bab 8 larutan
TRANSCRIPT
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)
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:
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
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:
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
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
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
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
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
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