Kelarutan Dan Hasil Kali Kelarutan

SATUAN KELARUTAN

Kelarutan dinyatakan dalam mol/liter. Jadi, kelarutan sama dengan kemolaran dalam larutan jenuhnya. Contohnya, .kelarutan AgCl dalam air sebesa 1 x 10-5 mol L-1

Contoh soal menyatakan kelarutan
Sebanyak 4,35 mg Ag2CrO4 dapat larut dalam 100 ml air. Nyatakan kelarutan Ag2CrO4 tersebut dalam mol L-1 . (Ar O = 16; Cr = 52; Ag = 108)
Jawab :
Kelarutan = Molaritas larutan jenuh ; s = n/V
Mol Ag2CrO4 = Massa Ag2CrO4/Mr Ag2CrO4
= 4,35 x 10 -3 gram /332 gram/mol
= 1,31 x 10-5 mol
Kelarutan (s) = mol / volume
= 1,31 x 10-5 mol /0,1 L
= 1,31 x 10-4 molL-1

• TETAPAN HASIL KALI KELARUTAN (Ksp)

Perak kromat Ag2CrO4 merupakan contoh garam yang sangat sukar larut dalam air. Jika kita memasukan sedikit saja kristal garam itu ke dalam segelas air kemudian diaduk, kita akan melihat bahwa sebagia besar dari garam itu tidak larut (mengendap didasar gelas) larutan perak kromat mudah sekali jenuh. Apakah setelah mencapai keadaan jenuh proses melarut berhenti? Ternyata tidak. Melali percobaan telah diketahui bahwa dalam larutan jenuh tetap terjadi proses melarut, tetapi pada saat yang sama terjadi pula proses pengkristalan dengan laju yang sama.

Dengan kata lain, dalam keadaan jenuh terdapat kesetimbagan antara zat padat tak larut dengan larutanya.
Kesetimbangan dalam larutan jenuh perak kromat adalah :

                                                  Ag2CrO4 (s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)

Dari reaksi tersebut data ditentukan persamaan tetapan keseimbangan Ag2CrO4 (yaitu :

Kc = [Ag+]2[ CrO42-]/

[Ag2CrO4]

Tetapan keseimbangan dari kesetimbangan antara garam atau basa yang sedikit larut disebut tetapan hasilkali kelarutan (solubility product constant) yang dinyatakan dengan lambang Ksp.
Karena [Ag2CrO4] konstan, maka kita dapat menuliskan persamaan tetapan hasil kali kelarutan untuk Ag2CrO4, yaitu :
Ksp = [Ag+]2[ CrO42-]
Secara umum , persamaan keseimbangan larutan garam AxBy dengan kelarutan s adalah:

 AxBy(s) ⇄ XAy+(aq) + YBx-(aq)

Maka Ksp = [Ay+]x[Bx-]y karena [AxBy] konstan
Keterangan :
X dan Y adalah koefisien
x- dan y+ adalah muatan dari ion A dan B

      Contoh soal menuliskan persamaan tetapan hasilkali kelarutan (Ksp)

Tulislah persamaan tetapan hasilkali kelarutan dari senyawa :

• AgCl dan
• Al(OH)3

Jawab :
AgCl (s) ⇄ Ag+ (aq) + Cl- (aq) Al(OH)3 (s) ⇄ Al3+ (aq) + 3OH- (aq)
Ksp = [Ag+][ Cl-]
Ksp = [Al3+][ OH-]3

• HUBUNGAN KELARUTAN DAN HASILKALI KELARUTAN

Perhatikanlah kembali kesetimbangan yang terjadi dalam larutan jenuh Ag2CrO4

                                 Ag2CrO4 (s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)

Konsenterasi kesetimbangan ion Ag+ dan ion CrO42- dalam alrutan jenuh dapat dikaitkan dengan kelarutan Ag2CrO4 , yaitu sesuai dengan stoikiometri reaksi perbandigan koefisien reaksinya). Jika kelarutan Ag2CrO4 dinyatakan dengan s maka konsenterasi ion Ag+ dalam larutan itu sama dengan 2s dan konsenterasi ion CrO42- sama dengan s

: Ag2CrO4 (s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO42-(aq) s 2s s

Dengan demikian, nilai tetapan hasilkali klarutan (Ksp) Ag2CrO4 dapat diakitkan dengan nilai kelarutannya (s), sebagai berikut :
Ksp = [Ag+]2[ CrO42-]
= ( 2s )2 (s)
= 4s3
Keterangan :

X dan Y adalah koefisien
x dan y adalah muatan dari ion
s adalah kelaruatan

Contoh soal Hubungan kelarutan (s) dengan tetapan hasil kali kelarutan (Ksp)
Bila diketahui Ksp Ag2CrO4 = 4.10-12 maka konsentrasi CrO4 dalam larutan jenuh AgCrO4 adalah
Penyelesaian:

Ag2CrO4 ⇄ 2Ag+ + CrO4-2

s 2s s

 Ksp = (Ag+)2(CrO4-2)
4.10-12 = (2s)2(s)
4.10-12 = 4s3  10-12 = s3

 s = 10-4(CrO4-2)
 s = 10-4

• Pengaruh pH terhadap kelarutan basa yang sukar larut

Pada umumnya basa mudah larut dalam larutan asam, tetapi sebaliknya akan sukar larut dalam larutan basa.

1. Jika ke dalam larutan basa ditambahkan asam, maka konsentrasi ion H+ akan bertambah dan konsentrasi ion OH- akan berkurang. Jika ion OH- berkurang maka kelarutannya juga akan berkurang.
2. Jika larutan ditambahkan basa, maka konsentasi OH- akan bertambah sehingga kelarutannya juga akan bertambah.

• Pengaruh pH terhadap garam yang sukar larut

Barium karbonat (BaCO3) merupakan salah satu endapan yang sukar larut dalam air, tetapi jika ditambahkan asam klorida (HCl) kepada larutan yang mengandung endapan BaCO3, maka keseimbangan berikut ini akan terjadi dalam larutan:
Mula-mula BaCO3 terurai menjadi ion-ionnya :

 BaCO3(s) ⇄ Ba2+(aq) + CO32-(aq)

Ketika ditambahkan asam klorida, maka akan terjadi reaksi antara ion H+ dari HCL dengan ion CO3- dari BaCO3.         H+(aq) + CO32-(aq) ⇄ HCO3-(aq)

HCO3- yang terbentuk secara berkelanjutan bereaksi dengan ion H+ lagi sehingga terbentuk H2CO3 yang tidak stabil dan terurai menjadi H2O dan CO2.

H+(aq) + HCO3-(aq) ⇄ H2CO3(aq) ⇄ H2O(l) + CO2(g)

Keseimbangan-keseimbangan pada reaksi di atas dapat dinyatakan dengan hasilkali kelarutan.
Ksp = [Ba2+][CO32-] = 8,1.10-9
Harga tetapan ion asam karbonat ada 2 yang diturunkan dari reaksi ion :

H2CO3(aq) ⇄ H+(aq) + HCO3-(aq)
HCO3-(aq) ⇄ H+(aq) + CO32-(aq)

Sehingga :

K1 = [H+][CO32-] = 5,61. 10-11 dan K2 = [H+][HCO3-] = 4,31. 10-7
[HCO3-] [H2CO3]Oleh karena harga K yang rendah dari kedua tetapan ion asam karbonat, maka ion hydrogen akan segera bergabung dengan ion karbonat yang terdapat dalam larutan (hasil peruraian BaCO3) dengan mula-mula terbentuk in hydrogen karbonat kemudian membentuk asam karbonat yang pada akhirnya akan terurai menjadi air dan gas karbondioksida yang biasanya keluar dari system. Jika ion H+ yang ditambahkan cukup banyak, maka keseimbangan akan bergeser kearah kanan dan akhirnya BaCO3 terurai dan melarut.

Contoh soal membandingkan kelarutan basa dalam air dan dalam larutan yang bersifat basa

Diketahui tetapan hasilkali kelarutan Mg(OH)2 = 2 x 10-12. Tentuknlah kelarutan Mg(OH)2 dalam :
a. Aquadest (air murni)
b. Larutan dengan pH = 12
Jawab

a.      Dalam Aquadest (air murni)
Mg(OH)2 akan larut hingga terjadi larutan jenuh [Mg2+][OH-]2 = Ksp Mg(OH)2
Misalkan kelarutan Mg(OH)2 = s mol/L Mg(OH)2(s) ⇄ Mg2+(aq) + 2OH-(aq) s s 2s

b.      [Mg2+][OH-]2 = Ksp Mg(OH)2
(s) (2s)2 = 2 x 10-12
4s3 = 2 x 10-12
s = 7,94 x 10-5 mol/L
Jadi kelarutan Mg(OH)2 dalam air sebesar 7,94 x 10-5 mol/L

c.       b. Dalam Larutan dengan pH = 12 pH = 12 pOH = 14-pH
                                                                              = 14 -12
                                                                              = 2
[OH-] = 1 x 10-2 mol/L
Mg(OH)2 akan larut hinggga terjadi larutan jenuh, misalkan kelarutan mg(OH)2 = x mol/ L

Mg(OH)2(s) ⇄ Mg2+(aq) + 2OH-(aq) x x 2x

Konsenterasi ion OH – dalam larutan 1 x 10-2 mol / L + 2x . subtitusi data ini kedalam persamaan tetapan kesetibangan Mg(OH)2 menghasilkan persamaan sebagai berikut : [Mg2+] [OH-]2 = Ksp Mg(OH)2 (x) (2x)2 = 2 x 10-12
(x) (1 x 10-2 + 2x )2 = 2 x 10-12

Oleh karena dapat diduga bahwa x <<>-2 , maka 1 x 10-2 + 2x ≈ 1 x 10-2 maka persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut :
(x) (2 x 10-12)2 = 2 x 10-12
x = 2 x 10-8

Jadi kelarutan Mg(OH)2 dalam larutan dengan pH = 12 adalah 2 x 10-8 mol / L. Kelarutan ini kira-kira 4000 kali lebih kecil daripada kelarutan Mg(OH)2 dalam aquadest.

• Pengaruh suhu

Apa yang terjadi jika gula dilarutkan dalam air teh yang dingin dan panas? Gula dalam air panas akan cepat melarut dibandingkan dalam air yang dingin. Dengan demikian, suhu akan mempengaruhi proses melarutnya suatu zat. Jika suhu dinaikan maka kelarutan suatu zat dalm suatu pelarut akan lebih cepat tercapai.

Grafik hubungan kelarutan terhadap suhu (temperatur)

·         Reaksi Pengendapan

Suatu ion dapat dipisahkan larutannya melalui reaksi pengendapan. Misalnya, ion Ca2+ yang terdapat di dalam air sadah dapat dipisahkan dengan penambahan Na2CO3. pada penambahan Na2CO3, ion Ca2+ akan bereaksi dengan ion CO32- membentuk CaCO3.

 CaCO3 adalah garam yang sukar larut dalam air, sehingga mengendap dan dapat dipisahkan. Ca2+(aq) + CO32-(aq) ⇄ CaCO3(s)

Contoh lainnya adalah pengendapan ion Cl- dengan penambahan larutan perak nitrat (AgNO3). Ion Cl- akan bergabung dengan ion Ag+ membentuk garam AgCl yang sukar larut dalam air. Cl-(aq) + Ag+(aq) ⇄ AgCl(s)

Sekarang marilah kita perhatikan secara lebih seksama proses terjadinya endapan AgCl ketika larutan yang mengandung ion Cl- ditetesi dengan larutan Ag+ memasuki larutan ? kita ingat kembali bahwa AgCl dapat larut dalam air, meskipun dalam jumlah yang sangat sedikit, artinya, ion Ag+ dan ion Cl- dapat berada bersama-sama dalam larutan hingga larutan jenih, yaitu sampai hasilkali [Ag+][ Cl-] sama dengan nilai Ksp AgCl.

 Sehingga pada saat AgCl membentuk larutan jenuh, di dalam larutan tersebut terdapat kesetimbangan antara konsentrasi Ag+ dan konsentrasi Cl-. Jika pada saat terbentuk larutan jenuh terjadi penambahan sejumlah Ag+, maka konsentrasi ion Ag+ dan konsentrasi Cl- yang terdapat di dalam larutan tidak lagi setimbang. Dengan demikian, [Ag+][Cl-] > Ksp AgCl. Tiga hal berikut dapat terjadi pada penambahan larutan Ag+ ke dalam larutan Cl-.

• Jika [Ag+][Cl-]
• Jika [Ag+][Cl-] = Ksp AgCl, maka larutan yang terbentuk tepat jenuh.
• Jika [Ag+][Cl-] > Ksp AgCl, maka terjadi endapan.

Dengan demikian, terjadinya pengendapan dapat diprediksikan dengan menghitung harga Q, yaitu harga hasil kali konsentrasi ion-ion dalam keadaan setimbang.

• Jika Q <>
• Jika Q = Ksp, maka larutan yang terbentuk tepat jenuh.
• Jika Q > Ksp, maka larutan yang terbentuk sangat jenuh dan terbentuk endapan.

Endapan yang terbentuk akan terus berlangsung hingga hasil kali konsentrasi ion sama dengan Ksp.

                     Contoh soal memeriksa terjadi tidaknya endapan
    Periksalah dengan suatu perhitungan, apakah terbentuk endapan Ca(OH)2 jika 10 ml larutan CaCl2 0,2 M dicampur dengan 10 ml larutan NaOH 0,02 M, Ksp Ca(OH)2 = 8 x 10 -6 .

     Jawab :
Apabila tidak terjadi reaksi, maka larutan CaCl2 dan NaOH masing-masing mengalami pengenceran dua kali dicampurkan. Konsenterasi CaCl2 dalam campuran menjadi 0,1 M dan NaOH menjadi 0,01 M. Karena CaCl2 dan NaOH tergolong elektrolit kuat, keduanya mengion sempurna.

CaCl2 (aq) ⇄ Ca2+ (aq) + 2 Cl- (aq)

0,1 M 0,1 M 0,2 M

NaOH (aq) ⇄ Na+ (aq) + OH- (aq)

0,01M 0,01M 0,01 M

Jadi konsenterasi ion Ca2+ dalam campuran = 0,1 M dan konsenterasi ion OH- = 0,01 M
Qc = [Ca2+][OH-]2
= 0,1 (0,01)2
= 1 x 10 -5
Karena Qc > Ksp , maka pad apencampuran itu terbentuk endapan Ca(OH)2

                               Contoh soal syarat terjadinya endapan
  
  Berapakah konsenterasi minimum ion CO32- yang diperlukan untuk mengendapkan ion Ca2+ dari larutan Ca(NO3)2 0,01 M ? Ksp CaCO3 = 4,8 x 10-9

Jawab :


CaCO3akan mengendap jika [Ca2+][CO32-] > Ksp CaCO3
[Ca2+] = [Ca(NO3) 2] = 0,01 M
(0,01) [CO32-] > 4,8 x 10-9
[CO32-] >4,8 x 10-9
Jadi, CaCO3 akan mengendap jika [CO32-] > 4,8 x 10-9