Kelarutan dan Ksp

A. KELARUTAN

Kelarutan (Solubility) suatu zat dalam suatu pelarut digunakan untuk menyatakan jumlah maksimum zat terlarut dalam suatu pelarut.Pada umumnya satuan kelarutan adalah mol L-.
Bila sejumlah zat padat elektrolit seperti garam dilarutkan dalam air tentu garam tersebut akan melarut, tetapi pada suatu saat zat yang ditambahkan tersebut tidak akan larut lagi. Hal tersebut dikarenakan larutan berada dalam keadaan jenuh sehingga larutannya disebut larutan jenuh. Bila dalam keadaan jenuh ditambahkan zat padat tersebut maka zat tersebut tidak akan melarut, namun zat tersebut akan mengendap.




Pada pelarutan garam dapur (NaCl) akan terjadi ionisasi yang menghasilkan Ion natrium dan ion klorida, seperti reaksi berikut.

NaCl (s) Na+(aq) + Cl-(aq)

Jika pelarutan NaCl merupakan perubahan dari NaCl merupakan perubahan dari Ion-ionnya maka pengendapan NaCl merupakan perubahan dari ion-ionnya menjadi NaCl
Padat.
Na+(aq) + Cl-(aq) NaCl (s)

Proses pelarutan dan pengendapan berjalan dengan kecepatan yang sama pada keadaan jenuh sehinnga terjadi kesetimbangan .Kaseimbangan ini disebut keseimbangan kelarutan.

NaCl (s) Na+(aq) + Cl-(aq)

Larutan jenuh garam dapur didapat pada molaritas tinggi. Banyak zat padat elektrolit (garam dan basa)sukar llarut dalam air sehingga larutan jenuhnya didapat pada molaritas yang sangat rendah.Misalnya, perak klorida (AgCl) akan jenuh ketika pada konsentrasi 105 – mol/L itu berarti larutan akan jenuh ketika dalam 1L larutan terdapat 1,435 miligram AgCl. Jadi, keseimbangan kelarutan akan banyak dijumpai pada garam atau baasa yang sukar larut.
Besarnya kelarutan suatu zat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain sebagai berikut.

1. Jenis Pelarut
Senyawa polar (memiliki kutub muatan) akan udah larut dalam senyawa
polar . Misalnya gula, NaCl, alcohol, dan semua asam merupakan senyawa polar sehingga mudah larut dalam air yang juga merupakan senyawa polar.
Senyawa nonpolar akan mudah larut dalam senyawa nonpolar,misalnya lemak mudah larut dalam minyak. Senyawa nonpolar umumnya tidak larut dalam senyawa polar, misalnya NaCl tidak larut dalam minyak tanah.

2. Suhu
Kelarutan zat padat dalam air semakin tinggi bila suhunya dinaikkan. Adanya panas (kalor)mengakibatkan semakin regangnya jarak antar molekul zat padat tersebut (lihat gambar A). Merenngangnya jarak antar molekul zat padat menjadikan kekuatan gaya antar molekul tersebut menjadi lemah sehingga mudah terlepas oleh gaya tatik molekul-molekul air.Grafik pada gambar Bmenunjukkkan pengaruh suhu terhadap kelarutan beberapa zat padat.
Berbeda dengan zat padat, adanya pengaruh kenaikan suhu akan menyebabkan kelarutan gas dalam air.Hal ini disebabkan karena gas yang terlarut didalam air akan terlepas meninngalkan air bila suhu meningkat.



Hasil Kali Kelarutan


Senyawa-senyawa ion yang terlarut didalam air akan terurai menjadi partikel dasar pembentuknya yang berupa ion positif dan ion negatif. Bila kedalam larutan jenuh suatu senyawa ion ditambahkan kristal senyawa ion maka kristal tersebut tidak melarut dan akan mengendap. Kristal yang tidak larut ini tidak mengalami ionisasi. Bila kedalam system tersebut ditambahkan air maka endapan kristal tersebut akan segera mengkristal. Dalam peristiwa tersebut terjadi system kesetimbangan antara zat padat dengan ion-ionnya didalam larutan.
Hal tersebut dapat dilihat dari proses pelarutan AgCl didalam air. Pada saat dilarutkan, sebagian AgCl larut dan sebagian tetap mengendap, sehingga terjadi kesetimbangan : AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-(aq); Sedangkan bila kedalam larutan tersebut ditambahkan AgCl padat akan terus menjadi endapan ; Dan pada saat ditambah air sebagian AgCl yang masih mengendap akan terlarut dan terionisasi.
AgCl yang melarut mengalami ionisasi.
AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
Sedangkan AgCl yang tidak larut tetap sebagai kristal AgCl yang mengendap.
Bila air diuapkan maka terjadi penggabungan ion Ag+ dan ion Cl- menjadi kristal AgCl.
Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl (s)
Proses sebaliknya bila kedalam air tersebut ditambahkan air maka endapan AgCl akan segera larut dan terionisasi.
AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
Dengan demikian, didalam larutan jenuh tersebut terdapat reaksi kesetimbangan
AgCl (s) Ag+(aq) + Cl-
Pada larutan jenuh AgCl, konsetrasi ion Ag+ dan ion Cl- akan setara dengan harga kelarutan AgCl dalam air, sehingga harga K pada kesetimbangan kelarutan disebut hasil kali kelarutan dan dilambangkan Ksp.
Ksp AgCl = [Ag +] [Cl-]
Pada larutan jenuh senyawa ion AmBn didalam air akan menghasilkan reaksi kesetimbangan ,

AmBn mAn+(aq) + nBm-(aq)

Harga hasil kali kelarutannya dinyatakan dengan rumusan,

Ksp AmBn = [An+]m [Bm-]n
Contoh soal: Tulislah persamaan tetapan hasil kali kelarutan untuk garam/basa berikut :
a. AgCl b. Ca3(PO)4 d. Al(OH)3
Jawab:
a. AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl¬- (aq)
Ksp = [Ag+] [Cl-]
b. . Ca3(PO)4 3 Ca4+ (aq) + 4PO3- (aq)
Ksp = [Ca2+]3 [PO43-]2
c. Al(OH)3(s) Al3+ (aq) + 3 OH- (aq)
Ksp = [Al3+] [OH-]3



Hubungan Kelarutan dengan Ksp
Pada larutan jenuh senyawa ion AmBn , konsentrasi zat didalam larutan sama dengan harga kelarutannyadalam satuan mol L-. Senyawa AmBn yang terlarut akan mengalami ionisasi dalam system kesetimbangan .
AmBn mAn+(aq) + nBm-(aq)
Jika harga kelarutan dari AmBn sebesar s mol L-, maka didalam reaksi kesetimbangan tersebut konsentrasi ion An+ dan Bm- sebagai berikut.
AmBn mAn+(aq) + nBm-(aq)
s mol L- s mol L- s mol L-
Sehingga harga hasil kali kelarutannya adalah,
Ksp AmBn = [An+]m [Bm-]n
= (m s )m (n s )n
= mm x n n (s)m+n
Jadi, untuk reaksi kesetimbangan :
AmBn mAn+(aq) + nBm-(aq)

Ksp AmBn = mm x nn (s)m+n
Dengan s = kelarutan AmBn dalam satuan mol L-

Besarnya Ksp suatu zat bersifat tetap pada suhu tetap. Bila terjadi perubahan suhu maka harga Ksp zat tersebut akan mengalami perubahan.
Contoh soal:
Pada suhu tertentu kelarutan AgCl dalam air sebesar 1,435mg L-.
a. Berapa kelarutan AgCl dalam satuan mol L- jika Mr AgCl = 14,35?
b. Tentukan [Ag+] dan ion [Cl-] dalam larutan jenuh AgCl tesebut.
c. Tentukan Ksp –nya.
Jawab:
a. s AgCl = 1,435 mg L-
= 1,435 x 10-3 g L-
= 1,435 x 10-3 mol L-
= 10-5 mol L-
b. AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl¬- (aq)
10-5 mol L- 10-5 mol L- 10-5 mol L-
Jadi , [Ag+] = 10-5 mol L-
[Cl-] = 10-5 mol L-
c. Ksp AgCl = [Ag+] [Cl-]
= 10-5 x 10-5
= 10 -10
atau dengan rumus
Ksp AgCl = s2
= (10 -5)2
= 10 -10


Pengaruh ion senama terhadap kelarutan

Jika kedalam larutan jenuh AgCl ditambahkan beberapa tetes larutan NaCl maka akan segera terjadi pengendapan AgCl, demikian pula bila kedalam larutan AgCl tersebut ditambahkan beberapa tetes larutan AgNO3 .
Mengapa penambahan NaCl atau AgNO3 kedalam larutan jenuh AgCl tersebut mengakibatkan terjadinya endapan AgCl. Untuk menjawab peristiwa tersebut dapat dimulai dengan mempelajari reaksi kesetimbangan kelarutan AgCl.
AgCl (s) Ag+ (aq)+Cl- (aq)
Bila kedalam system kesetimbangan tersebut ditambahkan ion Cl- maka kesetimbangan akan bergeser kekiri, sehingga mengakibatkan jumlah AgCl yang mengendap bertambah. Demikian pula bila kedalam sisitem kesetimbangan tersebut ditambahkan ion Ag+, maka system kesetimbangan akan bergeser kekiri dan berakibat bertambahnya jumlah AgCl yang mengendap.
Kesimpulannya bila kedalam system kesetimbangan kelarutan ditambahkan ion yang senama akan mengakibatkan kelarutan senyawa tersebut berkurang .Secara teoritis dapat dijelaskan dengan contoh berikut.
Jika diketahui kelarutan Ag2CrO4 dalam air murni adalah 8,43 x 10-5 mol/L pada suhu 25 0C Tentukanlah kelarutan Ag2CrO4 (Ksp Ag2CrO4 = 2,4 x 10-12) itu dalam AgNO3 0,1 N
Jawab :
Kelarutan Ag2CrO4 dalam larutan AgNO3 0,1 N
Larutan AgNO3 0,1 mengandung 0,1 M ion Ag+ dan 0,1 M ion NO3-
AgNO3 (aq) ⇄ Ag+ (aq) + NO3- (aq)
0,1 M 0,1 M 0,1 M
Jika ke dalam larutan ditambahkan Ag2CrO4 padat, maka kristal itu akan larut hingga larutan jenuh .
Misalkan kelarutan Ag2CrO4 = s mol/L maka konsenterasi ion CrO42- yang dihasilkan = s mol/L dan ion Ag+ = 2s mol/L
Ag2CrO4 (s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO42- (aq)
s 2s s
Jadi [Ag+]= 0,1 + 2s mol/L. Oleh karena nilai[Ag+]yang berasal dari Ag2CrO4 sangat sedikit di banding [Ag+] yang berasal dari AgNO3 ,maka [Ag+] yang berasal dari Ag2CrO4 dapat diabaikan , maka [Ag+]dapat dianggap = 0,1 mol/L (0,1 +2s ≈ 0,1)
Ksp Ag2CrO4 = [Ag+]2[ CrO42-]
2,4 x 10-12 = (0,1)2 (s)
2,4 x 10-12 = 10 -2 s
s = 2,4 x 10-10
Jadi kelarutan Ag2CrO4 dalam larutan AgNO3 0,1 M = 2,4 x 10-10 mol/L. lebih kecil dibandingkan dengan kelarutannya dalam air.

































Reaksi Pengendapan

Jika ditinjau kembali pelarutan suatu zat padat elektrolit secara perlahan dan terus menerus dalam air maka terdapat tiga tahapan, yaitu larut, jenuh,dan mengendap.
Pada saat larutan jenuh maka hasil kali konsentrasi ion-ion dipangkatkan dengan koefisiennya pada suhu tetap yang besarnya dinyatakan dengan ksp
.
AxBy(s) xAy+(aq) + yBx-(aq) Ksp = [Ay+]x [Bx-]y

Ketika larutan belum jenuh maka harga hasil kali konsentrasi ion-ion tersebut lebih kecil dari harga Ksp. Hal tersebut disebabkan banyaknya ion-ion sebelum jenuh pasti lebih kecil dibandingkan pada saat jenuh.

AxBy(s) xAy+(aq) + yBx-(aq) Ksp < [Ay+]x [Bx-]y

Jika dalam larutan jenuh dilarutkan kembali ion-ionmaka hasil kali konsentrasi ion-ion lebih besar dari Ksp sehingga akan terjadi endapan. Hal tersebut disebabkan setelah jenuh zat yang ditambahkan tidak akan dapat larut lagi(mengendap).

AxBy(s) xAy+(aq) + yBx-(aq) Ksp > [Ay+]x [Bx-]y

Hasil kali konsentrasi ion dipangkatkan koefisien ini pada sembarang keadaan disebut quosien hasil kali konsentrasi ion (Qc)
Qc = [Ay+]x [Bx-]y
Harga Qc dan Ksp suatu larutan dapat digunakan untuk memprediksi apakah larutan dalam keadaan belum jenuh, sudah jenuh, atau mengendap. Seperti pembahasandiatas, ada 3keadaan yang dapat diprediksi dari hubungan antara Ksp dengan Qc.
Jika Qc < Ksp, larutan belum jenuh
Jika Qc = Ksp, larutan tepat jenuh,tidak ada endapan
Jika Qc > Ksp, terjadi pengendapan
• Larutan jenuh : jumlah maksimum dari solut (zat terlarut) yang dapat larut dalam pelarut pada suhu dan tekanan tertentu.
• Larutan tepat jenuh : jumlah maksimum dari zat tertentu yang dapat larut dalam pelarut pada suhu dan tekanan tertentu. Pada larutan tepat jenuh terdapat kesetimbangan dinamis yaitu suatu keadaan dimana larutan jenuh masih mengandung zat terlarut yang tak larut pada suhu tertentu.
• Larutan lewat jenuh : larutan yang mengandung lebih banyak solut atau zat terlarut daripada yang diperoleh untuk larutan jenuh. Larutan lewat jenuh bersifat tidak stabil, karena diberi gangguan sedikit saja, misalnya dengan menambahkan sebutir kristal pada larutan, maka akan ada tambahan solut atau zat terlarut yang mengendap pada inti kristal kecil tersebut, sampai larutan menjadi larutan tepat jenuh.
Bagaimana menyelidiki suatu reaksi akan terjadi endapan atau tidak? Penyelidikan tersebut dapat dilakukan dengan membandingkan harga Qc dengan Ksp-nya.

Contoh soal:
Periksalah dengan suatu perhitungan, apakah akan terjadi pengendapan jika 50 mL larutan Pb(NO3)2 0,1M dicampurkan dengan 50 mL larutan KCl 0,1 M. Diketahui Ksp PbCl2 = 1,6×10-5
Jawab :
n Pb(NO3)2 = 5. 10-2 L x 10-1 = 5.10-3 mol
n Pb+ = 5.10-3 mol

n KCl = 5. 10-2 L x 10-1 = 5.10-3 mol
n Cl- = 5.10-3 mol

Volume campuran = 50 mL + 50 mL = 100 mL= 10-1L

[Pb2+] = 5.10-3 : 10-1 = 5.10-2 mol/L

[Cl-] = 5.10-3 : 10-1 = 5.10-2 mol/L

PbCl2 (aq) Pb2+ (aq) + 2 Cl- (aq)
Qc = [Pb2+ ] [Cl- ]2
= ( 5.10-2 )( 5.10-2 )2 = 1,25 .10-4
Karena Qc > Ksp PbCl2, maka pada pencampuran itu terbentuk endapan.
Pengendapan Selektif
Selain memberi informasi tentang kelarutan, harga Ksp dapat dimanfaaatkan sebagai salah satu faktor yang perlu dipertimbangkan dala pemilihan zat dalam campuran dengan cara pengedapan selektif.
Apa yang terjadi jika dua macam ion atau lebih terdapat dalam suatu larutan yang diendapkan secara serentak dengan menambahkan suatu ion yang berlawanan muatannya?
Pengendapan akan terjadi lebih dulu pada senyawa yang memiliki kelarutan lebih rendah. Misalnya,perak klorida memiliki kelarutan sekitar 10-5 mol/L, sedangkan perak kromat kelarutannya sekitar 10-4 M. Jika dalam larutan yang berisi ion Cl- dan ditambahkan ion Ag+ maka AgCl akan mengendap lebih dahulu. Setelah ion klorida terendapkan seluruhnya, penambahan ion Ag+ lebih lanjut akan menghasilkan endapan perak kromat. Prinsip ini digunakan pada analisis ion Cl- dengan ion sebagai indikator pada metode argentometri.
a) Larutan K2CrO4 ditetesi larutan AgNO3 menghasilkan endapan Ag2CrO4 ( merah) dengan Ksp = 2,4 x 10-12.
b) Larutan NaCl ditetesi larutan AgNO3 menghasilkan endapan AgCl (putih) dengan Ksp = 1,5 x 10-10.
c) Campuran larutan NaCl dan Ag2CrO4 jika ditetesi AgNO3 maka akan terjadi endapan AgCl ( karena kelarutannya lebih kecil ). Setelah semua AgCl terendapkan, kemudian muncul endapan merah Ag2CrO4 diatas endapan putih AgCl.







Aturan empirik Kelarutan senyawa ionik:
* Semua larut: Senyawa Natrium, Kalium dan Ammonium Asetat, Nitrat dan Halida (Klorida, Bromida, Iodida) sulfat. Kecuali: Pb(II), Ag, Hg(I), Ca, , Ba, Pb
* Semua tidak larut: Karbonat dan Phosfat Hidroksida sulfide, kecuali: , K, , Na, K, Ca, Na, K

Jadi untuk senyawa ,
jika Ksp = . , larutan tepat jenuh, tidak ada endapan
jika Ksp < . , larutan jenuh dan terbentuk endapan
jika Ksp > . , larutan belum jenuh, tidak ada endapan
• Larutan jenuh : jumlah maksimum dari solut (zat terlarut) yang dapat larut dalam pelarut pada suhu dan tekanan tertentu.
• Larutan tepat jenuh : jumlah maksimum dari zat tertentu yang dapat larut dalam pelarut pada suhu dan tekanan tertentu. Pada larutan tepat jenuh terdapat kesetimbangan dinamis yaitu suatu keadaan dimana larutan jenuh masih mengandung zat terlarut yang tak larut pada suhu tertentu.
• Larutan lewat jenuh : larutan yang mengandung lebih banyak solut atau zat terlarut daripada yang diperoleh untuk larutan jenuh. Larutan lewat jenuh bersifat tidak stabil, karena diberi gangguan sedikit saja, misalnya dengan menambahkan sebutir kristal pada larutan, maka akan ada tambahan solut atau zat terlarut yang mengendap pada inti kristal kecil tersebut, sampai larutan menjadi larutan tepat jenuh.
Sebagaimana telah dipelajari ketika membahas kesetimbangan kimia, hasilkali konsentrasi seperti dirumuskan dalam rumus tetapan kesetimbangan (bukan konsentrasi setimbang) kita sebut sebagi Qc.
Jadi secara umum, apakah keadaan suatu larutan belum jenuh, jenuh atau terjadi pengendapan, dapat ditentukan dengan memeriksa nilai Qc-nya dengan ketentuan sebagai berikut.
Jika Qc < Ksp, larutan belum jenuh
Jika Qc = Ksp, larutan tepat jenuh
Jika Qc > Ksp, terjadi pengendapan
Contoh:
Apakah terjadi penegndapan , jika kedalam 1 L 0,05 M ditambahkan 1 L 0,02 M dan diketahui harga Ksp untuk adalah ?
Jawab:

= 1 x = 0,025 M = M

= 1 x = 0,01 = M
Maka:
x = x = M
karena x > Ksp
Maka akan terjadi endapan