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

1

negatif,, Penyimpangan negatif jika Penyimpangan cukup besar,

kurva tekanan uap total memperlihatkan minimum, mengikuti

hukum Roult, kecenderunagn melepaskan diri, Sedangkan 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

2

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 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,

3

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

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 Elektrolit1.

2.

3.

Dapat menghantarkan

listrik

Terjadi proses ionisasi

(terurai menjadi ion-ion)

Lampu dapat menyala

terang atau redup dan ada

gelembung gas

Contoh:

1.

2.

3.

Tidak dapat

menghantarkan listrik

Tidak terjadi proses

ionisasi

Lampu tidak menyala

dan tidak ada

gelembung gas

Contoh:

4

Garam dapur (NaCl)

Cuka dapur (CH3COOH)

Air accu (H2SO4)

Garam magnesium (MgCl2)

Larutan gula

(C12H22O11)

Larutan urea (CO

NH2)2

Larutan alkohol

C2H5OH (etanol)

Larutan glukosa

(C6H12O6)

b. Berdasarkan fase zat terlarut dan pelarutnya.

Tabel berikut menunjukkan contoh-contoh larutan

berdasarkan fase komponen-komponennya.

Contoh

larutan

Zat terlarut

Gas Cairan Padatan

Pelar

ut

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

5

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

Padata

n

Hidrogen larut

dalam logam,

misalnya

platina

Air dalam arang

aktif; uap air

dalam kayu

Aloi logam

seperti baja

dan

duralumin

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

6

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 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

7

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

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 :

8

PA = XA . P0

• 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.

b. Titik Didih Larutan

9

Δtb = kb . m

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).

10

Δtf = kf . m

π.V = (n.R.T) : V = M.R.T

Berdasar hukum tersebut, penurunan titik beku larutan dari titik

beku pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas

larutan.

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.

11