Laporan Praktikum : KESETIMBANGAN HASIL KALI KELARUTAN

KESETIMBANGAN HASIL KALI KELARUTAN

I.             TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk memahami sifat larutan jenuh, kelarutan suatu garam dalam pelarut air dan menentukan hasil kali kelarutannya.

II.          TINJAUAN PUSTAKA

Kelarutan suatu senyawa didefinisikan sebagai jumlah terbanyak (yang dinyatakan baik dalam gram atau dalam mol) yang akan larut dalam kesetimbangan dalam volume pelarut tertentu pada suhu tertentu. Meskipun pelarut – pelarut selain air digunakan dalam banyak aplikasi, larutan dalam air adalah yang paling penting dan banyak digunakan (Oxtoby, 2001).

Jika sejumlah zat terlarut dibiarkan berhubungan dengan sejumlah terbatas pelarut, pelarutan terjadi secara terus menerus. Hal ini berlaku karena adanya proses pengendapan, yaitu kembalinya spesies (atom, ion dan molekul) kedalam keadaan tak larut. Pada waktu pelarutan dan pengendapan terjadi dengan laju atau kecepatan sama, kuantitas terlarut yang larut dalam sejumlah pelarut tetap sama pada setiap waktu. Proses ini adalah satu kesetimbangan dinamis dan larutannya dinamakan larutan jenuh. Konsentrasi larutan jenuh dikenal sebagai kelarutan zat terlarut dalam pelarut tertentu .

         Sifat kesetimbangan diantara padatan ion yang sedikit larut dan ion-ionnya dalam larutan berair, dikenal dengan kesetimbangan kelarutan. Kelarutan zat terlarut diketahui dari konsentrasi dalam larutan jenuhnya, biasanya dinyatakan dalam banyaknya mol zat terlarut per liter larutan jenuh. Seperti halnya kesetimbangan asam-basa, akan diketahui bahwa kesetimbangan kelarutan sangat dipengaruhi oleh kehadiran ion senama. Kesetimbangan kelarutan dari zat-zat terlarut tertentu juga dipengaruhi secara serentak oleh reaksi asam-basa. Inilah sebabnya, mengapa beberapa zat terlarut yang tidak larut dalam air mudah larut dalam larutan asam. Masih ada pula faktor lain yang dapat meningkatkan kelarutan zat terlarut, ialah pembentukan ion kompleks (Petrucci, 1987).

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   (Syukri, 1999).

Sistem kesetimbangan dibagi menjadi dua kelompok, yaitu sistem kesetimbangan homogen dan sistem kesetimbangan heterogen, Yaitu :

1.                       Kesetimbangan homogen merupakan kesetimbangan yang anggota sistemnya mempunyai kesamaan fase, sehingga sistem yang terbentuk itu hanya memiliki satu fase.

2.                       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).

Rumus tetapan kesetimbangan yang menggambarkan kesetimbangan antara senyawa ion yang sedikit larut dengan ion-ionnya dalam larutan berair dinamakan tetapan hasil kali kelarutan, disingkat K_sp. K_sp yaitu hasil kali konsentrasi tiap ion yang dipangkatkan dengan koefisiennya masing-masing.

Senyawa	Ksp
MgCO3	3,5 x 10-8
PbCl2	1,6 x 10-5
PbI2	7,1 x 10-9
CaF2	2,7 x 10-11
Ba (OH)2	5 x 10-3
BaCO3	5,1 x 10-9
CaSO4	9,1 x 10-6
SrSO4	3,2 x 10-7
ZnS	1,0 x 10-21
MnS	2,5 x 10-13

Tabel 1. Tetapan Hasil Kali Kelarutan pada Suhu 25^oC (Petrucci, 1987)

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 :

1.      Apabila hasil kali ion-ion yang dipangkatkan dengan koefisiennya masing-masing kurang dari nilai Ksp maka larutan belum jenuh dan tidak terjadi endapan.

2. Apabila hasil kali ion-ion yang dipangkatkan koefisiennya masing-masing sama dengan nilai Ksp maka kelarutannya tepat jenuhnamun tidak terjadi endapan.
3. Apabila hasil kali ion-ion yang dipangkatkan koefisiennya lebih dari nilai Ksp, maka larutan disebut lewat jenuh dan terbentuk endapan.

(Syukri, 1999).

         K_sp senyawa dapat ditentukan dari percobaan laboratorium dengan mengukur kelarutan sampai keadaan tepat jenuh. Dalam keadaan itu, kemampuan pelarut telah maksimum untuk melarutkan atau mengionkan zat terlarut. Kelebihan zat terlarut walaupun sedikit akan menjadi endapan. Larutan tepat jenuh dapat dibuat memasukkan zat kedalam pelarut sehingga lewat jenuh. Endapan disaring dan ditimbang untuk menghitung massa yang terlarut (Syukri, 1999).

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 (Brady, 1999).

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 (Brady, 1999).

Menurut prinsip Le Chatelier, sistem pada keadaan setimbang menanggapi peningkatan salah satu preaksinya dengan cara menggeser kesetimbangan dimana arah pereaksi tersebut dikonsumsi. Kelarutan senyawa ion yang sedikit larut semakin rendah kelarutannya dengan kehadiran senyawa lain yang memberikan ion senama. Pengaruh ion senama yang ditambahkan dalam larutan jenuh adalah menurunkan kelarutan, sedangkan pengaruh ion tak senama yang lebih dikenal dengan istilah pengaruh garam, cenderung meningkatkan kelarutan (Petrucci, 1987).

Hubungan hasil kali kelarutan berlaku dengan cukup tepat untuk maksud analisis kuantitatif, hanya untuk larutan jenuh elektrolit yang sedikit dapat larut dan dengan sedikit penambahan garam lain.  Dengan hadirnya garam dalam konsentrasi yang sedang, konsentrasi ion dan kuat larutan akan bertambah.  Pada umumnya ini akan mengecilkan koefisien aktifitas kedua ion akibatnya konsentrasi ion dan kelarutan harus bertambah agar hasil kali kelarutan konstan.  Efek ini, yang paling kentara bila elektrolit tambahan itu tidak bersekutu ion dengan garam yang sedikit dapat larut, dapat disebut efek garam

Untuk garam yang sedikit larut (kelarutannya kurang dari 0,01 mol/dm³), adalah suatu fakta eksperimen bahwa perkalian konsentrasi-konsentrasi molekuler total ion-ion adalah konstan pada temperatur konstan. Hasil kali ini disebut hasil kali kelarutan 

Untuk garam yang sangat larut (misalnya  CaCl), konsentrasi ion dalam larutan air yang jenuh sangat tinggi sehingga larutan menjadi sangat tidak ideal. Ada banyak pengabungan ion – ion dalam larutan yang menghasilkan pasangan sementara ion dengan muatan yang berlawanan dan juga dalam kelompok yang lebih besar. Oleh karena itulah kita membatasi perhatian kita pada pasangan garam larut dan tidak larut (Oxtoby, 2001).

   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 :

1.                  Apabila hasil kali ion-ion yang dipangkatkan dengan koefisiennya masing- masing kurang dari nilai Ksp maka larutan belum jenuh dan tidak terjadi endapan.

2.                  Apabila hasil kalli ion – ion yang dipangkatkan koefisiennya masing – masing sama dengan nilai Ksp maka kelarutannya tapat jenuh, namun tidak terjadi endapan.

3.                  Apabila hasil kali ion – ion yang dipangkatkan koefisiennya lebih dari nilai Ksp, maka larutan disebut lewat jenuh dan terbentuk endapan.

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 (Administrator,2009).

III.    ALAT DAN BAHAN

A.  Alat

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah gelas piala 100 ml, erlenmeyer 100 ml, pipet volume (ukuran 5 m, 20 m, 25 ml), buret 50 mL, corong kaca.

B. Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah larutan jenuh MgCO₃, CaCO₃, BaCO₃, larutan standar HCl 0,001 M, larutan standar NaOH 0,001 M, indikator fenol merah.

IV.     PROSEDUR KERJA

1.      Sebanyak 25 ml larutan MgCO₃ jenuh dimasukkan ke dalam erlenmeyer dengan menggunakan pipet gondok.

2.      Sebanyak 5 ml larutan HCl 0,001 M ditambahkan dengan menggunakan pipet gondok.

3.      Sebanyak 10 ml larutan NaOH 0,001 M ditambahkan dengan menggunakan pipet gondok.

4.      Buret yang akan digunakan dicuci dengan aquades lalu dikeringkan.

5.      Larutan standar HCl 0,001 M diisi ke dalam buret.

6.      Indiktor fenol merah ditambahkan ke dalam erlenmeyer.

7.      Larutan dititrasi di dalam elenmeyer dengan larutan HCl 0,001 M dari buret   sampai tepat terjadi perubahan warna yang konstan.

8.      Titrasi dihentikan. Dicatat volume HCl yang diperlukan untuk titrasi.

9.      Titrasi diulangi sebanyak dua kali. Dirata-ratakan volume HCl yang digunakan.

10.  Prosedur yang sama dilakukan untuk larutan CaCO₃ dan BaCO₃.

B. Pembahasan

Dalam praktikum kali ini, bahan yang digunakan hanya MgCO₃ , kalsium karbonat (CaCO₃) dan BaCO₃. Pada larutan jenuh MgCO₃ dengan volume larutan jenuh sebanyak 20 ml, ditambahkan 1 mL HCl 0,001 M dan 10 mL NaOH 0,001 M dengan 2-3 tetes indikator fenol merah. Kemudian campuran ini dititrasi dengan larutan standar HCl. Titrasi dilakukan sebanyak 2 kali, sehingga volume larutan HCl rata-rata yang digunakan untuk titrasi adalah 8,8 mL denga perubahan larutan berwarna merah muda menjadi kuning muda akibat hasil dari dititrasi dengan larutan standar HCl sehingga menghasilkan menghasilkan perubahan warna tersebut. Perubahan warna ini disebabkan karena adanya reaksi antara indikator fenol merah dengan larutan HCl yang bersifat asam dan mempunyai kisaran pH < 7. Reaksi yang terbentuk dari titrasi diatas, yaitu :

Reaksi 1            :  MgCO₃ + 2HCl ® MgCl₂ + H₂CO₃

Reaksi 2            :  HCl + NaOH ® NaCl + H₂O

Reaksi 3            :  NaOH + HCl ® NaCl + H₂O

Dari percobaan reaksi di atas, dapat dicari kelarutan dari MgCO₃, yaitu sebesar 7,6 x 10^-5 mol/L dan dapat diketahui besarnya Ksp MgCO₃ yaitu 57,8 x 10^-10 M^2.

Sedangkan pada larutan jenuh CaCO₃ yang merupakan larutan yang tepat akan mengendap apabila di dalamnya ditambahkan padatan CaCO₃ dimana padatan tersebut tidak akan larut dan membentuk endapan kembali. Kesetimbangan hasil kali kelarutan yang dilakukan pada percobaan CaCO₃ dengan volume larutan jenuh sebanyak 25 mL yang ditambahkan dengan 5 ml larutan HCl 0,001 M dan ditambahkan lagi dengan NaOH 0,001 M 10 ml beserta indikator fenol merah sebanyak 3 tetes dititrasi dengan HCl baku dari buret hingga menghasilkan warna dari yang berwarna merah muda menjadi warna kuning muda Rata-rata volume HCl yang dihasilkan untuk titrasi  adalah sebanyak 9,5 mL. Perubahan warna tersebut diakibatkan karena perubahan pH larutan campuran yang sebelumnya lebih bersifat basa, namun setelah dititrasi dengan HCl, pH larutan menjadi berubah. Pada penambahan HCl kedalam larutan CaCO3 jenuh terjadi reaksi, dalam hal ini HCl yang ditambahkan  berlebihan, karena belum diketahui berapa Ca2+ yang ada dalam larutan .

Pada percobaan kali ini cara kerja larutan CaCO₃ sama dengan cara kerja larutan MgCO₃. Reaksi yang terbentuk dari titrasi larutan CaCO₃, yaitu :

CaCO₃ + 2 HCl → CaCl₂ + H₂CO₃

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Dari data yang diperoleh dapat ditentukan besarnya kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan pada MgCO₃ dan CaCO₃. Besarnya hasil kali kelarutan MgCO₃ yang diperoleh dari hasil percobaan adalah 57,8 x 10^-10 M² dan besar hasil kali kelarutan CaCO₃ adalah sebesar 9 x10^-5 mol/L dan dapat diketahui besarnya Ksp CaCO₃ yaitu 81 x10^-10 M².

Dari hasil perhitungan yang ada mungkin ada terjadi sedikit kesalahan, kesalahan ini seringkali karena kurang telitinya praktikan dalam pembacaan volume pada buret, kurang tepatnya dalam mengamati perubahan warna pada proses titrasi serta kurang teliti dalam penambahan antara larutan yang satu dengan yang lain.

 Dari data yang telah didapat dalam perhitungan di atas  bahwa Ksp CaCO₃ dan MgCO₃ nilainya jauh lebih kecil dari nilai Ksp teoritisnya  Perbedaan hasil percobaan dengan literatur memang sering terjadi.  Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya maka diperlukan ketelitian dalam melakukan praktikum ini.

VI. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah :

1. Hasil kali kelarutan adalah nilai dari perkalian ion-ion dalam larutan dimana pada suhu tertentu terjadi keseimbangan antara ion-ion tersebut dengan padatan.

2. Besarnya hasil kali kelarutan MgCO₃ yang diperoleh dari hasil percobaan ini adalah 57,8 x 10^-10 M^2.

3.  Hasil kali kelarutan (Ksp) MgCO₃ pada percobaan ini adalah 57,8 x 10^-10 M².

4. Besarnya hasil kali kelarutan CaCO₃ yang diperoleh dari hasil percobaan ini adalah 9 x10^-5 mol/L.

5. Hasil kali kelarutan (Ksp) CaCO₃ pada percobaan ini adalah 81 x10^-10 M²_.

6. Hasil kali kelarutan dipengaruhi oleh suhu, semakin besar suhu semakin besar pula Kspnya.

7. Kelarutan dari MgCO₃ lebih kecil dari kelarutan CaCO₃. Hal ini dikarenakan konsentrasi MgCO₃ lebih kecil dari konsentrasi CaCO₃, sehingga larutan HCl yang digunakan untuk mentitrasi MgCO₃ lebih kecil daripada CaCO₃.       

DAFTAR PUSTAKA

Brady, James E. Kimia Universitas Asas dan Struktur Edisi kelima jilid 1. Binarupa Aksara : Jakarta.

Oxtoby david w,dkk .2001.Prinsip- Prinsip Kimia Modern. Erlangga, Surabaya

Petrucci, R. H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Erlangga. Jakarta

Syukri. 1999. Kimia dasar 2. ITB: Bandung.