16002 kimia teknik modul 06
Post on 11-Jan-2016
17 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MUDUL6KOLOID DAN LARUTAN
Pada bagian ini akan dibahas sifat fisik dari campuran beberapa zat yaitu padat, cair dan
larutan. Kenyataan dalam kehidupan sehari-hari atau di laboratorium jarang ditemukan zat
murni. Biasanya zat kimia yang kita jumpai selalu dalam bentuk campuran.
Sifat fisik dari campuran sering berbeda dengan komponen murninya. Dari sifat ini kita
ambil keuntungan untuk berbagai maksud yang praktis. Misalnya baja adalah campuran
dari besi dengan berbagai unsur seperti karbon dan logam lainnya. Dengan mencampur
zat ini dalam perbandingan yang terkontrol, hasil akhirnya mempunyai sifat seperti
kekerasan dan kekuatan yang sangat berbeda dari besi sendiri.
Dalarn bagian akan dipelajari sifat fisik dari campuran. Kita mulai dengan memeriksa
berbagai macam campuran yang dapat terbentuk dan apa pengaruh dari ukuran
partikel pada sifat campuran. Salah satu macam campuran biasa yang istimewa
adalah larutan dan telah kita bicarakan pentingnya larutan sebagai media untuk
melakukan reaksi kimia. Pada Bab ini akan digunakan waktu lebih banyak untuk mem-
pelajari aspek lain dari larutan yaitu pengaruh dari solut terhadap sifat-fisik larutan.
Banyak dari fenomena ini berguna pads pemakaian di laboratorium, seperti dalam
menentukan massa molekul. Banyak juga digunakan dalam persoalan pekerjaan yang
praktis misalnya dalam pengilangan minyak mentah dan destilasi air laut menjadi air
tawar.
S u s p e n s i , K o l o i d , d a n L a r u t a n
Zat dapat digolongkan sebagai zat mumi atau campuran. Zat mumi termasuk unsur dan
senya- wa yang terbentuk dari unsur tersebut. Ciri khan dari zat murni adalah
komposisinya yang tetap. Semua sampel dari air murni misalnya, terdiri dari dua unsur,
hidrogen dan oksigen dengan perbandingan 1 gram hidrogen untuk s&iap 8 gram oksigen.
Keistimewaan dari campuran adalah komposisinya yang berbeda-beda. Keragaman
serta kompleksnya suatu campuran dapat terjadi dari berbagai jumlah komponen dengan
perbandingan massa yang berbeda-beda.
Salah satu prinsip yang membedakan bentuk satu campuran dengan campuran lainnya
adalah ukuran dari partikelnya. Berdasarkan hal ini, campuran dibagi dalam tiga bentuk
umum yaitu: suspensi, koloid dan larutan.
Suspensi
Dalam suatu suspensi, paling sedikit satu komponen yang secara relatif mempunyai
partikel besar akan Baling tersebar dengan komponen lainnya. Contohnya pasir yang
halus yang tersuspensi dalam air, atau salju yang ditiup ke udara, atau endapan yang
terbentuk pads campuran reaksi. Dalam semua keadaan ini, ukuran dari partikel yang
tersuspensi cukup besar untuk dapat dilihat baik oleh mats telanjang atau dengan
mikroskop. Kemudian bila campuran ini tidak diaduk terns, maka partikel-partikel dari
suspensi ini akan mengendap karena pengaruh gaya tarik bumf, walaupun kecepatannya
tergantung dari besamya partikel. Pasir yang kasar akan mengendap dengan cepat dalam
air, tetapi tanah lumpur dalam air akan mengendap dengan lambat..
Pada pekerjaan di laboratorium kerap kali diperlukan pernisahan endapan yang
tersuspensi dari suatu campuran reaksi. Salah satu metode adalah dengan menyaring.
campuran yang mengandung zat yang tersuspensi dialirkan melalui kertas Baring (filter)
seperti digambarkan pads Gambar 5.4. Kadang-kadang kia gunakan kemampuan
suspensi untuk mengendap karena pengaruh gaya tarik, tetapi juga proses pengendapan
ini dapat dibantu dengan menggunakan alat sentrifugal
Dalam suatu sentrifugal, campuran diputar dengan kecepatan tinggi dan gaya
sentrifugalnya mempunyai kekuatan gaya tarik buatan yang besar yang mendorong
endapan ke dasar wadah.
Sifat suspensi seperti titik beku clan tekanan uap dari suspensi zat padat dalam cairan
hanya sedikit dipengaruhi oleh partikel yang tersuspensi. Maka tanah yang berlumpur
akan membeku pads 0°C seperti juga air. Partikel yang tersuspensi terlalu besar dan
jumlahnya terlalu kecil dibandingkan dengan jumlah molekul air dalam campuran untuk
dapat mempengaruhi sifat-sifat ini.
larutan
Bila dibandingkan dengan suspensi, dilihat dari ukuran partikel, maka larutan adalah
kebalikan dari suspensi. Dalam suatu larutan, semua partikel—baik dari solut maupun
solven—ukuran partikelnya adalah sebesar molekul atau ion-ion. Partikel ini tersebar
secara merata antara masing-masing dan menghasilkan satu fase homogen.
Karena sedemikian menyatunya penyebaran antara solut dan solven dalam larutan,
maka sifat fisik dari larutan wring sedikit berbeda dengan solven murninya sendiri.
Maka dalam Bab ini akan dibicarakan secara khusus pengaruh dari solut pads sifat fisik
larutan. Tapi sebelumnya akan dibicarakan terlebih dahulu jenis campuran ketiga yang
perlu dibahas yang mempunyai sifat khusus yaitu koloid
Koloid
Koloid, juga disebut dispersi koloidal atau suspensi koloidal adalah campuran yang berada
antara larutan sejati dan suspensi. Misalnya adalah susu segar, yang terdiri dari butir-butir
halus dari lemak mentega yang terdispersi dalam fase air yang juga mengandung kasein
(suatu protein) dan beberapa zat lainnya. Dalam koloid seperti susu, partikel solutnya
lebih besar daripada partikel larutan tetapi lebih kecil dari pertikel yang mengapung
pads suspensi. Karena bentuk ukuran dari partikel koloid dibandingkan dengan ukuran
medium dimana partikel itu tersebar, maka di sini tak digunakan istilah solut dan solven
melainkan fase terdispersi dan medium pendispersi.
Biasanya, ukuran partikelnya berada antara 1-1000 nm. Terdiri dari kumpulan banyak
molekul atau ion, dalam sel hidup seperti protein masih termasuk dalam ukuran antara ini.
Walaupun partikelnya lebih besar daripada partikel dan larutan asti, - tetapi masih cukup
kecil, sehingga masih terjadinya tumbukan yang tetap dengan medium sekitarnya
menyebabkan partikel akan tertahan untuk beberapa waktu. Sehingga salah satu
sifat umum dari koloid adalah cenderung untuk stabil di bawah pengaruh gays tarik
bumf. Malah ada beberapa, koloid yang kehhatannya stabil. selamanya. Seperti juga pads
suspensi, jumlah relatif dari partikel koloid dalam campuran lebih sedikit dibandingkan
dengan jumlah partikel medium dispersinya. Karena itu sifat-sifat fisik dari kebanyakan
koloid hanya berbeda sedikit dengan medium dispersinya. Larutan koloid akan kita temui
dalam kehidupan sehari-hari. Juga akan diketahui bahwa segala macam campuran adalah
mungkin kecuali kolid yang berasal dari dispersi gas dalam gas, sebab semua gas akan
bercarnpur secara homogen dalam tingkat molekul, sehingga campuran antara gas akan
merupakan larutan dengan sesamanya.
Partikel-partikel dalam suatu koloid terlalu kecil untuk terlihat dengan mats atau
dengan mikroskop biasa. Walaupun demikian partikel ini dapat mempengaruhi cahaya
tampak, ukuran partikelnya cocok untuk menyebabkan cahaya tersebar dengan sudut-
sudut yang besar. Bila konsentrasi koloidnya besar, penyebaran cahaya ini akan
menyebabkan larutan koloid kelihatan keruh (opaque); Jadi cahaya tak diteruskan.
Contohnya susu. Sinar yang datang pada susu disebarkan oleh partikelpartikel koloid
susu kemudian diabsorpsi, sehingga tak diteruskan. Bila konsentrasinya lebih encer,
dispersi koloidalnya kelihatan seperti await dan bila diencerkan lagi bisa lebih terang
(transparan). Misalnya Baja larutan kanji yang encer akan kelihatan terang (transparan).
Kita dapat melihat perbedaan antara koloid dan larutan biasa dengan memperhatikan
suatu sinar cahaya yang melalui larutan atau koloid tersebut dari sisi wadah. Suatu
sinar laser yang melewati dua dispersi koloid dan sebuah larutan biasa. Jalannya melalui
koloid akan kelihatan karena cahayanya disebarkan ke pinggir, suatu fenomena yang
dikenal dengan sebutan efek Tyndall karena partikel-partikel solutnya terlalu kecil untuk
menyebarkan cahaya.
Stabilitas dari dispersi koloidal
Agar suatu koloid tetap stabil, hares diusahakan agar partikel-partikelnya tak Baling
melekat waktu bersinggungan. Bila terjadi pelekatan, partikel akan membesar dan
akhirnya akan terpisah dari larutannya. Untuk suatu emulsi (dispersi cairan dalam
carian),. kestabilannya dapat dicapai karena adanya zat pengemulsi. Contoh umum dari
suatu emulsi adalah susu dan mayonnaise. Kedua emulsi ini terdiri dari minyak yang
terdispersi dalam fase air. Seperti diketahui, -air dan minyak tak akan bercampur, bila kits
mengocok campuran ini tak berapa lama akan memisah lagi menjadi dues fase kembali.
Pads mayonnaise, pemisahan ini dapat dicegah dengan cara menambahkan kuning telur
yang membentuk lapisan pelindung di sekeliling tetes-tetes kecil dari minyak nabati
ketika campuran dikocok. Demikian juga kasein dalam susu berperan seperti ini dengan
mencegah penggumpalan dari tetes-tetes kecil lemak menteganya.
Koloid dari zat padat dalam cairan (sol) Bering distabilkan dengan cara mengadsorpsi
ion-ion ke permukaan partikel-partikel koloid. (Adsorpsi adalah suatu proses dimana
sesuatu zat akan melekat pada permukaan zal lain). Misalnya sol merah yang bagus
akan terbentuk bila larutan FeC13 ditambahkan secara perlahan pada air mendidih. Dalam
suatu reaksi kimia, ion-ion besi (III) yang terhidrasi akan kehilangan air dan ion hidrogen
sehingga membentuk suatu oksida yang terhidrasi, Fe2O3.xH2O dimana kandungan
molekul air (x) nya bermacam-macam. Persamaan perubahannya dapat ditulis:
Ketika partikel-partikel solnya mulai membesar, maka ion-ion Fe+3 akan diadsorpsi pada
permukaannya menyebabkan partikel-partikel akan bermuatan positif seperti diperlihatkan
pada Gambar 13.3. Karena tiap partikel oksida mendapat muatan yang sama, maka akan
saling tolak menolak, akibatnya talc akan bersinggungan, sehingga pembesaran terhenti,
dan pada waktu ini ukuran koloid telah tercapai.
Dalam aerosol seperti misalnya pada asap, partikel-partikel koloidalnya juga akan
mengambil muatan listrik tetapi berasal dari listrik statis. Tapi walaupun demikian
pengaruhnya tetap sama. Karena muatannya sama, akan saling tolak menolak sehingga
waktu bersinggungan tak akan menempel.
Memecahkan koloid (Destabilitas Koloid)
Koloid dapat dibuat tidak stabil (dipecahkan) dengan cars melawan zatzat yang
membuatnya stabil. Bila hal ini terjadi, partikel-partikelnya akan bersatu dan membesar,
hal ini akan menyebabkan terjadi pemisahan atau berkoagulasi. Kadang-kadang koagulasi
ini ter adi secara tak sengaja, tetapi kadangkala memang dibuat agar koloidnya pecan.
Misalnya pada langkah permulaan dalam pembuatan keju yaitu dengan-cara memisahkan
kepala susu dari cairannya.
Sol seperti yang dibentuk dari oksida besi (III) yang terhidrasi dapat dikoagulasi
dengan cara menambahkan suatu elektrolit yang dapat menetralisir muatan sol pada
permukaan partikel-partikelnya. Penambahan suatu larutan yang mengandung ion
fosfat misalnya akan mengkoagulasi sol di atas. Ion-ion fosfat, PO43- yang negatif akan
berkumpul mengelilingi ion,Fe3+ yang positif pada permukaan partikel. koloid. Maka
muatannya akan dinetralkan, sehingga partikelpartikel. akan saling bersinggungan,
kemudian melekat dan tumbuh menjadi besar lalu mengendap. Lumpur koloidal yang
dibawa oleh sungai akan mengendap dengan cara ini ketika lumpur ini bertemu dengan
air laut. Delta sungai Missisipi juga sebagian terbentuk dengan cara. ini. Aerosol yang
terdiri dari zat padat yang terdispersi dalam udara dapat juga dipisahkan dengan cara
menetralkan muatannya. Asap dan abu dapat dihilangkan dari udara dengan cara
melewatkan asap atau abu ini melalui lempeng kawat yang dialiri listrik, yang mempunyai
muatan berlawanan dengan muatan partikel dari koloid asap atau abu tersebut. Pertikel-
partikelnya akan tetarik oleh lempeng kawat dan dinetralkah, sehingga akan mengendap
pada lempeng tersebut.
Macam Macam Larutan
Larutan yang paling umum diketemukan terdiri dari suatu solut yang dilarutkan dalam cairan,
sehingga perhatian kits akan dipusatkan pads larutan macam ini. Larutan cairan dapat dibuat
dengan cars melarutkan zat padat dalam suatu cairan (misalnya NaCl dalam air), cairan dalam
cairan (misalnya etilen glikol dalam air—suatu larutan anti pembekuan) atau gas dalam cairan
(misalnya minuman ringan berkarbonat, yang mengandung CO2 yang kuat).
Selain itu, ada jugs kemungkinan untuk mendapatkan larutan dari gas dengan gas, seperti
atmosfir yang mengelilingi dunia dan larutan dari zat padat, yang dibentuk bila suatu zat
dilarutkan dalam zat padat. Sifat-sifat dari larutan gas akan dibicarakan pada. Bagian 11.5
dengan. topik " Hukum Dalton mengenai tekanan parsial", sehingga mengenai ini tak akan
dibicarakan lagi di sini. Larutan zat padat yang contohnya banyak seperti alloys atau logam
campur (campuran dari logamlogam) ada dua macam: Larutan zat padat substitusional
terbentuk. bila atom-atom, molekul-molekul atau ion-ion suatu zat akan mengambil tempat
partikel-partikel suatu zat lain dalam kisi kristalnya. Seperti diperlihatkan pads Gambar 13.4a.
Sulfida seng (zing sulfida) dan kadmium sulfida membentuk campuran seperti ini dimana ion-
ion kadmium secara acak akan menggantikan ion-ion seng (Zn) dalam kisi kristal ZnS.
Contoh lain adalah perunggu suatu larutan zat padat yang terdiri dari Cu (tembaga dan Zn
(seng)
Larutan zat padat interstisial . dibentuk dengan menempatkan atom-atom satu macam zat
ke dalam ruangan yang terdap4t antara atom-atom pads kisi kristal dari tuan rumah. Ini
digambarkan pads Gambar 13.4b. Karbida tungsten (Walfram. Ca rbide, WC), suatu
zat yang sangat kerns yang digunakan untuk memotong alas-alai baja untuk membuat
mesin-mesin adalah contoh dari larutan zat padat interstisial. Atom-atom tungstennya
diatur dengan poly kubus yang mukanya atom-atom karbonnya terletak pads rongga
oktahedral yaitu ruang dalam kristal dimana atom-atom karbonnya clikelilingi oleo
enam atom tungsten pads arch vertikal dari oktahedron.
Konsentrai
Sifat-sifat fisik dari suatu larutan ditentukan oleh perbandingan relatif atau konsentrasi
dari berbagai komponen lanitannya. Telah dibicarakan beberapa cars untuk menyatakan
konsentrasi. Misalnya telah dipelajari mengenai molarita dan normality yang merupakan
satuan konsentrasi yang berguna untuk memecahkan soal-soal stokiometri dari reaksi
yang tedadi dalam larutan. Molarita. dan Normakta diciptakan khusus untuk maksud ini.
Dengan cars yang sama telah diketernukan bahwa beberapa satuan konsentrasi dapat
dipakai untuk pengungkapan sifat fisilk dari Larutan. Yang penting untuk diingat dari
satuan konsentrasi acwah bahwa satuan itu merupakan suatu perbandingan. Cara
untuk menghafalnya adalah hares diingat bahwa satuannya berhubungan dengan suatu.
pembilang dan penyebut. Untuk bekerja secara kualitatif dengan solut dalam suatu
larutan, harus diketahui konsentrasi dari solutnya. Banyak cara untuk menyatakan
konsentrasi dan masing-masing mempunyai suatu keunggulan untuk penggunaan
tertentu. Salah satu cara untuk menyatakan konsentrasi misalnya adalah persentase
komposisi dan massa. Cara ini dahulu dinamakan persentase berat/berat
(weight/weight percent) dan ditunjukkan dengan menulis simbol b/b atau %(w/w)
dibelakang persentasenya. Contohnya: asam sulfas pekat terdiri dari 96% H2SO4 dari
massa, yang ditulis H2SO4 96% b/b. Pemyataan konsentrasi dengan cara ini mem-
berikan komposisi larutan dalam seratus bagian massa. Dengan lain perkataan memberi
tahukan pada kita berapa gram solut terdapat dalam 100 g larutan
SOAL: Bagaimana cara membuat larutan NaCl 5,00% b/b dalam air'?
PENYELESAIAN: Satuan konsentrasi menyatakan bahwa harus ada 5,00 g NaCI
dalam 100 g larutan. Untuk membuat larutan, kita tambahkan 95,0 g air pada 5,00 g
NaCl. Karen berat jemis air mendekati 1,00 g/ml, dapat kita pakai 95,0 ml air, sehingga
tak perlu susah-susah untuk menimbang airnya.
SOAL: Suatu sampel udara sebanyak 500 liter dengan B.J. 1,20 g/L ternyata
mengandung 2,40 x 10 -3 g SO2 sebagai pencemar. Berapa konsentrasi SO2 dalam
udara dinyatakan dalam persen massa dan ppm massa.
PENYELESAIAN: Untuk menghitung kuantitas dengan kedua cara di atas, diperlukan
jumlah massa seluruh sampel, yang dapat dihitung dari volume dan berat jenisnya.
Massa dari udara = 500 liter x (1,2 g/1,0 L) = 600 gram air
Persentase massa dihitung sebagai berikut:
% massa = massa dari SO2 : massa dari udara
= (2,40 x 10-3 g/600g) x 100 %
= 4 x 10-4 %
Konsentrasi dalam ppm dihitung sebagai berikut:
massa ppm = (massa dari CO2/massa dari udara) x 106
= 4 ppm
Perhatikan bahwa konsentrasi S02 yang dinyatakan dalam persen sangatlah kecil yang
menyebabkan harga ini sukar dibayangkan dan dibanJingkan dengan harga-harga lain.
Tetapi konsentrasi yang sama yang dinyatakan dalam ppm, angkanya lebih mudah
dimengerti sebab inilah mengapa untuk konsentrasi kecil digunakan satuan ppm atau ppb
(part per billion).
Salah satu cara yang sangat berguna dalam menyatakan konsentrasi adalah dalam
mol per liter atau molaritas. Hal ini telah dibicarakan secara panjang lebar dalam
Bagian 3.5 dan bila perlu harap dibaca lagi untuk menyegarkan ingatan. Molaritas sangat
sesuai untuk mengolah stoikiometri dari suatu reaksi dalam larutan.
Bila kita bekerja dengan senyawa ion dan reaksinya dalam larutan, salah satu macam
perhitungan yang harus dapat dikerjakan secara rutin ialah menentukan molaritas dari ion
tertentu dalam suatu larutan elektrolit kuat. Misalnya, diberikan suatu larutan dengan
label "CaCl, 1,00 M. Ditanyakan: berapa konsentrasi ion Cal+ dan ion Cl- dalam larutan
tersebut? Untuk menjawab pertanyaan ini kita harus sadar bahwa konsentrasi yang
diberikan adalah dalam jumlah mol dan garamnya per liter larutan dan juga harus
diingat bahwa garam yang semacam ini akan terdisosiasi sempuma dalam air.
REFERENSI :
1. Chemistry, Reactions, Structure, and Properties., Clyde R.Dilliard & David
E.Goldberg
2. Kimia Universitas, Asas & Struktur,. James E. Brady
top related