Kelarutan Elektrolit dan Kelarutan Sistem Kesetimbangan

Elektrolit dapat berupa asam, basa, dan garam. Sebagian besar asam-asam mudah larut namun sebaliknya kebanyakan basa-basa sukar larut di dalam air. Sedangkan garam-garam disamping ada yang mudah larut juga ada yang sukar larut di dalam air.

Pada bagian artikel ini, pembahasan kelarutan lebih ditekankan pada elektrolit padat yang sukar larut dalam air. Kelompok elektrolit ini dalam larutannya berada dalam kesetimbangan antara ion— ion terlarut dengan ion—ion kristalnya. Gejala ini menyiratkan bahwa kelarutan sebagai suatu sistem kesetimbangan.

Kelarutan Elektrolit

Kelarutan didefinisikan sebagai: Kemampuan suatu zat melarut ke dalam sejumlah pelarut pada 25°C. Kemampuan melarut sering dinyatakan sebagai “jumlah normal zat” dalam larutan. Oleh sebab itu kelarutan sering dimaksudkan sebagai jumlah normal zat terlarut di dalam sejumlah pelarut pada suhu tertentu. Larutan yang mengandung jumlah normal zat terlarutnya pada suhu tertentu disebut larutan jenuh. Larutan yang mengandung di bawah dan di atas jumlah normal zat terlarutnya disebut larutan tak-jenuh, dan larutan lewat-jenuh.

Pelarutan merupakan suatu proses masuk dan menyebarnya partikel zat terlarut ke dalam pelarut. Untuk elektrolit padat, proses ini melibatkan:

• pertama, pemutusan ikatan antar ion dalam kristalnya (kisi kristal); dan
• kedua, terjadinya antaraksi antara ion dan kristal dengan molekul-molekul pelarut.

Hal pertama berhubungan dengan energi kisi, yaitu energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan antar ion dalam kristalnya. Hal kedua berhubungan dengan energi solvasi atau energi hidrasi (bila pelarutnya air). Energi hidrasi merupakan energi yang dibebaskan pada antaraksi ion terlarut dan molekul pelarut (air).

Adanya perbedaan kedua tipe energi inilah yang menjelaskan bahwa pelarutan selalu disertai dengan pembebasan atau penyerapan kalor. Oleh sebab itulah suhu menjadi salah satu faktor penting pada proses pelarutan dan kelarutan suatu zat padat. Faktor lain yang turut mempengaruhi adalah jenis kristal dan jenis pelarut.

Pelarut polar seperti air bersifat memberikan energi hidrasi yang besar bila berantaraksi dengan partikel terlarut yang bersifat ion atau polar dibandingkan dengan partikel pelarut yang kurang polar atau nonpolar. Sedangkan pengaruh sifat zat terlarut adalah muatan dan ukuran partikel di samping sifat kristal atau sifat polarnya.

Tabel. Energi Hidrasi Beberapa Kation

Dari tabel di atas tampak bahwa antaraksi ion dan molekul air makin besar apabila ukuran kation makin kecil dan terlebih bila muatan kation makin besar.

Di atas disinggung larutan lewat-jenuh. Larutan ini hanya mudah terjadi (mudah dibuat) pada zat padat yang kelarutannya sangat tinggi terutama pada garam-garam berair kristal tinggi seperti Na₂SO₄. 10H₂O; Na₂CO₃, 10H₂O; Na₂S₂O₃.5H₂O; dll. Larutan Iewat-jenuh ini bersifat tidak stabil, dan karena goncangan misainya, kelarutannya kembali menuju ke jumlah normalnya dan kelebihannya muncul sebagai padatannya.

Secara kualitatif kelarutan senyawa ion dalam air direkapitulasikan menurut Tabel dibawah.

Tabel. Kelarutan Senyawa Ion dalam Air

Keterangan:

(*) sedikit larut; (**) basa NH₄OH mudah larut; dan

(***) karfitsifar singkatan dari karbonat, sulfit, silikat, dan fosfat, dan arsenat.

Tabel di atas ditetapkan berdasarkan pada batasan kelarutan, yaitu:

• Larut, bila ke dalam air melarut dengan konsentrasi > 0,1M
• tak-Iarut, bila konsentrasi larutannya < 0,001 M
• sedikit-larut, bila konsentrasi larutannya di antara kedua konsentrasi tersebut.

Kelarutan sebagai Sistem Kesetimbangan

Banyaknya zat padat yang dapat melarut ke dalam sejumlah pelarut memiliki batas, yakni dengan terbentuknya larutan-jenuh dan sisa yang tak melarut tetap berupa padatannya. Meskipun sukar diamati secara langsung, namun sebenarnya antar partikel terlarut dan partikel padatan terjadi kesetimbangan, yakni ada partikel padatan yang melarut yang diimbangi oleh partikel terlarut yang membentuk padatan. Keadaan ini di ilustrasikan seperti pada gambar di bawah ini.

Proses pelarutan umumnya dianggap sebagai proses fisis, namun terhadap kristal-ion, proses pelarutan sesungguhnya melibatkan pemecahan/pemutusan ikatan kimia antar ion dalam kisi kristal dan pembentukan ikatan baru antara ion dan molekul pelarut. Atas alasan ini, pelarutan kristal ion dianggap sebagai proses kimia.

Tabel diatas menunjukkan bahwa banyak zat padat ionik tergolong “tidak larut” dalam air. Istilah yang lebih tepat adalah “sukar larut” karena sesungguhnya zat padat itu “ada yang melarut” hanya jumlahnya amat kecil.

Elektrolit sukar larut, ion-ion terlarutnya berada dalam keadaan jenuh dan membentuk kesetimbangan heterogen dengan padatannya. Perak klorida, AgCl adalah salah satu contoh elektrolit yang sukar larut dalam air. Persamaan reaksi yang menggambarkan kelarutannya dengan membentuk kesetimbangan heterogen adalah,

AgCl(s) → AgCI(aq) « Ag⁺(aq) + Cl^–(aq)

Oleh karena itu bentuk persamaan yang diterapkan adalah,

AgCI(s) ↔ Ag⁺(aq) + Cl^–(aq)

Penulisan persamaan kesetimbangan seperti di atas menunjukkan bahwa AgCI tergolong elektrolit yang sukar larut, dan ion-ionnya membentuk sistem larutan jenuh atau sistem kesetimbangan heterogen dengan padatannya.

Kesetimbangan ini dapat bergeser bergantung pada pengaruh yang diberikan. Bila ke dalam sistem ditambahkan ion sejenis, kesetimbangan bergeser ke kiri; sebaliknya bergeser ke kanan bila ion terlarut dikurangi.