Larutan-kimia

LARUTAN

A.    Pengertian Larutan

Larutan adalah campuran homogen dari dua macam zat atau lebih. Zat padat, cair dan gas semuanya dapat dilarutkan ke dalam cairan untuk membuat larutan. Dengan kata lain, setiap campuran yang membentuk hanya satu fase adalah larutan. Sesuai dengan defenisi atau pengertian maka udara bersih dapat dipandang sebagai larutan, sebab udara merupakan campuran homogen dari sistem gas seperti nitrogen, oksigen, argon, karbon dioksida, dan lain-lain. Campuran yang dapat saling melarutkan satu sama lain dalam segala perbandingan dinamakan larutan ‘miscible’. Udara merupakan larutan miscible. Jika dua cairan yang tidak bercampur membentuk dua fase dinamakan cairan ‘’immiscible’’.

Menurut sudut pandang struktur, kehomogenan menunjukkan bahwa partikel-partikel zat terlarut berada dalam ukuran molekuler dengan diameter sekitar 5 Ȧ. Partikel-partikel tersebut tersebar secara acak dan merata dalam mediumnya.

Dalam larutan cair, cairan disebut “pelarut” dan komponen lain (gas atau zat padat) disebut “terlarut”. Jika dua komponen pembentuk larutan adalah cairan, maka komponen yang jumlahnya lebih besar atau strukturnya tidak berubah dinamakan pelarut.

B.     Larutan Ideal dan Nonideal

Larutan ideal dengan zat terlarut ionik didefinisikan sebagai larutan yang ion-ionnya dalam larutan bergerak bebas satu sama lain, dan saling tarik hanya terjadi dengan molekul pelarut. Komponen dalam larutan ideal memberikan sumbangan terhadap konsentrasi larutan sangat efektif. Untuk larutan ionik yang sangat encer dapat dikategorikan mendekati perilaku ideal sebab ion-ion dalam larutan itu saling berjauhan akibatnya antaraksi elektrostatisnya lemah.

Dalam larutan nonideal, gaya antar atom-atom, ion-ion, atau molekul-molekul harus dipertimbangkan dalam perhitungan.

Contoh:

1.      Larutan Ideal

Seorang perenang dalam kolam renang sendirian. Dia dapat pergi kemana saja sesuai kehendaknya, dan dia memberikan sumbangan terhadap konsentrasi kolam sepenuhnya dalam kolam renang  (1 perenang/kolam). Jika terdapat 25 perenang dalam kolam itu, keefektifan masing-masing perenang untuk menjelajah kolam turun akibat dari tabrakan atau desakan satu sama-lain sehingga keefektifan konsentrasi akan lebih kecil dari 25 perenang /kolam yang seharusnya.

2.      Larutan Nonideal

Misalkan NaCl ditinjau daya hantar listrik larutan elektrolit kuat. Jika larutan NaCl sangat encer kurang dari 0,01 M, daya hantarnya diharapkan sesuai dengan disosiasi garam kedalam ion-ionnya, tetapi jika konsetrasi larutan besar perbedaan antara hapat dan amatan menjadi lebih besar. Penyebabnya, ion-ion berlawanan muatan mengadakan bekutarik satu sama lain, bakutarik ini menimbulkan ion-ion saling berdekatan sehingga larutan jadi lebih pekat, setiap ion dikelilingi oleh molekul-molekul pelarut yang berlawanan muatan, kecenderungan ini dapat menghambat ion-ion menuju belektroda yang menyebabkan daya hantar listriknya lebih rendah dari harapan. Pengaruh ini menjadi lebih besar jika larutan lebih pekat atau jika ion-ion mempunyai muatan lebih besar dari satu seperti .

C.     Larutan Elektrolit dan Non –Elektrolit

Dalam larutan cair, padat dapat berada dalam bentuk ion-ionnya maupun molekulnya. Jika NaCl terlarut dalam air, ion  dan ion  masing-masing terhidrasi dalam air, dan ion-ion yang terhidrasi itu secara bebas dapat bergerak ke seluruh medium larutan. Tetapi jika glukosa atau etanol larut dalam air, zat-zat tersebut tidak berada dalam bentuk ionnya melainkan dalam bentuk molekulernya. Zat-zat yang dalam air membentuk ion-ion dinamakan zat elektrolit, dan larutan yang dibentuknya dinamakan larutan elektrolit.

Zat elektrolit yang terurai sempurna di dalam air dinamakan elektrolit kuat, sedangkan zat elektrolit yang hanya terurai sebagian membentuk ion-ionnya di dalam air dinamakan elektrolit lemah. Asam dan  basa yang merupakan elektrolit kuat disebut asam kuat dan basa kuat. asam  dan basa yang hanya terionisasi sebagian di dalam air dinamakan asam lemah dan basa lemah. Selain HCl, HBr, HI, , , dan , umumnya tergolog lemah. Basa kuat adalah hidroksida dari logam alkali dan alkali tanah kecuali berlium.

D.    Proses pelarutan

1.      Pelarutan cair-cair

prinsip umum : like dissolved like (semakin mirip zat terlarut danpelarutnya (struktur, gaya interaksi, kepolaran) akan semakin mudahsaling melarutkan dalam segala perbandingan).

2.      Pelarutan padat-cair

kelarutan zat padat dalam zat cair sangat terbatas karena interaksi dalamzat padat jauh lebih kuat daripada interaksi dalam zat cair. Semakinrendah titik leleh zat padat semakin mudah larut dalam zat cair.

3.      Pelarutan gas-cair

kelarutan gas dalam zat cair sangat terbatas karena interaksi dalam zatpadat jauh lebih lemah daripada interaksi dalam zat cair. Semakintinggi titik didih gas (semakin mendekati nol derajad) semakin mudahlarut dalam zat cair.

E.     Kalor Pelarutan

Kalor pelarutan adalah panas yang dilepaskan atau diserap ketika satu mol senyawa dilarutkan dalam pelaryut berlebih yaitu sampai suatu keadan dimana pada penambahan pelarut selanjutnya tidak ada panas yang diserap atau dilepaskan lagi,karena air biasanya digunakan sebagai pelarut,maka reaksinya dapat ditulis :
X¬(s)+Y(aq) Fasa cair yang berupa sistem dua atau multi komponen, yakni larutan juga sangat penting.

Larutan terdiri atas cairan yang melarutkan zat (pelarut) dan zat yang larut di dalamnya (zat terlarut). Pelarut tidak harus cairan, tetapi dapat berupa padatan atau gas asal dapat melarutkan zat lain. Sistem semacam ini disebut sistem dispersi. Untuk sistem dispersi, zat yang berfungsi seperti pelarut disebut medium pendispersi, sementara zat yang berperan seperti zat terlarut disebut dengan zat terdispersi (dispersoid). Baik pada larutan ataupun sistem dispersi, zat terlarut dapat berupa padatan, cairan atau gas. Bahkan bila zat terlarut adalah cairan, tidak ada kesulitan dalam membedakan peran pelarut dan zat terlarut bila kuantitas zat terlarut lebih kecul dari pelarut. Namun, bila kuantitas zat terlarut dan pelarut, sukar untuk memutuskan manakah pelarut mana zat terlarut.

1.      Konsentrasi

Konsentrasi larutan didefinisikan dengan salah satu dari ungkapan berikut:

a.       persen massa (%) =(massa zat terlarut/ massa larutan) x 100

b.      molaritas (konsentrasi molar) (mol dm-3) =(mol zat terlarut)/(liter larutan)

c.       molalitas (mol kg-1) =(mol zat teralrut)/(kg pelarut).

2.      Tekana Uap

Tekanan uap cairan adalah salah satu sifat penting larutan. Tekanan uap larutan juga penting dan bermanfaat untuk mengidentifikasi larutan. Dalam hal sistem biner, bila komponennya mirip ukuran molekul dan kepolarannya, misalnya benzen dan toluen, tekanan uap larutan dapat diprediksi dari tekanan uap komponennya. Hal ini karena sifat tekanan uap yang aditif. Bila larutan komponen A dan komponen B dengan fraksi mol masing-masing adalah xA dan xB berada dala kesetimbangan dengan fasa gasnya tekanan uap masing-masing komponen sebanding dengan fraksi molnya dalam larutan. Tekanan uap komponen A, pA,diungkapkansebagai: pA0 adalah tekanan uap cairan A murni pada suhu yang sama. Hubungan yang mirip juga berlaku bagi tekanan uap B, pB. Hubungan ini ditemukan oleh kimiawan Perancis Francois Marie Raoult (1830-1901) dan disebut dengan hukum Raoult. Untuk larutan yang mengikuti hukum Raoult, interaksi antara molekul individual kedua komponen sama dengan interaksi antara molekul dalam tiap komponen. Larutan semacam ini disebut larutan ideal. Gambar 7.6 menunjukkan tekanan uap larutan ideal sebagai fungsi konsentrasi zat teralrut. Tekanan total campuran gas adalah jumlah pA dan pB, masing-masing sesuai dengan hukum Raoult.

3.      Larutan Ideal dan Nyata

Sebagaimana juga perilaku gas nyata berbeda dengan perilaku gas ideal, perilaku larutan nyata berebeda dengan perilaku larutan ideal, dengan kata lain berbeda dari hukum Raoult. Gambar 7.7(a) menunjukkan kurva tekanan uap sistem biner dua cairan yang cukup berbeda polaritasnya, aseton Me2CO dan karbon disulfida CS2. Dalam hal ini, penyimpangan positif dari hukum Raoult (tekanan uap lebih besar) diamati. Gambar 7.7(b) menunjukkan tekanan uap sistem biner aseton dan khloroform CHCl3. Dalam kasus ini, penyimpangan negatif dari hukum Raoult diamati. Garis putus-putus menunjukkan perilaku larutan ideal. Peilaku larutan mendekati ideal bila fraksi mol komponen mendekati 0 atau 1. Dengan menjauhnya fraksi mol dari 0 atau 1, penyimpangan dari ideal menjadi lebih besar, dan kurva tekanan uap akan mencapai minimum atau maksimum.

Penyebab penyimpangan dari perilaku ideal sebagian besar disebabkan oleh besarnya interaksi molekul. Bila pencampuran komponen A dan B menyebabkan absorpsi kalor dari lingkungan (endoterm), interaksi molekul antara dua komponen lebih kecil daripada pada masing-masing komponen, dan penyimpangan positif dari hukum Raoult akan terjadi. Sebaliknya, bila pencampuran menghasilkan kalor ke lingkungan (eksoterm), penyimpangan negatifakanterjadi.

Bila ikatan hidrogen terbentuk antara komponen A dan komponen B, kecenderungan salah satu komponen untuk meninggalkan larutan (menguap) diperlemah, dan penyimpangan negatif dari hukum Raoult akan diamati. Kesimpulannya, penyebab penyimpangan dari hukum Raoult sama dengan penyebab penyimpangan dari hukum gas ideal.

F.      Macam-macam Kalor.

1.      Kalor Pembentukan (∆Hf).

Kalor pembentukan adalah kalor yang menghasilkan atau diperlukan untuk pembentukan 1 mol senyawa dari unsur-unsurnya (unsur yang berupa gas ditulis dengan rumus molekulnya). Contoh: O2, H2, Cl2, Br2.

2.      Kalor Penguraian (∆Hd)

Kalor penguraian adalah kalor yang dihasilkan atau diperlukan untuk menguraikan 1 mol senyawa menjadi unsur-unsurnya.

3.      Kalor Pembakaran

Kalor yang dihasilkan atau diperlukan untuk membakar 1 mol zat (unsur /senyawa)

4.      Kalor Netralisasi

Kalor netralisasi adalah kalor yang dihasilkan atau diperlukan untuk membentuk 1 mol H2O dari reaksi antara asam dan basa. Kalor netralisasi termasuk reaksi eksoterm karena pada reaksi ini terjadi kenaikan suhu.

5.      Kalor Pelarutan (∆Hs)

Kalor pelarutan adalah kalor yang dihasilkan atau diperlukan untuk melarutkan 1 mol zat padat menjadi larutan.