PENENTUAN KELARUTAN DAN KOEFISIEN AKTIVITAS ELEKTROLIT KUAT

Hayati Anggraini, Iqbal Angga Puspita, Farra KhoirunnisaLab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesiahayatianggraini@gmail.com, 085642756322

Abstrak

Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk mengukur kelarutan Ba(IO3)2 dalam larutan KCl dengan berbagai kelarutan ion, menghitung kelarutan Ba(IO3)2 pada I = 0 dengan jalan ekstrapolasi, serta menghitung γ± Ba(IO3)2 pada berbagai nilai I dan menguji penggunaan hukum pembatas Debye-Huckle. Metode yang digunakan, yaitu membuat larutan KCl berbagai konsentrasi dengan mengencerkan larutan KCl 0,1 M. Kemudian untuk menjenuhkan larutan ditambahkan Ba(IO3)2. Analisis dilakukan terhadap konsentrasi IO3

- pada larutan jenuh dihitung dari hasil titrasi, selanjutnya kelarutan Ba(IO3)2. Kemudian membuat kurva hubungan log s sebagai fungsi I1/2 dan kurva log γ± sebagai fungsi I1/2. Dari kurva yang diperoleh, dapat ditarik kesimpulan sehubungan dengan hukum pembatas Debye-Huckel. Dari hasil pengamatan,

kelarutan akan naik dengan naiknya konsentrasi. Grafik plot s terhadap√ I diperoleh persamaan regresi linear y = 0,2327x + 0,6757 yang sebanding dengan persamaan log

s = 2A√ I + log so. Dengan jalan ekstrapolasi (x = 0) diperoleh log s = 0,6757 dan kelarutan (s) = 4,739 M. Kelarutan pada larutan elektrolit bergantung pada kekuatan ion, dan koefisien aktivitas ionik hanya bergantung pada muatan ion dan konsentrasinya. Dari hubungan tersebut diperoleh koefisien aktivitas ionik rata-rata semakin meningkat dengan turunnya konsentrasi. Kata kunci : barium iodat; Debye-Huckel; kekuatan ion; koefisien aktivitas ionik; larutan elektrolit.

Abstract

The purpose of this experiment is to measure the solubility of Ba(IO3)2 in a solution of KCl with various ion solubility, calculate the solubility of Ba(IO3)2 at I = 0 with the extrapolation, and compute γ± Ba(IO3)2 in a variety grades of I and test the use of the Debye-Huckle law limiting. The used method, which makes various concentrations of KCl solution by diluting a solution of 0.1 M KCl. Then added Ba(IO3)2 to saturate the solution. Analysis is conducted on the concentration of IO3

- in saturated solution was calculated from the results of the titration, then the solubility of Ba(IO3)2. Then make a curve as a function of log s I1/2 and log curves γ± as a function of I1/2. From the curves obtained, it can be concluded with respect to the Debye-Hückel limiting law. From the observation, solubility will increase with increasing concentration. S chart

plots against √ I have the linear regression equation y = 0.2327 x + 0.6757 which is

comparable to the equation log s = 2A√ I + log so. With the extrapolation (x = 0) obtained log s = 0.6757 and solubility (s) = 4.739 M. Solubility in the electrolyte solution depends on the ionic strength, and ionic activity coefficients only depend on

the ion charge and concentration. Of the relationship the mean of ionic activity coefficients increase with decrease in concentration.Keywords: barium iodate; Debye-Hückel; electrolyte solution; ionic activity coefficients; ionic strength.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

 Permasalahan dalam menyatakan aktivitas yaitu agak lebih rumit dalam larutan elektrolit

daripada dalam larutan nonelektrolit. Larutan elektrolit kuat menunjukkan penyimpangan berarti

dari perilaku ideal bahkan pada konsentrasi rendah yang disitu larutan nonelektrolit berkelakuan

seperti larutan ideal. Penentuan aktivitas dan koefisien aktivitas berkaitan dengan kepentingan

yang lebih besar untuk larutan elektrolit kuat (Castellan, 1983). Berdasarkan dari teori Debye-

Huckle dimana suatu diasumsikan bahwa suatu elektrolit kuat akan berdissosiasi secara

sempurna menjadi ion-ionnya. Selain itu juga diasumsikan bahwa pada konsentrasi yang sangat

encer interaksi yang terjadi antara ion-ion yang terdapat dalam larutan hanya gaya tarik-menarik

atau gaya tolak-menolak.

Salah satu cara untuk melihat bagaimana ketergantungan aktivitas ion pada kekuatan ion

adalah dengan jalan mempelajari perubahan kelarutan elektrolit yang sedikit larut, dimana pada

percobaan ini digunakan larutan barium iodat, sebagai akibat adanya penambahan elektrolit lain.

Elektrolit yang ditambahkan disini bukanlah suatu elektrolit dengan ion senama dengan bariun

iodat, tapi pada percobaan ini digunakan larutan KCl. Agar hukum Debye-Huckle konsentrasi

barium iodat yang digunakan harus berada dalam konsentrasi yang rendah,yaitu kelarutan ion <

0,01.

Landasan Teori

Salah satu cara untuk menunjukkan hubungan antara kekuatan ion dan aktvitas ion adalah

mempelajari perubahan kelarutan elektrolit yang sedikit larut (misalnya Ba (IO3)2) sebagai aikbat

adanya penambahan elektrolit lain (bukan ion senama, misalnya KCl). Agar hukum Debye-

Huckel dapat diterapkan, konsentrasi larutan elektrolit sedikit larut tersebut harus diukur dengan

tepat walaupun konsentrasinya rendah. Selain itu kelarutannya dalam air harus berada dalam

batas kisaran hukum Debye-Huckel, yaitu kelarutan ion < 0,01 M untuk elektrolit 1-1 (uni-

univalen) (Wahyuni, 2013).

Salah satu elektrolit yang memenuhi kriteria di atas adalah Ba(IO3)2 yang konsentrasinya

dapat di tentukan dengan menggunakan metode volumetrik yang sederhana. Dengan

menganalisis data yang diperoleh akan didapat koefisien ativitas rata-rata (γ±) (Wahyuni, 2013).

Menurut Wahyuni, 2013, aktivitas atau koefisien aktivitas suatu individu ion secara

percobaan tidak dapat ditentukan, karena itu di definisikan aktivitas rata-rata a±, dan koefisien

aktivitas rata –rata γ± yang untuk elektrolit 1-2 (uni-bivalen) didefinisikan sebagai berikut:

a± = (a+ a-2)1/3

γ± = (y+ y-2)1/3

c± = (c+ c-2)1/3

kelarutan teoritis bila γ± mendekati 1 satu (=1) yaitu pada keadaan dimana kekuatan ion sama

dengan nol (I=0). Karena γ± selalu menurun dengan meningkatnya kekuatan ion, maka baik

kelarutan dan hasil kali kelarutan, Ksp (dinyatakan dalam onsentrasi, bukan dalam aktivitas) dari

elektrolit yang sedikit larut akan meningkat dengan adanya penambahan elektrolit lain yang tidak

mengandung ion senama.

Nilai γ± nampaknya tidak bergantung pada jenis ion dalam senyawa sejauh ini asalkan

senyawanya adalah mempunyai tipe valensi yang sama. Teori Debye-Huckel memprediksi

bahwa dalam larutan yang cukup encer koefisien aktivitas ionic rata-rata hanya bergantung pada

muatan ion dan konsentrasinya, tetapi tidak bergantung pada karakteristik individual yang lain

dari ion (Wahyuni, 2011).

Kekuatan ion (I) harus dihitung berdasarkan semua ion yang berada di dalam larutan. Nilai

I terendah yang dapat digunakan untuk mengukur kelarutan dibatasi oleh kelarutan elektrolit

dalam air. Ekstrapolasi ke kekuatan ion sama dengan nol, dilakukan berdasarkan teori Debye-

Huckle untuk elektrolit kuat (Wahyuni, 2013).

Teori Debye-Huckle menyatakan bahwa untuk larutan dengan kekuatan ion yang rendah

(I<0,01) untuk eletrolit univalen (1-1), koefisien aktivitas rata-rata suatu elektrolit yang

berdisosiasi menjadi ion bermuatan Z+ dan Z- dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Log γ± = -A|Z+.Z-|❑√ IA = tetapan dan untuk larutan dengan pelarut air pada suhu 25°C nilainya adalah 0,509.

Tujuan Praktikum

Dalam percobaan penentuan kelarutan dan koefisien aktivitas elektrolit kuat ini

bertujuan untuk mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl dengan berbagai kelarutan

ion. Selain itu juga untuk menghitunn kelarutan Barium iodat pada I = 0 dengan jalan

ekstrapolasi, serta menghitung koefisien aktivitas rata-rata barium iodat pada berbagai nilai I dan

menguji penggunaan hukum pembatas Debye-Huckle.

METODE

Pada percobaan ini dilakukan tahapan sebagai berikut. Pada tahap pertama, membuat

larutan KCl berbagai konsentrasi dengan mengencerkan larutan KCl 0,1 M. Kemudian untuk

menjenuhkan larutan ditambahkan barium iodat. Analisis dilakukan terhadap konsentrasi IO3-

pada larutan jenuh dihitung dari hasil titrasi, selanjutnya kelarutan barium iodat (Ba(IO3)2).

Kemudian membuat kurva hubungan log s sebagai fungsi I1/2 dan kurva log γ± sebagai fungsi I1/2.

Dari kurva yang diperoleh, dapat ditarik kesimpulan sehubungan dengan hukum pembatas

Debye-Huckel dan juga ketelitian metoda ini dalam menentukan aktivitas rata-rata. Bahan yang

digunakan dalam penelitian ini meliputi : Larutan KCl 0,1 M; Ba(IO3)2 (dapat disiapkan dari

pencampuran KIO3 dan BaCl2); Na2S2O3 0,01 M; HCl 1 M; KI 0,05 gram/100ml; larutan kanji

1%, dan kertas saring. Peralatan yang digunakan antara lain adalah : Labu Erlenmeyer 250 ml

merk pyrex, labu takar 250 ml dan 100 ml merk pyrex, pipet tetes, buret, statis, klem penjepit,

pipet volume 25 ml, corong kaca.

Prosedur Kerja

Mengencerkan larutan KCl 0,1 M menjadi berbagai konsentrasi (0,1 M; 0,05 M; 0,02 M;

0,01 M; 0,005 M; 0,002 M; 0,001 M) dan memasukkannya dalam labu Erlenmeyer. Membuat

larutan Ba(IO3)2 dan menyaring endapannya (dari pencampuran 50 ml KIO3 0,5 M dan larutan 50

ml BaCl2 0,25 M). Kemudian menambahkan endapan Ba(IO3)2 ke dalam masing-masing labu

Erlenmeyer (±0,05 gram/100 ml), labu Erlenmeyer ditutup untuk mencegah penguapan.

Selanjutnya memenaskan lebu Erlenmeyer pada penangas bersuhu 50oC selama ±1 menit, setelah

itu menempatkan dalam penangas bersuhu 25oC selama 1 jam atau ruangan bersuhu tetap,

menutup labu Erlenmeyer untuk mencegah penguapan. Melakukan titrasi dengan memipet 25 ml

larutan dalam labu Erlenmeyer dengan pipet yang ujungnya telah dipasang kertas saring yang

berfungsi menyaring Ba(IO3)2. Menambahkan 1 ml larutan KI 0,5 g/L dan 2 ml HCl 1 M.

menitrasi segera dengan Na2S2O3 0,01 M (yang telah distandarisasi) hingga larutan berubah dari

warna merah kecoklatan menjadi kuning hingga kuning muda. Pada tahap ini menambahkan

beberapa tetes amilum 1% dan melanjutkan titrasi hingga warna biru-hitam menghilang.

Mencatat volume Na2S2O3 0,01 M yang diperlukan untuk menitrasi larutan sampel dalam

masing-masing labu Erlenmeyer.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan ini bertujuan untuk mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl dengan

berbagai kekuatan ion, menghitung kelarutan barium iodat pada I = 0 dan menghitung koefisien

aktivitas rata-rata barium iodat pada berbagai I serta menguji penggunakan hukum Debye-

Huckle. Untuk menunjukkan antara kekuatan ion dan aktivitas ion dapat dilihat dari perubahan

kelarutan elektrolit yang sedikit larut dalam air, dalam hal ini Ba(IO3)2. Dari hasil percobaan

diperoleh data pengamatan sehingga diperoleh kurva sebagai berikut.

Tabel 1. Data volume titrasi tiosulfat

No. Labu

Erlenmeyer

Konsentrasi

larutan KCl

(M)

Volume

tiosulfat

untuk titrasi

(mL)

Konsentrasi

larutan jenuh

IO3- (M)

Kelarutan (s)

Ba(IO3)2 (M)

Log s

1 0,1 7,35 0,34 0,17 -0,76

2 0,05 8,11 0,15 0,075 -1,124

3 0,02 8,83 0,056 0,028 -1,552

4 0,01 9,3 0,026 0,013 -1,886

5 0,005 10,2 0,012 0,006 -2,221

6 0,002 11,4 4,3 x 10-3 2,15 x 10-3 -2,667

7 0,001 12,3 2,03 x 10-3 1,015 x 10-3 -2,993

Tabel 2. Data koefisien rata-rata (γ±) barium iodat pada berbagai nilai I

No. Labu

Erlenmeyer

Kekuatan ion

(I)I1/2 So/S (γ±) Log γ±

1 0,355 0,595 0,252 -0,598

2 0,1625 0,403 0,386 -0,413

3 0,062 0,249 0,535 -0,271

4 0,0295 0,171 0,669 -0,174

5 0,014 0,118 0,76 -0,119

6 5,225 x 10-3 0,0722 0,837 -0,077

7 2,5225 x 10-3 0,05 0,889 -0,051

Sebagai akibat penambahan elektrolit lain bukan senama KCl, dari hasil perhitungan

diperoleh grafik hubungan√ I terhadap kelarutan. Dapat dilihat bahwa kelarutan akan naik

dengan naiknya konsentrasi. Demikian juga sebaliknya, dari grafik plot s terhadap√ I diperoleh

persamaan regresi linear y = 0,2327x + 0,6757 yang sebanding dengan persamaan log s = 2A√ I

+ log so. Dengan jalan ekstrapolasi (x = 0) diperoleh log s = 0,6757 dan kelarutan (s) = 4,739 M.

-3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

f(x) = 0.232665803318684 x + 0.675726657316655R² = 0.894416818219005

Gambar 1. Kurva hubungan log s sebagai fungsi I1/2

I1/2

Linear (I1/2)

log s

I1/2

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

f(x) = − 0.993594540161887 x − 0.00663164764336552R² = 0.998028447834163

Gambar 2. Kurva hubungan log γ± sebagai fungsi I1/2

Log γ±

Linear (Log γ±)

I1/2

log

γ±

Kelarutan pada larutan elektrolit bergantung pada kekuatan ion, dimana kelarutan semakin

meningkat dengan meningkatnya kekuatan ion. Teori Debye-Huckle memprediksi bahwa

logaritma koefisien ionik rata-rata adalah fungsi linear dari akar pangkat dua kekuatan ionik dan

slopenya bernilai negatif (Castellan, 1983). Koefisien aktivitas ionik hanya bergantung pada

muatan ion dan konsentrasinya. Hubungan antara keduanya dapat dilihat dari grafik yang

diperoleh dari hasil perhitungan. Sesuai grafik dapat dilihat bahwa koefisien aktivitas ionik rata-

rata naik dengan turunnya konsentrasi (Wahyuni, 2011).

Berdasarkan Hadyana, 1989, ternyata banyak endapan menunjukkan kelarutan yang

meningkat dalam larutan yang mengandung ion-ion yang tidak bereaksi secara kimia dengan ion-

ion endapan. Dalam larutan encer, koefisien aktivitas memiliki nilai mendekati satu. Dalam

larutan elektrolit yang lebih pekat, koefisien aktivitas berkurang dengan cepat, karena lebih

besarnya gaya tarik antara ion dengan muatan yang lebih besar. Keefektifan ion-ion dalam

memelihara kesetimbangan dengan demikian berkurang dan endapan tambahan harus melarutkan

demi mengembalikan aktivitas ini.

Teori Debye-Huckel menyediakan suatu representasi yang akurat tentang perilaku terbatas

dari koefisien aktivitas dalam larutan ionik encer. Gambaran dari struktur larutan ionik, awan ion

negatif sedikit lebih dekat ke ion positif daripada ion-ion positif itu sendiri, yang terdesak

menjauh. Dalam hal ini, setiap ion dikelilingi oleh atmosfer dari ion yang muatannya

berlawanan, muatan total pada atmosfir ini adalah sama, tetapi tandanya berlawanan. Jejari rata-

rata dari atmosfir ionik ini adalah 1/x, yang disebut panjang Debye. Karena x berbanding lurus

terhadap akar pangkat dua dari kekuatan ion, pada kekuatan ionik yang tinggi, atmosfir tersebut

lebih dekat ke ion dibanding pada kekuatan ionik rendah (Wahyuni, 2011).

SIMPULAN

Ketergantungan aktivitas ion pada kekuatan ion dengan jalan mempelajari perubahan

kelarutan elektrolit yang sedikit larut, digunakan larutan barium iodat, sebagai akibat adanya

penambahan elektrolit lain. Elektrolit yang ditambahkan disini bukanlah suatu elektrolit dengan

ion senama dengan bariun iodat, yaitu larutan KCl. Agar hukum Debye-Huckle konsentrasi

barium iodat yang digunakan harus berada dalam konsentrasi yang rendah,yaitu kelarutan ion <

0,01. Dari hasil yang diperoleh dari data percobaan, setelah dianalisis, diperoleh simpulan

bahwa, kelarutan barium iodat semakin meningkat dalam larutan KCl yang konsentrasinya

semakin tinggi dengan kekuatan ion yang semakin meningkat. Dari grafik plot s terhadap√ I

diperoleh persamaan regresi linear y = 0,2327x + 0,6757, dimana diperoleh kelarutan barium

iodat pada I (x) = 0 dengan ekstrapolasi adalah 4,739 M. Selain itu diketahui kelarutan pada

larutan elektrolit bergantung pada kekuatan ion, dan koefisien aktivitas ionik hanya bergantung

pada muatan ion dan konsentrasinya. Dari hubungan tersebut diperoleh koefisien aktivitas ionik

rata-rata semakin meningkat dengan turunnya konsentrasi.

DAFTAR PUSTAKA

Hadyana, Aloysius Pudjaatmaka. 1989. Quantitative Analysis (Sixth Edition) by R.A. Day, Jr. and A.L.

Underwood. Jakarta : Erlangga.

W. Castellan, Gilbert. 1983. Physical Chemistry Third Edition. USA : Addison-Wesley Publishing

Company, Inc.

Wahyuni, Sri. 2011. Bahan Ajar (Handout) Kimia Fisika 2. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA Unnes.

Wahyuni, Sri. 2011. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA Unnes.