Konduktivitas Larutan Elektrolit

Mengapa air konduktivitasnya tinggi ?

Konduktivitas Elektrolit, Konduktivitas Ekuivalen ,

Konduktivitas Molar , Ionisasi Elektrolit dan Mobilitas Ion

Larutan Elektrolit

• Larutan Elektrolit : Suatu senyawa yang bila dilarutkan dalam pelarut (misalnya air ) akan menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik

• Larutan Elektrolit : Larutan Elektrolit Kuat & Larutan Elektrolit Lemah

• Suatu Elektrolit dapat berupa asam , basa atau garam

Larutan Elektrolit

• Larutan Elektrolit Kuat: Larutan yang terdiri dari padatan ion dan asam kuat dan zat-zat tersebut terionisasi sempurna

• Larutan Elektrolit Kuat dapat menghantarkan arus listrik dengan baik

• Larutan Elektrolit Lemah: Larutan yang terdiri dari zat zat tidak terionisasi sempurna . Contohnya asam asam BrØnsted lemah.

• Larutan Elektrolit Lemah kurang baik dalam menghantarkan listrik

Konduktivitas Elektrolit

• Aliran arus melalui penghantar ionik (larutan elektrolit) mengikuti Hukum Ohm:

R

VI (1)

• Jika penghantar mempunyai luas penampang (yang seragam) = a, dan panjang = l, tahanan R berbanding lurus dengan tahanan jenis penghantar (ohm.cm atau ohm.m) sesuai dengan persamaan berikut:

a

lR (2)

Tahanan elektrolit dalam sel elektrolisis berbanding lurus dengan jarak antar elektroda.


• Hukum Ohm untuk penghantar ionik (larutan elektrolit) seringkali dirumuskan sebagai berikut:

CVI (3)

RC

1 (4)

C didefiniskan sebagai Konduktansi dengan satuan ohm-1 atau Siemens (S)

• Konduktivitas jenis (ohm-1cm-1) didefinisikan sebagai kebalikan tahanan jenis

1

(5)

Dari persamaan (2),

a

lR

l

Ra

jadi: Ra

l


• Sebelumnya telah didefinisikan:

CR

1

a

lCjadi:

(6)

(7)

• Perumusan lain hukum Ohm untuk larutan elektrolit adalah sebagai berikut:

l

V

a

I (8)


• Cek Persamaan (8):

R

VI

a

lR

l

VaI

l

V

a

I

Karena

1

maka

l

V

a

I ……Pers (8)

I/a = rapat arus dan sesuai dengan Persamaan (8) rapat arus berbanding lurus dengan tegangan dan konduktivitas jenis persatuan panjang konduktor

Konduktivitas jenis,

-logam: ± 105 ohm-1cm-1

-Air: 10-7 ohm-1cm-1

-Larutan aqueous: ± 10-1- 10-2 ohm-1cm-1

Konduktivitas Kation Anion (25 0C)Kation 0

+ /(10-4 Sm2mol) Anion 0-/(10-4Sm2mol)

H3O+

Ci+ Na+

K+

NH4

+

Ag+ Mg2+

Ca2+

Ba2+ Pb2+ Fe3+

Ca3+

349,838,750,173,573,461,9106,2119,0127,3139,0204,0

209,1

OH-

Cl-

Br-

I-

NO3-

ClO4-

OAc- SO4

2-

CO32-

C2O4-

Fe(CN)64-

198,376,378,476,871,468,040,9

160,0138,6148,0442,0

Perbedaan harga konduktivitas di atas disebabkan terutama karena perbedaan :

- ukuran ion

- derajat hidrasi

Daya hantar molar ion atau konduktivitas antar ion adalah ukuran dari mobilitas suatu ion di bawah pengaruh kekuatan medan listrik dan juga ukuran kemampuan penghantar arus.

106,7118,5123,7

126,4 (0)

/ 10-4 Sm2 mol-1

0,10,01

0,001pengenceran tidak terhingga

c Na Cl / (mol L-1)

Untuk elektrolit kuat :

- Hubungan dan c : linier

- Harga , relatif tinggi.

- Ekstrapolasi dari garis linier menghasilkan harga 0

Untuk elektrolit lemah :

- Hubungan dan c : nonlinier

- Penentuan 0, secara langsung, sukar.

- Harga , relatif rendah.

Perubahan harga karena pengenceran cukup besar. Dari harga , dapat diperkirakan larutan adalah elektrolit kuat atau lemah

• Konduktivitas larutan bergantung pada jumlah ion yang ada

• Konduktivitas Molar ( ) merupakan konduktivitas per satuan konsentrasi molar elektrolit yang ditambahkan . Konduktivitas Molar dinyatakan dalam S Cm-1 mol-1


M

c

kM

Keterangan : = Konduktivitas Molark = konduktivitasc = Konsentrasi Molar

M

20

40

0,02 0,04 0,06

60

0,08 0,10

80

100

120

140(a) KCl

(b) CH3COOH

M / S Cm-1 mol-1

c / MGrafik : ketergantingan konduktivitas molar pada konsentrasi (a) Umumnya Elektrolit Kuat dan (b) Umumnya elektrolit lemah

• Konduktivitas jenis elektrolit seringkali ditentukan dan dinyatakan per satuan konsentrasi ion

• Untuk membandingkan konduktivitas elektrolit yang berbeda tanpa terpengaruh oleh konsentrasinya digunakan besaran KONDUKTIVITAS EKUIVALEN

didefinisikan sebagai konduktivitas elektrolit yang mempunyai volume tertentu yang mengandung 1 gram-ekivalen spesi konduktif

Konduktivitas Ekuivalen ()

• Untuk larutan yang mempunyai konsentrasi c gram-ekivalen/liter dan konduktivitas jenis dalam ohm-

1cm-1 dalam ohm-1cm2ek-1 dapat dirumuskan sbb:

c

1000

• Tabel Hubungan antara mol dan gram ekuivalen


Molekul Terlarut

1 mol (gram)

1 gram ekuivalen (gram)

Ion 1 mol (gram)

1 gram ekuivalen (gram)

HCl

AlCl3Al2(SO4)3

36,46133,33342,14

36,4644,4457,01

H3O+

Al3+

Cl-

SO42-

19,0326,9835,4596,06

19,038,9935,4548,03

• Konduktivitas ekuivalen sebuah garam = jumlah konduktivitas ion-ionnya ( dan ) pada pengenceran tak terhingga ( = = konduktivitas ekuivalen limit)


0

000

Persamaan diatas diperkenalkan oleh Kohlrausch = Persamaan Kohlrausch

0

0

Untuk larutan encer, Kohlrausch menentukan bahwa pasangan elektrolit dengan anion sejenis terdapat perbedaan jumlah harga daya hantar molar elektrolit pada pengenceran tak terhingga (~) yang relatif sama yaitu :

Konduktivitas Ekivalen ()

Pada suhu 250C dengan satuan Konduktivitas Ekuivalen / (10-4S m2mol-1)

KCl = 149,8 KNO3 = 145,5

NaCl = 128,1 NaNO3 = 123,0

21,7 22,5

Teori Ionisasi Arrhenius

- Dalam larutan non-elektrolit dipelajari sifat koligatif larutan , larutan yang memiliki jumlah molal sama akan menghasilkan titik beku yang sama . Hal tersebut tidak berlaku pada larutan elektrolit

-PenyimpanganSifat Koligatif Zat Terlarut

π , Tekanan OsmotikKonsentrasi = 0,01 molar

Non-elektrolit Elektrolit

C12H22O11 KCl BaCl2

π teoritis (0o C)π hasil pengukuran (0o C)

0,224 atm 0,224 atm 0,224 atm

0,224 atm 0,435 atm 0,610 atm


- Pokok Pokok teori Arrhenius untuk sifat larutan elektrolit sebagai berikut

1. Molekul elektrolit pd larutan dgn pelarut air akan berdisosiasi mjd 2 partikel atau lebih yg dikenal dengan ion

2 . Ion – ion bermuatan listrik ( positif dan negatif) . Muatan muatan inilah yang menyebabkan arus listrik


Penentuan tetapan Ionisasi elektrolit lemah Rasio daya hantar molar ion pada konsentrasi tertentu dengan daya hantar molar ion pada pengenceran tak terhingga memberikan/menunjukkan harga tetapan ionisasi suatu elektrolit lemah.

oΛ

Λ = = derajat/ tetapan ionisasi

Ka = = = Vα1

α 2

α1

α 2

C

0

2

0

1

C

Mobilitas Ion- Mobilitas suatu ion didefinisikan sebagai laju (dalam cm/ detik) gerakan suatu ion melalui suatu medan dengan gradien potensial 1 volt/cm

- Kecepatan sebenarnya dari ion adalah tergantung pada - potensial () dan jarak elektrode ( ) .

- Dengan perkataan lain kecepatan ( ) bergantung kepada :

Bila medan listrik = E = = 1 V m-1 dan

Kecepatan ion = 1 m s –1Φ

Mobilitas Ion

Maka disebut : Mobilitas Ion

Harga limit kemobilan ion, dapat dihubungkan dengan daya hantar molar ion atau konduktivitas molar ion .

A

(+)D

(-)

- Larutan Elektrolit

- Daya Hantar Jenis

- Beda Potensial

- Tahanan

- Luas Permukaan

Elektroda

- Jarak Elektroda

: c mol

: S m-1

: volt

: R ohm

: A m2

: m

Mobilitas Ion

A

(+)D

(-)

Medan Listrik = = E V m-1 Φ

Jumlah muatan listrik yang melalui penampang D, dalam waktu t s dapat dihitung dengan Hukum Ohm.

Q = I t = E A t c ( 0+ + 0

-).................(1)

E t0

Mobilitas Ion

Dalam ruangan itu jumlah anion ialah : E t A c

Analog kation ialah : E t A c

Jadi jumlah muatan listrik yang mengalir melalui penampang D :

I t = ( + ) E t c A F ...........(2)

F tetapan Faraday

(2) : (1) ( + ) F = ( + )

= F

= F

0

0

0 0

0 0

0 0

00

00

20,58,277,917,40

OH-

SO4-

Cl-

NO3-

36,27,616,605,194,017,61

H3O+

K+

Ba2+

Na+

Li+

NH4+

- x 106 /(m s-1) Anion + x 106 /(m s-1) Kation

Mobilitas Ion

Tabel berikut merupakan harga dari masing masing mobilitas ion ( kation dan anion) pada (25 oC)

Konduktivitas Air

-Air bersifat menghantarkan listrik

-Air murni terdapat Ion Ion diantaranya H3O+ dan OH-

-Menurut teori Brønsted-Lowry air bersifat amfoterik sehingga molekul air dapat menerima dan memberikan proton

-Konduktivitas air tergolong tinggi , Mengapa ?

- H . . : O : . .

H . . H : O : . .

H . . : O : H . .

- H . . : O : . .

+

H . . H : O : H . .

H . . : O : H . .

H . . H : O : . .

+ H . . H : O : H . . +

+

a. Ion hidrogen sebagai hidronium H3O+ sanggup

mengirimkan proton pada sebuah molekul H2O di

sebelahnya .

Mengapa harga kemobilan ion-ion H3O+ dan OH- relatif lebih

besar dari ion-ion lain?

+

End Of Slide Show Click To Exit

Konduktivitas Larutan Elektrolit

Documents

Transcript of Konduktivitas Larutan Elektrolit