Larutan (Materi SMA)

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering mendengar kata larutan. Peran larutan sangat penting di antaranya ialah cairan tubuh kita yang mengandung komponen larutan dari berbagai zat kimia, mineral yang terdapat di kulit bumi kebanyakan ditemukan dalam bentuk  larutan, serta reaksi kimia di laboratorium dan industri kebanyakan berlangsung dalam bentuk larutan. Oleh karena itu kita perlu memahami apa yang disebut dengan larutan dan bagaimana sifat-sifatnya?

A.LARUTAN

Larutan adalah campuran homogen dua zat atau lebih yang saling melarutkan dan masing-masing zat penyusunnya tidak dapat dibedakan lagi secara fisik Larutan terdiri atas dua komponen, yaitu komponen zat terlarut dan pelarut.

•Komponen dengan jumlah yang sedikit biasanya dinamakan zat terlarut.

• Pelarut adalah komponen yang jumlahnya lebih banyak atau yang  strukturnya tidak berubah.

Contoh:

•25 gram garam dapur dalam 100 gram air; air disebut pelarut, sedangkan garam dapur (NaCl) sebagai zat terlarut.

•Sirup (kadar gula 80 %); gula pasir merupakan komponen paling banyak daripada air akan tetapi gula dinyatakan sebagai  zat terlarut dan air sebagai pelarut, sebab

struktur air tidak berubah (wujud: cair), sedangkan gula berubah dari padat menjadi cairan.

 

Larutan dapat digolongkan berdasarkan:

1.Wujud pelarutnya; yaitu terdiri atas larutan cair (contoh: larutan gula, larutan garam); larutan padat (contoh: emas 22 karat merupakan campuran homogen antara emas dan perak atau logam lain); larutan gas (contoh: udara).

2.Daya hantar listriknya; yaitu larutan elektrolit (dapat menhantarkan arus listrik) dan larutan non-elektrolit (tidak dapat menghantarkan arus listrik).

Tidak semua zat jika dicampurkan ke dalam pelarut air dapat membentuk larutan. Garam dapur (NaCl) dan asam asetat (CH₃COOH) merupakan contoh zat yang dapat larut dalam air, tetapi lilin tidak dapat larut dalam air. Suatu  zat akan larut dalam air apabila:

– Kekuatan gaya antarpartikel zat  setara dengan gaya antarpartikel dalam pelarut air.

– Zat mempunyai muatan yang sejenis dengan muatan pelarut air. Air merupakan senyawa kovalen polar, maka zat yang dapat larut dalam air adalah:

a.Senyawa ion, contoh NaCl, partikel-nya terdiri atas ion posirif (Na⁺) dan ion negatif (Cl^–). Sedangkan air adalah senyawa kovalen polar yang partikelnya terdiri atas molekul-molekul H₂O yang memiliki muatan parsial positif ( δ⁺ ) dan negatif (δ^-). Mekanisme pelarutan NaCl dalam H₂O

Molekul H₂O akan mengelilingi permukaan kristal NaCl. Muatan parsial positif(δ⁺) dari molekul H₂O akan tertarik ke ion Cl^- yang ada pada bagian luar kristal. Begitu juga dengan muatan parsial negatifnya (δ^- ) akan tertarik ke ion Na+ (Gambar 5.3)

 

b.Senyawa kovalen polar, contoh C₂H₅OH (etanol) dapat larut dalam air karena molekul-molekul C₂H₅OH dan air sama-sama memiliki muatan parsial positif dan negatif. Keduanya akan tertarik satu sama lain.

Read More

Larutan (Sifat Kologatif larutan)

LARUTAN

1.  Sifat Dasar Larutan

Larutan adalah campuran yang bersifat homogen antara molekul, atom ataupun ion dari 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). Pada bagian ini dibahas larutan cair. Pelarut cair umumnya adalah air. Pelarut cair yang lain misalnya bensena, kloroform, eter, dan alkohol.

2.  Kelarutan

Sebutir kristal gula pasir merupakan gabungan dari beberapa molekul gula. Jika kristal gula itu dimasukkan ke dalam air, maka molekul-molekul gula akan memisah dari permukaan kristal gula menuju ke dalam air (disebut melarut). Molekul gula itu bergerak secara acak seperti gerakan molekul air, sehingga pada suatu saat dapat menumbuk permukaan kristal gula atau molekul gula yang lain. Sebagian molekul gula akan terikat kembali dengan kristalnya atau saling bergabung dengan molekul gula yang lain sehingga kembali membentuk kristal (mengkristal ulang). Jika laju pelarutan gula sama dengan laju pengkristalan ulang, maka proses itu berada dalam kesetimbangan dan larutannya disebut jenuh.

Kristal gula   +   air     ⇔      larutan gula

Larutan jenuh adalah larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara solute yang terlarut dan yang tak terlarut. Banyaknya solute yang melarut dalam pelarut yang banyaknya tertentu untuk menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan (solubility) zat itu. Kelarutan umumnya dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 mL pelarut, atau per 100 gram pelarut pada temperatur yang tertentu. Jika kelarutan zat kurang dari 0,01 gram per 100 gram pelarut, maka zat itu dikatakan tak larut (insoluble). Jika jumlah solute yang terlarut kurang dari kelarutannya, maka larutannya disebut tak jenuh (unsaturated). Larutan tak jenuh lebih encer (kurang pekat) dibandingkan dengan larutan jenuh. Jika jumlah solute yang terlarut lebih banyak dari kelarutannya, maka larutannya disebut lewat jenuh (supersaturated). Larutan lewat jenuh lebih pekat daripada larutan jenuh.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan antara lain jenis zat terlarut, jenis pelarut, temperatur, dan tekanan.

a.  Pengaruh Jenis Zat pada Kelarutan

Zat-zat dengan struktur kimia yang mirip umumnya dapat saling bercampur dengan baik, sedangkan zat-zat yang struktur kimianya berbeda umumnya kurang dapat saling bercampur (like dissolves like). Senyawa yang bersifat polar akan mudah larut dalam pelarut polar, sedangkan senyawa nonpolar akan mudah larut dalam pelarut nonpolar. Contohnya alkohol dan air bercampur sempurna (completely miscible), air dan eter bercampur sebagian (partially miscible), sedangkan minyak dan air tidak bercampur (completely immiscible).

b.  Pengaruh Temperatur pada Kelarutan

Kelarutan gas umumnya berkurang pada temperatur yang lebih tinggi. Misalnya jika air dipanaskan, maka timbul gelembung-gelembung gas yang keluar dari dalam air, sehingga gas yang terlarut dalam air tersebut menjadi berkurang. Kebanyakan zat padat kelarutannya lebih besar pada temperatur yang lebih tinggi. Ada beberapa zat padat yang kelarutannya berkurang pada temperatur yang lebih tinggi, misalnya natrium sulfat dan serium sulfat. Pada larutan jenuh terdapat kesetimbangan antara proses pelarutan dan proses pengkristalan kembali. Jika salah satu proses bersifat endoterm, maka proses sebaliknya bersifat eksoterm. Jika temperatur dinaikkan, maka sesuai dengan azas Le Chatelier (Henri Louis Le Chatelier:  1850-1936) kesetimbangan itu bergeser ke arah proses endoterm. Jadi jika proses pelarutan bersifat endoterm, maka kelarutannya bertambah pada temperatur yang lebih tinggi. Sebaliknya jika proses pelarutan bersifat eksoterm, maka kelarutannya berkurang pada suhu yang lebih tinggi.

c.  Pengaruh tekanan pada kelarutan

Perubahan tekanan pengaruhnya kecil terhadap kelarutan zat cair atau padat. Perubahan tekanan sebesar 500 atm hanya merubah kelarutan NaCl sekitar 2,3 % dan NH4Cl sekitar 5,1 %. Kelarutan gas sebanding dengan tekanan partial gas itu. Menurut hukum Henry  (William Henry: 1774-1836) massa gas yang melarut dalam sejumlah tertentu cairan (pelarutnya) berbanding lurus dengan tekanan yang dilakukan oleh gas itu (tekanan partial), yang berada dalam kesetimbangan dengan larutan itu. Contohnya kelarutan oksigen dalam air bertambah menjadi 5 kali jika tekanan partial-nya dinaikkan 5 kali. Hukum ini tidak berlaku untuk gas yang bereaksi dengan pelarut, misalnya HCl atau NH3 dalam air.

3.  Konsentrasi Larutan

Konsentrasi larutan menyatakan banyaknya zat terlarut dalam sejumlah tertentu larutan. Secara fisika konsentrasi dapat dinyatakan dalam % (persen) atau ppm (part per  million) = bpj (bagian per juta). Dalam kimia, konsentrasi larutan dinyatakan dalam molar (M), molal (m) atau normal (N).

4.  Daya Hantar Listrik Larutan

Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan dapat bersifat elektrolit atau nonelektrolit. Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan yang bersifat elektrolit. Larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan yang bersifat nonelektrolit. Pada larutan elektrolit, yang menghantarkan arus listrik adalah ion-ion yang terdapat di dalam larutan tersebut. Pada elektroda negatif (katoda) ion positip menangkap elektron (terjadi reaksi reduksi), sedangkan pada elektroda positip (anoda) ion negatif melepaskan elektron (terjadi reaksi oksidasi). Jika di dalam larutan tidak terdapat ion, maka larutan tersebut tidak dapat menghantarkan arus listrik.

Senyawa elektrolit adalah senyawa yang jika dilarutkan ke dalam air akan terion (atau terionisasi). Senyawa elektrolit dapat dibedakan menjadi senyawa elektrolit kuat dan senyawa elektrolit lemah. Senyawa elektrolit kuat adalah senyawa yang di dalam air terion sempurna atau mendekati sempurna, sehingga senyawa tersebut semuanya atau hampir semua berubah menjadi ion. Senyawa yang termasuk senyawa elektrolit kuat adalah:

a. Asam kuat, contohnya: HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HCLO4

b. Basa kuat, contohnya: NaOH, KOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2

c. Garam, contohnya: NaCl, KCl, MgCl2, KNO3, MgSO4

Partikel-partikel yang ada di dalam larutan elektrolit kuat adalah ion-ion yang bergabung dengan molekul air, sehingga larutan tersebut daya hantar listriknya kuat. Hal ini disebabkan karena tidak ada molekul atau partikel lain yang menghalangi gerakan ion-ion untuk menghantarkan arus listrik, sementara molekul-molekul air adalah sebagai media untuk pergerakan ion. Misalnya HCl dilarutkan ke dalam air, maka semua HCl akan bereaksi dengan air dan berubah menjadi ion-ion dengan persamaan reaksi berikut:

HCl (g)  +  H2O ( l )    →      H3O+(aq)   +   Cl− (aq)

Reaksi ini biasa dituliskan:

HCl (aq)    →   H+(aq)  +  Cl− (aq)

Senyawa elektrolit lemah adalah senyawa yang di dalam air terion sebagian atau senyawa tersebut hanya sebagian saja yang berubah menjadi ion dan sebagian yang lainnya masih sebagai molekul senyawa yang terlarut. Larutan yang terbentuk daya hantar listriknya lemah atau kurang kuat karena molekul-molekul senyawa (yang tidak terion) dalam larutan tidak dapat menghantarkan listrik, sehingga menghalangi ion-ion yang akan menghantarkan listrik. Senyawa yang termasuk senyawa elektrolit lemah adalah:

a. Asam lemah, contohnya: HF, H2S, HCN, H2CO3, HCOOH, CH3COOH

b. Basa lemah, contohnya: Fe(OH)3 , Cu(OH)2 , NH3, N2H4, CH3NH2, (CH3)2NH

Misalnya CH3COOH dilarutkan ke dalam air, maka sebagian CH3COOH akan terion dengan persamaan reaksi seperti berikut:

CH3COOH (s)  +    H2O ( l )    →      H3O+ (aq)    +    CH3COO− (aq)

CH3COOH yang terion reaksinya biasa dituliskan:

CH3COOH (aq)    →    H+ (aq)   +   CH3COO− (aq)

Ion-ion yang telah terbentuk sebagian bereaksi kembali membentuk CH3COOH, sehingga dikatakan CH3COOH yang terion hanya sebagian. Reaksinya dapat dituliskan:

CH3COOH (aq)    ⇔    H+ (aq)   +   CH3COO− (aq)

Partikel-partikel yang ada di dalam larutan adalah molekul-molekul senyawa CH3COOH yang terlarut dan ion-ion H+ dan CH3COO−. Molekul senyawa CH3COOH tidakdapat menghantarkan arus listrik, sehinggga akan menjadi penghambat bagi ion-ion H+ dan CH3COO− untuk menghantarkan arus listrik. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa larutan elektrolit lemah daya hantar listriknya kurang kuat.

Senyawa nonelektrolit adalah senyawa yang di dalam air tidak terion, sehingga partikel-partikel yang ada di dalam larutan adalah molekul-molekul senyawa yang terlarut. Dalam larutan tidak terdapat ion, sehingga larutan tersebut tidak dapat menghantarkan arus listrik. Kecuali asam atau basa, senyawa kovalen adalah senyawa nonelektrolit, contohnya:

C6H12O6, CO(NH2)2, CH4, C3H8, C13H10O.

5.  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 tekanan uap, titik didih, titik beku, dan 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.

Untuk mendapatkan materi lengkap Larutan dan sifat kologatif larutan download disini

Read More