Larutan Elektrolit dan Larutan Nonelektrolit - Reaksi-reaksi kimia dapat terjadi dalam keadaan gas, cair, larutan, dan padatan. Reaksi kimia dalam gas memerlukan pengendalian suhu dan tekanan. Reaksi dalam padatan memerlukan suhu sangat tinggi, sedangkan reaksi dalam larutan mudah dikendalikan. Reaksi dalam larutan secara teknologi lebih sederhana dan umumnya dilakukan dalam larutan. Untuk melakukan reaksi dalam larutan, Anda perlu memahami komposisi dan sifat-sifat larutan. Salah satunya adalah sifat kelistrikan larutan. Air laut merupakan larutan elektrolit karena mengandung berbagai mineral, seperti NaCl, MgCl2 dan garam-garam kalium. Larutan dibedakan menjadi larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit. Apakah larutan elektrolit itu? Apakah perbedaan larutan elektrolit dan larutan non elektrolit? Semua jawaban tersebut dapat Anda jawab setelah mempelajari bab ini.
A. Pengertian dan Komposisi Larutan
Setiap hari, Anda berhubungan dengan air yang digunakan untuk minum, mandi, mencuci, dan keperluan lainnya. Semua air yang Anda gunakan sudah dalam bentuk larutan. Di alam, semua air berupa larutan, tidak ada air dalam keadaan murni (sebagai H2O). Jika ada, itu merupakan hasil rekayasa manusia.
1. Pengertian Larutan
Larutan didefinisikan sebagai campuran dua atau lebih zat yang membentuk satu macam fasa (homogen) dan sifat kimia setiap zat yang membentuk larutan tidak berubah. Arti homogen menunjukkan tidak ada kecenderungan zat-zat dalam larutan terkonsentrasi pada bagian-bagian tertentu, melainkan menyebar secara merata di seluruh campuran. Sifat-sifat fisika zat yang dicampurkan dapat berubah atau tidak, tetapi sifat-sifat kimianya tidak berubah.
Catatan :
Larutan homogen adalah larutan dengan penyebaran molekul yang merata dalam suatu campuran.
Contoh :
a. Larutan dari campuran alkohol dan air. Sifat fisika dan kimia setiap zat tidak berubah.
b. Larutan dari campuran gula pasir dan air. Sifat fisika gula berubah dari kristalin menjadi molekuler, tetapi sifat-sifat kimianya tidak berubah.
c. Larutan dari campuran NaCl dan air. Sifat-sifat fisika NaCl berubah dari kristalin menjadi ion-ionnya, tetapi sifat kimia NaCl tidak berubah.
Ada dua komponen yang berhubungan dengan larutan, yaitu pelarut dan zat terlarut. Pelarut adalah zat yang digunakan sebagai media untuk melarutkan zat lain. Umumnya, pelarut merupakan jumlah terbesar dari sistem larutan. Zat terlarut adalah komponen dari larutan yang memiliki jumlah lebih sedikit dalam sistem larutan. Selain ditentukan oleh kuantitas zat, istilah pelarut dan terlarut juga ditentukan oleh sifat fisikanya (struktur). Pelarut memiliki struktur tidak berubah, sedangkan zat terlarut dapat berubah (perhatikan Gambar 1).
 |
| Gambar 1. Peristiwa pelarutan dari tablet effervescent (air sebagai pelarut dan tablet zat terlarut) |
Contoh:
Sirup tergolong larutan. Di dalam sirup, jumlah air lebih banyak daripada gula. Oleh karena struktur air tidak berubah (air tetap berupa cair), sedangkan struktur gula berubah dari kristalin menjadi molekuler. Air tetap dinyatakan sebagai pelarut. Larutan tidak terbatas pada sistem cairan, dapat juga berupa padatan atau gas. Udara di atmosfer adalah contoh larutan sistem gas (pelarut dan terlarut berwujud gas). Logam kuningan adalah contoh sistem larutan padat (campuran tembaga dan seng).
2. Komposisi Larutan
Apa yang dimaksud komposisi larutan? Komposisi larutan adalah perbandingan zat-zat di dalam campuran. Untuk menentukan komposisi larutan digunakan istilah kadar dan konsentrasi. Kedua istilah ini menyatakan kuantitasm zat terlarut dengan satuan tertentu. Satuan yang digunakan untuk menyatakan kadar larutan adalah persen berat (%b/b), persen volume (%V/V), dan bagian per sejuta (bpj) atau ppm (part per million).
Kadar Larutan
Persen berat menyatakan fraksi berat zat terlarut terhadap berat larutan dalam satuan persen. Persen berat biasa diterapkan dalam campuran padat-cair atau padat-padat. Secara matematika, persen berat suatu zat dirumuskan sebagai berikut.
Contoh Soal 1 :
Menghitung Komposisi Larutan Persen Berat
Bata tahan api dibuat melalui pembakaran campuran 250 g Al2O3 300 g MgO, 2.000 g SiO2 dan 150 g C. Berapa persen berat MgO dalam campuran bata tersebut?
Kunci Jawaban :
Berat total campuran = 2700 g
Persen berat MgO dalam campuran adalah :
Persen volume menyatakan fraksi volume zat terlarut terhadap volume larutan dalam satuan persen. Persen volume biasa diterapkan untuk campuran cair-cair atau gas-cair. Secara matematik, persen volume suatu zat dirumuskan sebagai berikut.
Contoh Soal 2 :
Menghitung Komposisi Larutan Persen Volume
Di dalam kemasan botol minuman tertera 5% alkohol. Berapa volume alkohol yang terdapat dalam 250 mL minuman tersebut?
Kunci Jawaban :
Volume alkohol dalam 250 mL minuman dengan kadar alkohol 5% adalah :
Untuk menyatakan kadar suatu zat yang kuantitasnya sangat sedikit, biasanya diungkapkan dalam satuan bagian per sejuta (bpj) atau dalam bahasa inggrisnya part per million (ppm). Ungkapan bpj suatu zat dinyatakan dengan rumus:
Satuan pelarut dan terlarut dapat merupakan satuan berat atau satuan volume, dengan syarat kedua satuan sama atau disamakan terlebih dulu.
Contoh Soal 3 :
Menghitung Bpj Suatu Zat
Air dari PDAM mengandung kaporit dengan kadar sangat sedikit, berfungsi sebagai desinfektan. Jika dalam 10 liter air PDAM ditemukan kaporit sebanyak 30 mg, berapa kadar kaporit dalam air itu?
Kunci Jawaban :
Oleh karena kedua komponen larutan berbeda satuan (air dalam liter, kaporit dalam gram) maka perlu dilakukan penyamaan satuan lebih dulu. Besaran yang menghubungkan massa dan volume adalah berat jenis. Massa jenis air adalah 1 g/mL.
Berat air = berat jenis air × volume air
Berat air = 1 g/mL ×10.000 mL = 10.000 g
Berat kaporit = 30 mg atau 0,03 g
Kadar kaporit =
Jadi, kadar kaporit dalam air PDAM adalah 3 bpj.
B. Sifat Listrik Larutan
Pada bab sebelumnya, Anda sudah belajar tentang sifat-sifat logam. Salah satunya, logam merupakan konduktor listrik yang baik (ingat teori lautan elektron pada logam). Apakah larutan dapat menghantarkan listrik? Jika ya, bagaimana prosesnya? Apakah sama dengan teori lautan elektron?
1. Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit
Logam dapat menghantarkan listrik sebab adanya elektron yang dapat bergerak bebas. Aliran listrik sendiri adalah aliran elektron yang bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah. Air murni tersusun atas molekul-molekul H2O. Adakah elektron bebas dalam molekul H2O Molekul H2O bersifat netral, tidak memiliki elektron bebas. Akibatnya, Anda dapat menduga bahwa air murni tidak memiliki potensi untuk menghantarkan listrik.
Bagaimana jika dalam air terdapat zat terlarut? Bergantung pada sifat zat terlarut, ada larutan yang dapat menghantarkan listrik ada juga yang tidak dapat menghantarkan listrik. Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit, sedangkan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan nonelektrolit.
Untuk mengetahui daya hantar listrik dari larutan, Anda dapat mempelajari hasil percobaan berikut. Terdapat beberapa macam larutan dengan kadar tertentu, yang dilewatkan aliran listrik ke dalamnya. Indikator yang digunakan adalah lampu listrik kecil seperti pada Gambar 2.
 |
| Gambar 2. Pengujian daya hantar listrik pada larutan. |
 |
| Gambar 3. Desain pengujian daya hantar listrik larutan. |
Skema / desain percobaan (Gambar 3)
Keterangan gambar :
1. Larutan uji
2. Elektrode
3. Lampu baterai
4. Sumber arus (AC/DC)
No. | Larutan |
1. | Garam dapur 5% berat |
2. | Alkohol 10% volume |
3. | Gula pasir 5% berat |
4. | Cuka 10% volume |
5. | Asam Klorida 10% volume |
Berdasarkan data hasil pengamatan, diketahui bahwa garam dapur (NaCl) dan asam klorida (HCl) dapat menyala dengan terang. Asam asetat atau cuka (CH3COOH) menyala, tetapi redup. Adapun alkohol (C2H5OH) dan gula pasir (C12H22O11) tidak menyala, mengapa?
Pada Bab Ikatan Kimia, Anda sudah belajar tentang senyawa ion dan senyawa kovalen. Bagaimana sifat listrik dari kedua senyawa itu? Senyawa ion terbentuk melalui transfer elektron menghasilkan kation dan anion. Kedua spesi kimia ini memiliki muatan listrik positif dan negatif. Contohnya adalah garam dapur atau NaCl.
Jika garam dapur dilarutkan ke dalam air, akan terurai membentuk ion-ionnya sehingga dalam larutan NaCl terdapat spesi yang bermuatan listrik, yakni Na+ dan Cl– (perhatikan Gambar 4).
NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq)
 |
| Gambar 4. Model pelarutan NaCl. |
Oleh karena pembentukan ikatan kovalen tidak melalui transfer elektron maka senyawa kovalen tidak terionisasi (dengan beberapa pengecualian), melainkan terurai secara molekuler (perhatikan Gambar 5).
 |
| Gambar 5. Model pelarutan gula pasir. |
Akibatnya, di dalam larutan tidak ada spesi yang dapat menghantarkan arus litrik.
C2H5OH(l) → C2H5OH(aq)
C12H22O11(s) → C12H22O11(aq)
Contoh Soal 4 :
Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit
Perhatikan data hasil percobaan yang ditabulasikan ke dalam tabel berikut.
Larutan | Nyala Lampu | Gejala Di Elektroda |
A | Terang | Terjadi gelembung |
B | Terang | Terjadi gelembung |
C | Redup | sedikit gelembung |
D | Tidak | – |
Manakah yang tergolong larutan elektrolit?
Kunci Jawaban :
Larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik yang ditandai dengan lampu yang menyala dan di elektrode terbentuk gelembung gas akibat peristiwa elektrolisis. Jadi, larutan A, B, dan C, tergolong larutan elektrolit.
2. Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah
Pada percobaan yang lain, HCl dan CH3COOH terbentuk melalui ikatan kovalen, tetapi dapat menghantarkan arus listrik, mengapa?
Harus diingat bahwa semua asam terbentuk melalui ikatan kovalen, tetapi di dalam pelarut air, asam-asam akan terurai menjadi ion H+ dan ion negatif sisa asam, dalam kasus ini adalah ion Cl– dan ion CH3COO–. Oleh karena semua asam terionisasi di dalam pelarut air maka dapat diduga bahwa larutan asam dapat menghantarkan arus listrik melalui proses yang serupa dengan senyawa-senyawa ion.
Mengapa asam-asam yang berikatan kovalen dapat terionisasi dalam pelarut air? Mengapa HCl dapat menyalakan lampu dengan terang (perhatikan Gambar 6), sedangkan CH3COOH kurang terang?
 |
| Gambar 6. Larutan elektrolit kuat (seperti HCl) dapat menghantarkan arus listrik ditunjukkan oleh nyala lampu yang terang. |
Atom hidrogen hanya memiliki satu elektron dan berperan sebagai elektron valensi. Jika elektron valensi lepas maka yang tersisa hanya inti atom hidrogen yang bermuatan positif. Gugus sisa asam memiliki kekuatan untuk menarik pasangan elektron pada ikatan yang digunakan bersama dengan atom hidrogen. Kekuatan tarikan bergantung pada sifat dan struktur gugus sisa asam.
Jika asam dilarutkan dalam air, gugus sisa asam akan menarik pasangan elektron ikatan sehingga terurai membentuk ion sisa asam yang bermuatan negatif (kelebihan elektron) dan atom hidrogen yang sudah kehilangan elektron valensinya (membentuk ion H+. Oleh karena daya tarik gugus sisa asam terhadap pasangan elektron ikatan beragam maka pembentukan ion H+ dan ion sisa asam dalam pelarut air tidak sama.
Asam-asam kuat seperti HCl, HNO3, dan H2SO4, gugus sisa asamnya memiliki daya tarik relatif kuat terhadap pasangan elektron ikatan sehingga hampir semua molekul asam dalam air terionisasi. Dapat dikatakan bahwa asam-asam tersebut terionisasi sempurna.
HCl(aq) → H+(aq) + Cl–(aq)
Asam-asam lemah seperti CH3COOH, H2S, HCN, dan H2SO3, gugus sisa asamnya memiliki daya tarik kurang kuat sehingga tidak semua molekul-molekul asam ini dalam air terionisasi, tetapi hanya sebagian kecil. Sisanya tetap dalam bentuk molekulnya.
CH3COOH(aq) 
H+(aq)+CH3COO–(aq)
H+(aq)+CH3COO–(aq)Tanda panah dua arah menunjukkan hanya sebagian kecil dari asam asetat terurai menjadi ion-ionnya. Umumnya tetap sebagai molekul (perhatikan Gambar 7).
 |
| Gambar 7. Model pelarutan asam asetat. |
Sekilas Kimia
Svante Arrhenius
(1859–1927)
Arhenius adalah ilmuwan Swedia yang memenangkan hadiah Nobel atas karya di bidang ionisasi. Dia memperkenalkan pemikiran tentang senyawa yang terurai menjadi ion-ion dalam larutan. Dia menjelaskan bahwa suatu senyawa kovalen asam bersifat elektrolit jika suatu atom cukup kuat menarik elektron ikatan. Atom itu kemudian menjadi gugus sisa asam.
Contoh Soal 5 :
Larutan Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah
Mengapa larutan NH4Cl 5% di dalam air dapat menghantarkan arus listrik dengan baik (lampu menyala terang), sedangkan larutan NH3 10% menyala redup? Jelaskan.
Kunci Jawaban :
NH4Cl tergolong senyawa ion. Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi membentuk ion NH4 + dan ion Cl–.
Persamaan ionisasinya :
NH4Cl(aq) → NH4 + (aq) + Cl– (aq)
Oleh karena daya hantar listrik NH4Cl baik, berarti ionisasinya sempurna.
NH3 tergolong senyawa kovalen. Jika dilarutkan dalam air, sebagian kecil NH3 dapat bereaksi dengan molekul-molekul air membentuk spesi bermuatan listrik.
Persamaan reaksinya:
NH3(aq) + H2O(l) NH4 +(aq) + OH–(aq)
NH4 +(aq) + OH–(aq)Oleh karena hanya sebagian kecil dari molekul NH3 yang bereaksi dengan air maka hanya ada sedikit ion-ion NH4 + dan OH– dalam larutan NH3 yang dapat menghantarkan arus listrik.
Dengan demikian, larutan NH3 tergolong larutan elektrolit lemah.
Batuan Pembentuk Gua
CaCO3 (batu kapur) adalah senyawa yang tidak larut dalam air, tetapi dapat larut jika direaksikan dengan air asam ( H2CO3). Karbondioksida (CO2) dalam udara dan tanah bereaksi dalam air membentuk asam karbonat (H2CO3). Asam karbonat bereaksi dengan batu kapur menurut persamaan reaksi:
H2CO3(aq) + CaCO3(s)
Ca2+ (aq) + 2HCO3– (aq)Proses ini membentuk seluruh gua-gua di dunia, selain zat-zat lainnya yang dinamakan stalaktit dan stalagnit. Keduanya mendekorasi bentuk gua saat karbondioksida menguap dan CaCO3 terbentuk ulang.
Rangkuman :
- Larutan adalah campuran homogen antara zat terlarut dan pelarut. Pelarut yang banyak digunakan adalah air karena kemampuannya melarutkan banyak zat.
- Komposisi larutan dapat dinyatakan dengan kadar atau konsentrasi. Satuan yang dipakai untuk menyatakan kadar larutan adalah persen berat, persen volume, dan bpj (ppm).
- Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan digolongkan menjadi larutan elektrolit dan nonelektrolit.
- Larutan elektrolit bersifat menghantarkan arus listrik yang disebabkan oleh adanya ion positif dan negatif dalam larutan. Larutan elektrolit dapat dibuat dari senyawa ion dan kovalen.
- Zat terlarut pada larutan elektrolit dapat terionisasi sempurna dan menghasilkan ion dalam jumlah maksimum, zat terlarut ini dinamakan elektrolit kuat. Jika zat terlarut hanya terionisasi sebagian maka hanya dihasilkan sedikit ion-ion dalam larutan zat terlarut dan dinamakan elektrolit lemah.
- Larutan nonelektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik karena mengandung zat terlarut yang tidak dapat terionisasi.
Anda sekarang sudah mengetahui Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia 1 : Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 226.
{ 0 komentar... Views All / Send Comment! }
Posting Komentar