bab 8 larutan

65
http:// chem.fmipa.ipb.ac.i d Bab 8 LARUTAN Departemen Kimia IPB

Upload: andi-reskianti-wardani

Post on 27-Oct-2015

931 views

Category:

Documents


142 download

TRANSCRIPT

http://chem.fmipa.ipb.ac.id

Bab 8 LARUTAN

Departemen Kimia IPB

Dept. Kimia FMIPA IPB

Ikthisar

Konsep Larutan1

Konsentrasi Larutan2

Kesetimbangan Larutan3

Sifat Koligatif4

Larutan adalah campuran yang homogen dari dua atau lebih zat.

Konsep Larutan1

ZAT TERLARUT PELARUT LARUTAN

Komponen minor Komponen utama

Sistem homogen

+

Larutan bisa berwujud gas (ex:udara), padat (ex: alloy), cair (ex: air laut)

Pada kuliah ini yang akan dibahas larutan berwujud cair

Konsep Larutan1

Larutan Zat pelarut Zat terlarut

Soft drink (l)

Udara (g)

Solder (s)

H2O

N2

Pb

Gula, CO2

O2, Ar, CH4

Sn

Contoh Larutan

“sejenis melarutkan sejenis”“like dissolve like”

Dua zat dengan gaya-gaya antarmolekul yang sama akan cenderung saling melarutkan.• molekul non-polar dapat larut dalam pelarut non-

polar CCl4 dalam C6H6

• molekul polar dapat larut dalam pelarut polar C2H5OH dalam H2O

• Senyawa ionik lebih dapat larut dalam pelarut polar NaCl dalam H2O atau NH3 (l)

Kelarutan metanol dalam air

LARUTAN BERAIR DARI SPESIES MOLEKUL

Konsep Larutan1

Misal:Zat terlarut : sukrosaPelarut : air

sukrosa (padatan, s) dilarutkan dalam air menghasilkanlarutan sukrosa (aqueous, aq)

C12H22O11 (s) → C12H22O11 (aq) LARUTAN BERAIR

REAKSI PELARUTAN MOLEKUL

Konsep Larutan1

LARUTAN BERAIR DARISPESIES IONIK (ELEKTROLIT)

setiap ion positifdikelilingi molekul airdansetiap ion negatif jugadikelilingimolekul air

NaCl (s) → Na+ (aq) + Cl-(aq)

Proses dimana sebuah ion dikelilingi oleh molekul-molekul air yang tersusun dalam keadaan tertentu disebut hidrasi.

H2O

Elektrolit adalah suatu zat, yang ketika dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik.

Nonelektrolit merupakan zat yang tidak menghantarkan arus listrik ketika dilarutkan dalam air.

nonelektrolit elektrolit lemah elektrolit kuat

Contoh soal

Soal: Di dalam pelarut yang manakah tiap-tiap zat terlarut di bawah ini akan dapat lebih larut?(a) Br2 dalam benzena (C6H6) atau dalam air(b) KCl dalam karbon tetra klorida (CCl4) atau amonia (NH3) (c) Urea(NH2)2CO dalam karbon disulfida (CS2)atau dalam air.Jawab:

(a) benzena(b) amonia(c) air

Latihan

Soal: Di dalam pelarut yang manakah tiap-tiap zat terlarut di bawah ini akan dapat lebih larut?

(a) Magnesium klorida dalam metanol(CH3OH) atau dalam propanol (CH3CH2CH2OH).

(b) Etilena glikol(HOCH2CH2OH) dalam air atau dalam heksana (CH3CH2CH2CH2CH2CH3).

(c) Dietil eter(CH3CH2OCH2CH3) dalam etanol(CH3CH2OH) atau dalam air.Jawab:

2 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi suatu larutan adalah banyaknya zat terlarut dalam sejumlah tertentu pelarut atau larutan.

a. Persen berdasar Massa

% massa =(% b/b)

x 100%massa zat terlarutmassa zat terlarut + massa pelarut

= x 100%massa zat terlarutmassa larutan

b. Persen berdasar Volume

2 Konsentrasi Larutan

x 100%volume zat terlarutvolume larutan

% volume =(% v/v)

M =mol zat terlarut

liter larutan

d. Molaritas (M)

e. Molalitas (m)

m =mol zat terlarut

massa pelarut (kg)

2 Konsentrasi Larutan

c. Persen bobot/volume

x 100%volume zat terlarutvolume larutan

% bobot/volume =(% b/v)

f. Fraksi Mol (X)

XA = mol zat A

jumlah mol seluruh komponen

2 Konsentrasi Larutan

g. ppmbanyaknya bagian zat terlarut dalam 106 bagian pelarut

h. ppbbanyaknya bagian zat terlarut dalam 109 bagian pelarut

ppm = mg terlarut

L larutanppm =

mg terlarut

Kg larutan

ppm = µg terlarut

L larutanppm =

µg terlarut

Kg larutan

Pengenceran larutan adalah prosedur untuk penyiapan larutan yang kurang pekat dari larutan yang lebih pekat.

Pengenceran

Penambahanpelarut

Mol zat terlarutSebelum pengenceran (i)

Mol zat terlarutSetelah pengenceran (f)=

MiVi MfVf=

Contoh soal

Soal: Hitunglah molalitas suatu larutan yang dibuat dengan cara melarutkan 75,0 g Ba(NO3)2 (s) ke dalam 374,00 g air pada 250C.

Jawab:

75,0 g Ba(NO3)2 x 1 mol = 0,287 mol261,32 g

molalitas = = 0,76739 m = 0,767 m0,374 kg

0,287 mol

massa molar Ba(NO3)2 = 261,32 g/mol

Bagaimana menyiapkan 60,0 mL 0,2 MHNO3 dari larutan “stok” 4,00 M HNO3?

Contoh soal

MiVi = MfVf

Mi = 4,00 Mf = 0,200 Vf = 0,06 L Vi = ? L

Vi =MfVf

Mi

=0,200 x 0,06

4,00= 0,003 L = 3 mL

3 mL asam + 57 mL air = 60 mL larutan

Jawab:

Soal: konsentrasi asam klorida komersial adalah 11,8 M dan memiliki kerapatan 1,190 g/ml. Hitunglah(a) % massa HCl,(b) molalitas (c) fraksi mol dari HCl.

Latihan

Jawaban

Soal:Hitunglah konsentrasi dalam satuan molaritas dan ppm dari 1,74 molal larutan sukrosa (C12H22O11) yang kerapatannya 1,12 g/mL.

Latihan

Jawaban

BILA PERISTIWA PELARUTAN = PERISTIWA PENGENDAPANAKAN DIPEROLEH JUMLAH ZAT TERLARUT DI DALAM LARUTAN TETAP

LARUTANNYA DISEBUT LARUTAN JENUH (Kesetimbangan dinamis)

PEMBENTUKAN LARUTAN JENUH

Kesetimbangan Larutan3

Larutan jenuh mengandung jumlah maksimum zat terlarut yang dapat larut dalam suatu pelarut pada suhu tertentu.

Larutan takjenuh mengandung zat terlarut lebih sedikit daripada yang sebenarnya dapat dilarutkan oleh pelarut pada suhu tertentu.

Larutan lewat-jenuh mengandung zat terlarut lebih banyak daripada yang terdapat dalam larutan jenuh pada suhu tertentu.

Kesetimbangan Larutan3

Jenis Larutan

Kelarutan meningkat ketika suhu meningkat

Kelarutan menurun ketika suhu meningkat

Suhu dan Kelarutan

Kelarutan padatan dan suhu

Suhu dan Kelarutan – O2

Kelarutan gas dan suhu

Kelarutan biasanya menurun ketika

suhu meningkat

Tekanan dan Kelarutan Gas

Kelarutan suatu gas dalam cairan berbanding lurus dengan tekanan gas di atas larutan (hukum Henry).

c = kP

c = konsentrasi (M) gas yang terlarut

P = tekanan gas di atas larutan

k = konstanta (mol/L•atm) yang hanya bergantung pada suhu

P rendah

c rendah

P tinggi

c tinggi

Diketahui kelarutan H2S(g) 437,0 cm3 dalam 100,0 g H2O (STP). Berapa konsentrasi molal pada tekanan 10,0 atm ?

Contoh soal

Jawab:

Mol H2S = 437,0 cm3 x 1 L x 1 mol = 0,0195 mol 1000 cm3 22,4 L

molalitas H2S = 0,0195 mol = 0,195 m 0,1 kg

Konsentrasi molal pada 10 atm = k x P= 0,195 m/1 atm x 10 atm= 1,95 m

Diketahui kelarutan zat X adalah 0,1g/mL pada 1 atm. Berapa konsentrasi Molar pada tekanan 10,0 atm jika Ar X adalah 100 g/mol

Latihan soal

Jawab:

Contoh Fenomena hubungan tekanan dan kelarutan

Kesetimbangan Kelarutan

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

Ksp = [Ag+][Cl-] Ksp adalah konstanta hasilkali kelarutan

Ag2CO3 (s) 2Ag+ (aq) + CO32- (aq) Ksp = [Ag+]2[CO3

2-]

Ca3(PO4)2 (s) 3Ca2+ (aq) + 2PO43- (aq) Ksp = [Ca2+]3[PO3

3-]2

konstanta hasil kali kelarutan (hasil kali kelarutan) = hasil kali konsentrasi molar dari ion-ion penyusun dipangkatkan koefisien stoikiometri pada kesetimbangan

MgF2 (s) Mg2+ (aq) + 2F- (aq) Ksp = [Mg2+][F-]2

Latihan soal

Tulislah hasilkali kelarutan dari(a) perak bromida;(b) stronsium fosfat; (c) aluminum karbonat; (d) nikel(II) sulfida.Jawaban

Kelarutan Molar (mol/L) jumlah mol zat terlarut dalam 1 L larutan jenuh.

Kelarutan (g/L) jumlah gram zat terlarut dalam 1 L larutan jenuh.

17.6

17.6

Kelarutan kalsium sulfat adalah 0,67 g/L. Tentukan nilai Ksp

Kalsium sulfatCatatan: Kelarutan adalah konsentrasi suatu larutan jenuh.Konstanta hasilkali kelarutan adalah konstanta kesetimbangan.

Contoh soal

Jawaban

Perlu mengubah kelarutan menjadi kelarutan molar0,67 g/L x 1 mol = 4,9 x 10-3 mol/L 136,2 gCaSO4 (s) Ca2+

(aq) + SO42-

(aq) [Ca2+]= 4,9 x 10-3 mol/L, [SO4

2- ] = 4,9 x 10-3 mol/L

Ksp = [Ca2+] [SO42-

]= (4,9 x 10-3 ) (4,9 x 10-3 )= 2,4 x 10-5

(a) timbal kromat adalah senyawa tak dapat larut yang digunakan sebagai pigmen. Kelarutannya dalam air adalah 1,6 x 10 -5g/100mL.

Berapakah Ksp-nya?(b) Kelarutan molar dari perak sulfat adalah 1,5 x 10-2 mol/L. Berapakah Ksp-nya?

Latihan soal

Jawaban

Berapakah kelarutan perak klorida dalam g/L jika Ksp AgCl adalah 1,6 x 10-10

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

Ksp = [Ag+][Cl-]Awal (M)

Perubahan (M)

Akhir (M)

0,00

+s

0,00

+s

s s

Ksp = s2

s = Ksps = 1,3 x 10-5

[Ag+] = 1,3 x 10-5 M [Cl-] = 1,3 x 10-5 M

kelarutan AgCl = 1,3 x 10-5 mol AgCl1 L larutan

143,35 g AgCl1 mol AgCl

x = 1,9 x 10-3 g/L

Ksp = 1,6 x 10-10

Contoh soal

Latihan soal

Jawaban

a. Berapakah kelarutan BaSO4 dalam g/L jika Ksp BaSO4 adalah 1,1 x 10-10

b. Berapakah kelarutan Ca3(PO4)2 dalam g/L jika Ksp Ca3(PO4)2 adalah 1,2 x 10-26

Pelarutan suatu padatan ionik ke dalam larutan berair:

Q = Ksp Larutan jenuh

Q < Ksp Larutan tak jenuh Tidak ada endapan

Q > Ksp Larutan lewat jenuh Endapan akan terbentuk

Q = [Ag+]0[Cl-] 0

Subskrip 0 menunjukkan konsentrasi awal dan tidak selalu berarti konsentrasi pada kesetimbangan

hasil kali ion, Q = hasil kali konsentrasi molar dari ion-ion penyusun dipangkatkan koefisien stoikiometri

Contoh soal: Memprediksi Reaksi Pengendapan

Jika 2,00 mL NaOH (0,200 M) ditambahkan ke dalam 1,00 L CaCl2

(0,100 M), apakah akan terjadi endapan?

Ion-ion yang ada dalam larutan adalah Na+, OH-, Ca2+, Cl-.

Zat yang mungkin mengendap adalah Ca(OH)2 (aturan kelarutan).

Apakah Q > Ksp untukCa(OH)2?

[Ca2+]0 = 0,100 M [OH-]0 = 4,0 x 10-4 M

Ksp = [Ca2+][OH-]2 = 8,0 x 10-6

Q = [Ca2+]0[OH-]02 = (0,10) x (4,0 x 10-4)2 = 1,6 x 10-8

Q < Ksp Tidak ada endapan

Latihan soal

Jawaban

Sebanyak 75 mL NaF 0,060 M dicampur dengan 25 mL Sr(NO3)2 0,15 M. Tentukan apakah terbentuk endapan SrF2 jika Ksp SrF2 = 2,0 x 10-10

Efek ion senama adalah pergeseran kesetimbangan yang disebabkan oleh penambahan senyawa yang memiliki ion yang sama zat yang dilarutkan.

Adanya ion senama menurunkan ionisasi asam lemah atau basa lemah.

Perhatikan campuran CH3COONa (elektrolit kuat) dan CH3COOH (asam lemah).

CH3COONa (s) Na+ (aq) + CH3COO- (aq)

CH3COOH (aq) H+ (aq) + CH3COO- (aq)

ion senama

Efek Ion Senama dan Kelarutan

Adanya ion senama akan menurunkan kelarutan garam.

Berapakah kelarutan molar AgBr dalam (a) air murni dan (b) 0,0010 M NaBr?

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq)

Ksp = 7,7 x 10-13

s2 = Ksp

s = 8,8 x 10-7

NaBr (s) Na+ (aq) + Br- (aq)

[Br-] = 0,0010 M

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq)

[Ag+] = s

[Br-] = 0,0010 + s 0,0010

Ksp = 0,0010 x s

s = 7,7 x 10-10

Sifat-sifat KoligatifSifat-sifat larutan yang bergantung pada banyaknya partikel (atom, molekul, ion) zat terlarut dan tidak begantung pada jenis zat terlarut

I ) Penurunan Tekanan-Uap - Hukum Raoult

II ) Kenaikan Titik-Didih

III ) Penurunan Titik-Beku

IV ) Tekanan Osmotik

P1 = X1 P 1

Td = Kd m

Tb = Kb m

= MRT

Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit

Penurunan Tekanan-Uap

Hukum Raoult

Jika larutan hanya mengandung satu zat terlarut:

X1 = 1 – X2

P 10 - P1 = P = X2 P 1

0

P 10 = tekanan uap pelarut murni

X1 = fraksi mol pelarut

X2 = fraksi mol zat terlarut

P1 = X1 P 10

∆P = X2P 10

PA = XA P A0

PB = XB P B0

PT = PA + PB

PT = XA P A0 + XB P B

0

Larutan Ideal

Contoh soal

Pada suhu 25°C tekanan uap benzena murni 0,1252 atm. Andaikan 6,40 g naftalena (C10H8) dengan massa molar 128,17 g mol-1 dilarutkan dalam 78,0 g benzena (C6H6) dengan massa molar 78,0 g mol-1. Hitunglah tekanan uap benzena di atas larutan, dengan asumsi perilaku ideal

mol naftalena = 6,40 g x 1 mol = 0,05 mol128,17 g

Mol benzena = 78,0 g x 1 mol = 1 mol 78,0 g

Tekanan uap benzena di atas larutan :

Pbenzena = Po x fraksi mol benzena = 0,1252 atm x 1 mol = 0,119 atm

(1 + 0,05) mol

Penyelesaian

Kenaikan Titik-Didih

Td = Td – T d0

Td > T d0 Td > 0

T d adalah titik didih pelarut murni

0

T d adalah titik didih larutan

Td = Kd m

m adalah molalitas larutan

Kd adalah konstanta kenaikan titik-didih molal (0C/m)

∆Tb ∆Td

Penurunan Titik-Beku

Tb = T b – Tb0

T b > Tb0 Tb > 0

T b adalah titik beku pelarut murni

0

T b adalah titik beku larutan

Tb = Kb m

13.6

m adalah molalitas larutan

Kf adalah konstanta penurunan titik-beku molal (0C/m)

∆Tb ∆Td

Kb ᵒC/m Kd ᵒC/m

Berapakah titik beku suatu larutan yang mengandung 478 g etilena glikol (antibeku) dalam 3202 g air. Massa molar etilena glikol adalah 62,01 g.

Tb = Kb m

m =mol zat terlarut

massa pelarut (kg)= 2,41 m=

3,202 kg pelarut

478 g x 1 mol62,01 g

Kb air = 1,86 0C/m

Tb = Kb m= 1,86 0C/m x 2,41 m = 4,48 0C

Tb = -4,48 0C

Contoh soal

Latihan soal

Hitunglah titik didih dan titik beku dari larutan benzena jika 257g naftalena (C10H8) dilarutkan ke dalam 500,00g benzena (C6H6).

Tekanan Osmotik ()

Osmosis adalah aliran molekul pelarut secara selektif melewati membran berpori dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat.

Membran semipermeabel memungkinkan molekul pelarut melewatinya tetapi menhalangi lewatnya zat terlarut.

Tekanan osmotik () tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan osmosis

encer lebih pekat

= MRT = MRT

Sel dalam suatu:

larutanisotonik

larutanhipotonik(kurang pekat)

larutanhipertonik

(lebih pekat)

seorang dokter yang meneliti sejenis hemoglobin melarutkan 21,5 mg protein dalam air pada 5,0 ᵒC hingga terbentuk 1,5 ml larutan dengan tujuan untuk menghitung tekanan osmotiknya. Pada kesetimbangan, larutan tersebut memiliki tekanan osmotik sebesar 3,61 torr. Berapakah massa molar hemoglobin tersebut?

P = 3,61 torr x = 0,00475 atm 1 atm760 torr

Suhu = 5,00C + 273,15 = 278,15 K

Contoh Soal

Jawaban

Volume = 1,5 ml x 1 L = 1,5 x 10-3 L 1000 ml

Volume = 21,5 mg x 1 g = 2,15 x 10-2 g 1000 mg

Lanjutan Jawaban

= MRT= massa/Mr x R x T

VMr= massa x R x T π x VMr = 2,15 x 10-2 g x 0,08205 L atm/mol K x 278,15 K

0,00475 atm x 1,5 x 10-3 LMr = 6,87 x 104

7,85 g sampel suatu senyawa dengan rumus empiris C5H4 dilarutkan dalam 301 g benzena murni. Titik bekunya adalah 1,05 di bawah titik beku benzena murni. Berapakah massa molar dan apakah rumus molekul dari senyawa tersebut (Kb = 5,12 ᵒC/m)

Contoh Soal

Jawabanm = Tb Kb

massa/Mr = Tb Mr = massa x Kb kg pelarut Kb Tb x kg pelarut

Mr = 7,85 g x 5,12 ᵒC/m1,05 ᵒC x 0,301 kg

Mr = 127 g/mol(C5H4)n = 127 g/mol n= 2, Rumus molekul C10H8

Sifat-sifat Koligatif Larutan Ionik

Untuk larutan ionik, banyaknya ion yang ada harus diperhitungkan

i = faktor van’t Hoff atau banyaknya ion yang ada

Untuk penurunan tekanan uap: P = i XterlarutP 0pelarut

Untuk kenaikan titik didih: Td = i Kd m

Untuk penurunan titik beku: Tb = i Kb m

Untuk tekanan osmotik: = i MRT

Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

0,1 m larutan NaCl 0,1 m Na+ ion & 0,1 m Cl- ion0,1 m larutan NaCl 0,2 m ion dalam larutan

faktor van’t Hoff(i) = jumlah partikel sebenarnya dalam lar. setelah penguraian

jumlah satuan rumus yang semula terlarut dalam larutan

faktor van’t Hoff(i) = {1 + (n-1)α}

1. Urutkan dari yang titik bekunya paling rendaha. 0,1 m CaCl2, 0,1 m C12H22O11, 0,1m NaClb. 0,05 m HCl, 0,1m HCl, 0,1m HC2H3O2

2. Berapakah titik beku 0,010 m K2SO4 yang dilarutkan dalam air

3. Tekanan osmotik dari 0,010 M KI adalah 0,456 atm pada 25 °C. Berapakah faktor van’t hoff pada konsentrasi ini?

Latihan Soal

LLatihan Soal Mandiriatihan Soal Mandiri

Keep Spirit !!!Keep Spirit !!!

1. Pada konsentrasi zat terlarut yang sama, jumlah partikel dalam larutan untuk spesies ionik lebih banyak daripada untuk spesies molekul. Mengapa?

2. Suatu larutan asam sulfat berair 9,386 M memiliki rapatan 1,5090 g cm-3. Hitunglah molalitas, persen massa, dan fraksi mol asam sulfat dalam larutan ini.

3. Larutan HCl yang dijual di pasaran memiliki konsentrasi 45,0% berdasarkan bobot dengan densitas 1,18 g/mL. Bila kita memiliki 1 L larutana. Tentukan larutan dalam persen bobot/volumeb. Tentukan bobot air yang terkandung dalam larutanc. Tentukan molaritas dan molalitasd. Tentukan fraksi mol HCl dalam larutane. Tentukan konsentrasi dalam satuan ppm

4. Sebanyak 20 mL Ba(NO3)2 0,10 M ditambahkan pada 50,0 mL Na2CO3 0,10 M. Apakah terbentuk endapan BaCO3

5. pH larutan jenuh logam hidroksida MOH ialah 9,68, tentukan Ksp larutan ini ialah.

6. Hasil kali kelarutan PbBr2 ialah 8,9 x 10-6. Tentukan kelarutan molarnya (a) dalam air murni, (b) dalam larutan KBr 0,20 M

7. Sukrosa adalah suatu zat non atsiri melarut dalam air tanpa proses ionisasi. Tentukan penurunan tekanan uap pada 25oC dari 1,25 m larutan sukrosa. Diasumsikan larutan terbentuk bersifat ideal. Tekanan uap untuk air murni pada 25oC adalah 23,8 torr.

8. Tekanan uap heptana murni pada 40oC adalah 92,0 torr dan tekanan uap murni untuk oktana adalah 31,0 torr. Jika dalam larutan terdapat 1,00 mol heptana dan 4,00 mol oktana. Hitung tekanan uap dari masing-masing komponen, tekanan uap total dalam larutan, serta fraksi mol dari masing-masing komponen dalam kesetimbangan larutan

9. Larutan zat X (densitas 1,10 g/mL) yang dibuat dengan melarutkan 1,250 g X dalam air sehingga menjadi 100 mL larutan, menunjukkan tekanan osmosis sebesar 50 mmHg pada suhu 30oC. Tentukan bobot molekul zat tersebut.

10. Hitunglah titik beku, titik didih, dan tekanan osmosis (suhu 50oC) larutan berair,a. Larutan magnesium nitrat 0,1 Mb. Larutan natrium nitrat 0,1 Mc. Larutan sukrosa 0,1 M

11. Pada suhu 25 oC tekanan uap air murni ialah 23,76 mmHg dan tekanan uap air laut ialah 22,98 mmHg. Dengan asumsi bahwa air laut mengandung hanya NaCl, perkirakan konsentrasinya dalam satuan molalitas

12. Tentukan tekanan osmotik larutan MgSO4 0,0500 M pada 22oC