KELARUTAN & HASIL KALI KELARUTAN BAHAN AJAR KELAS XI SEMESTER 2
A. Kompetensi Inti 1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. 3. Memahami, menerapkan, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. 4. Mengolah, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan. B. Kompetensi Dasar dan Indikator 1.1 Menyadari adanya keteraturan dari sifat hidrokarbon, termokimia, laju reaksi, kesetimbangan kimia, larutan dan koloid sebagai wujud kebesaran Tuhan YME dan pengetahuan tentang adanya keteraturan tersebut sebagai hasil pemikiran kreatif manusia yang kebenarannya bersifat tentatif. 1.2 Mensyukuri kekayaan alam Indonesia berupa minyak bumi, batubara dan gas alam serta berbagai bahan tambang lainnya sebagai anugrah Tuhan YME dan dapat dipergunakan untuk kemakmuran rakyat Indonesia. 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, disiplin, jujur, objektif, terbuka, mampu membedakan fakta dan opini, ulet, teliti, bertanggung jawab, kritis, Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan
kreatif, inovatif, demokratis, komunikatif) dalam merancang dan melakukan percobaan serta berdiskusi yang diwujudkan dalam sikap sehari-hari. 2.2 Menunjukkan perilaku kerjasama, santun, toleran, cinta damai dan peduli lingkungan serta hemat dalam memanfaatkan sumber daya alam. 2.3 Menunjukkan perilaku responsif dan pro-aktif serta bijaksana sebagai wujud kemampuan memecahkan masalah dan membuat keputusan. 3.14 Memprediksi terbentuknya endapan dari suatu reaksi berdasarkan prinsip kelarutan dan data hasil kali kelarutan (Ksp). Indikator : 3.14.1 Menjelaskan kesetimbangan dalam larutan jenuh atau larutan garam yang sukar larut. 3.14.2 Menghubungkan tetapan hasil kali kelarutan dengan tingkat kelarutan atau pengendapannya. 3.14.3 Menuliskan ungkapan berbagai Ksp elektrolit yang sukar larut dalam air. 3.14.4 Menghitung kelarutan suatu elektrolit yang sukar larut berdasarkan harga Ksp atau sebaliknya. 3.14.5 Menjelaskan pengaruh penambahan ion senama dalam larutan. 3.14.6 Menentukan pH larutan dari harga Ksp-nya. 4.14 Mengolah dan menganalisis data hasil percobaan untuk memprediksi terbentuknya endapan. Indikator: 4.14.1 Memperkirakan terbentuknya endapan berdasarkan hasil harga Ksp-nya. C. Tujuan Pembelajaran Melalui kegiatan mengamati, mempertanyakan, mengeksplorasi, mengasosiasikan, dan mengomunikasikan diharapkan peserta didik dapat: 1. Menjelaskan kesetimbangan dalam larutan jenuh atau larutan garam yang sukar larut. 2. Menghubungkan tetapan hasil kali kelarutan dengan tingkat kelarutan atau pengendapannya. 3. Menuliskan ungkapan berbagai Ksp elektrolit yang sukar larut dalam air.
4. Menghitung kelarutan suatu elektrolit yang sukar larut berdasarkan harga Ksp atau sebaliknya. 5. Menjelaskan pengaruh penambahan ion senama dalam larutan 6. Mengolah dan menganalisis data hasil percobaan untuk memprediksi terbentuknya endapan.
Materi pembelajaran : Larutan merupakan campuran dari 2 zat atau lebih yang dapat bercampur secara merata. Larutan dapat dikelompokan dalam 3 kategori, yaitu 1) Larutan kurang jenuh yaitu larutan yang masih dapat melarutkan zat terlarut 2) Larutan tepat jenuh yaitu larutan yang tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut 3) Larutan lewat jenuh yaitu larutan yang tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut sehingga membentuk endapan 1. Kelarutan (s) Kelarutan adalah jumlah maksimal zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut. Kelarutan dinyatakan dalam mol L-1 atau sama dengan konsentrasi zat dalam keadaan jenuhnya. Sehingga kelarutan suatu zat dapat dinyatakan dengan rumus : s = Contoh : Sebanyak 86,3 gram PbCrO4 dapat larut dalam 200 mL air. Berapa kelarutan PbCrO4 dalam air? (Ar O = 16, Cr = 52, Pb = 206 ) Jawab : s = s = 86,3 322 −1 x 1 0,2 s = 1,34 mol/L Kelarutan (s) di pengaruhi oleh 3 faktor, adalah sebagai berikut. 1) Suhu Semakin tinggi suhu maka kelarutan akan makin besar. 2) Jenis zat terlarut Setiap zat memiliki harga kelarutan sendiri-sendiri pada suatu pelarut. Ada yang mudah larut dan ada yang sukar larut. 3) Jenis pelarut Pelarut dibedakan pelarut polar ( mempunyai kutub muatan) dan pelarut nonpolar. Senyawa polar akan mudah larut dalam pelarut polar ( NaCl dalam H2O) sedangkan senyawa nonpolar akan mudah larut dalam pelarut nonpolar (eter dalam miyak tanah).
2. Hasil Kali Kelarutan 1) Ionisasi larutan elektrolit menghasilkan anion dan kation. Pada keadaan yang sudah terlalu jenuh akan terjadi kesetimbangan antara padatan yang tidak larut dengan ion-ion yang dihasilkan, seperti pada contoh berikut ini. AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) 2) Perhitungan tetapan kesetimbangan disebut dengan tetapan hasil kali kelarutan atau Ksp, sehingga : K = [Ag+ ] [Cl- ] 3) Untuk larutan elektrolit, tetapan kesetimbangan disebut tetapan hasil kali kelarutan atau Ksp, sehingga : K = Ksp AgCl = [Ag+ ] [Cl- ] Seandainya AxBy maka persamaan reaksinya AxBy xA y + + yB x− Maka Ksp AxBy = [A y + ] x [ B x− ] y Jadi berdasarkan contoh-contoh di atas dapat disimpulkan bahwa harga hasil kali kelarutan (Ksp) adalah perkalian antara konsentrasi kation dengan konsentrasi anion dipangkatkan dengan koefisiennya masing masing. 3. Hubungan antara kelarutan dan hasil kali kelarutan Karena nilai kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan (Ksp) sama-sama dihitung pada larutan jenuh, maka terdapat hubungan yang sangat erat di antara keduanya. Untuk senyawa AmBn yang terlarut, maka ia akan mengalami ionisasi dalam sistem kesetimbangan: AmBn(s) mAn+(aq) + nBm– (aq) Jika harga kelarutan dari senyawa AmBn sebesar s mol L–1 , maka di dalam reaksi kesetimbangan tersebut konsentrasi ion-ion An+ dan Bm– adalah: AmBn(s) mAn+(aq) + nBm– (aq) s mol L–1 ms mol L–1 ns mol L–1
Sehingga harga hasil kali kelarutannya adalah : Ksp AmBn = [An+]m [Bm– ] n = (ms)m (ns)n = mm x sm x nn x sn = mm x nn x sm+n s m+n = s m+n = √ + Hubungan kelarutan dengan hasil kali kelarutan dapat pula dinyatakan dengan persamaan berikut: Ksp = (n – 1)n–1 sn, dengan: n = jumlah ion dari elektrolit s = kelarutan elektrolit (mol.L–1 ) Untuk elektrolit biner (n = 2), maka : Ksp = s2 atau s = √ Untuk elektrolit terner (n = 3), maka : Ksp = 4s3 atau s = √ 4 3 Contoh hubungan antara kelarutan dan hasil kali kelarutan dapat dilihat sebagai berikut. Misal : Ag2CrO4 Ag2CrO4(s) 2 Ag+ (aq) + CrO4 2- (aq) s 2s s Jika kelarutan Ag2CrO4 adalah s mol -1 maka konsentrasi ion Ag+ adalah 2s mol L-1 dan kosentrasi CrO4 2- adalah s mol L-1 Ksp Ag2CrO4 = [Ag+ ] 2 [CrO4 2 ] = [2 s]2 [s] = 4s3 Semakin besar harga Ksp suatu zat semakin besar kelarutan zat itu dalam air. Sebaliknya semakin kecil harga Ksp suatu zat semakin kecil kelarutan zat itu dalam air.
4. Penentuan kelarutan suatu elektrolit yang sukar larut berdasarkan data harga Ksp atau sebaliknya Contoh : 1) Tentukan harga Ksp dari larutan Mg(OH)2 jika diketahui kelarutan Mg(OH)2 dalam air adalah 10 −4 mol/L Jawab Mg( OH)2 (s) Mg2+(aq) + 2OH- (aq) s 2s Ksp Mg(OH)2 = [Mg 2 + ][OH − ] 2 = [s][2s] 2 = 4s 3 = 4 x [10 −4 ] 3 = 4 x 10-12 2) Ksp AgCl adalah 1,8 x 10-10 mol2 / L2 . 1) Hitung kelarutan AgCl 2) Nyatakan nilai kelarutan dalam g/L. (Ar Ag = 108, Cl 35,5) Jawab : a. AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) s s s Ksp AgCl = [ Ag+ ] [ Cl- ] 1,8 x 10-10 mol2 / L2 = (s) (s) s 2 = 1,8 x 10-10 mol2 / L2 s = 1,34 x 10-5 mol / L b. Kelarutan AgCl dalam g / L = s x Mr = 1,34 x 10-5 mol/L x 143,5 g/mol = 1,92 x 10-3 g/L 5. Pengaruh ion senama terhadap kelarutan 1) Jika ke dalam larutan jenuh AgCl ditambahkan beberapa tetes larutan NaCl maka akan segera terjadi endapan AgCl, demikian pula jika ke dalam larutan jenuh AgCl ditambahkan beberapa tetes larutan AgNO3 maka akan segera terjadi endapan AgCl.
2) Mengapa penambahan NaCl atau AgNO3 ke dalam larutan jenuh AgCl tersebut mengakibatkan terjadinya endapan AgCl. Sebelumnya kita harus memperhatikan reaksi kesetimbangan kelarutan AgCl. AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) Bila ke dalam sistem kesetimbangan tersebut ditambahkan ion Cl- , maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri dan mengakibatkan jumlah AgCl yang mengendap bertambah. Demikian pula bila ke dalam sistem kesetimbangan tersebut ditambahkan ion Ag+ , maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri dan mengakibatkan jumlah AgCl yang mengendap bertambah. 3) Kesimpulannya bila ke dalam system kesetimbangan larutan ditambahkan ion senama akan mengakibatkan kesetimbangan akan bergeser ke kiri atau cenderung membentuk endapan sehingga mengakibatkan kelarutan berkurang. Secara teoritis dapat dijelaskan dengan contoh berikut. Contoh soal : Tentukan kelarutan AgCl dalam a. Air Murni a. NaCl 0.1 M (Ksp AgCl = 10 −10 ) Jawab a. AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) s s s Ksp AgCl = [Ag+ ][Cl- ] = [s][s] = s 2 s = √ s = √10−10 s = 10 −5 mol/L
b. NaCl(s) Na+ (aq) + Cl- (aq) 0.1 M 0.1M 0.1M Ksp = [Ag+ ] [Cl- ] 10-10 = [Ag+ ] x 0.1 [Ag+ ]= 10−10 10−1 = 10-9 [AgCl] = 1 1 x 10-9 = 10-9 Kelarutan AgCl dalam larutan NaCl 0,1 M adalah 10 −9 mol L −1 2. Hubungan Ksp dan pH Ada beberapa senyawa asam atau basa yang sukar larut dalam air sehingga senyawa tersebut akan membentuk larutan dengan pH jenuh. Besarnya pH jenuh sesuai dengan banyaknya ion H+ atau ion OH − yang terlarut konsentrasi ini bergantung pada besarnya Ksp sehingga kelarutan makin besar. Jadi, pH larutan asam makin kecil dan pH larutan basa akan makin besar. Konsentasi ion H + atau ion OH − dapat ditentukan dengan cara menghitung harga kelarutan dalam air. Contoh Soal 1) Hitunglah kelarutan Mg(OH)2 dalam larutan yang memiliki pH = 12. (Ksp Mg(OH)2 = 1,5 x 10-11) Jawab : pOH = 2 maka [OH– ] = 10-2 mol L–1 Ksp Mg(OH)2= [Mg2+][OH– ] 2 1,5.10-11 = [Mg2+][10-2 ] 2 [Mg2+] = 1,5.10-7 Kelarutan Mg(OH)2 pada pH = 12 adalah = 1,5.10-7 mol L–1 2) Larutan jenuh Zn(OH)2 memiliki pH = 9, hitunglah Ksp Zn(OH)2 Jawab : Zn(OH)2 (s) Zn2+(aq) + 2OH– (aq) pH = 9 maka [H+ ] = 10–9 dan [OH– ] = 10-5 mol L–1 [Zn2+] = ½ x 10-5 = 5 x 10-6 mol L–1 Ksp = [Zn2+].[OH– ] 2 = [5.10-6 ].[10-5 ] 2 = 5 x 10-16
3. Reaksi pengendapan berdasarkan harga Ksp Harga Ksp suatu zat dapat digunakan untuk meramalkan terjadinya endapan suatu zat jika dua larutan yang mengandung ion-ion dari senyawa sukar larut dicampurkan. Untuk meramalkan terjadi tidaknya endapan KXAy jika larutan yang mengandung ion K y + dan ion A x− dicampurkan digunakan konsep hasil kali ion (Qsp) berikut ini Ada 3 aturan yaitu : 1) Jika Qsp > Ksp maka terjadi endapan KXAy[ (larutan lewat jenuh) 2) Jika Qsp = Ksp maka tidak terjadi endapan KXAy (larutan tepat jenuh) 3) Jika Qsp< Ksp maka tidak terjadi endapan KXAy (larutan kurang jenuh) Jadi : Qsp KXAy = [K y + ] x [ A x− ] y Contoh soal : Periksalah dengan suatu perhitungan apakah terbentuk endapan AgCl jika 5 ml larutan AgNO3 0,001 M dicampur dengan 5ml larutan NaCl 0,001 M, bila diketahui Ksp AgCl = 10-10 . Jawab : Langkah kita yang pertama adalah menentukan konsentrasi AgNO3 dan konsentrasi NaCl setelah dicampurkan dengan menggunakan rumus pengenceran. 1) Untuk AgNO3 V1.M1 = V2.M2 5.0,001 = 10. M2 M2 = 0,005/10= 5.10-4mol /L [Ag+ ] = 5.10-4mol /L 2) Untuk NaCl V1.M1 = V2.M2 5.0,001 = 10. M2 M2 = 0,005/10 = 5.10-4mol/L [Cl- ] = 5.10-4mol /L
Sehingga : Qsp AgCl = [Ag+ ][Cl- ] = (5.10-4 ) (5.10-4 ) = 2,5 x 10-9 Ksp AgCl = 10-10 (diketahui) Oleh karena Qsp >Ksp, maka pada pencampuran itu akan terbentuk endapan AgCl.