Percobaan 2 Kimia Fisik,

PENENTUAN KELARUTAN DAN KOEFISIEN AKTIVITAS ELEKTROLIT KUAT Akbar Syaifariz, Rizki Feby Gardika P, Nikki Nor Solehah Lab. Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia. [email protected], 083837272955

Abstrak Kelarutan Ba(IO3)2 dalam larutan KCl dapat dihitung dengan berbagai kelarutan ion, kelarutan Ba(IO3)2 pada I = 0 dapat dihitung dengan jalan ekstrapolasi, serta γ± dapat dihitung pada berbagai nilai I dan menguji penggunaan hukum pembatas Debye-Huckle. Metode diawali dengan preparasi bahan KCl 0,1 M, selanjutnya diencerkan sampai konsentrasinya 0,1 M; 0,05 M; 0,02 M; 0,01 M; 0,005 M; dan 0,002 M. Preparasi dengan mereaksikan KIO3 dan BaCl2 sampai terbentuk banyak endapan

. Titran

Na2S2O3 0,01 M dengan Indikator berupa amilum 1%, HCl 12,06 M, dan KCl 0,5 M sebanyak 50 mL. Melalui titrasi, dapat dianalisis kelarutan barium iodat. Aktivitas rata-rata ditentukan dari kurva hubungan kelarutan (log s) sebagai fungsi sebagai fungsi

1/2

1/2

serta kurva hubungan

yang ditarik kesimpulan melalui hukum Debye-Huckel serta ketelitian

metode. Kelarutan barium iodat berbandinng lurus dengan konsentrasi KCl serta kekuatan ion. Grafik hubungan antara log s dengan

1/2

, menghasilkan persamaan regresi linear

y=3,3082x – 2,8388 dengan jalan ekstrapolasi (x = 0), sehingga

log s = 2,8388 dan

kelarutan Ba(IO3)2 atau s = 0,0014 M. Grafik hubungan

1/2

dengan

, dapat dinyatakan

bahwa hubungan koefisien aktivitas rata-rata Ba(IO3)2 berbanding terbalik dengan kekuatan ion, dengan persamaan regresi linear y = -1,038x + 0,0089.

Pendahuluan Salah satu cara untuk menunjukkan hubungan antara kekuatan ion dan aktvitas ion adalah mempelajari perubahan kelarutan elektrolit yang sedikit larut (misalnya Ba (IO3)2) sebagai aikbat adanya penambahan elektrolit lain (bukan ion senama, misalnya KCl). Agar hukum DebyeHuckel dapat diterapkan, konsentrasi larutan elektrolit sedikit larut tersebut harus diukur dengan tepat walaupun konsentrasinya rendah. Salah satu elektrolit yang memenuhi kriteria di atas adalah Ba(IO3)2 yang konsentrasinya dapat di tentukan dengan menggunakan metode volumetrik yang sederhana. Dengan menganalisis data yang diperoleh akan didapat koefisien ativitas rata-rata (γ±). (Tim Pengampu Mata Praktikum Kimia Fisik, 2017).

Aktivitas atau koefisien aktivitas suatu individu ion secara percobaan tidak dapat ditentukan, karena itu di definisikan aktivitas rata-rata a±, dan koefisien aktivitas rata – rata γ± yang untuk elektrolit 1-2 (uni-bivalen) didefinisikan sebagai berikut: a± = (a+ a-2 ) 1/3 γ± = (y+ y-2 ) 1/3 c± = (c+ c-2 ) 1/3 Kelarutan teoritis bila γ± mendekati 1 satu (=1) yaitu pada keadaan dimana kekuatan ion sama dengan nol (I=0). Karena γ± selalu menurun dengan meningkatnya kekuatan ion, maka baik kelarutan dan hasil kali kelarutan, Ksp (dinyatakan dalam onsentrasi, bukan dalam aktivitas) dari elektrolit yang sedikit larut akan meningkat dengan adanya penambahan elektrolit lain yang tidak mengandung ion senama. (Tim Pengampu Mata Praktikum Kimia Fisik, 2017). Kekuatan ion (I) harus dihitung berdasarkan semua ion yang berada di dalam larutan. Nilai I terendah yang dapat digunakan untuk mengukur kelarutan dibatasi oleh kelarutan elektrolit dalam air. Ekstrapolasi ke kekuatan ion sama dengan nol, dilakukan berdasarkan teori Debye-Huckle untuk elektrolit kuat (Karyadi,1990). Teori Debye-Huckle menyatakan bahwa untuk larutan dengan kekuatan ion yang rendah (I<0,01) untuk elektrolit univalen, koefisien aktivitas rata-rata suatu elektrolit yang berdisasosiasi menjasi ion

dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan |

|√

A = tetapan dan untuk larutan dengan pelarut air pada suhu 25°C nilainya adalah 0,509 (Tim Pengampu Mata Praktikum Kimia Fisik, 2017). Teori Debye-Huckel menyediakan suatu representasi yang akurat tentang perilaku terbatas dari koefisien aktivitas dalam larutan ionik encer. Gambaran dari struktur larutan ionik, awan ion negatif sedikit lebih dekat ke ion positif daripada ion-ion positif itu sendiri, yang terdesak menjauh. Dalam hal ini, setiap ion dikelilingi oleh atmosfer dari ion yang muatannya berlawanan, muatan total pada atmosfir ini adalah sama, tetapi tandanya berlawanan. Jejari ratarata dari atmosfir ionik ini adalah 1/x, yang disebut panjang Debye. Karena x berbanding lurus terhadap akar pangkat dua dari kekuatan ion, pada kekuatan ionik yang tinggi, atmosfir tersebut lebih dekat ke ion dibanding pada kekuatan ionik rendah.

Metode Penelitian Preparasi bahan KCl 0,1 M sebanyak 250 mL dibuat dari padatan KCl seberat 1,8625 gram yang dilarutkan dengan aquades menggunakan labu ukur 250 mL sampai garis batas. Selanjutnya KCl diencerkan sampai konsentrasinya 0,1 M; 0,05 M; 0,02 M; 0,01 M; 0,005 M; dan 0,002 M masing-masing sebanyak 100 mL. Preparasi KIO3 dan BaCl2 sampai terbentuk banyak endapan

dengan mereaksikan . Titran Na2S2O3 dibuat 0,01 M

sebanyak 100 ml. Indikator berupa amilum 1% dibuat dari serbuk amilum 0,25 gr yang dilarutkan dalam aquades 25 mL yang telah dipanaskan di atas lampu spirtus. Bahan lain seperti HCl 12,06 M, dan KCl 0,5 M sebanyak 50 mL. Percobaan mengacu pada prosedur Tim Pengampu Mata Praktikum Kimia Fisika (2019), Enam labu Erlenmeyer diisi masing-masing enam konsentrasi KCl sebanyak 100 mL serta satu labu diisi aquades 100 mL sebagai kontrol. Semua labu diisi

sampai larutan

jenuh. Larutan kemudian dipanaskan dalam penangas air 50°C selama satu menit, lalu dinginkan pada ruangan suhu tetap dengan menutup semua labu untuk mencegah penguapan. Sebelum titrasi, ketujuh larutan diambil masing-masing 5 mL dengan pipet volume 5 mL yang telah diberi pipa plastik berkapas untuk menyaring endapan, dituangkan pada labu Erlenmeyer bersih lalu ditambah 2 mL HCl 1M dan 1 mL KI 0,5M. Dititrasi dengan Na2S2O3, sampai berwarna kuning muda dan titrasi dihentikan untuk penambahan amilum 1% 2-3 tetes. Kemudian titrasi dilanjutkan sampai titrat tidak berwarna, maka didapat volume titrasi (dilakukan secara duplo). Melalui hasil titrasi, dapat dihitung konsentrasi selanjutnya kelarutan

.

Aktivitas rata-rata ditentukan dari kurva hubungan kelarutan (log s) sebagai fungsi kurva hubungan

yang

sebagai fungsi

1/2

1/2

serta

yang ditarik kesimpulan melalui hukum Debye-

Huckel serta ketelitian metode.

Pembahasan dan Hasil Perubahan kelarutan elektrolit yang sedikit larut (seperti Ba(IO3)2) karena penambahan elektrolit lain yang merupakan ion bukan senama (seperti KCl), dapat menunjukan hubungan kekuatan ion dan aktivitas ion (Tim Pengampu Mata Praktikum Kimia Fisik, 2017). Menghitung nilai koefisien aktivitas rata-rata dapat dilakukan dengan menggunakan teori Debye-Huckel. Menurut Anwar dan Sudadi (2013) teori ini didasarkan pada hukum elektrostatis dan termodinamika, ion dianggap menyerupai titik muatan dalam media dengan konstanta dielektrik yang setara dengan bahan terlarut.

Tabel 1. Data volume titrasi, Konsentrasi IO3-serta kelarutan Ba(IO3)2

No. Erlenmeyer

Volume titrasi KCl (M)

̅

(mL) V1

V2

Konsentra

Kelarutan

si

Ba(IO3)2

IO3-(M)

(M)

log s

1

0,100

5,00

5,10

5,05

0,0990

0,0495

-1,3053

2

0,050

4,80

4,80

4,80

0,0520

0,0260

-1,5843

3

0,020

4,20

4,10

4,15

0,0240

0,0120

-1,9190

4

0,010

3,90

3,80

3,85

0,0129

0,0064

-2,1875

5

0,005

3,10

3,20

3,15

0,0079

0,0039

-2,4014

6

0,002

2,70

2,80

2,75

0,0036

0,0018

-2,7403

7

Air

2,50

2,60

2,55

-

-

-

Tabel 2. Data Kekuatan ion dan Koefisien aktifitas rata-rata No.

Kekuatan

Erlenmeyer

ion ( )

1

0,2485

2

1/2

log so

so

0,4984

-1,8126

0,0153

0,3110

-0,5072

0,1280

0,3577

-1,9485

0,0112

0,4330

-0,3635

3

0,0560

0,2366

-2,1599

0,0069

0,5766

-0,2390

4

0,0292

0,1710

-2,3616

0,0043

0,6795

-0,1677

5

0,0168

0,1298

-2,5335

0,0029

0,7505

-0,1246

6

0,0074

0,0861

-2,8280

0,0014

0,8254

-0,0832

7

-

-

-

-

-

-

Gambar

1.

Kurva

hubungan

Kelarutan

dengan

1/2

𝐼 1/2 0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

-0,5 -1

𝑠

y = 3,3082x - 2,8388 -1,5

R² = 0,9435

-2 -2,5 -3

Gambar

2.

Kurva

hubungan

log

so/s

dengan

1/2

𝐼 1/2 0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

𝑠𝑜/𝑠

-0,1 -0,2

𝛾

-0,3 -0,4 -0,5

y = -1,038x + 0,0089 R² = 0,9999

-0,6

Dari Gambar 1 dapat dilihat bahwa kelarutan pada larutan elektrolit bergantung pada kekuatan ion. Semakin meningkatya kelarutan, kekuatan ion juga ikut meningkat. Diperoleh persamaan regresi linear y=3,3082x – 2,8388 yang sebanding dengan persamaan log s = log so + 2A√ . Kelarutan Ba(IO3)2 dapat dihitung dengan jalan ekstrapolasi (x = 0), sehingga log s = 2,8388 dan s = 0,0014 M.

Harga log so/s selalu menurun dengan meningkatnya kekuatan ion, maka dapat dilihat bahwa kelarutan maupun hasil kali kelarutan dari elektrolit yang sedikit larut akan meningkat dengan penambahan elaktrolit lain yang tidak senama (Tim Pengampu Mata Praktikum Kimia Fisik, 2019). Wahyuni (2014) menyatakan pada aturan pembatas Debye Huckel, memprediksikan bahwa logaritma dari koefisien aktifitas ionik rata-rata adalah fungsi linear dari akar pangkat dua kekuatan ionik dan slope pada kurvanya bernilai negatif, mengingat Z adalah negatif. Jika nilai so dapat ditentukan dari jalan ekstrapolasi, maka so/s pada berbagai konsentrasi dapat dihitung. Gambar 2 merupakan kurva yang menunjukan hubungan log so/s kekuatan ion. Semakin rendah

dengan

, nilai kekuatan ion semakin meningkat. Dihasilkan

persamaan regresi linear y = -1,038x + 0,0089 dengan nilai R² = 0,9999. Perilaku terbatas dari koefisien aktivitas larutan encer direpresentasikan dengan akurat oleh Teori Debye-Huckel. Selain itu, setiap ion dikelilingi oleh atmosfir dari ion yang berbeda muatan;

muatan

total

sama

kuantitasnya,

hanya

berlawanan

tandanya.

Pada

penggambarkan struktur larutan ionik, awan ion yang bermuatan berbeda, akan lebih dekat daripada awan ion yang bermuatan sejenis. Jari-jari rerata dari atmosfir ionik adalah 1/x (disebut panjang Debye), pada kekuatan ionik yang tinggi, x berbandung lurus terhadapa akar pangkat dua dari kekuatan ion. Pada kekuatan ionik rendah, atmosfir akan lebih dekat ke ion disbanding (Wahyuni, 2014).

Simpulan Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan terkait mengukur berbagai kekuatan ion, menghitung kelarutan barium iodat pada I = 0 dan menghitung koefisien aktivitas rata-rata barium iodat pada berbagai I serta menguji penggunakan hukum DebyeHuckle. Kelarutan barium iodat semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi KCl dengan kekuatan ion yang semakin meningkat (berbanding lurus). Hasil analisis data menghasilkan dua grafik yaitu grafik hubungan antara log s dengan

1/2

, menghasilkan persamaan regresi

linear y=3,3082x – 2,8388 dengan jalan ekstrapolasi (x = 0), sehingga log s = 2,8388 dan kelarutan Ba(IO3)2 atau s = 0,0014 M. Sedangkan grafik lainnya, menunjukan hubungan dengan

1/2

, dapat dinyatakan bahwa hubungan koefisien aktivitas rata-rata Ba(IO3)2

menurun dengan meningkatnya kekuatan ion (berbanding terbalik). Dengan persamaan regresi linear y = -1,038x + 0,0089.

Daftar Pustaka Tim Pengampu Mata Praktikum Kimia Fisik. 2019. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Universitas Negeri Semarang

Wahyuni, Sri. 2019. Kimia Fisik II. Semarang: Universitas Negeri Semarang

Anwar, Syaiful dan Untung, Sudadi. 2013. Kimia Tanah. Bogor: Institut Pertanian Bogor.