Ketika melarutkan sedikit garam menggunakan air dengan volume tertentu pada suhu ruang, pada awalnya semua garam akan larut dalam air. Jika garam ditambahkan terus menerus, lama kelamaan ada garam yang tidak larut. Hal ini berkaitan dengan kelarutan garam tersebut dalam air. Apa itu kelarutan, bagaimana hubungannya dengan hasil kali kelarutan, bagaimana memperkirakan pengendapan garam, bagaimana pengaruh pH terhadap kelarutan, serta bagaimana pengaruh penambahan ion sejenis akan dibahas pada artikel ini.
Kelarutan
Kelarutan (s) adalah jumlah maksimum zat terlarut (dalam gram atau mol) yang dapat larut dalam pelarut tertentu pada suhu tertentu. Besarnya kelarutan dapat dinyatakan dalam g/L atau mol/L. Zat yang hanya dapat larut kurang dari 0,1 g/L pada suhu 25oC disebut insoluble (tidak larut). Zat yang dapat larut hingga 10 g/L disebut soluble (larut), sedangkan zat yang memiliki kelarutan 0,1 – 10 g/L disebut slightly soluble (sedikit larut). Beberapa data kelarutan senyawa ionik dalam air pada suhu 25oC dinyatakan dalam tabel berikut [1].
Untuk memperkirakan kelarutan garam dengan anion tertentu dapat digunakan beberapa aturan berikut [2].
1. Garam yang mengandung kation dari Golongan IA (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+) dan NH4+ dapat larut.
2. Garam yang mengandung anion asetat (CH3COO–), nitrat (NO3–), dan perklorat (ClO4–) dapat larut.
3. Garam yang anion klorida (Cl–), bromide (Br–), dan iodide (I–) umumnya dapat larut, kecuali AgCl, PbBr2, dan Hg2Cl2 yang tidak dapat larut.
4. Garam sulfat (SO42-) umumnya dapat larut, kecuali garam BaSO4, PbSO4, Ag2SO4, dan SrSO4 yang tidak dapat larut.
5. Garam hidroksida (OH–) umumnya sedikit larut. Garam hidroksida dari Golongan IA dapat larut, sedangkan garam hidroksida dari Golongan IIA (Ca2+, Sr2+, Ba2+) sedikit larut. Garam hidroksida dari logam transisi dan Al3+ tidak dapat larut.
6. Garam sulfida (S2-) dengan logam transisi umumnya tidak larut.
7. Garam Karbonat (CO32-) umumnya tidak larut
8. Garam kromat (CrO42-), fosfat (PO43-), dan florida (F–) umumnya tidak larut.
Besarnya kelarutan juga dipengaruhi oleh suhu. Sebagian besar pelarutan garam merupakan reaksi endotermik (membutuhkan panas), sehingga umumnya garam menunjukkan kelarutan yang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi, kecuali garam sesium sulfat (Ce2(SO4)3) yang menunjukkan kelarutan yang lebih rendah pada suhu yang lebih tinggi [1,2].
Hasil Kali Kelarutan (Ksp)
Ketika garam yang sukar larut seperti perak klorida (AgCl) dilarutkan dalam air, maka pada kondisi tepat jenuh akan diperoleh kesetimbangan antara proses pelaruran dan pembentukan endapan, dengan reaksi kesetimbangan sebagai berikut.
Berdasarkan persamaan tersebut diperoleh persamaan kesetimbangan Ksp = [Ag+][Cl–], dimana “sp” bermakna “solubility product” atau produk kelarutan. Padatan AgCl tidak dimasukkan dalam persamaan kesetimbangan karena jumlah padatan murni AgCl tidak mempengaruhi kesetimbangan. Ksp atau hasil kali kelarutan ini adalah hasil kali ion-ion dalam larutan pada keadaan jenuh dipangkatkan koefisien. Data tetapan hasil kali kelaruran (Ksp) diperoleh melalui percobaan. Beberapa data tetapan hasil kali kelarutan garam-garam tertentu pada suhu 25oC ditunjukkan dalam tabel berikut [1].
Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan
Kelarutan (s) garam dalam air berbeda dengan tetapan hasil kali kelarutan (Ksp). Kelarutan padatan dinyatakan sebagai konsentrasi padatan terlarut dalam larutan jenuh, sehingga besarnya konsentrasi padatan yang dapat larut tersebut berkaitan dengan nilai Ksp. Jika kelarutan garam AgCl dinyatakan sebagai S, maka ion-ion yang terbentuk pada proses pelarutan, yaitu Ag+ dan Cl– juga akan memiliki konsentrasi sebesar S (berdasarkan stoikoiometri) [1,2].
Jika diketahui tetapan hasil kali kelarutan AgCl pada 25oC dalam air adalah 1,6 x 10-10, maka banyaknya AgCl yang dapat larut dalam air (kelarutan AgCl) dapat ditentukan sebagai berikut.
Ksp = [Ag+][Cl-] = (S)(S) = S2 = 1,6 x 10-10
S = 1,26 x 10-5 M = 1,26 x 10-5 mol/L x 143,3 g/mol = 1,8 x 10-3 g/L
Sehingga banyaknya AgCl yang dapat dilarutan dalam 1 L air pada suhu 25oC adalah 1,8 x 10-3 gram.
Perkiraan Pengendapan
Misalkan suatu larutan garam, AgNO3 ditambahkan larutan garam lain (NaCl), apakah garam AgCl yang terbentuk akan larut atau mengendap setelah pencampuran kedua garam tersebut? Untuk memperkirakan apakah garam baru yang terbentuk akan mengendap atau tidak, dapat ditentukan dengan membandingkan quotient reaksi (Q) dengan Ksp garam tersebut. Quotient reaksi (Q) adalah hasil kali konsentrasi ion-ion garam terlarut dipangkatkan koefisien [1,2].
Q < Ksp = larutan belum jenuh; garam larut
Q = Ksp = larutan tepat jenuh; garam belum mengendap
Q > Ksp = larutan lewat jenuh; garam mengendap
Pengaruh Ion Sejenis
Apabila kedalam larutan jenuh AgCl ditambahkan padatan NaCl, konsentrasi ion Cl– dalam larutan akan bertambah. Hal ini karena padatan NaCl yang dilarutkan dalam air akan terion menjadi Na+ dan Cl–, sehingga mengakibatkan bertambahnya konsentrasi Cl– di dalam larutan garam tersebut. Bertambahnya ion Cl- tersebut mengakibatkan terjadinya perubahan pada kesetimbangan larutan, sehingga mengakibatkan berkurangnya kelarutan AgCl [1].
Misal sejumlah padatan AgCl ditambahkan ke dalam 1L NaCl 0,1 M, maka pada awal reaksi belum terdapat Ag+, sedangkan ion Cl- sebanyak 0,1 M. Setelah pelarutan AgCl, masing-masing ion akan bertambah sebesar s, sehingga pada kesetimbangan atau akhir reaksi akan diperoleh konsentrasi masing-masing ion sebagai berikut [1].
Jika diketahui Ksp AgCl = 1,6 x 10-10, maka kelarutan AgCl dalam NaCl 0,1 M adalah:
Ksp = [Ag+][Cl-] = (s)(0,1+s)
dalam air s AgCl = 1,26 x 10-5, sehingga 0,1 >> s, s dapat diabaikan
Ksp = [Ag+][Cl-] = (s)(0,1)
1,6 x 10-10 = 0,1s
s = 1,6 x 10-9 M
s = 1,6 x 10-9 M = 1,6 x 10-9 mol/L x 143,3 g/mol = 2,3 x 10-7 g/L
Kelarutan AgCl dalam NaCl 0,1 M adalah 2,3 x 10-7 g/L, sedangkan dalam air sebesar 1,8 x 10-3 g/L, sehingga dapat disimpulkan bahwa adanya ion sejenis mengakibatkan berkurangnya kelarutan. Hal ini juga dapat dijelaskan berdasarkan asas Le Chatelier. Bertambahnya ion Cl- yang berasal dari NaCl dan AgCl mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke arah produk (Ingat: berdasarkan asas Le Chatelier, penambahan konsentrasi pada produk mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke reaktan dan sebaliknya), sehingga jumlah yang terlarut menjadi lebih sedikit [1,2].
Pengaruh pH terhadap Kelarutan
Beberapa garam menunjukkan kelarutan yang lebih tinggi pada pH rendah (asam) dan pH tinggi (basa). Misal, kedalam larutan garam kalsium florida (CaF2) ditambahkan asam atau dilarutkan pada pH rendah, maka akan mengakibatkan terjadinya perubahan kelarutan CaF2. Hal ini karena, penambahasan asam (H3O+) mengakibatkan ion F– yang terbentuk bereaksi dengan H3O+ membentuk HF dan H2O. Adanya ion F‑ yang bereaksi mengakibatkan berkurangnya F– dalam larutan, sehingga berdasarkan asas Le Chatilier, jika konsentrasi produk berkurang maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk, sehingga kelarutan menjadi lebih besar.
Berdasarkan hal tersebut dapat disimpulkan bahwa, garam yang sukar larut yang berasal dari asam lemah cenderung lebih mudah larut dalam larutan asam, atau memiliki kelarutan yang lebih tinggi pada pH rendah [2].
Untuk lebih memahami materi kelarutan dan hasil kali kelarutan, sahabat warstek juga dapat menyimak video di bawah ini.
- Contoh Soal
Tetapan hasil kali kelarutan Kalsium Florida adalah 3,9 x 10-11. Tentukan konsentrasi ion kalsium dan florida pada larutan jenuh CaF2 pada 25oC, serta tentukan kelarutan garam tersebut dalam gram per liter.
Emulsi perak klorida untuk film fotografi dibuat dengan menambahkan garam klorida ke dalam larutan perak nitrat. Jika 500 mL larutan CaCl2 dengan konsentrasi ion klorida 8,0 x 10-6 M ditambahkan ke dalam 300 mL larutan AgNO3 0,004 M, apakah akan terbentuk endapan AgCl?
Larutan jenuh B(OH)2 mempunyai pH = 9. Tentukan tetapan hasil kelarutan dari B(OH)2.
Rerefensi
[1] Oxtoby, D.W., Gillis, H.P., Campion, A. 2012. Principles of Modern Chemistry. Brooks/Cole
[2] Lower, S. 2020. Solubility and Precipitation Equilibria. 16: Solubility and Precipitation Equilibria – Chemistry LibreTexts (diakses pada 16 Januari 2021)
[3] Hasil Kali Kelarutan Garam (Ksp) – Kimia Kelas XI – YouTube (diakses pada 17 Januari 2021)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar