18 Des 2012

PROSES PEMBENTUKAN MINYAK BUMI


Bagaimana terjadinya minyak dan gas bumi ?

rigAda tiga faktor utama dalam pembentukan minyak dan/atau gas bumi, yaitu : Pertama, ada “bebatuan asal” (source rock) yang secara geologis memungkinkan terjadinya pembentukan minyak dan gas bumi.

Kedua, adanya perpindahan (migrasi) hidrokarbon dari bebatuan asal menuju ke “bebatuan reservoir” (reservoir rock), umumnya sandstone atau limestone yang berpori-pori (porous) dan ukurannya cukup untuk menampung hidrokarbon tersebut.

Ketiga, adanya jebakan (entrapment) geologis. Struktur geologis kulit bumi yang tidak teratur bentuknya, akibat pergerakan dari bumi sendiri (misalnya gempa bumi dan erupsi gunung api) dan erosi oleh air dan angin secara terus menerus, dapat menciptakan suatu “ruangan” bawah tanah yang menjadi jebakan hidrokarbon. Kalau jebakan ini dilingkupi oleh lapisan yang impermeable, maka hidrokarbon tadi akan diam di tempat dan tidak bisa bergerak kemana-mana lagi.
Temperatur bawah tanah, yang semakin dalam semakin tinggi, merupakan faktor penting lainnya dalam pembentukan hidrokarbon. Hidrokarbon jarang terbentuk pada temperatur kurang dari 65 oC dan umumnya terurai pada suhu di atas 260 oC. Hidrokarbon kebanyakan ditemukan pada suhu moderat, dari 107 ke 177 oC.
geologic_time

Apa saja komponen-komponen pembentuk minyak bumi ?

Minyak bumi merupakan campuran rumit dari ratusan rantai hidrokarbon, yang umumnya tersusun atas 85% karbon (C) dan 15% hidrogen (H). Selain itu, juga terdapat bahan organik dalam jumlah kecil dan mengandung oksigen (O), sulfur (S) atau nitrogen (N).
Apakah ada perbedaan dari jenis-jenis minyak bumi ?
Ya, ada 4 macam yang digolongkan menurut umur dan letak kedalamannya, yaitu: young-shallow, old-shallow, young-deep dan old-deep. Minyak bumi young-shallow biasanya bersifat masam (sour), mengandung banyak bahan aromatik, sangat kental dan kandungan sulfurnya tinggi. Minyak old-shallow biasanya kurang kental, titik didih yang lebih rendah, dan rantai paraffin yang lebih pendek. Old-deep membutuhkan waktu yang paling lama untuk pemrosesan, titik didihnya paling rendah dan juga viskositasnya paling encer. Sulfur yang terkandung dapat teruraikan menjadi H2S yang dapat lepas, sehingga old-deep adalah minyak mentah yang dikatakan paling “sweet”. Minyak semacam inilah yang paling diinginkan karena dapat menghasilkan bensin (gasoline) yang paling banyak.

Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk membentuk minyak bumi ?

Sekitar 30-juta tahun di pertengahan jaman Cretaceous, pada akhir jaman dinosaurus, lebih dari 50% dari cadangan minyak dunia yang sudah diketahui terbentuk. Cadangan lainnya bahkan diperkirakan lebih tua lagi. Dari sebuah fosil yang diketemukan bersamaan dengan minyak bumi dari jaman Cambrian, diperkirakan umurnya sekitar 544 sampai 505-juta tahun yang lalu.

Para geologis umumnya sependapat bahwa minyak bumi terbentuk selama jutaan tahun dari organisme, tumbuhan dan hewan, berukuran sangat kecil yang hidup di lautan purba. Begitu organisme laut ini mati, badannya terkubur di dasar lautan lalu tertimbun pasir dan lumpur, membentuk lapisan yang kaya zat organik yang akhirnya akan menjadi batuan endapan (sedimentary rock). Proses ini berulang terus, satu lapisan menutup lapisan sebelumnya. Lalu selama jutaan tahun berikutnya, lautan di bumi ada yang menyusut atau berpindah tempat.

Deposit yang membentuk batuan endapan umumnya tidak cukup mengandung oksigen untuk mendekomposisi material organik tadi secara komplit. Bakteri mengurai zat ini, molekul demi molekul, menjadi material yang kaya hidrogen dan karbon. Tekanan dan temperatur yang semakin tinggi dari lapisan bebatuan di atasnya kemudian mendistilasi sisa-sisa bahan organik, lalu pelan-pelan mengubahnya menjadi minyak bumi dan gas alam. Bebatuan yang mengandung minyak bumi tertua diketahui berumur lebih dari 600-juta tahun. Yang paling muda berumur sekitar 1-juta tahun. Secara umum bebatuan dimana diketemukan minyak berumur antara 10-juta dan 270-juta tahun.

16 Des 2012

PENENTUAN HASIL KALI KELARUTAN PbI2

1. nomor percobaan : VIII
2. nama percobaan : PENENTUAN HASIL KALI KELARUTAN PbI2
3. tujuan percobaan : 
    - Mempelajari cara menentukan hasil kali kelarutan garam
4. prinsip kerja :
    - Menimbang berat endapan garam PbI2 (Timbal Yodida)
5. Peralatan yang digunakan :
    - Beaker gelas 100 ml (4)
    - Tabung reaksi sedang (6)
    - Pipet volume 1,0 ; 2,0 ; 3,0 ; 4,0 ; 5,0 ; dan 10 ml
    - Gelas Ukur 100 ml
    - Alat sentrifugal
    - Neraca Analitik
6. Bahan yang digunakan :
·         Larutan 0,012 M Pb(NO3)2 50 ml
·         Larutan 0,030 M KI 50 ml
·         Larutan 0,20 M KNO3  50 ml
7. Dasar Teori :
      Senyawa yang mempunyai Ksp adalah senyawa elektrolit yang sukar larut. Sedangkan senyawa elektrolit yang mudah larut seperti NaCl, Na2SO4, KOH, HCl, atau H2SO4 tidak mempunyai Ksp. Selain itu, senyawa yang sukar larut tetapi nonelektrolit seperti benzena, minyak atau eter juga tidak mempunyai Ksp.
Harga hasil kali kelarutan (Ksp) suatu senyawa ionik yang sukar larut dapat memberikan informasi tentang kelarutan suatu senyawa tersebut dalam air. Semakin besar harga Ksp suatu zat, semakin mudah larut senyawa tersebut.
Harga Ksp suatu zat dapat di gunakan untuk meramalkan terjadi tidaknya endapan suatu zat jika dua larutan yang mengandung ion-ion dari senyawa sukar larut dicampurkan.
Hasil kali kelarutan dalam keadaan sebenarnya merupakan nilai akhir yang dicapai oleh hasil kali ion ketika kesetimbangan tercapai, sehingga hasil kali ion berbeda dengan hasil kali kelarutan, sistem itu akan berusaha menyesuaikan dirinya sendiri, sehingga hasil kali ion mencapai hasil kali kelarutan. Jadi, jika hasil kali ion sengaja dibuat lebih besar dari hasil kali kelarutan mengakibatkan mengendapnya garam padat. Dan sebaliknya, jika hasil kali ion lebih kecil dari hasil kali kelarutan, kesetimbangan dalam sistem dicapai kembali dengan melarutnya sebagian garam padat ke dalam larutan.
 Perlu diperhatikan, bahwa pengendapan sempurna suatu elektrolit yang sangat sedikit larut adalah tak mungkin, karena seberapa besarnya konsentrasi salah satu ion dinaikkan dengan sengaja, konsentrasi ion lainnya tidak dikurangkan sampai nol, karena hasil kali kelarutan merupakan nilai yang konstan.
Pada percobaan ini kita akan menentukan hasil kali kelarutan senyawa timbal iodida (PbI2). Senyawa PbI2   sukar larut di dalam air karena mempunyai harga tetapan hasil kali kelarutan yang sangat kecil. Pada temperatur 200C kelarutan PbI2 hanya 0,002 mol/liter. Namun harga tetapan hasil kali kelarutan dari suatu garam dapat berubah dengan perubahan temperatur. Umumnya kenaikan temperatur akan memperbesar kelarutan suatu garam, sehingga harga tetapan hasil kali kelarutan garam tersebut juga akan semakin besar.
Kelarutan dari suatu garam adalah banyaknya garam yang dapat larut dalam suatu pelarut sampai garam tersebut tepat akan mengendap. Besarnya kelarutan dari suatu garam nilainya beragam untuk setiap macam garam dan merupakan salah satu sifat fisis dari garam tersebut.

Dalam larutan PbI2  mengalami dissosiasi menjadi :
PbI2 (s)   ==>     Pb2+(I) + 2I-(I)      …………………………        (1)

Hasil Kali kelarutan
KSP = [Pb2+] [I-] 2       …………………………………….   (2)

Pada sistem yang berisi padatan PbI2 yang berada dalam kesetimbangan dengan ion-ionnnya , maka hasil kali [Pb2+] dan  [I]2 harganya tetap selama temperatur tidak berubah, tidak tergantung pada proses mula-mula terjadinya kesetimbangan. Pada percobaan ini dicoba untuk menentukan harga hasil kali kelarutan PbI2 pada berbagai konsentrasi awal yang berbeda. Endapan PbI2 yang berwarna kuning akan terbentuk jika keadaan telah mencapai kesetimbangan. Kesetimbangan kimia adalah kesetimbangan dinamis, karena dalam sistem terjadi perubahan zat pereaksi menjadi hasil reaksi, dan sebaliknya.

Dalam kimia terdapat hubungan antara konstanta kesetimbangan dengan persamaan reaksi yang disebut Hukum Kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan konsentrasi adalah hasil perkalian antara zat hasil reaksi dibagi dengan perkalian konsentrasi zat pereaksi, dan masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya
Besarnya (I-) didalam larutan dapat ditentukan dari pengukuran. Harga (Pb2+) dihitung berdasarkan komposisi awal. Pengukuran  (I-) dari persamaan stoikiometri seperti persamaan (1).
Kita dapat juga melakukan dengan cara lain yaitu mengendapkan PbI2mencuci kelebihan ion yang ada dan melarutkan padatan garam inert yang terdapat dalam larutan. Pada kondisi tersebut konsentrasi Pb2+ dan I- dalam larutan jenuh akan mengalami dissosiasi seperti persamaan (1), karena keduanya berasal dari PbI2. Larutan jenuh didefinisikan sebagai larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara zat terlarut yang larut dan yang tak larut. Pembentukan larutan jenuh dapat dipercepat dengan pengadukan yang kuat dari zat terlarut yang berlebih. Banyaknya zat terlarut yang melarut dalam pelarut yang banyaknya tertentu, untuk menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan zat terlarut. Lazimnya kelarutan dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 cm3 atau 100 gram pelarut pada temperatur yang sudah ditentukan.
Dengan menentukan [I-] yang terdapat dalam larutan jenuh, maka kita dapat menghitung (Pb2+) yang ada. Konsentrasi I- dapat ditentukan dengan metode spektrofotometri. Meskipun ion iodida tidak berwarna, tetapi sangat mudah dioksidasi menjadi I2 yang cukup kuantitatif. Meskipun konsentrasi I2 dalam larutan agak rendah, tetapi cukup teliti untuk dianalisis absorbansinya dengan cahaya pada pada panjang gelombang 525 nm. Dalam larutan yang digunakan, KNO3 terdapat sebagai inert di dalam garam. Garam ini berfungsi untuk mempertahankan konsentrasi larutan agar konstan. Selain itu juga untuk membantu mempercepat proses pengendapan PbI2.



1. Kelarutan
Apakah Anda pernah mengonsumsi multivitamin dosis tinggi berbentuk tablet yang mudah larut dalam air, misalnya calcium D Redoxon? Saat akan mengonsumsi multivitamin tersebut, Anda harus melarutkannya terlebih dahulu ke dalam air. Mengapa multivitamin tersebut mudah larut di dalam air? Untuk mendapatkan jawabannya, simak uraian berikut.
Pada kestimbangan homogen, fasa pereksi dan hasil reaksinya sama. Contoh : N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
Pada kesetimbangan heterogen fasa pereaksi dan hasil reaksinya berbeda.Contoh : CaCO3(g) CaO(s) + CO2(g)
Untuk menentukan jumlah yang dapat diukur dengan suatu kesetimbangan, kita harus menyatakannya dalam konstanta kesetimbangan (K)
Contoh : Konstanta Kesetimbangan
a. 2 NO2(g) N2O4(g) K =
b. C(s) + CO2(g) 2 CO (g) K =
c. CH3COOH(aq) CH3COO-(aq) + H+ (aq) K =
Jika suatu senyawa ion dilarutkan ke dalam air, biasanya akan larut sebagai ion. Bagi senyawa yang sedikit larut akan terjadi kesetimbangan antara senyawa yang padat dan ion-ion dalam larutan jenuhnya, contohnya garam kalsium oksalat CaC2O4 dalam air akan mengalami keadaan sebagai berikut :
H2O
CaC2O4(s) Ca 2+ (aq) + C2O42- (aq)
Rumus kesetimbangan (K) adalah
Garam CaC2O4 dalam air sedikit larut, banyaknya CaC2O4 yang larut bergantung pada kelarutan CaC2O4 atau konsentrasi CaC2O4 yang ada dalam larutan jenuh.
Larutan jenuh didefinisikan sebagai larutan yang telah mengandung zat terlarut dalam konsentrasi yang maksimum, tidak dapat ditambah lagi. Harga konsentrasi maksimum ini berbeda-beda untuk masing-masing senyawa. Konsentrasi maksimum yang dapat dicapai oleh suatu zat dalam suatu larutan disebut kelarutan zat itu. Misalnya, dalam satu liter larutan maksimum NaCl yang terlarut adalah 375 gram.
375
Harga kelarutan NaCl = = 6,41 mol/liter larutan
58,5
Harga kelarutan ini cukup besar, lain halnya dengan CaC2O4. Satu liter larutan hanya mampu melarutkan CaC2O4 sebanyak 6,12 mg.
Harga Kelarutan CaC2O4 = mol / liter larutan.
Kita katakan bahwa kelarutan CaC2O4 sangat kecil atau CaC2O4 sukar larut dalam air. Oleh karena CaC2O4 termasuk senyawa elektrolit, maka CaC2O4 yang terlarut dalam air akan terurai menjadi ion-ionnya yaitu Ca 2+ (aq) dan C2O42(aq)
Jadi istilah kelarutan (solubility) digunakan untuk menyatakan jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut. Kelarutan adalah jumlah maksimum zat yang dapat larut dalam sejumlah tertentu pelarut/larutan pada suhu tertentu.
Latihan 1
a. Sebanyak 4,35 mg Ag2CrO4 dapat larut dalam 100 mL air. Nyatakan kelarutan Ag2CrO4 tersebut dalam mol / L (Ar O = 16; Cr = 52; Ag = 108).
b. Kelarutan PbI2 adalah 3,2.10-3 mol / L. Berapa mol ion-ion Pb2+ dan I- yang terdapat dalam 50 cm3 larutan jenuh?
2. Tetapan Hasil Kali Kelarutan
Apabila Anda melarutkan kapur ke dalam air sedikit demi sedikit, awalnya kapur larut dalam air. Tetapi, lama kelamaan kapur yang ditambahkan tidak bisa larut lagi. Keadaan pada saat pelarut sudah tidak mampu lagi melarutkan zat yang ditambahkan disebut keadaan jenuh.
Seluruh zat elektrolit akan terionisasi membentuk ion-ionnya. Pada keadaan jenuh terjadi kesetimbangan heterogen antara padatan dan ion-ion yang terlarut. Hal tersebut dapat dilihat pada reaksi berikut :
Ca(OH)2 Ca2+ + 2 OH-
Untuk menghitungnya, hanya tetapan kesetimbangan ion-ionnya yang diperhitungkan sedangkan padatannya tidak diperhitungkan.
K = [Ca2+] [OH-]2
Tetapan kesetimbangan ini disebut tetapan hasil kali kelarutan yang dinotasikan Ksp. Jadi Ksp merupakan hasilkali kelarutan yang menggambarkan perkalian konsentrasi ion-ion elektrolit yang sukar larut dalam larutan jenuhnya dipangkatkan koefisiennya masing-masing.
Perhatikan reaksi berikut!
AxBy(s) xAy+ (aq) + yBx- (aq)
Sehingga persamaan Ksp-nya dapat dituliskan sebagai berikut :
Contoh soal :
Tulislah persamaan tetapan hasil kali kelarutan untuk garam/basa berikut :
a. AgCl b. Ca3(PO)4 d. Al(OH)3
Analisis Masalah :
Persamaan tetapan hasil kali kelarutan diturunkan dari reaksi kesetimbangan kelarutan. Jadi, yang harus dilakukan adalah menuliskan reaksi kesetimbangan kelarutan, kemudian menuliskan tetapan hasil kali kelarutannya.
Jawab :
a. AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)
Ksp = [Ag+] [Cl-]
b. . Ca3(PO)4 3 Ca2+ (aq) + 2 PO43- (aq)
Ksp = [Ca2+ ]3 [PO43- ]2
c. Al(OH)3(s) Al3+ (aq) + 3 OH- (aq)
Ksp = [Al3+ ] [OH- ]3
Senyawa yang mempunyai Ksp adalah senyawa elektrolit yang sukar larut. Sedangkan senyawa elektrolit yang mudah larut seperti NaCl, Na2SO4, KOH, HCl, atau H2SO4 tidak mempunyai Ksp. Selain itu, senyawa yang sukar larut tetapi nonelektrolit seperti benzena, minyak atau eter juga tidak mempunyai Ksp.
Latihan 2
Tulislah persamaan tetapan hasil kali kelarutan dari :
a. AgBr
b. CaF2
c. PbSO4
d. Ag2CrO4
e. Al2(CO3)3
3. Hubungan Kelarutan (s) dan Tetapan Hasil Kali Kelarutan (Ksp)
Perhatikan kesetimbangan yang terjadi dalam larutan jenuh Ag2CrO4.
Ag2CrO4(s) 2 Ag+ (aq) + CrO4 2- (aq)
s mol/L 2 s mol/L s mol/L
Konsentrasi kesetimbangan ion Ag+ dan ion CrO42- dalam larutan jenuh dapat dikaitkan dengan kelarutan Ag2CrO4, yaitu sesuai dengan stoikiometri raksi (perbandingan koefisien reaksinya). Jika kelarutan Ag2CrO4 dinyatakan dengan s, maka konsentrasi ion Ag+ dalam larutan itu sama dengan 2s dan konsentrasi ion CrO4 2- sama dengan s. Dengan demikian, nilai tetapan hasil kali kelarutan (Ksp) Ag2CrO4 dapat dikaitkan dengan nilai kelarutan (s) sebagai berikut :
Ksp = [Ag+ ]2 [CrO42- ]
= (2s)2(s)
= 4 s3
Contoh Soal
Tulislah hubungan kelarutan dengan tetapan hasil kali kelarutan untuk elektrolit berikut :
a. Al(OH)3
b. Ca3(PO)4
Analisis Masalah
Hubungan kelarutan dengan tetapan hasil kali kelarutan diturunkan dari persamaan kesetimbangan. Jadi yang harus dilakukan, yaitu :
- menuliskan persamaan kesetimbangan kelarutan
- menentukan hubungan konsentrasi ion-ion dengan kelarutan berdasarkan koefisien reaksi.
- Menentukan hubungan Ksp dengan kelarutan (s) berdasarkan persamaan tetapan hasil kali kelarutan.
Jawab :
a. Al(OH)3(s) Al3+ (aq) + 3 OH- (aq)
s s 3s
Jika kelarutan Al(OH)3 = s mol/L, maka konsentrasi ion Al3+ = s mol/L dan konsentrasi ion OH- = 3s mol/L.
Ksp = [Al3+ ] [OH- ]3
= (s) (3s)3
= 27 s4
b. Ca3(PO)4 3 Ca2+ (aq) + 2 PO43- (aq)
s 3 s 2 s
Ksp Ca3(PO)4 = [Ca2+ ]3 [PO43- ]2
= (3s)3 (2s)2
= 108 s5
Anda tahu bahwa kelarutan zat padat dapat meningkat dengan kenaikan suhu. Dengan demikian, suhu mempunyai pengaruh terhadap kelarutan zat.
Latihan 3
a. Tulislah hubungan kelarutan dengan tetapan hasil kali kelarutan untuk CaF2 dan CaSO4.
b. Hitung harga Ksp CaSO4 jika kelarutan CaSO4 adalah 2,09 gram / L pada suhu 30 0C!
c. Diketahui Ksp dari Ag2CrO4 pada 25 0C = 2,4 x 10-12. Berapakah kelarutan molar dari Ag2CrO4 pada 25 0C?
4. Pengaruh ion senama (sejenis) pada kelarutan
Sejauh ini kita telah membahas kelarutan elektrolit dalam air murni yang ion-ionnya hanya berasal dari satu sumber, yaitu dari elektrolit padat. Namun, seringkali terdapat sumber lain dari ion yang senama (sejenis) dalam larutan.
Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut ini :
CaSO4 Ca 2+ + SO4 2-
Apabila kita tambahkan larutan H2SO4, maka akan terjadi pergeseran keseimbangan (ingat asas Le Chatelier mengenai pergeseran keseimbangan)
H2SO4 2 H + dan SO4 2-
CaSO4 Ca 2+ + SO4 2- ion senama
Jika keseimbangan bergeser ke kiri, bagaimana dengan kelarutan CaSO4? Kelarutan CaSO4 akan berkurang. Begitu pula yang terjadi ketika Anda menambahkan suatu basa Ba(OH)2 maka juga akan terjadi pergeseran keseimbangan.
Coba renungkan contoh berikut ini!
Ca(OH)2 Ca 2+ + 2 OH-
CaSO4 Ca 2+ + SO4 2-
Hubungan hasil kali kelarutan dan kelarutan dapat menjelaskan kenyataan bahwa kelarutan akan semakin berkurang jika ditambahkan suatu bahan/reagen yang mengandung ion senama. Berdasarkan contoh di atas maka Anda dap[at menyimpulkan pengaruh penambahan ion senama terhadap kelarutan yaitu ion senama akan memperkecil kelarutan. Akan tetapi, sebagaimana halnya kesetimbangan pada umumnya, ion senama tidak mempengaruhi harga tetapan hasil kali kelarutan, selama suhu tidak berubah.
Berikut adalah beberapa contoh reaksi yang melibatkan adanya ion senama.
a. Pembentukan garam-garam
Contoh :
Kelarutan CaCO3(s) dalam air yang berisi CO2 lebih besar daripada dalam air.
CaCO3 (s) + H2O(l) + CO2(g) → Ca(HCO3)2(aq)
larut
b. Reaksi antara basa amfoter dengan basa kuat
Contoh :
Kelarutan Al(OH)3 dalam KOH lebih besar daripada kelarutan Al(OH)3 dalam air.
Al(OH)3(s) + KOH(aq) → KAlO2 (aq) + 2 H2O(l)
larut
c. Pembentukan senyawa kompleks
Contoh :
Kelarutan AgCl(s) dalam NH4OH lebih besar daripada AgCl dalam air.
AgCl(s) + NH4OH(aq) → Ag(NH3)2Cl(aq) + H2O(l)
larut
Contoh Soal
Diketahui Ksp CaC2O4 = 2,3.10-9
a) Berapakah kelarutan CaC2O4 dalam air?
b) Berapa kelarutan CaC2O4 dalam satu liter larutan yang mengandung CaCl2 0,15 mol?
Jawab :
a. Misal kelarutan CaC2O4 dalam air = s mol/L
CaC2O4(s) Ca2+ (aq) + C2O42-
s mol/L s mol/L s mol/L
Ksp CaC2O4 = [Ca2+] [C2O42-]
2,3.10-9 = (s). (s) = s2
s = 2,3 . 10-9
s = 4,8 .10-5
Kelarutan CaC2O4 dalam air = 4,8 .10-5 mol /L
b. Misal kelarutan CaC2O4 dalam CaCl2 = s mol / L
CaC2O4 Ca2+ (aq) + C2O42-
s mol/L (s + 0,15) mol/L s mol/L
Ca2+ dari CaCl2 = 0,15 mol. Nilai ini jauh lebih besar dari nilai Ca2+ dari CaC2O4 sehingga (s + 0,15) ~ 0,15 mol
Ksp CaC2O4 = [Ca2+] [C2O42-]
2,3.10-9 = (0,15) ( s)
s = 1,5 . 10-8
Jadi, kelarutan CaC2O4 dalam larutan CaCl2 0,15 M = 1,5 . 10-8 mol / L, ini lebih kecil 3000 kali dibandingkan dengan kelarutan dalam air.
Latihan 4
Pada latihan 3 nomor 3 telah dihitung kelarutan Ag2CrO4 dalam air murni yaitu 8,43 x 10 -5 mol / L pada 25 0C. Tentukan kelarutan Ag2CrO4 (Ksp Ag2CrO4 = 2,4 x 10 -12) dalam :
d. larutan AgNO3 0,1 M
e. larutan AgNO3 0,2 M
f. larutan K2CrO4 0,1 M
5. pH dan Kelarutan
Beberapa zat padat hanya sedikit larut dalam air tetapi sangat larut dalam larutan asam. Sebagai contoh, bijih tembaga dan nikel sulfida dapat larut dengan asam kuat, suatu fakta yang amat membantu dalam pemisahan dan pengambilan logam berharga ini dari bentuk unsurnya. Pengaruh pH terhadap kelarutan ditunjukkan secara dramatis pada kerusakan bangunan dan monumen oleh pengendapan asam.
Ada sebagian senyawa ionik dengan kelarutan rendah mempunyai daya larut yang bergantung pada pH larutan. pH mempengaruhi daya larut ion hidroksida dan garam yang mengandung anion basa lemah. Untuk memahaminya, simak contoh berikut :
a. Kalsium karbonat (CaCO3) sukar larut dalam air, tetapi larut dalam HCl. Fakta ini dapat diterangkan sebagai berikut :
Dalam larutan jenuh CaCO3 terdapat kesetimbangan sebagai berikut :
CaCO3 (s) Ca2+ (aq) + CO32- (aq)
Saat asam kuat ditambahkan ke kalsium karbonat, ion hidrogen (H+) bereaksi dengan ion karbonat membentuk HCO3- atau H2CO3. H2CO3 selanjutnya akan terurai membentuk CO2 dan H2O. Gelembung-gelembung gas karbon dioksida akan timbul saat kalsium karbonat larut. Hal ini akan menggeser kesetimbangan di atas ke kanan. Dengan kata lain, menyebabkan CaCO3 melarut.
CO32- (aq) + H3O+ (aq) HCO3 – (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + HCO3 – (aq) H2CO3 (aq) + H2O (l) O2 (g) + 2 H2O (l)
b. Kelarutan Garam Basa
Kesetimbangan kelarutan dari kalsium fluorida adalah :
CaF2 (s) Ca2+ (aq) + 2 F- (aq) Ksp = 3,9 x 10-11
Jika larutan dibuat lebih basa, beberapa ion fluorida bereaksi dengan ion hidronium menjadi :
F- (aq) + H3O+ (aq) HF (aq) + H2O (l)
Kelarutan garam CaF2 dapat dipengaruhi oleh pH. Jika pH diturunkan maka konsentrasi ion OH- akan berkurang sehingga kelarutan akan meningkat karena kesetimbangan tergeser ke kanan. Jika pH dinaikkan maka konsentrasi ion OH- akan bertambah sehingga kelarutan akan menurun karena kesetimbangan bergeser ke kiri. Oleh karena itu, garam CaF2 akan lebih larut dalam larutan asam (pH rendah) daripada dalam air.
Contoh :
Diketahui tetapan hasil kali kelarutan Mg(OH)2 = 2 x 10-12. Tentukanlah kelarutan Mg(OH)2 dalam :
a. akuades (air murni)
b. larutan dengan pH = 12
Jawab :
a. Dalam air, Mg(OH)2 akan larut hingga terjadi larutan jenuh ([Mg2+][OH-]2 = Ksp Mg(OH)2)
Misal kelarutan Mg(OH)2 = s mol / L
Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2 OH- (aq)
s s 2s
[Mg2+] [OH-]2 = Ksp Mg(OH)2
(s) (2s)2 = 2 x 10-12
4 s3 = 2 x 10-12
s = 7, 94 x 10-5 mol / L
Jadi, kelarutan Mg(OH)2 dalam air sebesar 7, 94 x 10-5 mol / L
b. Dalam larutan dengan pH = 12
pH = 12 pOH = 2
[OH-] = 1 x 10 -2 mol / L
Mg(OH)2 akan larut hingga terjadi larutan jenuh; misalkan kelarutan Mg(OH)2 = x mol / L
Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2 OH- (aq)
x x 2x
Konsentrasi ion OH- dalam larutan = 1.10-2 + 2x. Substitusi data ini ke dalam persamaan tetapan kesetimbangan Mg(OH)2 menghasilkan persamaan sebagai berikut :
[Mg2+] [OH-]2 = Ksp Mg(OH)2
(x) . (1.10-2 + 2x)2 = 2. 10-12
Oleh karena dapat diduga bahwa x << 1.10-2, maka 1.10-2 + 2x ~ 1.102, maka persamaan di atas dapat dihitung sebagai berikut :
(x) . (1.10-2 )2 = 2 . 10-12
x = 2 . 10-8
Jadi, kelarutan Mg(OH)2 dalam larutan dengan pH = 12 adalah 2 .10-8 mol/L. Kelarutan ini kira-kira 4000 kali lebih kecil daripada kelarutan Mg(OH)2 dalam akuades.
Mengapa senyawa fluorida ditambahkan ke dalam pasta gigi?
Email terdiri dari senyawa hidroksiapatit, Ca5(PO4)3OH. Senyawa ini sedikit larut dalam suasana asam karena mengalami reaksi sebagai berikut.
Ca5(PO4)3OH(s) + 4 H+ (aq) 5Ca2+ (aq) + 3HPO42- (aq) + H2O (l)
Suasana asam dapat terjadi karena pengaruh bakteri dalam mulut ketka menguraikan sisa-sisa makanan yang terselip di gigi. Hal ini akan menyebabkan terjadi demineralisasi email, dan email akan rusak. Kerusakan ini dapat dicegah dengan menyikat gigi secara teratur, terutama sehabis makan. Salah satu cara yang lain adalah menambahkan senyawa fluorida ke dalam pasta gigi. Menyikat gigi dengan pasta gigi yang mengandung fluorida (F-) dapat mengubah senyawa hidroksiapatit menjadi fluoroapatit.
Ca5(PO4)3OH(s) + F- (aq) Ca5(PO4)3F(s) + OH- (aq)
Senyawa fluoroapatit lebih sukar larut dalam suasana asam.
Latihan 5.
1. Terdapat dua garam yang sukar larut, yaitu kalsium karbonat dan kalsium sulfat. Manakah yang kelarutannya dipengaruhi oleh penambahan asam kuat? Akankah kelarutan garamnya meningkat atau menurun?
6. Reaksi Pengendapan
Kita dapat mengeluarkan suatu ion dari larutannya melalui reaksi pengendapan. Misalnya, ion kalsium (Ca2+) dalam air sadah dapat dikeluarkan dengan menambahkan larutan Na2CO3. Dalam hal ini, ion Ca2+ akan bergabung dengan ion karbonat (CO32-) membentuk CaCO3, suatu garam yang sukar larut, sehingga mengendap.
Ca2+ (aq) + CO3 2- (aq) CaCO3 (s)
Contoh lainnya yaitu mengendapkan ion Cl- dari air laut dengan menambahkan larutan perak nitrat (AgNO3). Ion Cl- akan bergabung dengan on Ag+ membentuk AgCl yang sukar larut.
Cl- (aq) + Ag + (aq) AgCl (s)
Sekarang marilah kita perhatikan secara lebih seksama proses terjadinya endapan AgCl ketika larutan yang mengandung ion Cl- ditetesi dengan larutan Ag+. Apakah endapan AgCl terbentuk begitu ada ion Ag+ memasuki larutan? Kita ingat kembali bahwa AgCl dapat larut dalam air, meskipun dalam jumlah yang sangat sedikit. Artinya, ion Ag+ dan ion Cl- dapat berada bersama-sama dalam larutan hingga larutan jenuh, yaitu sampai hasil kali [Ag+][Cl-] sama dengan nilai Ksp AgCl. Apabila penambhan ion Ag+ dilanjutkan, sehingga hasil kali [Ag+][Cl-] > Ksp AgCl, maka kelebihan ion Ag+ dan ion Cl- akan bergabung membentuk endapan AgCl. Jadi, pada penambahan larutan Ag+ ke dalam larutan Cl- dapat terjadi tiga hal sebagai berikut.
Jika [Ag+][Cl-] < Ksp AgCl, larutan belum jenuh
Jika [Ag+][Cl-] = Ksp AgCl, larutan belum jenuh
Jika [Ag+][Cl-] > Ksp AgCl, larutan belum jenuh
Sebagaimana telah dipelajari ketika membahas kesetimbangan kimia, hasil kali konsentrasi kita sebut sebagai Qc. Jadi, secara umum apakah keadaan suatu larutan belum jenuh, jenuh atau terjadi pengendapan, dapat ditentukan dengan memerikas nilai Qc-nya dengan ketentuan sebagai berikut :
Jika Qc < Ksp, larutan belum jenuh.
Jika Qc = Ksp, larutan belum jenuh.
Jika Qc > Ksp, larutan belum jenuh.
Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut.
Contoh Soal :
a. Periksalah dengan suatu perhitungan, apakah akan terjadi pengendapan jika 50 mL larutan Pb(NO3)2 0,1M dicampurkan dengan 50 mL larutan KCl 0,1 M. Diketahui Ksp PbCl2 = 1,6×10-5
Jawab : 50
50 mL Pb(NO3)2 0,1 M = x 0,1 = 5.10-3 mol
1000
50
50 mL KCl 0,1 M = x 0,1 = 5.10-3 mol
1000
Volume campuran = 50 mL + 50 mL = 100 mL
1000
[Pb2+] = 5.10-3 x = 5.10-2 mol/L
100
1000
[Cl-] = 5.10-3 x = 5.10-2 mol/L
100
PbCl2 (aq) Pb2+ (aq) + 2 Cl- (aq)
Qc = [Pb2+ ] [Cl- ] 2
= ( 5.10-2 )( 5.10-2 )2 = 1,25 .10-4
Karena Qc > Ksp PbCl2, maka pada pencampuran itu terbentuk endapan.
b. Berapakah konsentrasi minimum ion CO32- yang diperlukan untuk mengendapkan ion Ca2+ dari larutan Ca(NO3)2 0,01 M ? Ksp CaCO3 = 4,8 x 10-9
Jawab :
CaCO3 akan mengendap jika [Ca2+ ] [CO32-] > Ksp CaCO3
[Ca2+ ] = [Ca(NO3)2 ] = 0,01 M
(0,01).[ CO32-] > 4,8 x 10 -9
[CO32-] > 4,8 x 10 -7
Jadi, CaCO3 akan mengendap jika [CO32-] > 4,8 x 10 -7 M.
Latihan 6.
a. Apabila terdapat campuran antara 500 mL Pb(NO3)2 10-3 M dan 1 L NaI 10 -2 M dalam bejana dengan harga Ksp PbI2 adalah 6 x 10-9, apakah terjadi endapan PbI2?
b. Suatu larutan yang mengandung 0,01 mol ion Cl- dan 0,001 mol ion CrO42- per liter, ditambah ion Ag+ sedikit demi sedikit. Tunjukkanlah mana yang lebih dahulu mengendap, AgCl atau Ag2CrO4? (Ksp AgCl = 1,8 x 10-10, Ksp Ag2CrO4 = 1,9 x 10-12