Kelarutan, Aktivitas, dan Koefisien Aktivitas Elektrolit Kuat

Kelarutan, Aktivitas, dan Koefisien Aktivitas Elektrolit Kuat

I. TUJUAN

a. Mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl dengan berbagai kekuatan ion.

b. Menghitung kelarutan barium iodat ada I = 0 dengan jalan ekstrapolasi.

c. Menghitung koefisien aktivitas rata-rata barium iodat pada berbagai nilai I dan menguji penggunaan hukum Debye-Huckle.

II. LATAR BELAKANG TEORI

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 Debye-Huckel dapat diterapkan, konsentrasi larutan elektrolit sedikit larut tersebut harus diukur dengan tepat walaupun konsentrasinya rendah. Selain itu kelarutannya dalam air harus berada dalam batas kisaran hukum Debye-Huckel, yaitu kelarutan ion<0,01 M untuk elektrolit 1-1 (uni-univalen).

Salah satu elektrolit yang memenuhi kriteria di atas adalah Ba(IO₃)₂yang konsentrasinya dapat di tentukan dengan menggunakan metode volumetrik yang sederhana. Dengan menganalisis data yang diperoleh akan didapat koefisien ativitas rata-rata (y±).

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 y ± yang untuk elektrolit 1-2 (uni-bivalen) didefinisikan sebagai berikut:

a± = (a+ a-²)^1/3

y± = (y+ y-²)^1/3(1)

c± = (c+ c-²)^1/3

Bila nilai konsentrasi (c) dinyatakan dalam mol/liter, maka berdasarkan definisi diatas di peroleh:

a± = y±.c± = Ka^1/3 = konstanta (2)

Dalam hal ini, a adalah hasil kali aktivitas kelarutan yang dapat di turunkan sebagai berikut:

Ba(IO₃)₂ Ba²⁺ + 2IO₃^- (3)

(4)

Misalnya dalam larutan terdapat elektrolit lain yang tidak mengandung ion senama dengan Ba(IO₃)₂ (misal KCl) dan anggap kelarutan Ba(IO₃)₂ dalam air adalah s mol/liter, maka c+ (konsentrasi ion Ba²⁺ dalam larutan) = s mol/liter dan c- (konsentrasi ion IO₃^- dalam larutan)= 2s mol/liter.

Dari persamaan (1) akan diperoleh:

c± = 159 s (5)

Dengan menggabungkan persamaan (5) dengan persamaan (2) diperoleh

sy± = (Ka^1/3/1,5) = konstanta = so (6)

Dalam hal ini so adalah kelarutan teoritis bila y± mendekati 1 satu (=1) yaitu pada keadaan dimana kekuatan ion sama dengan nol (I=0). Karena y± 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. Jika nilai so dapat ditentukan dengan jalan ekstrapolasi ke kekuatan ion sama dengan nol, maka y± pada berbagai konsentrasi akan dapat dihitung (y± = so/s).

Pada larutan elektrolit, s bergantung pada kekuatan ion yang didefinisikan sebagai:

(7)

Keterangan:

c_i = konsentrasi ion ke-i dalam mol/liter

z_i = muatan ion ke-i

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.

Teori Debye-Huckle menyatakan bahwa untuk larutan dengan kekuatan ion yang rendah (I<0,01) untuk eletrolit univalen (1-1), koefisien aktivitas rata-rata suatu elektrolit yang berdisosiasi menjadi ion bermuatan Z+ dan Z- dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

Log y± = -A|Z+.Z-|üI) (8)

A = tetapan dan untuk larutan dengan pelarut air pada suhu 25°C nilainya adalah 0,509. Gabungan persamaan (6) dan (8) untuk Ba(IO₃)₃ diperoleh:

Log s = log so + 2Aü1

Jadi, pada kekuatan ion yang rendah kurva log s sebagai fungsi I^1/2 akan berupa garis lurus.

III. ALAT DAN BAHAN

a. Alat:

1. Labu erlenmeyer 250 ml 3. Labu takar 250 ml 5. Pipet 25 ml

2. Buret 4. Labu takar 100 ml

b. Bahan

1. KCl 0,1 M

2. Ba(IO₃)₂ (dapat disiapkan dari pencampuran NaIO₃ dan BaCl₂)

3. Na₂S₂O₃ 0,01 M

4. HCl 1 M

5. KI 0,5 g/L

6. Kanji 1%

IV. CARA KERJA

I. DATA PENGAMATAN

No. Labu	Konsentrasi lar KCl (M)	Volume tiosulfat (ml)
No. Labu	Konsentrasi lar KCl (M)	V₁	V₂
1	0.10	-	-
2	0.05	-	13.7
3	0.02	-	9.2
4	0.01	7.9	7.7
5	0.05	6.8	-
6	0.02	-	5.4
7	0.00	4.2	4.2

II. PEMBAHASAN

Percobaan ini bertujuan untuk mengukur kelarutan barium iodat dalam larutan KCl dengan 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 Debye-Huckle. Untuk menunjukkan antara kekuatan ion dan aktivitas ion dapat dilihat dari perubahan kelarutan elekttrolit yang sedikit larut dalam air, dalam hal ini Ba(IO₃)₂. Sebagai akibat penambahan elektrolit lain bukan senama KCl, dari hasil perhitungan diperoleh grafik hubungan

terhadap kelarutan. Dapat dilihat bahwa kelarutan akan naik dengan naiknya konsentrasi. Demikian juga sebaliknya, dari grafik plot s terhadap

diperoleh persamaan regresi linear y = 7.7913x - 4.002 yang sebanding dengan persamaan log s = 2A

+ log so. Dengan jalan ekstrapolasi (x = 0) diperoleh log s = -4,002 dn kelarutan (s) = 9.54.10^-5.

Kelarutan pada larutan elektrolit bergantung pada kekuatan ion, dimana kelarutan semakin meningkat dengan meningkatnya kekuatan ion. Teori Debye-Huckle memprediksi bahwa logaritma koefisien ionik rata-rata adalah fungsi linear dari akar pangkat dua kekuatan ionik dan slopenya bernilai negatif. Koefisien aktivitas ionik hanya bergantung pada muatan ion dan konsentrasinya. Hubungan antara keduanya dapat dilihat dari grafik yang diperoleh dari hasil perhitungan. Sesuai grafik dapat dilihat bahwa koefisien aktivitas ionik rata-rata naik dengan turunnya konsentrasi.

Hasil percobaan kurang sempurna, mungkin disebabkan oleh beberapa faktor, di antaranya:

1. Kekurangtelitian praktikan saat percobaan, misalnya pada saat menimbang bahan.

2. Validitas alat yang digunakan.

3. Kesalahan analisa data.

III. JAWABAN PERTANYAAN

T = 25°C

Konstanta dielektrik = 78,5

e = 1,6. 10^-19

N_A = 6,02.10^-23 mol

k = 1,381.10^-23 J/mol

A = ......?