Percobaan 10

HASIL KALI KELARUTAN (Ksp)A. TUJUAN

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa dapat menghitung kelarutan

elektrolit yang bersifat sedikit larut, dan menghitung panas pelarutan PbCl2 dengan

menggunakan sifat ketergantungan Ksp pada suhu.

B. DASAR TEORI

II.1. Kesetimbangan Hasil Kali Kelarutan

Kesetimbangan kimia adalah kesetimbangan dinamis, karena dalam sistem terjadi

perubahan zat pereaksi menjadi hasil reaksi, dan sebaliknya. Sebagai contoh :

AB + CD AC + BD

Dalam kesetimbangan ini, terjadi reaksi AB dan CD menjadi AC dan BD, dan pada saat yang

sama, AC dan BD bereaksi menjadi AB dan CD. Akibatnya keempat zat dalam sistem itu

jumlahnya mendekati konstan.

Sistem kesetimbangan dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sistem kesetimbangan homogen dan

sistem kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen merupakan kesetimbangan yang

anggota sistemnya mempunyai kesamaan fase, sehingga sistem yang terbentuk itu hanya

memiliki satu fase. Kesetimbangan heterogen merupakan suatu kesetimbangan yang anggota

sistemnya mempunyai lebih dari satu fase, sehingga sistem yang terbentuk pun mempunyai lebih

dari satu macam fase.

Dalam kimia terdapat hubungan antara konstanta kesetimbangan dengan persamaan

reaksi yang disebut Hukum Kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan konsentrasi adalah hasil

perkalian antara zat hasil reaksi dibagi dengan perkalian konsentrasi zat pereaksi, dan masing-

masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya (Syukri, 1999).

II.2. Larutan Jenuh

Larutan jenuh didefinisikan sebagai larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah

yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara zat terlarut yang larut dan yang tak larut.

Pembentukan larutan jenuh dapat dipercepat dengan pengadukan yang kuat dari zat terlarut yang

berlebih. Banyaknya zat terlarut yang melarut dalam pelarut yang banyaknya tertentu, untuk

menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan zat terlarut. Lazimnya kelarutan dinyatakan

dalam gram zat terlarut per 100 cm3 atau 100 gram pelarut pada temperatur yang sudah

ditentukan.

Suatu larutan tak jenuh kalah pekat (lebih encer) dari pada larutan jenuh. Dan suatu larutan

lewat jenuh lebih pekat dibandingkan dengan larutan jenuh. Suatu larutan lewat jenuh biasanya

dibuat dengan membuat larutan jenuh pada temperatur yang lebih tinggi. Zat terlarut haruslah

lebih banyak larut dalam dalam pelarut panas dari pada dalam pelarut dingin. Jika tersisa zat

terlarut yang belum larut, sisa itu disingkirkan. Larutan panas itu kemudian didinginkan dengan

hati-hati untuk menghindari pengkristalan. Artinya larutan itu tidak boleh digetarkan atau

diguncang, dan debu maupun materi asing dilarang masuk. Jika tidak ada zat terlarut yang

memisahkan diri selama pendinginan, maka larutan yang dingin itu bersifat lewat jenuh (Brady,

1999).

Sejauh ini, larutan jenuh yang mengandung ion-ion berasal dari satu sumber padatan murni.

Namun, bagaimana pengaruhnya pada kesetimbangan larutan jenuh jika ion-ion dari sumber lain

dimasukkan ke dalam larutan pertama. Menurut prinsip Le Chatelier, sistem pada keadaan

setimbang menanggapi peningkatan salah satu pereaksinya dengan cara menggeser

kesetimbangan ke arah dimana pereaksi tersebut dikonsumsi (Petrucci, 1987).

Suatu garam ionik apabila dilarutkan dalam air, akan terurai menjadi ion-ionnya.

Apabila dalam air larutan tersebut telah lewat jenuh, maka garam tersebut akan mengendap. Pada

keadaan tepat jenuh, terjadi kesetimbangan antar fase padat dari garam dengan ion-ionnya dalam

larutan. Misalkan untuk garam timbal klorida, keadaan kesetimbangan dari perak klorida dalam

larutan dapat dituliskan dalam persamaan kesetimbangan sebagai berikut :

PbCl(s) Pb2+(aq) + 2Cl-

(aq)

II.3. Kelarutan Suatu Garam

Kelarutan dari suatu garam adalah banyaknya garam yang dapat larut dalam suatu

pelarut sampai garam tersebut tepat akan mengendap. Besarnya kelarutan dari suatu garam

nilainya beragam untuk setiap macam garam dan merupakan salah satu sifat fisis dari garam

tersebut.

Jika suatu garam memiliki tetapan hasil kali larutan yang besar, maka dikatakan

garam tersebut mudah larut. Sebaliknya jika harga tetapan hasil kali larutan dari suatu garam

tertentu sangat kecil, dapat dikatakan bahwa garam tersebut sukar untuk larut.

Harga tetapan hasil kali kelarutan dari suatu garam dapat berubah dengan perubahan

temperatur. Umumnya kenaikan temperatur akan memperbesar kelarutan suatu garam, sehingga

harga tetapan hasil kali kelarutan garam tersebut juga akan semakin besar (Petrucci, 1987).

Tabel Data Hasil Percobaan 10.1

Nomor

Campuran

Volume 0,075 M

Pb(NO3)2 (mL)

Volume 0,01 M KCL

(mL)

Pembentukan

Endapan(sudah/belum)

1 10 0,50 Tidak ada

2 10 1,00 Tidak ada

3 10 1,50 Tidak ada

4 10 2,00 +

5 10 2,50 ++

6 10 3,00 +++

7 10 3,50 +++

8 10 4,00 +++

9 10 4,10 ++++

10 10 4,20 ++++

11 10 4,30 ++++

12 10 4,40 ++++

13 10 4,50 ++++

Tabel Data Hasil Pengamatan 10.2

Volume 0,075 M

Pb(NO3)2 (mL)

Volume 0,01 M KCL

(mL)

Pelarutan

(sudah/belum)

Suhu (℃)

10 2,50 Terlarut 61

10 3,50 Terlarut 81

10 4,00 - -

C. TEORI YANG MENDUKUNG

Mengetahui bahwa suatu proses kimia tidak mungkin terjadi dalam kondisi-kondisi

tertentu, dapat menghemat banyak waktu yang terbuang percuma untuk membuatnya terjadi

dengan adanya termodinamika. Termodinamika merupakan alat bantu untuk menetukan sifat-

sifat makroskopik tertentu tetapi tidak dapat menjelaskan mengapa suatu zat itu mempunyai

sifat-sifat tertentu. Termodinamika juga dapat menetukan apakah suatu proses dapat berjalan,

tetapi tidak dapat mengatakan seberapa cepat proses tersebut akan berlangsung. Dalam

mempelajari suatu peristiwa, kita harus memperhatikan suatu bagian yang disebut sistem,

sistem adalah bagian dari alam semesta yang menjadi pusat perhatian langsung dalam suatu

eksperimen tertentu yang dikontrol eksperimen itu. Termodinamika berhubungan dengan

sifat-sifat makroskopik sistem dan bagaimana sistem tersebut berubah. Sifat-sifat tersebut

ada dua macam yaitu ekstensif dan intensif. Sifat ekstensif sistem adalah sifat yang ditulis

sebagai jumlah dari masing-masing sifat subsistem. Sifat intensif sistem adalah sifat yang

sama dengan sifat-sifat yang bersesuaian dengan masing-masing subsistem tersebut. Suatu

proses termodinamika menyebabkan perubahan keadaan termodinamika suatu sistem. Proses

seperti ini bisa sebuah proses fisika atau suatu proses kimia dimana terjadi perubahan dalam

distribusi materi diantara senyawa-senyawa yang berbeda (Oxtoby, dkk, 2001).

Hasil kali kelarutan jenuh suatu garam, yang juga mengandung garam tersebut yang

tak terlarut dengan berlebihan merupakan suatu sistem kesetimbangan terhadap hukum

kegiatan massa dapat diberlakukan. Misalnya, jika endapan perak klorida ada dalam

kesetimbangan dengan larutan jenuhnya, maka kesetimbangan berikut terjadi:

AgCl –> Ag+ + Cl-

Dalam hal ini kesetimbangan adalah kompromi dinamik dimana kecepatan keluarnya

partikel dari fase pekat sama dengan kecepatan baliknya (Oxtoby, 1986).

Ini merupakan kesetimbangan heterogen, karena AgCl ada dalam fase padat, sedang

ion-ion Ag+ dan Cl- ada dalam fase terlarut. Tetapan kesetimbangan dapat ditulis sebagai:

K = [Ag + ] [Cl - ]

[AgCl]

Konsentrasi perak klorida dalam fase padat tak berubah, dan karenanya dapat dimasukkan ke

dalam suatu tetapan baru, yang dinamakan hasil kali kelarutan (Ksp):

Ksp = [Ag+] [Cl-]

Jadi dalam larutam jenuh perak klorida, pada suhu konstan (dan tekanan konstan), hasil kali

ion perak dan ion klorida adalah konstan. Untuk larutan jenuh suatu elektrolit AvA dan BvB,

yang terion menjadi ion-ion vA Am+ dan vB Bn-:

Hasil kali kelarutan (Ksp) dapat dinyatakan sebagai:

Ksp = [Am+]vA x [Bn-]vB

Jadi dapat dinyatakan bahwa dalam larutan jenuh suatu elektrolit yang sangat sedikit larut,

hasil kali konsentrasinya untk setiap ion-ion tertentu adalah konstan, dengan konsentrasi ion

dipangkatkan dengan bilangan yang sama dengan jumlah masing-masing ion bersangkutan

yang dihasilkan oleh disosiasi dari satu molekul elektrolit. Nilai hasil kali kelarutan

ditentukan dengan berbagai metode. Tetapi, berbagai metode itu tidak selalu memberi hasil

yang konsisten (Vogel, 1990)

Nilai Ksp berguna untuk menentukan keadaan senyawa ion dalam larutan, apakah

belum jenuh, tepat jenuh, atau lewat jenuh, yaitu dengan membandingkan hasil kali ion

dengan hasil kali kelarutan, kriterianya adalah sebagai berikut :

a. Apabila hasil kali ion-ion yang dipangkatkan dengan koefisiennya masing-

masing kurang dari nilai Ksp maka larutan belum jenuh dan tidak terjadi endapan.

b. Apabila hasil kali ion-ion yang dipangkatkan koefisiennya masing-masing

sama dengan nilai Ksp maka kelarutannya tepat jenuh namun tidak terjadi

endapan.

c. Apabila hasil kali ion-ion yang dipangkatkan koefisiennya lebih dari nilai

Ksp, maka larutan disebut lewat jenuh dan terbentuk endapan (Syukri,

1999).

Hubungan antara kelarutan dengan Ksp yaitu Ksp dapat menentukan kelarutan dan

kelarutan dapat pula dihitung dari tabel Ksp. Pengaruh ion senama, sejak ini larutan jenuh

yang mengandung ion-ion yang berasal dari satu sumber padatan murni. Kelarutan senyawa

ion yang sedikit larut semakin rendah kelarutannya dengan kehadiran yang memberikan ion

senama. Pengaruh ion senama dalam kesetimbangan kelarutan adalah misalnya larutan yang

jernih dengan penambahan sedikit larutan yang mengandung ion senama akan menurunkan

kelarutan zat, dan kelebihan terlarut mengendap. Pengaruh ion senama lebih dikenal dengan

istilah pengaruh garam. Kelarutan meningkat apabila terjadi pembentukan pasangan ion

dalam larutan. Faktor yang lebih nyata dari pasangan ion adalah jika ion yang berperan serta

dalam kesetimbangan kelarutan secara bersamaan terlibat dalam kesetimbangan asam basa

atau ion kompleks. Maka nilai Ksp tergantung pada suhu (Underwood, 1998).

D. TUJUAN DALAM PENGEMBANGAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

Limbah-limbah industri dengan kandungan logam-logam berat tidak dapat dibuang

langsung ke sungai, waduk atau laut, karena keberadaan logam berat sangat berbahaya bagi

kehidupan manusia, hewan dan lingkungan.

Salah satu cara yang dikembangkan untuk mengolah limbah cair yang mengandung logam berat

adalah flotasi. Proses flotasi lebih mampu memisahkan partikel-partikel yang berukuran kecil secara

sempurna dan lebih selektif dibandingkan proses-proses pengolahan limbah lain [1,2]. Di samping itu

flotasi juga lebih menguntungkan karena pemisahannya lebih cepat dan biaya operasinya relatif lebih

murah.

Pada flotasi, separasi dihasilkan oleh gelembung-gelembung gas (diffuser) yang

digunakan[3]. Gas yang ditambahkan ke dalam larutan air limbah akan mengalami kontak

dengan partikel-partikel kandungan air limbah, sehingga menghasilkan gaya apung yang cukup

besar, yang menyebabkan partikel-partikel tersebut mengapung ke permukaan. Diffuser yang

umum digunakan dalam proses flotasi adalah udara atau oksigen. Pada penelitian ini, digunakan

ozon sebagai diffuser karena mempunyai kemiripan sifat dengan oksigen dengan beberapa

kelebihan diantaranya: merupakan oksidator yang lebih kuat dan lebih mudah larut dalam air

dibandingkan dengan oksigen, merupakan bahan bantu koagulan dan disinfektan

Flotasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sorptive flotation karena separasi flotasi

dibantu oleh suatu bahan pengikat (bonding agent). Penelitian ini memilih zeolite alam sebagai

bonding agent, karena ketersediannya cukup banyak di Indonesia, sedangkan penggunaanya

masih sangat minim.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk: 1) Menentukan efektivitas ozon sebagai diffuser pada

proses flotasi; 2) Membandingkan ozon dengan jenis diffuser lain, serta pengaruhnya terhadap

kualitas hasil olahan; 3) Menentukan konsentrasi optimum zeolit sebagai bahan pengikat dalam

flotasi logam besi, tembaga dan nikel.

E. TUJUAN DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Banyak sekali manfaat atau tujuan dari prinsip kelarutan dalam kehidupan sehari-hari,

diantaranya :

Pengolahan limbah cair logam dengan cara tekhnologi membran

Pemisahan logam dengan cara flotasi

Penggunaan multivitamin evervecce juga menerapkan prinsip kerja kelarutan

F. LANGKAH KERJA PERCOBAAN

1. Tempatkan larutan Pb(NO3)2 dan KCL pada dua buret yang berbeda

2. Siapkan larutan seperti table dibawah dengan cara pertam-tama menambahkan 10 ml

0,075 M Pb(NO3)2 ke dalam tiap tabung reaksi,kemudian tambahkan KCL sebanyak

yang dicantumkan. Pada saat pencampuran dan setelah pencampuran tabung reaksi

harus dikocok. Biarkan selama 5 menit dan amati apakah sudah terbentuk endapan

atau belum. Masukkna data pengamatan pada table 10.1

3. Berdasarkan hasil yang diperoleh, ulangi langkah kerja diatas untuk menemukan

banyaknya volume KCL 0,01 M yang dapat menyebabkan terbentuknyaendapan

sampai ketelitian 0,1 ml. Catat hasil pengamatan pada table 10.3. Catat pada volume

KCL 1,0 M yang dapat menyebabkan terjadinya pengendapan dan suhu larutan.

4. Pada tabung reaksi yang lain, siapkan larutan sebagai berikut :

Nomor campuran Volume 0,075 M Pb(NO3)2 (mL) Volume 0,01 M KCL (mL)

1

2

3

4

5

10

10

10

10

10

5. Tempatkan campuran 1 pada penangas labu Erlenmeyer. Ketika penangas dipanaskan

gunakan thermometer untuk mengaduk larutan secara perlahan. Kecepatan

pemanasan kira-kira 1℃ per menit. Catat suhu ketika endapan tepat larut. Lakukan

hal yang sama untuk campuran-campuran lain,catat semuahasil yang diperoleh pada

table 10.4

G. LANGKAH KERJA DALAM PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

Secara umum penelitian terbagi menjadi preparasi dan karakterisasi zeolit alam Lampung, uji

produktivitas ozonator, preparasi sampel, proses flotasi, analisis sampel sebelum dan setelah

proses, serta pengolahan data.

Preparasi zeolit alam lampung dimulai dengan pengayakan zeolit untuk mendapatkan zeolit

berbentuk granular dengan ukuran partikel antara 0,3-0,4 mm. Dilanjutkan dengan pencucian

dengan aquades selama 30 menit dengan pengadukan berulang-ulang dan pengeringan pada suhu

± 180oC selama 2 jam. Karakterisasi zeolit dilakukan sebelum dan sesudah proses preparasi

untuk mengetahui luas permukaan dan volume porinya menggunakan alat BET Autosorb. Uji

produktivitas ozonator dilakukan dengan metode Iodometri.

Sampel yang digunakan adalah limbah sintetik yang mengandung logam tunggal Fe, Cu

dan Ni dengan konsentrasi masing-masing 100 mg/L. L. pH tangki pencampuran diatur pada pH

7, 8, 9 dan ditambahkan PAC sebagai koagulan sebanyak 0,133 g/L, serta Sodium Lauryl Sulfate

(SLS) sebagai surfaktan sebanyak 0,4 g/L.

Gambar 1. Skema alat untuk flotasi dengan diffuser udara-ozon dari udara

Gambar 2. Skema alat untuk flotasi dengan diffuser udara-ozon dari oksigen

Gambar 3. Skema alat untuk flotasi dengan diffuser udara-oksigen

Gambar 4. Skema alat untuk flotasi dengan diffuser udara

Proses flotasi dilakukan dengan dua variasi, yaitu variasi jenis diffuser dan variasi

konsentrasi zeolit alam. Variasi jenis diffuser dilakukan untuk larutan cair besi sintetik. Variasi

jenis diffuser dilakukan dengan memvariasikan konfigurasi alat seperti terlihat pada Gambar 1

sampai Gambar 4.

Untuk variasi konsentrasi zeolit, flotasi dilakukan untuk larutan tunggal besi, tembaga dan nikel

dengan dosis zeolit, sebesar 0; 1,0; 1,5; 2,0 gr/liter. Diffuser yang digunakan adalah campuran

udara-ozon (dari udara).

Larutan sampel sebelum dan setelah proses flotasi dianalisis kandungan logamnya dengan AAS

selain itu juga dianalisis parameter kualitas air lainnya yaitu pH, DO, dan COD.

Hasil pemisahan logam berat dari limbah sintetik ini diperoleh dengan cara mengukur

konsentrasi logam berat awal dan akhir pada air hasil olahan, dengan persamaan % pemisahan

berikut:

% LogamPemisahan Co−Ca

Co×100 %

dengan: Co = konsentrasi logam awal.

Ca = konsentrasi logam akhir.

H. DAFTAR PUSTAKA

Arsyad, 2001. Kamus Kimia. Gramedi Pustaka. Jakarta.

Google.2010. Flotasi logam. Akses 5 November 2010

Petrucci.1987. Kimia Dasar Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Sumari.2003. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. UM Press, Malang

Syukri. 1999. Kimia Dasar 2. ITB, Bandung.

Wikipedia.2008. Hasil Kali Kelarutan. Akses 5 November 2010

I. CV ANGGOTA

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Dwi Retno Wahyuni

NIM : 208331417404

TTL : Lumajang, 12 Juni 2010

Jenis Kelamin : perempuan

Riwayat Pendidikan : SD Pembangunan I Jatiroto

SMPN 1 Jatiroto

SMAN 2 Lumajang

Alamat Rumah : Jl.Wakhid Hasym No. 55 jatiroto, Lumajang

Alamat di Malang : Jl. Terusan Ambarawa no. 3 Malang

Telepon/HP : 085749615171

E-mail : ayoenierz@rocketmail.com

Nama : Reni Roikah

NIM : 208331417389

TTL : Kediri, 2 Oktober 1989

Jenis Kelamin : perempuan

Nama Orang Tua : Muhyar

Riwayat Pendidikan : SD N Rembang 2-Kediri

SMP N 1 Ngadiluwih-Kediri

SMA N 4 Kediri

Alamat Rumah : Jl.Raya Rembang Tuban

Alamat di Malang : Jl. Terusan Ambarawa no. 14 Malang

Telepon/HP : 08563234290

E-mail : rany.umchem@gmail.com

Nama : Nia Aprilia

NIM : 208331413106

TTL : Pasuruan, 16 April 1990

Jenis Kelamin : perempuan

Riwayat Pendidikan : SDN 1 Watukosek

SMPN 1 Gempol

SMAN 1 Pandaan

Alamat Rumah : Desa Watukosek, Gempol Pasuruan

Alamat di Malang : Jl. Jombang IA no 121, Malang

Telepon/HP : 085649786336

E-mail : apreel16@yahoo.com

Nama : Lailatul Mucharomah

NIM : 208331413109

TTL : Malang, 18 Februari 1990

Jenis Kelamin : perempuan

Riwayat Pendidikan : SDN Kalirejo 03

SMPN 3 Lawang

SMAN 1 Lawang

Alamat Rumah : Jl. Sbr. Mlaten RT 06 RW 13 Lawang, Malang

Alamat di Malang : -

Telepon/HP : 085755782627

E-mail : lay_5m7318@yahoo.com