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.