Sifat Umum Larutan

Larutan adalah campuran homogen dari dua atau lebih zat. Zat terlarut adalah substansi yang hadir dalam jumlah yang lebih kecil, dan pelarut adalah zat yang hadir dalam jumlah yang lebih besar. Larutan dapat  berupa gas (seperti udara), padat (seperti alloy), atau cair (air laut, misalnya). Pada bagian ini kita hanya akan membahas larutan berair (aqueous solutions), di mana zat terlarut awalnya adalah cair atau padat dan pelarutnya adalah air.

Sifat elektrolit

Semua zat terlarut yang larut dalam air dibedakan menjadi dua yaitu: elektrolit dan non elektrolit . Elektrolit adalah zat yang ketika dilarutkan dalam air larutan nya dapat menghantarkan listrik. Sedangkan non elektrolit adalah zat yang tidak dapat menghantarkan listrik ketika dilarutkan dalam air. Gambar 4.1 menunjukkan metode yang mudah dan sederhana membedakan antara elektrolit dan non elektrolit. Sepasang elektroda inert (tembaga atau platinum) direndam dalam gelas yang berisi air. Untuk menyalakan lampu, arus listrik harus mengalir dari satu elektroda ke elektroda lainnya, sehingga rangkaian lengkap. Air murni merupakan konduktor listrik yang sangat buruk. Namun, jika kita menambahkan sedikit natrium klorida (NaCl), bohlam akan bersinar setelah garam larut dalam air. NaCl padat yang merupakan senyawa ionik, terurai menjadi Na⁺dan ion Cl^- saat larut dalam air. Ion Na⁺ tertarik ke elektroda negatif, dan ion Cl^-  ke elektroda positif. Gerakan ini membentuk arus listrik yang setara ke aliran elektron sepanjang kawat logam. Karena larutan NaCl mengantarkan listrik, dapat di katakan bahwa NaCl adalah elektrolit. Air murni mengandung sangat sedikit ion, jadi air murni tidak bisa menghantarkan listrik.

Membandingkan kecerahan bohlam lampu dengan jumlah molar yang sama yang dilarutkan dalam zat membantu kita membedakan antara elektrolit yang kuat dan lemah. Karakteristik elektrolit kuat adalah zat terlarut diasumsikan 100% terdisosiasi menjadi ion dalam larutan. (Dengan disosiasi kita dapat mengartikan bahwa senyawa terurai menjadi kation dan anion.) Dengan demikian, kita dapat menuliskan pelarutan natrium klorida dalam air sebagai berikut:             

                                     NaCl_(s) → Na⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Persamaan ini mengatakan bahwa semua natrium klorida yang berwujud larutan terurai menjadi ion Na⁺ dan ion Cl^- ; tidak ada unit NaCl yang tidak terdisosiasi dalam larutan.

Gambar 4.1

Aturan untuk membedakan antara larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Sebuah larutan mempunyai kemampuan untuk menghantarkan listrik tergantung pada jumlah ion yang terkandung didalamnya. (a) Suatu larutan non elektrolit yang tidak mengandung ion, dan bohlamnya tidak menyala. (b) Suatu larutan elektrolit lemah mengandung sejumlah kecil ion, dan nyala bohlam remang-remang. (c) Larutan elektrolit kuat mengandung sejumlah besar ion, dan bohlam menyala terang. Jumlah molar zat terlarut dalam  tiga kasus tersebut adalah sama.

Tabel 4.1 Klasifikasi Larutan dalam Larutan Berair
Elektrolit  Kuat	Elektrolit Lemah	Non Elektrolit
HCl	CH3COOH	(NH2)2CO (urea)
HNO3	HF	CH3OH (methanol)
HCLO4	HNO2	C2H5OH (ethanol)
H2SO4*	NH3	C6H12O6 (glukosa)
NaOH	H2O+	C12H22O11 (sukrosa)
Ba(OH)2
Senyawa ionik

                                * H₂SO₄ memiliki dua ion H ⁺ yang dapat terionisasi

                                 † Air murni adalah elektrolit lemah.

Tabel 4.1 merupakan daftar contoh elektrolit kuat, elektrolit lemah, dan non elektroit. Senyawa ionik, seperti natrium klorida, kalium iodida (KI), dan kalsium nitrat [Ca(NO₃)₂], adalah elektrolit kuat. Sangat menarik untuk dicatat bahwa tubuh manusia mengandung banyak cairan elektrolit kuat dan lemah.

Air adalah pelarut yang efektif untuk senyawa ionik. Meskipun air adalah suatu molekul netral secara elektrik, ia memiliki wilayah positif (atom H) dan wilayah negatif (atom O), atau "kutub" positif dan negatif; untuk alasan ini air adalah sebuah kutub pelarut. Ketika suatu senyawa ionik seperti natrium klorida larut dalam air, maka jaringan tiga dimensi ion dalam padat dihancurkan. Ion Na⁺ dan Ion Cl^- dapat dipisahkan satu sama lain dan menjalani hidrasi, proses di mana ion dikelilingi oleh molekul air yang diatur dengan cara tertentu. Setiap ion Na⁺ dikelilingi oleh sejumlah molekul air yang mengorientasikan kutub negatifnya ke arah kation. Demikian pula, masing-masing ion Cl^- dikelilingi oleh molekul air dengan kutub positif berorientasi pada anion (Gambar 4.2). Hidrasi membantu menstabilkan ion dalam larutan dan mencegah kation bergabung dengan anion.

          Gambar 4.2

                                                 Hidrasi ion Na⁺ dan Cl^-

Asam dan basa juga merupakan elektrolit. Beberapa asam, termasuk asam klorida (HCl) dan asam nitrat (HNO₃), adalah elektrolit kuat. Asumsi asam-asam ini terionisasi sepenuhnya dalam air; misalnya, ketika gas hidrogen klorida larut dalam air, membentuk hidrasi H⁺ dan ion Cl^- :

                        HCl_(g) → H⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Dengan kata lain, semua molekul HCl terlarut terpisah menjadi  terhidrasi ion H⁺ dan ion Cl^-. Jadi, saat kita menulis HCl (aq), dapat dipahami bahwa itu merupakan larutan yang terdiri dari ion H⁺(aq) dan ion Cl^-(aq) dan tidak ada molekul HCl terhidrasi. Di sisi lain, asam-asam tertentu, seperti asam asetat (CH₃COOH), yang memberi rasa asam pada cuka, tidak terionisasi sepenuhnya dan merupakan elektrolit lemah. Kita menuliskan ionisasi asam asetat sebagai berikut:

                   CH₃COOH (aq)          ↔        CH₃COO^- (aq) + H⁺(aq)

  

.

 

Ionisasi asam asetat ditulis dengan panah ganda untuk menunjukkan bahwa itu adalah sebuah reaksi reversibel, yaitu reaksi yang dapat terjadi di kedua arah. Awalnya, jumlah molekul CH₃COOH terurai menjadi ion CH₃COO^- dan ion H⁺ . Seiring berjalannya waktu, pada beberapa ion CH₃COO^- dan ion H⁺ bergabung kembali menjadi molekul CH₃COOH. Akhirnya, suatu keadaan tercapai dimana molekul asam terionisasi secepat ion yang bergabung kembali. Keadaan kimia seperti itu, merupakan keadaan di mana tidak ada perubahan yang dapat diamati (meskipun aktivitas terus menerus pada tingkat molekuler), maka keadaan tersebut merupakan kesetimbangan kimia. Kemudian asam asetat merupakan elektrolit lemah karena ionisasi dalam air tidak sempurna. Sebaliknya, dalam larutan asam hidroklorida ion H⁺ dan ion Cl^- tidak memiliki kecenderungan untuk bergabung kembali dan bentuk HCl molekuler. Kita dapat menggunakan panah tunggal untuk menuliskan lengkap ionisasi. Maka dalam keadaan tersebut larutan HCl merupakan elektrolit kuat karena dalam larutan dapat terionisasi sempurna.