Larutan

Sumber: http://www.google.co.id
Gambar:  Sirup merupakan contoh dari larutan

Setiap hari anda minum, agar minuman tersebut menjadi enak maka ke dalam air itu dapat anda tambahkan beberapa zat, misalnya gula, kopi, teh, dll. Zat yang di tambahkan tadi seolah-olah lenyap, menyatu dengan air. Campuran seperti itulah disebut dengan larutan. Jadi larutan adalah campuran homogen dari dua atau lebih zat. Beda halnya dengan air kopi, masih terdapat perbedaan antara keduanya, walaupun secara kasat mata, airnya sudah berubah warna menjadi hitam. Hal ini juga berlaku untuk campuran antara pasir dan air. Anda bisa menambahkan sendiri contoh-contohnya. Untuk air kopi kita menyebutnya sebagai larutan heterogen. Zat yang jumlahnya lebih banyak disebut pelarut (solvent), sedangkan zat yang jumlahnya sedikit disebut zat terlarut (solute).

Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menemukan larutan, larutan dapat berwujud padat, cair, dan gas. 

Berdasarkan sifatnya, larutan dibagi menjadi:

1. Padat

Gambar: Stainless Steel

Contoh larutan yang berwujud padat adalah baja (karbon dalam besi), dan stainless steel (nikel dan kromium dalam besi).

2. Cair

Gambar: Larutan Gula

Contoh larutan yang berwujud cair adalah larutan gula dan air laut.








3. Gas

Gambar: Tabung Gas Oksigen

Contoh larutan berwujud gas adalah udara. Udara terdiri atas bermacam-macam gas, antara lain nitrogen, oksigen, dan karbondioksida.






Nah, pada bab ini kita hanya membahas larutan berair, yaitu larutan yang zat terlarutnya berupa zat cair atau zat padat dan pelarutnya air. Kemudian untuk padat dengan padat akan dibahas pada materi koloid di kelas XI SMA.

Gejala hantaran arus listrik

Sumber: agunkpelajarbatam.blogspot.com
Gambar: Alat uji elektrolit untuk 

menguji hantaran arus listrik

Apakah sebenarnya arus listrik itu?

Listrik sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia sehari – hari. Arus itu sendiri listrik adalah aliran muatan listrik. Arus listrik dihasilkan oleh aliran muatan listrik disebabkan oleh gerakan ion – ion (partikel – partikel positif dan negatif). Daya hantar listrik merupakan kemampuan larutan untuk menghantarkan arus listrik. Jika larutan dapat menghantarkan arus listrik, bohlam akan menyala. Selain terjadinya nyala lampu, sifat elektrolit larutan juga ditunjukkan dengan adanya gelembung di elektrode.

Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan terbagi menjadi 2 golongan yaitu larutan elektrolit dan larutan non-elektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Sedangkan larutan non-elekrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.

Larutan Elektrolit dan Non-elektrolit

Larutan elektrolit dapat dikelompokkan menjadi larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah sesuai skema penggolongan berikut.

Sumber: mediabelajaronline.blogspot.com
Gambar: Larutan HCl di dalam air terurai menjadi ion-ion

Bagaimanakah Anda dapat dengan mudah mengelompokkan larutan ke dalam elektrolit kuat, elektrolit lemah ataupun non elektrolit?  

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik atau semua zat bila dilarutkan dalam air maka akan mengalami ionisasi dan menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Sedangkan larutan non-elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik atau atau semua zat bila dilarutkan dalam air tidak mengalami ionisasi dan menghasilkan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.

1. Elektrolit Kuat

Elektrolit kuat adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Pada larutan elektrolit kuat, seluruh molekulnya terurai menjadi ion-ion (terionisasi sempurna). Karena banyak ion yang dapat menghantarkan arus listrik, maka daya hantarnya kuat. pada persamaan reaksi, ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan.

Contoh: 

Gejala yang terjadi dalam elektrolit kuat adalah mengalami ionisasi sempurna, dapat menghantarkan arus listrik, lampu menyala terang, dan terdapat gelembung gas di sekitar elektroda. Larutan elektrolit kuat dapat berupa:

Asam Kuat : HCl, H2SO4, HNO3, HClO4

Basa Kuat   : NaOH, KOH, Ca(OH)2

Garam         : NaCl, K2SO4, CaCl2.
Garam adalah senyawa yang terbentuk dari sisa asam dan basa dengan reaksi sebagai berikut:

misal,

Dari reaksi di atas terlihat garam tersusun dari gabungan ion Cl sebagai ion negatif (anion) dan ion Ca sebagai ion positif (kation), contoh ion-ion lain yang dapat membentuk garam yakni:

Sebagai contoh garam yang dapat terbentuk dari gabungan kation dan anion di atas antara lain:

Penggabungan ion-ion di atas dapat ditentukan dengan muatannya, yaitu Mg muatannya adalah +2 sedangkan Br adalah -1 agar seimbang Mg cukup sebuah sedangkan Br nya dua buah sehingga menjadi MgBr2. Saat terurai Br tidak menjadi Br2 namun kembali ke bentuk semula Br sebanyak dua buah.

2. Elektrolit Lemah

Elektrolit lemah adalah larutan yang kurang baik  menghantarkan arus listrik. Larutan elektrolit lemah dapat memberikan nyala redup hingga tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya. Hal ini disebabkan tidak semua terurai menjadi ion-ion (ionisasi tidak sempurna) sehingga dalam larutan hanya ada sedikit ion-ion yang dapat menghantarkan arus listrik. Dalam persamaan reaksi, ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik).

Gejala yang terjadi dalam elektrolit lemah adalah mengalami ionisasi sebagian, dapat menghantarkan arus listrik, lampu menyala redup, dan terdapat sedikit gelembung gas di sekitar elektroda. Larutan elektrolit lemah dapat berupa:

Asam lemah: CH3COOH, H2S, HF,HCOOH, HCN

Basa lemah  : NH4OH, (BaOH)2

Asam  adalah yang menghasilkan/melepas ion H positif dan basa yang menghasilkan ion OH negatif atau menangkap ion H. Daya hantarnya buruk dan memiliki derajat ionisasi (kemampuan mengurai menjadi ion-ionnya) kecil. Makin sedikit yang terionisasi, makin lemah elektrolit tersebut. Dalam persamaan reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik) artinya reaksi dua arah. Di satu sisi terjadi peruraian dan di sisi lain terbentuk kembali ke bentuk senyawa mula-mula.

Persamaan reaksinya adalah:

3. Non-elektrolit

Larutan non-elektrolit adalah larutan yang tidak dapat  menghantarkan arus listrik. Gejala yang terjadi dalam larutan non-elektrolit adalah tidak mengalami ionisasi, tidak dapat menghantarkan arus listrik, lampu tidak menyala, dan tidak terdapat gelembung gas di sekitar elektroda. Larutan non-elektrolit dapat berupa: C6H12O6 (amilum/karbohidrat), C12H22O11, CO(NH2)2 (Urea) dan C2H5OH (Alkohol/etanol), dll.

Perbedaan zat elektrolit kuat dan elektrolit lemah dapat diketahui dari harga derajat ionisasi (α), yaitu perbandingan jumlah mol zat yang terionisasi dengan jumlah mol mula-mula. Kekuatan elektrolit lemah ditentukan oleh derajat dissosiasinya, yang dirumuskan: 

Jika memiliki derajat ionisasi satu (α=1), zat itu adalah elektrolit kuat. Jika memilki derajat ionisasi antara 0 dan 1 (0<α<1), zat itu adalah elektrolit lemah, sedangkan non-elektrolit memiliki derajat ionisasi nol (α=0). Maka berdasarkan rumus di atas untuk mendapatkan jumlah zat mengion dilakukan dengan cara mengalikan jumlah zat mula-ion dengan derajat dissosiasinya. Semakin besar harga derajat dissosiasinya maka semakin banyak konsentrasi larutan yang terurai menjadi ion-ionnya (mengion).

Contoh soal:

1. Perhatikan reaksi ionisasi garam dapur berikut.

                 

Jawaban:

Reaksi ionisasi yang terjadi adalah:

                

Karena mengalami ionisasi sempurna, maka:

2. Diketahui reaksi ionisasi asam asetat sebagai berikut.   
                          

Jawaban:

Reaksi ionisasi yang terjadi adalah:
                  

Sehingga:

Daya hantar larutan

Sumber: www.s9.com
Gambar: Svante August Arrhenius

Pada tahun 1884, Svante August Arrhenius, ahli kimia terkenal dari Swedia mengemukakan teori elektrolit yang sampai saat ini teori tersebut tetap bertahan padahal ia hampir saja tidak diberikan gelar doktornya di Universitas Upsala, Swedia, karena mengungkapkan teori ini. Menurut Arrhenius, larutan elektrolit mengandung ion yang dapat bergerak bebas. Karena bermuatan lisrtik, ion mampu menghantarkan arus listrik.

Sebagai contoh larutan elektrolit adalah HCl

Larutan HCl di dalam air mengurai menjadi kation (H positif) dan anion (Cl negatif). Terjadinya hantaran listrik pada larutan HCl disebabkan ion H positif menangkap elektron pada katoda dengan membebaskan gas Hidrogen (H₂). Sedangkan ion-ion Cl negatif melepaskan elektron pada anoda dengan menghasilkan gas klorin (Cl₂).

Perhatikan gambar berikut.

Sumber: www.plengdut.com

Gambar: Larutan HCl dalam air terurai menjadi ion-ion

Pada pengujian daya hantar, baterai sebagai sumber arus memberi muatan yang berbeda pada kedua elektrode yang dicelupkan ke dalam larutan. Kedua elektrode itu dihubungkan dengan kutub positif dan kutub negatif. Elektrode yang dihubungkan dengan kutub positif baterai disebut anode, sedangkan elektrode yang dihubungkan dengan kutub negatif baterai disebut katode. Akibatnya, ion positif akan bergerak ke arah katode dan ion negatif akan bergerak ke arah anode. Selanjutnya, ion negatif yang bergerak ke arah anode akan melepaskan elektron. Elektron dari baterai akan dialirikan menuju katode. Di katode, elektron ditangkap oleh ion positif.

Larutan elektrolit mengandung partikel-partikel yang bermuatan (kation dan anion). Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Michael Faraday, diketahui bahwa jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit akan terjadi proses elektrolisis yang menghasilkan gas. Gelembung gas ini terbentuk karena ion positif mengalami reaksi reduksi dan ion negatif mengalami oksidasi.

Contoh, pada larutan HCl terjadi reaksi elektrolisis yang menghasilkan gas hidrogen sebagai berikut. 

 

Penyebab Larutan Elektrolit dapat Menghantarkan Listrik

Untuk mengetahui penyebab larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik, Anda harus memahami terlebih dahulu konsep reaksi disosiasi (penguraian senyawa menjadi ion dalam larutan). Ketika suatu senyawa dilarutkan ke dalam air, ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi, yaitu terdisosiasi (terurai) sempurna, terdisosiasi sebagian, dan tidak terdisosiasi.

Senyawa elektrolit kuat akan terdisosiasi sempurna, senyawa elektrolit lemah hanya terdisosiasi sebagian, sedangkan senyawa nonelektrolit tidak terdisosiasi. Suatu senyawa yang mengalami disosiasi, baik sempurna maupun sebagian terurai menjadi ion-ion penyusunnya (ion positif dan ion negatif). Reaksi-reaksi disosiasi pada senyawa elektrolit dapat dituliskan sebagai berikut.


Sebagai contoh larutan elektrolit adalah HCl. Larutan HCl di dalam air mengurai menjadi kation (H positif) dan anion (Cl negatif). Terjadinya hantaran listrik pada larutan HCl disebabkan ion H positif menangkap elektron pada katoda dengan membebaskan gas Hidrogen (H2). Sedangkan ion-ion Cl negatif melepaskan elektron pada anoda dengan menghasilkan gas klorin (Cl2). Dapat dilihat seperti gambar:

Sumber: sistabauten.com
Gambar: Larutan HCl di dalam air terurai menjadi ion-ion

Daya hantar listrik berhubungan dengan ion-ion dalam larutan. Aliran arus listrik berbentuk pergerakan partikel berupa partikel elektron maupun ion. Ketika dilewatkan ke dalam larutan elektrolit, arus listrik akan dihantarkan oleh ion-ion dalam larutan sehingga lampu dapat menyala. Semakin banyak ion-ion dalam larutan, daya hantar larutan semakin kuat. Itulah sebabnya nyala lampu larutan elektrolit kuat lebih terang daripada larutan elektrolit lemah.

Tahukah Anda, mengapa larutan non-elektrolit tidak dapat menghantarkan arus listrik? Ketika dilarutkan ke dalam air, larutan-larutan non-elektrolit seperti larutan gula dan alkohol tidak terurai menjadi ion-ionnya. Larutan non-elektrolit terurai menjadi molekul-molekulnya.

Hubungan Elektrolit dengan Jenis Ikatan Kimia

Jika diperhatikan lebih teliti dari jenis ikatannya, larutan elektrolit ada yang berasal dari ikatan ionik dan ada juga yang berasal dari ikatan kovalen polar. Sebagai contoh larutan NaCl dan NaOH berasal dari senyawa ion, sedangkan HCl, CH3COOH, NH4Cl berasal dari senyawa kovalen.

Daya Hantar Listrik Senyawa Ion

NaCl adalah senyawa ion, jika dalam keadaan kristal sudah sebagai ion-ion, tetapi ion-ion itu terikat satu sama lain dengan rapat dan kuat, sehingga tidak bebas bergerak. Jadi dalam keadaan kristal (padatan) senyawa ion tidak dapat menghantarkan listrik, tetapi jika garam yang berikatan ion tersebut dalam keadaan lelehan atau larutan, maka ion-ionnya akan bergerak bebas, sehingga dapat menghantarkan listrik.

Pada saat senyawa NaCl dilarutkan dalam air, ion-ion yang tersusun rapat dan terikat akan tertarik oleh molekul-molekul air dan air akan menyusup di sela-sela butir-butir ion tersebut (proses hidasi) yang akhirnya akan terlepas satu sama lain dan bergerak bebas dalam larutan.

Daya Hantar Listrik Senyawa Kovalen

Senyawa kovalen terbagi menjadi senyawa kovalen non polar misalnya : F2, Cl2, Br2, I2, CH4 dan kovalen polar misalnya : HCl, HBr, HI, NH3. Dari hasil percobaan, hanya senyawa yang berikatan kovalen polarlah yang dapat menghantarkan arus listrik. 

Hal ini dapat dibuktikan dengan:

Kalau kita perhatikan, bahwa HCl merupakan senyawa kovalen di atom bersifat polar, pasangan elektron ikatan tertarik ke atom Cl yang lebih elektronegatif dibanding dengan atom H. Sehingga pada HCl, atom H lebih positif dan atom Cl lebih negatif.

Struktur lewis:

Jadi walaupun molekul HCl bukan senyawa ion, jika dilarutkan ke dalam air maka larutannya dapat menghantarkan arus listrik karena menghasilkan ion-ion yang bergerak bebas. Jadi ikatan kovalen polar di dalam air mampu terurai menjadi ion-ion penyusunnya.

Apakah HCl dalam keadaan murni dapat menghantarkan arus listrik? 

Karena HCl dalam keadaan murni berupa molekul-molekul tidak mengandung ion-ion, maka cairan HCl murni tidak dapat menghantarkan arus listrik. namun dalam kenyataannya karena HCl berbentuk cair tidak ada HCl yang benar-benar murni 100% sehingga HCl dan ikatan kovalen lainnya yang berbentuk cair bukannya tidak dapat menghantarkan listrik namun sukar dalam menghantarkan listrik.

Untuk dapat membedakan larutan elektrolit ionik dan kovalen perhatikanlah contoh-contoh di bawah ini :

Ulangan

My Identity

Nama             : Meidiviana

Nim                 : 09303249021

Jurusan         : Pendidikan Kimia

Prodi               : Pendidikan Kimia

Fakultas         : MIPA

Kelas               : K. Bengkayang

Alamat            : Bengkayang KAL-BAR

Video Larutan Elektrolit dan Non-elektrolit

Berikut ini adalah video daya hantar listrik larutan:

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, sedangkan larutan non-elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.