PERCOBAAN 4
KESETIMBANGAN: HASIL KALI KELARUTAN
4.1
PENDAHULUAN
4.1.1 Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah membuat
larutan jenuh CaCO3, menentukan kelarutan garam CaCO3 dan
menentukan hasil kali kelarutan garam CaCO3.
4.1.2 Latar Belakang
Kelarutan adalah jumlah zat terlarut
yang membentuk suatu larutan jenuh dengan pelarutnya pada suhu tertentu.
Kelarutan zat-zat yang ada berbeda-beda antara satu dengan lainnya dan pada
konsentrasi yang sama. Pada umumnya kelarutan suatu zat tertentu tergantung
temperatur dan ion-ionnya.
Dalam perindustrian ada banyak
aplikasi yang digunakan berdasarkan reaksi kesetimbangan. Misalnya pembuatan
ammonia menurut Haber-Bosch, dan pembuatan asam sulfat menurut proses kotak
industri. Dalam proses industri tersebut kondisi reaksi diusahakan menggeser
kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik.
Pada percobaan ini, dimaksudkan agar
praktikan dapat dalam menentukan kelarutan. Dalam kelarutan tersebut juga
seorang praktikan dapat menentukan hasil kali kelarutan suatu garam. Hal ini
ditentukan dengan menggunakan konsep kesetimbangan kimia.
4.2 DASAR
TEORI
Konsentrasi kesetimbangan
mencerminkan kecendrungan intrinsik atom untuk hadir sebagai molekul-molekul
reaktan atau produk,meskipun sejumlah konsentrasi yang memenuhi kondisi
setimbang tersebut bisa terjadi begitu besar,hanya ada satu rumus umum dalam
larutan adalah:
aA(aq)+bB(aq)↔cC(aq)+dD(aq)……………………………………………...(4.1)
K = [C] ͨ [D] ͩ ………………………………………………………………….(4.2)
[A] ͣ [B] ᵇ
………………………………………………………………....….(4.2)
Pangkat-pangkat dalam rumus diatas
adalah koefisien-koefisien dari reaktan dan produk tersebut di dalam persamaan
reaksi yang sudah setimbang (Underwood,1999: 432).
Kesetimbangan berlangsung apabila
larutan jenuh dari garam yang sedikit larut bersentuhan dengan garam yang belum
larut. Misalnya,beberapa gram garam yang sedikit larut dibenamkan dalam gelas
air. Hanya sekuantitas kecil akan larut dan menghasilkan ion-ion dalam larutan.
Persamaan yang dapat ditulis yaitu suatu larutan asam klorida ditambahkan ke
suatu larutan perak nitrat:
AgCl(s)↔Ag++Cl¯……………………………………………………………(4.3)
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi
pelarutan ini adalah:
Kc = [Ag+][Cl¯]………………………………………………………………..(4.4)
[AgCl]
………………….……………………………………………..(4.4)
Untuk suatu larutan jenuh perak
klorida,pengaruh zat padat yang terlarut AgCl (s),berapa saja adalah
konstan,tidak bergantung pada banyaknya zat yang tidak terlarut yang terdapat
pada penjenuhan:
[AgCl(s)] = K atau (Kc) (K) = Ksp = [Ag+] [Cl¯]…………………………….(4.5)
Hasil kali dua tetapan (Kc) (K)
dinyatakan sebagai tetapan Ksp yang disebut tetapan hasil kali kelarutan untuk
AgCl,tetapan itu sama dengan hasil kali konsentrasi ion Ag+ dan Cl¯
dalam mol per liter larutan jenuh. Untuk persamaan umum,persamaan kesetimbangan
pelarut adalah:
AmBn(s)↔mAn++nBm-………………………………………………………...(4.6)
Dengan rumus Ksp-nya:
Ksp = [An+]m [Bm-]
n …………………………………………………………..(4.7)
(Keenan,1986: 2).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan:
1. Konsentrasi,
jika konsentrasi suatu zat ditingkatkan, kesetimbangan bergeser menjauhi zat
tersebut dan sebaliknya.
2. Tekanan, jika
tekanan ditambah, kesetimbangan bergeser ke jumlah koefisien yang kecil dan
sebaliknya.
3. Volume, jika
volume diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke jumlah yang besar, dan
sebaliknya.
4. Suhu, jika suhu
dinaikkan, kesetimbangan bergeser ke reaksi endoterm, dan jika suhu diturunkan
maka kesetimbangan bergeser ke reaksi eksoterm, jika reaksi bergeser ke kanan,
Kc bertambah, dan jika reaksi bergeser ke kiri Kc berkurang.
(Amelia,2010).
Setiap zat, baik elektrolit maupun non-elektrolit selalu dapat larut dalam zat
cair. Sering kita dengar orang mengatakan dapat larut atau tidak dapat larut,
padahal pelarut yang digunakan adalah zat cair. Sebenarnya, dalam hal itu lebih
tepat dikatakan mudah larut atau sukar larut. Elektrolit-elektrolit ada yang
terdiri dari beberapa macam garam dan basa yang mempunyai bentuk padat dan
sukar larut dalam air. Meskipun demikian, apabila zat-zat tersebut dilarutkan
dalam air maka sebagian kecil dapat larut juga. Bagian zat yang larut tersebut
mengalami ionisasi. Larutan dapat dikelompokkan dalam 3 kategori, yaitu larutan
jenuh, kurang jenuh, dan lewat jenuh:
a. Larutan kurang
jenuh adalah larutan yang masih dapat melarutkan zat terlarut.
b. Larutan jenuh
adalah larutan yang tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut.
c. Larutan lewat
jenuh adalah larutan yang tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut, sehingga
terdapat endapan.
(Ratih,2001:
57-58).
Kelarutan adalah jumlah zat yang dapat larut sehingga menjadi larutan tepat
jenuh dalam 1 liter pelarut. Kelarutan dapat dipengaruhi oleh temperatur.
Kenaikan temperatur pada umumnya akan memperbesar kelarutan suatu zat.
Kelarutan suatu zat padat (garam atau basa) dalam air pada temperatur tertentu
menyatakan banyaknya mol zat tersebut yang dapat larut dalam 1 liter air,
sehingga terbentuk suatu larutan tepat jenuh. Jadi, satuan untuk kelarutan zat
adalah mol/liter atau gram/liter. Terdapat perbedaan mendasar antara kelarutan
dan hasil kali kelarutan. Perbedaannya terletak pada zat terlarut dan
pelarut yang digunakan. Pada kelarutan, zat terlarutnya sembarang, boleh zat
elektrolit atau zat non-elektrolit, sehingga pelarutnya juga sembarang zat cair.
Lain halnya dengan hasil kali kelarutan, zat terlarutnya hanya zat elektrolit
yang sukar larut dalam air dan pelarutnya juga hanya air (Ratih,2001: 58).
Zat-zat beserta ion-ionnya yang sukar larut dalam air berada dalam
kesetimbangan dan mempunyai harga tetapan kesetimbangan (K) sangat kecil. Untuk
menyatakan jumlah ion yang berada dalam kesetimbangan pada zat yang sukar larut
dalam larutan tepat jenuh digunakan istilah hasil kali kelarutan. Hasil kali
kelarutan adalah hasil kali konsentrasi ion-ion dalam larutan tepat jenuh
dipangkatkan koefisien reaksi. Hasil kali kelarutan ditulis dengan notasi Ksp
(sp=solubility product). Kelarutan
zat elektrolit yang sukar larut dalam air ditulis dengan notasi s, satuannya
mol/liter (Ratih,2001: 58).
Khusus untuk zat elektrolit,terdapat hubungan antara kelarutan dan hasil kali
kelarutan. Hal itu dapat terlihat pada larutan,baik larutan kurang jenuh, tepat
jenuh, maupun lewat jenuh. Larutan kurang jenuh jika hasil kali konsentrasi
ion-ion dipangkatkan koefisien < Ksp. Larutan tepat jenuh jika
hasil kali konsentrasi ion-ion dipangkatkan koefisien = Ksp. Larutan lewat
jenuh jika hasil kali konsentrasi ion-ion dipangkatkan koefisien >
Ksp. Mengacu pada definisi di atas untuk elektrolit AxBy menjadi: Jika [Ay+]x.
[Bx-]y < Ksp AxBy, berarti larutan kurang jenuh. Jika
[Ay+]x. [Bx-]y = Ksp AxBy, berarti
larutan tepat jenuh. Jika [Ay+]x. [Bx-]y
> Ksp AxBy, berarti larutan lewat jenuh (Ratih,2001: 62).
Reaksi kimia berlangsung maka laju reaksi berkurang dan konsentrasi pereaksi
berkurang. Dalam banyak hal setelah waktu tertentu reaksi dapat
berkesudahan,yaitu semua pereaksi habis bereaksi. Namun banyak reaksi tidak
berkesudahan dan pada perangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dari
produk reaksi menjadi tetap. Reaksi demikian disebut reaksi reversible dan mencapai kesetimbangan.
Pada reaksi ini produksi reaksi menjadi tetap dan reaksi pada semacam ini
produk reaksi yang terjadi bereaksi membentuk pereaksi. Ketika reaksi
berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan) sedangkan laju reaksi sebaliknya
bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan konsentrasi pereaksi
bertambah (Wilson,1998).
4.3 METODOLOGI PERCOBAAN
4.3.1
Alat dan Rangkain Alat
Alat-alat yang digunakan pada
percobaan ini adalah:
-
Statip
- Buret
- Corong
-
Botol
semprot
- Propipet
- Pipet
tetes
- Pipet gondok 10 ml
- Pipet gondok 15 ml
- Pipet gondok 25 ml
- Erlenmeyer 250 ml
- Gelas piala 250 ml
- Gelas piala 2000 ml
4.3.2
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan
ini adalah:
- Larutan jenuh
- Larutan HCl 1 M
- Larutan NaOH 1 M
- Indikator metil jingga
- Akuades
4.3.3 Prosedur Kerja
1.
Mengambil larutan jenuh CaCO3 sebanyak 25 ml,kemudian memasukkan ke dalam
Erlenmeyer 250 ml.
2.
Menambahkan larutan HCl 1 M sebanyak 5 ml ke dalam Erlenmeyer 250 ml.
3.
Menambahkan larutan NaOH 1 M sebanyak 10 ml dan menambahkan
indikator metil jingga sebanyak tiga
tetes.
4.
Memasukkan larutan HCl 1 M ke dalam buret.
5.
Mentitrasi larutan hasil campuran kerja (3) dengan larutan HCl dari buret.
Hentikan titrasi jika larutan telah berubah warna dari kuning menjadi merah
muda,mencatat volume HCl 1 M. Mengulang titrasi sampai 3 kali dengan mengulangi
langkah 1-5.
6.
Merata-ratakan volume HCl 1 M. Menghitung Ksp CaCO3 dan membandingkan dengan
harga Ksp teoritisnya.
4.4 HASIL
DAN PEMBAHASAN
4.4.1 Hasil
Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Pada Larutan CaCO3
No.
|
Langkah Kerja
|
Hasil Pengamatan
|
1.
|
Mengambil larutan jenuh CaCO3
25 ml dan memasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml.
|
Warna bening
|
2.
|
Menambahkan HCl 1 M sebanyak 5 ml.
|
Tetap bening
|
3.
|
Menambahkan NaOH 1 M 10 ml.
|
Tetap bening
|
4.
|
Menambahkan metal jingga 3 tetes.
|
Berubah menjadi kuning
|
5.
|
Mentitrasi dengan HCl yang miniskus
awalnya 1,6 ml dan miniskus akhir 6,7 ml.
|
Warna berubah menjadi merah muda
V1 = 5,1 ml
|
6.
|
Pengulangan kedua dengan miniskus
awal 6,7 ml dan akhir 11,8 ml.
|
V2 = 5,1 ml
|
7.
|
Pengulangan ketiga dengan miniskus
awal 11,8 ml dan akhir 16,9 ml.
|
V3 = 5,1 ml
|
8.
|
Menghitung rata-rata volume HCl
yang dipakai untuk titrasi.
|
= 5,1 ml
|
4.4.2 Pembahasan
Pada percobaan ini praktikan
menjelaskan tantang CaCO3,yaitu kesetimbangan garam CaCO3
dengan kelarutan dan hasil kali kelarutan. Larutan jenuh CaCO3
adalah larutan yang tepat akan mengendap apabila di dalamnya ditambahkan
padatan CaCO3, dimana padatan tersebut tidak akan larut dan
membentuk endapan kembali. CaCO3 merupakan garam yang mempunyai
sifat elektrolit dan juga mempunyai kesetimbangan yang tergolong kecil.
Saat percobaan dimulai, dilakukan
pencampuran larutan jenuh CaCO3 dengan larutan HCl 1 M. Pencampuran
larutan jenuh CaCO3 dengan larutan HCl 1 M dimaksudkan untuk
menjadikan HCl sebagai pelarut untuk melarutkan endapan CaCO3,
karena CaCO3 mudah larut dalam HCl. Reaksi yang terjadi adalah:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2
+ H2O + CO2
Dari reaksi diatas terlihat bahwa
koefisien pada HCl lebih besar daripada koefisien CaCO3 karena Ca2+
dan Cl2-. Jadi, untuk bereaksi dengan Ca2+ pada
CaCO3 maka akan diperlukan 2 kali HCl yang memiliki H+
dan Cl-,sehingga akan terbentuk CaCl2.
Reaksi yang terjadi tersebut
berakibat menyisakan HCl karena tidak diketahui banyaknya Ca2+ yang
ada di dalam larutan CaCO3, sehingga ketika dilakukan penambahan
larutan NaOH 1 M, maka HCl yang berlebih tersebut akan bereaksi dengan NaOH.
Reaksi yang terjadi adalah:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Setelah penambahan NaOH, larutan
tersebut ditambahkan metil jingga yang mempunyai trayek pH sebesar 3,1 - 4,4
sebanyak 3 tetes. Sehingga larutan tersebut yang pada saat ditambahkan HCl dan
NaOH tetap berwarna bening, berubah menjadi berwarna kuning. Ini menandakan
dalam larutan masih terdapat HCl sisa, oleh karena itu dilakukan titrasi untuk
mengetahui banyaknya volume HCl yang diperlukan agar bereaksi dengan NaOH.
Titrasi dilakukan hingga terjadi
perubahan warna dari kuning menjadi merah muda, karena pada saat ini larutan
telah setimbang dan mencapai titik ekuivalen. Titik ekuivalen yaitu titik
dimana perbandingan konsentrasi asam yaitu HCl yang bereaksi sama dengan
konsentrasi NaOH sebagai basa yang bereaksi. Dengan kata lain titik saat asam
(HCl) dan basa (NaOH) telah tepat habis bereaksi.
Kesetimbangan yang terbentuk pada
percobaan kali ini adalah kesetimbangan heterogen, yaitu kesetimbangan dengan 2
fase lebih atau wujud yang berbeda. Reaksinya dapat ditulis:
CaCO3 + 2HCl + 2NaOH ↔
CaCl2 + Na2CO3 + 2H2O
Dalam percobaan ini dilakukan tiga
kali titrasi. Titrasi dilakukan untuk mengetahui banyaknya volume HCl yang
digunakan untuk bereaksi dengan NaOH. Pada proses titrasi tersebut didapatkan
volume HCl yang digunakan pada titrasi pertama sebesar 5,1 ml, kedua sebesar
5,1 ml, dan ketiga juga tetap sebesar 5,1 ml, sehingga dirata-ratakan volumenya
tetap sebesar 5,1 ml.
Pada perhitungan Ksp garam CaCO3,diperoleh
harga Ksp adalah 4x10-6 M2. Harga Ksp dari perhitungan
tersebut ternyata tidak sama dengan harga nilai Ksp teoritisnya, yaitu 4,8x10-9
M2. Perbedaan ini kemungkinan terdapat kesalahan beberapa faktor
saat titrasi. Beberapa faktor tersebut seperti pengukuran volume bahan, ketika
pengenceran, suhu ruangan yang tidak sesuai sejumlah 25o C, dan juga
pada kebersihan alat-alat yang kemungkinan kurang bersih atau terkontaminasi
dengan zat lain sehingga mengakibatkan data yang diperoleh masih kurang akurat.
4.5 PENUTUP
4.5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari percobaan ini adalah:
1. Larutan jenuh
adalah larutan yang terbentuk dalam keadaan dimana ion-ion yang larut kembali
membentuk padatan.
2. Kelarutan
adalah jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut tertentu.
3. Hasil kali
kelarutan adalah hasil kali konsentrasi ion-ion pada larutan tepat jenuh
dipangkatkan koefisien reaksi masing-masing.
4. Kelarutan garam
CaCO3 yang diperoleh dari percobaan ini sebesar 0,002 M
5. Nilai Ksp CaCO3
yang didapat pada percobaan ini sebesar 4x10-6 M2.
4.5.2 Saran
Sebelum memulai praktikum,hendaknya
praktikan terlebih dulu mengecek semua alat-alat yang akan digunakan agar dalam
keadaan steril. Praktikan juga diharapkan fokus dan teliti terhadap percobaan,
agar hasil yang didapat maksimal dan juga akurat. Karena jika terjadi
keteledoran pada percobaan maka hasil yang didapat mungkin akan berbeda dengan
teoritis.
DAFTAR PUSTAKA
Amelia.2010.”Kesetimbangan Kimia”.
Diakses pada 19-10-2011.
Keenan,C.W.1986.”Kimia Untuk
Universitas”.Erlangga: Jakarta.
Ratih,Kartini.2001.”Sains Kimia
3a”.Bumi Aksara: Jakarta.
Underwood,A.L,dkk.1999.”Analisa
Kimia Kuantitatif”.Erlangga: Jakarta.
Wilson.1998.”Organic Chemistry”.
diakses pada 19-10-2011.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar