Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan

·      Kelarutan

Kelarutan adalah jumlah maksimum suatu zat yang dapat larut dalam sejumlah pelarut tertentu atau dalam sejumlah larutan tertentu.

Kelarutan dilambangkan dengan s (solubility), dan dinyatakan dalam mol L^-1.

·      Hasil kali kelarutan

Pada suatu larutan elektrolit, zat-zat yang terlarut terionisasi menghasilkan kation dan anion. Jika keadaan sudah lewat jenuh, akan terdapat endapan dari zat tersebut. Antara ion-ion yang dihasilkan dan endapan yang terbentuk, maka akan terjadi kesetimbangan heterogen. Contoh:

a.       AgCl_(s)  Ag⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

b.      Ag₂CrO₄  2Ag⁺_(aq) + CrO₄^2-_(aq)

c.       Mg(OH)₂  Mg²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq)

Jika terdapat larutan dan padatan pada suatu kesetimbangan heterogen, dalam penentuan harga tetapan kesetimbangan, hanya konsentrasi ion-ion saja yang diperhitungkan, maka pada:

a.       K₁ = [Ag⁺][Cl^-]

b.      K₂ = [Ag⁺]² [CrO₄^2-]

c.       K₃ = [Mg²⁺][ OH^-]²

Dari uraian diatas, maka tetapan kesetimbangan yang berlaku yaitu tetapan hasil kali kelarutan (solubility product constant) yang disingkat dengan K_sp. Dengan kata lain, tetapan hasil kali kelarutan  adalah tetapan kesetimbangan dari keseimbangan antara garam atau basa yang sedikit larut.

Maka pada:

a.       K_sp AgCl = [Ag⁺][Cl^-]

b.      K_sp Ag₂CrO₄  = [Ag⁺]² [CrO₄^2-]

c.       K_sp Mg(OH)₂  = [Mg²⁺][ OH^-]²

Harga K_sp merupakan perkalian antara konsentrasi kation dan konsentrasi anion pangkat koefisiennya. Perhatikanlah persamaan reaksi berikut:

              K_xA_{y (s)}   x K^y+ _(aq) + y A^x-_(aq)

Dari persamaan reaksi tersebut maka

             K_sp K_xA_y = [K^y+]^x [A^x-]^y

Dengan x = bilangan yang menunjukkan jumlah kation

              Y = bilangan yang menunjukkan jumlah anion

Contoh :

Tulislah rumusan K_sp garam-garam berikut ini:

a.       AgBr

b.      Ag₂CrO₄

c.       PbI₂

d.      Ba₃(PO₄)₂

Jawab:

a.       K_sp AgBr = [Ag⁺][Br^-]

b.      K_sp Ag₂CO₃  = [Ag⁺]² [CO₃^2-]

c.       K_sp PbI₂  = [Pb²⁺] [I^-]²

e.       K_sp Ba₃(PO₄)₂  = [Ba²⁺]³ [PO₄^3-]²

·      Hubungan kelarutan (s) dengan hasil kali kelarutan (K_sp)

Jumlah zat yang terlarut dapat dihitung dari harga K_sp, sedangkan harga K_sp dapat dapat ditentukan jika harga kelarutan (s) zat diketahui.

                      A_xB_{y (s)}   x A^y+ _(aq) + y B^x-_(aq)

Kelarutan:         s               xs             ys

K_sp A_xB_y  = [A^y+]^x [B^x-]^y

                 = [xs]^x[ys]^y

                 = x^x  s^x  y^y  s^y

                 = x^x   y^y  s^x+y

               s = 

Contoh :

1.      Diketahui K_sp Ag₂CrO₄ pada suhu 25⁰C adalah 2,4  10^-12. Tentukanlah kelarutan Ag₂CrO₄ dalam air pada suhu 25⁰C dan tentukan konsentrasi [Ag⁺] dalam keadaan jenuh!

Jawab :

s =  =   = 8,4 x 10-5 mol/L

Jadi, kelarutan Ag₂CrO₄ dalam air adalah 8,4 x 10^-5 mol/L. Konsentrasi [Ag⁺] = 2s = 2 x 8,4 x 10^-5 mol/L = 1,68 x 10^-4 mol/L.

2.      Pada suhu tertentu, kelarutan Ca(OH)₂ adalah 0.074 g dalam 100 mL larutan. Tentukanlah K_sp Ca(OH)₂ jika Mr Ca(OH)₂ = 74.

Jawab:

Jumlah mol Ca(OH)₂ = 0.074  / 74 = 10^-3 mol

Kelarutan Ca(OH)₂ = 10^-3 mol / 0.1 L = 10^-2mol/L

s =   = 

K_sp = 4s³ = 4 x (10^-2)³ = 4 x 10^-6 mol/L

Jadi, K_sp Ca(OH)₂ adalah 4 x 10^-6 mol/L

·         Pengaruh ion senama terhadap kelarutan

Jika suatu zat elektrolit yang bila dilarutkan dalam air menghasilkan larutan elektrolit, zat yang terlarut akan terionisasi membentuk ion-ionnya. Jika AgCl dimasukkan dalam larutan AgNO₃, berarti sebelum terbentuk ion Ag⁺ dan ion Cl^-, dalam larutan sudah terdapat ion Ag⁺ dari AgNO₃. Ion Ag⁺ yang sudah ada dalam larutan tersebut ion senama. Begitu juga jika kita melarutkan AgCl dalam larutan NaCl, ion Cl^- dalam larutan disebut ion senama.

Menurut asas kesetimbangan, keberadaan ion senama akan mempengaruhi reaksi kesetimbangan.

AgCl_(s) → Ag⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Jika dalam larutan sudah terdapat Ag⁺ atau sudah terdapat Cl^-, reaksi kekanan akan sukar, berarti elektrolit akan semakin sukar larut. Jadi, intinya dengan adanya ion senama akan memperkecil kelarutan.

Contoh soal:

Diketahui K_sp AgCl = 1,6 x 10^-10. Tentukanlah kelarutan AgCl dalam:

a.       Larutan AgNO₃ 0.1M

b.      Larutan NaCl 0.2M

Jawab:

a.       Larutan AgNO_{3 (aq)} → Ag⁺_(aq) + NO₃^- _(aq)

              0.1M                0.1M       0.1M

Konsentrasi  0.1M Ag⁺ dalam larutan merupakan konsentrasi awal. Kemudian, kedalam larutan ditambahkan AgCl. Jika yang larut adalah s, maka:

                               AgCl_(aq) → Ag⁺_(aq)  +  Cl^-_(aq)

 Mula²:                                       0.1M

Kelarutan:                  s                 sM              sM

Kesetimbangan:                       (s+0.1)M         sM

Pada keadaan setimbang, konsentrasi Ag⁺ =  (s+0.1)M. karena harga s kecil sekali sehingga dapat diabaikan, maka konsentrasi Ag⁺ menjadi 0.1M.

K_sp AgCl = [Ag⁺][Cl^-]

1,6 x 10^-10 = (0.1) (s)

s =  1,6 x 10^-9 M               

jadi, kelarutan AgCl dalam larutan  AgNO₃ 0.1M adalah 1,6 x 10^-9 M       

b.      Larutan NaCl

Ion senama adalah Cl^- yang memiliki konsentrasi 0.2M.

K_sp AgCl = [Ag⁺][Cl^-]

1,6 x 10^-10 = (s) (0.2)

s =  8 x 10^-10 M                 

jadi, kelarutan AgCl dalam larutan  NaCl 0.2M adalah 8 x 10^-10 M

·         Pengaruh pH terhadap kelarutan

Sesuai dengan pengaruh ion senama, suatu basa akan sukar larut dalam larutan bersifat basa, dan suatu asam akan sukar larut dalam larutan bersifat asam.

Contoh soal:

Berapa kelarutan Mg(OH)₂ dalam larutan yang memiliki pH= 12? K_sp Mg(OH)₂ = 6 x 10^-12.

Jawab:

pH = 12

pOH = 2

[OH^-] = 10^-2 (ion senama)

K_sp Mg(OH)₂ = [Mg²⁺][OH^-]²

6 x 10^-12 = (s)(10^-2)²

s = 6 x 10^-8 M

jadi, kelarutan Mg(OH)₂ dalam larutan yang memiliki pH= 12 adalah 6 x 10^-8 M.

·         Pengendapan

Hasil kali kelarutan disebut Qc. Jadi jika dua jenis larutan elektrolit dicampur, maka ada 3 kemungkinan yang akan terajdi, yaitu:

1.      Jika Qc < K_spnya maka terbentuk larutan belum jenuh (tidak terbentuk endapan)

2.      Jika Qc = K_spnya, maka terbentuk larutan tepat jenuh (tidak terbentuk endapan)

3.      Jika Qc > K_spnya, maka terbentuk larutan lewat jenuh (terbentuk endapan)

Catatan: dalam perhitungan harus digunakan konsentrasi setelah pencampuran.

Contoh soal:

1.      Jika 500 mL larutan AgNO₃ 10^-4M dicampur dengan 500 mL larutan NaCl 2x 10^-6M dan Ksp AgCl = 1.6 x 10^-10, apakah terbentuk endapan AgCl?

Jawab:

Setelah dicampurkan:

[AgNO₃] = [Ag⁺] =  =  = 5 x 10^-5 M

[NaCl]=[Cl^-]=  =  = 10^-6 M

Qc AgCl = [Ag⁺]][Cl^-] = 5 x 10^-5 x 10^-6 = 5 x 10^-11

Qc < Ksp sehingga tidak terjadi endapan

2.      Diketahui K_sp Ag₂CrO₄ = 2.4 x 10^-12. Jika 25 mL larutan AgNO₃ 10^-3M dicampur dengan 75 mL larutan Na₂CrO₄ 10^-3M, apakah terjadi endapan?

Jawab:

Setelah dicampurkan:

[AgNO₃] = [Ag⁺] =  =  = 2.5 x 10^-4 M

[NaCl]=[Cl^-]=  =  = 7.5 x 10^-4 M

Qc AgCl = [Ag⁺]]²[CrO₄^2-] = (2.5 x 10^-4)² (7.5 x 10^-4) = 46.8 x 10^-12

Qc > Ksp sehingga  terjadi endapan Ag₂CrO₄

3.      Diketahui Ksp Ca(OH)₂ = 4 x 10^-6. Tentukanlah pH pada saat mulai terbentuk endapan jika pada larutan CaCl₂ 0.1M ditambahkan larutan NaOH!

Jawab:

Saat mulai terbentuk endapan merupakan keadaan tepat jenuh sehingga perkalian ion-ion akan sesuai dengan harga Ksp.

Ksp Ca(OH)₂ = [Ca²⁺][OH^-]²

4 x 10^-6 = [0.1] [OH^-]²

[OH^-]² =  = 4 x 10^-5

[OH^-]² = 2 x 10^-2.5M

pOH = 2.5 – log 2

pH = 11.5 + log 2 = 11.8

jadi, endapan mulai terbentuk pada pH 11.8.