PEMBENTUKAN LARUTAN JENUH


Larutan jenuhmengandung jumlah maksimum zatterlarut yang dapat larut dalam suatu pelarut pada suhutertentu.

Larutan takjenuhmengandung zat terlarut lebih sedikitdaripada yang sebenarnya dapat dilarutkan oleh pelarutpada suhu tertentu.

Larutan lewat-jenuhmengandung zat terlarut lebihbanyak daripada yang terdapat dalam larutan jenuh padasuhu tertentu.


Jenis Larutan

Kelarutan meningkatketika suhu meningkat

Kelarutan menurun ketikasuhu meningkat

Suhu dan Kelarutan

Kelarutan padatan dan suhu


7/17

7

Suhu dan Kelarutan O2

Kelarutan gas dan suhu

Kelarutan biasanyamenurun ketikasuhu meningkat

Tekanan dan Kelarutan Gas

Kelarutan suatu gas dalam cairan berbanding lurusdengan tekanan gas di atas larutan (hukum Henry).

c= kP

c= konsentrasi (M) gas yang terlarut

P= tekanan gas di atas larutan

k= konstanta (mol/Latm) yang hanyabergantung pada suhu

P rendah

crendah

Ptinggi

c tinggi

Diketahui kelarutan H2S(g) 437,0 cm3 dalam 100,0 g H2O

(STP). Berapa konsentrasi molal pada tekanan 10,0 atm ?

Contoh soal

Jawab:

Mol H2S = 437,0 cm3 x 1 L x 1 mol = 0,0195 mol

1000 cm3 22,4 L

molalitas H2S = 0,0195 mol = 0,195 m

0,1 kg

Konsentrasi molal pada 10 atm = k x P

= 0,195 m/1 atm x 10 atm

= 1,95 m

Diketahui kelarutan zat X adalah 0,1g/mL pada 1 atm.

Berapa konsentrasi Molar pada tekanan 10,0 atm jika Ar X

adalah 100 g/mol

Latihan soal

Jawab:


8/17

8

Contoh Fenomena

hubungan tekanan dan

kelarutan

Kesetimbangan Kelarutan

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

Ksp = [Ag+][Cl-] Ksp adalahkonstanta hasilkali kelarutan

Ag2CO3 (s) 2Ag+ (aq) + CO3

2- (aq) Ksp = [Ag+]2[CO3

2-]

Ca3(PO4)2 (s) 3Ca2+

(aq) + 2PO43-

(aq) Ksp = [Ca2+

]3

[PO33-

]2

konstanta hasil kali kelarutan (hasil kali kelarutan) = hasil kali

konsentrasi molar dari ion-ion penyusun dipangkatkan koefisien

stoikiometri pada kesetimbangan

MgF2 (s) Mg2+ (aq) + 2F- (aq) Ksp = [Mg

2+][F-]2

Latihan soal

Tulislah hasilkali kelarutan dari

(a) perak bromida;

(b) stronsium fosfat;

(c) aluminum karbonat;

(d) nikel(II) sulfida.

Jawaban


9/17

9

Kelarutan Molar (mol/L) jumlah mol zat terlarut dalam 1 L larutanjenuh.

Kelarutan (g/L) jumlah gram zat terlarut dalam 1 L larutan jenuh.

17.6 17.6

Kelarutan kalsium sulfat adalah 0,67 g/L. Tentukan nilaiKspKalsium sulfat

Catatan: Kelarutan adalah konsentrasi suatu larutan jenuh.

Konstanta hasilkali kelarutan adalah konstanta kesetimbangan.

Contoh soal

Jawaban

Perlu mengubah kelarutan menjadi kelarutan molar

0,67 g/L x 1 mol = 4,9 x 10-3 mol/L

136,2 g

CaSO4(s) Ca2+

(aq) + SO42-

(aq)

[Ca2+]= 4,9 x 10-3 mol/L, [SO42- ] = 4,9 x 10-3 mol/L

Ksp = [Ca2+] [SO4

2- ]

= (4,9 x 10-3 ) (4,9 x 10-3 )

= 2,4 x 10-5

(a) timbal kromat adalah senyawa tak dapat larut yang digunakan

sebagai pigmen. Kelarutannya dalam air adalah 1,6 x 10 -5g/100mL.

BerapakahKsp-nya?

(b) Kelarutan molar dari perak sulfat adalah 1,5 x 10-2 mol/L.

Berapakah Ksp-nya?

Latihan soal

Jawaban


10/17

10

Berapakah kelarutan perak klorida dalam g/L jika Ksp AgCl

adalah 1,6 x 10-10

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

Ksp = [Ag+][Cl-]Awal (M)

Perubahan (M)

Akhir (M)

0,00

+s

0,00

+s

s s

Ksp = s2

s = Ksps = 1,3 x 10-5

[Ag+] = 1,3 x 10-5 M [Cl-] = 1,3 x 10-5 M

kelarutan AgCl =1,3 x 10-5 mol AgCl

1 L larutan

143,35 g AgCl

1 mol AgClx = 1,9 x 10-3 g/L

Ksp = 1,6 x 10-10

Contoh soal Latihan soal

Jawaban

a. Berapakah kelarutan BaSO4 dalam g/L jika Ksp BaSO4 adalah

1,1 x 10-10

b. Berapakah kelarutan Ca3(PO4)2 dalam g/L jika Ksp Ca3(PO4)2adalah 1,2 x 10-26

Pelarutan suatu padatan ionik ke dalam larutan berair:

Q = Ksp Larutan jenuh

Q < Ksp Larutan tak jenuh Tidak ada endapan

Q > Ksp Larutan lewat jenuh Endapan akan terbentuk

Q = [Ag+]0[Cl-] 0

Subskrip 0 menunjukkan konsentrasi awal dan tidak selalu berarti

konsentrasi pada kesetimbangan

hasil kali ion, Q = hasil kali konsentrasi molar dari ion-ion

penyusun dipangkatkan koefisien stoikiometri

Contoh soal: Memprediksi Reaksi Pengendapan

Jika 2,00 mL NaOH (0,200 M) ditambahkan ke dalam 1,00 L CaCl2(0,100M), apakah akan terjadi endapan?

Ion-ion yang ada dalam larutan adalah Na+, OH-, Ca2+, Cl-.

Zat yang mungkin mengendap adalah Ca(OH)2 (aturan kelarutan).

Apakah Q > Ksp untukCa(OH)2?

[Ca2+]0 = 0,100 M [OH-]0 = 4,0 x 10

-4 M

Ksp = [Ca2+][OH-]2 = 8,0 x 10-6

Q = [Ca2+]0[OH-]0

2 = (0,10) x (4,0 x 10-4)2 = 1,6 x 10-8

Q < Ksp Tidak ada endapan


11/17

11

Latihan soal

Jawaban

Sebanyak 75 mL NaF 0,060 M dicampur dengan 25 mL Sr(NO 3)20,15 M. Tentukan apakah terbentuk endapan SrF2jika

Ksp SrF2 = 2,0 x 10-10

Efek ion senama adalah pergeseran kesetimbangan yang disebabkan

oleh penambahan senyawa yang memiliki ion yang sama zat yangdilarutkan.

Adanya ion senama menurunkan ionisasi asam

lemah atau basa lemah.

Perhatikan campuran CH3COONa (elektrolit kuat) dan CH3COOH

(asam lemah).

CH3COONa (s) Na+ (aq) + CH3COO

- (aq)

CH3COOH (aq) H+ (aq) + CH3COO

- (aq)

ion

senama

Efek Ion Senama dan Kelarutan

Adanya ion senama akan menurunkan kelarutan

garam.

Berapakah kelarutan molar AgBr dalam (a) air murni dan (b)

0,0010MNaBr?

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq)

Ksp = 7,7 x 10-13

s2 = Ksp

s = 8,8 x 10-7

NaBr (s) Na+ (aq) + Br- (aq)

[Br-] = 0,0010 M

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq)

[Ag+] = s

[Br-] = 0,0010 + s 0,0010

Ksp = 0,0010 x s

s = 7,7 x 10-10

Sifat-sifat Koligatif

Sifat-sifat larutan yang bergantung pada banyaknya partikel

(atom, molekul, ion) zat terlarut dan tidak begantung pada

jenis zat terlarut

I ) Penurunan Tekanan-Uap - Hukum Raoult

II ) Kenaikan Titik-Didih

III ) Penurunan Titik-Beku

IV ) Tekanan Osmotik

P1 = X1 P 1

Td = Kd m

Tb = Kb m

= MRT


12/17

12

Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit

Penurunan Tekanan-Uap

Hukum Raoult

Jika larutan hanya mengandung satu zat terlarut:

X1 = 1 X2

P 10 - P1 = P= X2 P 1

0

P 10 = tekanan uap pelarut murni

X1 = fraksi mol pelarut

X2 = fraksi mol zat terlarut

P1 = X1 P 10

P= X2P 10

PA = XA P A0

PB = XB P B0

PT = PA + PB

PT = XA P A0 + XB P B

0

Larutan Ideal

Contoh soal

Pada suhu 25C tekanan uap benzena murni 0,1252 atm. Andaikan

6,40 g naftalena (C10H8) dengan massa molar 128,17 g mol-1 dilarutkan

dalam 78,0 g benzena (C6H6) dengan massa molar 78,0 g mol-1.

Hitunglah tekanan uap benzena di atas larutan, dengan asumsi perilaku

ideal

mol naftalena = 6,40 g x 1 mol = 0,05 mol

128,17 g

Mol benzena = 78,0 g x 1 mol = 1 mol

78,0 g

Tekanan uap benzena di atas larutan :

Pbenzena = Po x fraksi mol benzena

= 0,1252 atm x 1 mol = 0,119 atm

(1 + 0,05) mol

Penyelesaian

Kenaikan Titik-Didih

Td = TdT d0

Td > T d0 Td > 0

T d adalah titik didih pelarutmurni

0

T d adalah titik didih larutan

Td = Kd m

madalah molalitas larutan

Kd adalah konstanta kenaikantitik-didih molal (0C/m)

Tb Td


13/17

13

Penurunan Titik-Beku

Tb = T b Tb0

T b > Tb0 Tb > 0

T b adalah titik bekupelarut murni

0

T b adalah titik beku larutan

Tb = Kb m

13.6

madalah molalitas larutan

Kf adalah konstanta penurunantitik-beku molal (0C/m)

Tb Td

Kb C/m Kd C/m

Berapakah titik beku suatu larutan yang mengandung478 g etilena glikol (antibeku) dalam 3202 g air. Massamolar etilena glikol adalah 62,01 g.

Tb = Kb m

m =mol zat terlarut

massa pelarut (kg)= 2,41 m=

3,202 kg pelarut

478 g x1 mol

62,01 g

Kb air = 1,860C/m

Tb = Kb m= 1,860C/mx 2,41 m= 4,48 0C

Tb = -4,480C

Contoh soal Latihan soal

Hitunglah titik didih dan titik beku dari larutan benzena jika

257g naftalena (C10H8) dilarutkan ke dalam 500,00g benzena

(C6H6).


14/17

14

Tekanan Osmotik ()

Osmosisadalah aliran molekul pelarut secara selektif melewatimembran berpori dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat.

Membran semipermeabel memungkinkan molekul pelarutmelewatinya tetapi menhalangi lewatnya zat terlarut.

Tekanan osmotik ()tekanan yang dibutuhkan untukmenghentikan osmosis

encerlebihpekat

= MRT

Sel dalam suatu:

larutan

isotoniklarutan

hipotonik(kurang pekat)

larutanhipertonik

(lebih pekat)

seorang dokter yang meneliti sejenis hemoglobin melarutkan 21,5

mg protein dalam air pada 5,0 C hingga terbentuk 1,5 ml larutan

dengan tujuan untuk menghitung tekanan osmotiknya. Pada

kesetimbangan, larutan tersebut memiliki tekanan osmotik sebesar

3,61 torr. Berapakah massa molar hemoglobin tersebut?

P = 3,61 torr x = 0,00475 atm1 atm

760 torr

Suhu = 5,00C + 273,15 = 278,15 K

Contoh Soal

Jawaban

Volume = 1,5 ml x 1 L = 1,5 x 10-3 L

1000 ml

Volume = 21,5 mg x 1 g = 2,15 x 10-2 g

1000 mg

Lanjutan Jawaban

= MRT= massa/Mr x R x T

VMr= massa x R x T

x V

Mr = 2,15 x 10-2

g x 0,08205 L atm/mol K x 278,15 K0,00475 atm x 1,5 x 10-3 L

Mr = 6,87 x 104


15/17

15

7,85 g sampel suatu senyawa dengan rumus empiris C5H4 dilarutkandalam 301 g benzena murni. Titik bekunya adalah 1,05 di bawah

titik beku benzena murni. Berapakah massa molar dan apakah

rumus molekul dari senyawa tersebut (Kb = 5,12 C/m)

Contoh Soal

Jawaban

m = TbKb

massa/Mr = Tb Mr = massa x Kb

kg pelarut Kb Tb x kg pelarutMr = 7,85 g x 5,12 C/m1,05 C x 0,301 kg

Mr = 127 g/mol(C5H4)n = 127 g/mol n= 2, Rumus molekul C10H8

Sifat-sifat Koligatif Larutan Ionik

Untuk larutan ionik, banyaknya ion yang ada harusdiperhitungkan

i = faktor vant Hoff atau banyaknya ion yang ada

Untuk penurunan tekanan uap: P = i XterlarutP0

pelarut

Untuk kenaikan titik didih: Td = i Kdm

Untuk penurunan titik beku: Tb = i Kb m

Untuk tekanan osmotik: = i MRT

Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

0,1 mlarutan NaCl 0,1 mNa+ ion & 0,1 mCl- ion

0,1 mlarutan NaCl 0,2 mion dalam larutan

faktor vant Hoff(i)=jumlah partikel sebenarnya dalam lar. setelah penguraian

jumlah satuan rumus yang semula terlarut dalam larutan

faktor vant Hoff(i) = {1 + (n-1)}

1. Urutkan dari yang titik bekunya paling rendah

a. 0,1 m CaCl2, 0,1 m C12H22O11, 0,1m NaCl

b. 0,05 m HCl, 0,1m HCl, 0,1m HC2H3O2

2. Berapakah titik beku 0,010 m K2SO4 yang

dilarutkan dalam air

3. Tekanan osmotik dari 0,010 M KI adalah 0,456 atm

pada 25 C. Berapakah faktor vant hoff pada

konsentrasi ini?

Latihan Soal


16/17

16

Latihan Soal Mandiri

Keep Spirit !!!

1. Pada konsentrasi zat terlarut yang sama, jumlah partikeldalam larutan untuk spesies ionik lebih banyak daripada

untuk spesies molekul. Mengapa?

2. Suatu larutan asam sulfat berair 9,386 M memiliki rapatan

1,5090 g cm-3. Hitunglah molalitas, persen massa, dan

fraksi mol asam sulfat dalam larutan ini.

3. Larutan HCl yang dijual di pasaran memiliki konsentrasi

45,0% berdasarkan bobot dengan densitas 1,18 g/mL. Bila

kita memiliki 1 L larutan

a. Tentukan larutan dalam persen bobot/volumeb. Tentukan bobot air yang terkandung dalam larutan

c. Tentukan molaritas dan molalitas

d. Tentukan fraksi mol HCl dalam larutan

e. Tentukan konsentrasi dalam satuan ppm

4. Sebanyak 20 mL Ba(NO3)2 0,10 M ditambahkan pada 50,0 mL

Na2CO3 0,10 M. Apakah terbentuk endapan BaCO3

5. pH larutan jenuh logam hidroksida MOH ialah 9,68, tentukan

Ksp larutan ini ialah.

6. Hasil kali kelarutan PbBr2 ialah 8,9 x 10-6

. Tentukan kelarutanmolarnya (a) dalam air murni, (b) dalam larutan KBr 0,20 M

7. Sukrosa adalah suatu zat non atsiri melarut dalam air tanpa

proses ionisasi. Tentukan penurunan tekanan uap pada 25oC

dari 1,25 m larutan sukrosa. Diasumsikan larutan terbentuk

bersifat ideal. Tekanan uap untuk air murni pada 25oC adalah

23,8 torr.

8. Tekanan uap heptana murni pada 40oC adalah 92,0 torr dan

tekanan uap murni untuk oktana adalah 31,0 torr. Jika dalam

larutan terdapat 1,00 mol heptana dan 4,00 mol oktana. Hitung

tekanan uap dari masing-masing komponen, tekanan uap total

dalam larutan, serta fraksi mol dari masing-masing komponen

dalam kesetimbangan larutan

9. Larutan zat X (densitas 1,10 g/mL) yang dibuat dengan

melarutkan 1,250 g X dalam air sehingga menjadi 100 mLlarutan, menunjukkan tekanan osmosis sebesar 50 mmHg pada

suhu 30oC. Tentukan bobot molekul zat tersebut.

10. Hitunglah titik beku, titik didih, dan tekanan osmosis

(suhu 50oC) larutan berair,

a. Larutan magnesium nitrat 0,1 M

b. Larutan natrium nitrat 0,1 M

c. Larutan sukrosa 0,1 M


17/17

17

11. Pada suhu 25 oC tekanan uap air murni ialah 23,76 mmHg dan

tekanan uap air laut ialah 22,98 mmHg. Dengan asumsi bahwa

air laut mengandung hanya NaCl, perkirakan konsentrasinyadalam satuan molalitas

12. Tentukan tekanan osmotik larutan MgSO4 0,0500 M pada 22oC

Bab 8 Larutan

Documents

Transcript of Bab 8 Larutan