LARUTAN DAN KELARUTAN

A. LARUTAN

Larutan adalah campuran yang bersifat homogen antara molekul, atom

ataupun iondari dua zat atau lebih. Disebut campuran karena susunannya atau

komposisinya dapat berubah. Disebut homogen karena susunanya begitu

seragam sehingga tidak dapat diamati adanya bagian-bagian yang berlainan,

bahkan dengan mikroskop optis sekalipun. Fase larutan dapat berwujud gas,

padat ataupun cair. Larutan gas misalnya udara. Larutan padat misalnya

perunggu, amalgam dan paduan logam yang lain. Larutan cair misalnya air laut,

larutan gula dalam air, dan lain-lain. Komponen larutan terdiri dari pelarut

(solvent) dan zat terlarut (solute). Pelarut merupakan komponen yang utama

yang terdapat dalam jumlah yang banyak, sedangkan komponen minornya

merupakan zat terlarut. Larutan terbentuk melalui pencampuran dua atau

lebih zat murni yang molekulnya berinteraksi langsung dalam keadaan

tercampur. Semua gas bersifat dapat bercampur dengan sesamanya, karena itu

campuran gas adalah larutan.

Sifat fisik larutan pada umumnya terbagi menjadi 3 Yaitu:

1. Sifat koligatif. tergantung pada jumlah partikel dalam larutan

2. Sifat aditif. tergantung pada atom total dalam molekul atau pada jumlah sifat

konstituen dalam larutan,

3. Sifat konstitutif, tergantung pada atom penyusun molekuk (pada jenis atom

dan jumlah atom)

Sedangkan larutan nyata, tidak mengikuti hukum Roult,, atau terjadi

penyimpangan, Penyimpangannya dapat positif dan negatif,, Penyimpangan

negatif jika Penyimpangan cukup besar, kurva tekanan uap total memperlihatkan

minimum, mengikuti hukum Roult, kecenderunagn melepaskan diri, Sedangkan

1

untuk penyimpangan positif jikakurva tekanan uap total maksimum, tekanan

parsial lebih besar daripada hukum Roult, kecenderungan melepaskan diri akibat

ketidaksamaan kepolaran atau tekanan dalam dari konstituen

Jenis-jenis Larutan

a. Berdasarkan kemampuannya menghantarkan listrik

Berdasarkan kemampuannya menghantarkan listrik, larutan dapat

dibedakan sebagai larutan elektrolit dan larutan non-elektrolit. Larutan

elektrolit mengandung zat elektrolit sehingga dapat menghantarkan listrik,

sementara larutan non-elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.

Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus

listrik Zat elektrolit dapat berupa senyawa ion atau senyawa kovalen

polar yang dapat terhidrolisis (bereaksi dengan air). Larutan elektrolit

terbentuk dari suatu zat yang larut atau terurai kedalam bentuk ion-ion

dan membuat larutan menjadi konduktor elektrik. Ion merupakan atom-

atom yang bermuatan elektrik. Contoh : larutan HCl.

Arus listrik adalah aliran muatan. Arus listrik melalui logam adalah aliran

elektron, dan arus listrik melalui larutan adalah aliran ion-ion. Ion-ion ini

berasal dari zat-zat yang terlarut dan terionisasi menjadi atom-atom

bermuatan. Karena itu, larutan elektrolit dapat berupa asam, basa

maupun garam. Larutan asam adalah larutan dimana zat terlarutnya

terdisosiasi melepaskan ion hidrogen (H+) di dalam larutan. Larutan basa

adalah larutan dimana zat terlarutnya terdisosiasi melepaskan ion

hidroksida (OH-) di dalam larutan. Larutan garam adalah larutan dimana

zat terlarutnya bersifat netral dan terdisosiasi menjadi ion-ion

pembentuk garamnya di dalam larutan. Jenis dan konsentrasi

(kepekatan) suatu larutan dapat berpengaruh terhadap daya hantar

2

listriknya. Untuk menunjukkan kekuatan elektrolit digunakan derajat

ionisasi yaitu jumlah ion bebas yang dihasilkan oleh suatu larutan.

Derajat ionisasi (a) didapat dari perbandingan antara jumlah zat yang

mengion dengan jumlah zat yang dilarutkan. Makin besar harga a , makin

kuat keelektrolitan larutan tersebut.

Dari nilai derajat ionisasi tersebut, larutan elektrolit dapat dibedakan

menjadi elektolit kuat dan lemah.

Larutan elektrolit lemah adalah larutan elektrolit dimana zat yang

terlarut tidak terionisasi seluruhnya (ionisasi sebagian 0 < a < 1 ). Sifat

kekonduktorannya buruk karena sedikitnya zat yang mengion. Persamaan

reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (reaksi

reversible) artinya tidak semua molekul terurai (ionisasi tidak sempurna).

Larutan ini biasanya berupa larutan asam lemah dan basa lemah,

a. Asam Lemah

Asam lemah adalah zat asam yang tidak terionisasi seluruhnya ketika zat

asam tersebut dilarutkan dalam air. Tetapan ionisasinya dituliskan dalam

bentuk Ka. Ka didefinisikan sebagai:

b. Basa Lemah

3

Basa lemah adalah zat basa yang tidak berubah seluruhnya menjadi ion

hidroksida dalam larutan. Tetapan ionisasinya dituliskan dalam bentuk Kb.

Kb didefinisikan sebagai:

Larutan Elektrolit Larutan Non Elektrolit

1.

2.

3.

Dapat menghantarkan listrik

Terjadi proses ionisasi

(terurai menjadi ion-ion)

Lampu dapat menyala terang atau

redup dan ada gelembung gas

Contoh:

Garam dapur (NaCl)

Cuka dapur (CH3COOH)

Air accu (H2SO4)

Garam magnesium (MgCl2)

1.

2.

3.

Tidak dapat menghantarkan

listrik

Tidak terjadi proses ionisasi

Lampu tidak menyala dan

tidak ada gelembung gas

Contoh:

Larutan gula (C12H22O11)

Larutan urea (CO NH2)2

Larutan alkohol C2H5OH

(etanol)

Larutan glukosa (C6H12O6)

4

b. Berdasarkan fase zat terlarut dan pelarutnya.

Tabel berikut menunjukkan contoh-contoh larutan berdasarkan fase

komponen-komponennya.

Contoh larutanZat terlarut

Gas Cairan Padatan

Pelarut

Gas

Udara (oksigen

dan gas-gas lain

dalam nitrogen)

Uap air di udara

(kelembapan)

Bau suatu zat

padat yang

timbul dari

larutnya

molekul

padatan

tersebut di

udara

Cairan

Air terkarbonasi

(karbon dioksida

dalam air)

Etanol dalam air;

campuran berbagai

hidrokarbon (minyak

bumi)

Sukrosa (gula)

dalam air;

natrium klorida

(garam dapur)

dalam air;

amalgam emas

dalam raksa

Padatan

Hidrogen larut

dalam logam,

misalnya platina

Air dalam arang aktif;

uap air dalam kayu

Aloi logam

seperti baja dan

duralumin

5

B. KELARUTAN

Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu,

zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent). Kelarutan

dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut

pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat

larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Contohnya adalah

etanol di dalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa Inggris lebih tepatnya disebut

miscible.

Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni

ataupun campuran. Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau padat.

Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit

terlarut, seperti perak klorida dalam air. Istilah "tak larut" (insoluble) sering

diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya ada

sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut. Dalam

beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk

menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang

metastabil.

Kelarutan tergantung pada:

Sifat solvent

Kelarutan yang besar terjadi bila molekul-molekul solute

mempunyai kesamaan dalam struktur dan sifat-sifat kelistrikan dari

molekul-molekul solvent. Bila ada kesamaan dari sifat-sifat kelistrikan,

misalnya momen dipol yang tinggi, antara solvent-solvent, maka gaya-

gaya tarik yang terjadi antara solute solvent adalah kuat. Sebaliknya, bila

tidak ada kesamaan, maka gaya-gaya terik solute solvent lemah.

Secara umum, padatan ionik mempunyai kelarutan yang lebih tinggi

6

dalam solvent polar daripada dalam pelarut non-polar. Juga, jika solvent

lebih polar, maka kelarutan dari padatan-padatan ionik akan lebih besar.

Suhu

Kelarutan gas dalam air biasanya menurun jika suhu larutan

dinaikkan. Gelembung-gelembung kecil yang dibentuk bila air dipanaskan

adalah kenyataan bahwa udara yang terlarut menjadi kurang larut pada

suhu-suhu yang lebih kecil. Hal yang serupa, tidak ada aturan yang umum

untuk perubahan suhu terhadap kelrutan cairan-cairan dan padatan-

padatan.

Tekanan

Kelarutan dari semua gas naik jika tekanan saham dari gas yang

terletak di atas larutan dinaikkan. Secara kuantitatif, hal ini dinyatakan

dalam hukum Henry, yang menyatakan bahwa pada suhu tetap

perbandingan dari tekanan saham dari solute gas dibagi dengan mol

fraksi dari gas dalam larutan adalah tetap.

Satuan Kelarutan

Kelarutan (khususnya untuk zat yang sukar larut) dinyatakan dalam mol L.

Jadi kelarutan sama dengan kemolaran dari larutan jenuhnya.

S = n/v dimana n adalah jumlah mol dan v = volume (liter)

Sifat Koligatif Larutan Non-elektrolit

7

PA = XA . P0

Sifat larutan berbeda dengan sifat pelarut murninya. Terdapat empat sifat fisika yang

penting yang besarnya bergantung pada banyaknya partikel zat terlarut tetapi tidak

bergantung pada jenis zat terlarutnya. Keempat sifat ini dikenal dengan sifat koligatif

larutan. Sifat ini besarnya berbanding lurus dengan jumlah partikel zat terlarut. Sifat

koligatif tersebut adalah :

tekanan uap

titik didih

titik beku

tekanan osmosis.

Menurut hukum sifat koligatif, selisih tekanan uap, titik beku, dan titik didih suatu

larutan dengan tekanan uap, titik beku, dan titik didih pelarut murninya, berbanding

langsung dengan konsentrasi molal zat terlarut. Larutan yang bisa memenuhi hukum

sifat koligatif ini disebut larutan ideal. Kebanyakan larutan mendekati ideal hanya jika

sangat encer.

a. Tekanan Uap Larutan

Tekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Pada

larutan ideal, menurut hukum Raoult, tiap komponen dalam suatu larutan

melakukan tekanan yang sama dengan fraksi mol kali tekanan uap dari pelarut

murni.

PA = tekanan uap yang dilakukan oleh komponen A dalam larutan.

XA = fraksi mol komponen A.

P0 = tekanan uap zat murni A.

Dalam larutan yang mengandung zat terlarut yang tidak mudah menguap (tak-

atsiri atau nonvolatile), tekanan uap hanya disebabkan oleh pelarut, sehingga PA

dapat dianggap sebagai tekanan uap pelarut maupun tekanan uap larutan.

8

Δtb = kb . m

b. Titik Didih Larutan

Titik didih larutan bergantung pada kemudahan zat terlarutnya menguap. Jika

zat terlarutnya lebih mudah menguap daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut

lebih rendah), maka titik didih larutan menjadi lebih rendah dari titik didih

pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan turun. Contohnya larutan etil

alkohol dalam air titik didihnya lebih rendah dari 100˚C tetapi lebih tinggi dari

78,3˚C (titik didih etil alkohol 78,3˚C dan titik didih air 100˚C). Jika zat terlarutnya

tidak mudah menguap (tak-atsiri atau nonvolatile) daripada pelarutnya (titik

didih zat terlarut lebih tinggi), maka titik didih larutan menjadi lebih tinggi dari

titik didih pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan naik. Pada contoh larutan

etil alkohol dalam air tersebut, jika dianggap pelarutnya adalah etil alkohol, maka

titik didih larutan juga naik. Kenaikan titik didih larutan disebabkan oleh

turunnya tekanan uap larutan.

Berdasar hukum sifat koligatif larutan, kenaikan titik didih larutan dari titik didih

pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan.

Δtb = kenaikan titik didih larutan.

kb = kenaikan titik didih molal pelarut.

m = konsentrasi larutan dalam molal.

c. Titik Beku Larutan

Penurunan tekanan uap larutan menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih

rendah dari titik beku pelarut murninya. Hukum sifat koligatif untuk penurunan

titik beku larutan berlaku pada larutan dengan zat terlarut atsiri (volatile)

maupun tak-atsiri (nonvolatile).

Berdasar hukum tersebut, penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarut

murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan.

9

Δtf = kf . m

π.V = (n.R.T) : V = M.R.T

Δtf = penurunan titik beku larutan.

kf = penurunan titik beku molal pelarut.

m = konsentrasi larutan dalam molal.

d. Tekanan Osmose Larutan

Peristiwa lewatnya molekul pelarut menembus membran semipermeabel dan

masuk ke dalam larutan disebut osmose. Tekanan osmose larutan adalah

tekanan yang harus diberikan pada larutan untuk mencegah terjadinya osmose

(pada tekanan 1 atm) ke dalam larutan tersebut. Hampir mirip dengan tekanan

pada gas ideal, pada larutan ideal, besarnya tekanan osmose berbanding lurus

dengan konsentrasi zat terlarut.

π= tekanan osmose (atm).

n = jumlah mol zat terlarut (mol).

R = tetapan gas ideal = 0,08206 L.atm/mol.K

T = suhu larutan (K).

V = volume larutan (L).

M = molaritas (M = mol/L).

Jika tekanan yang diberikan pada larutan lebih besar dari tekanan osmose, maka

pelarut murni akan keluar dari larutan melewati membran semipermeabel.

Peristiwa ini disebut osmose balik (reverse osmosis), misalnya pada proses

pengolahan untuk memperoleh air tawar dari air laut.

10