Chapter 16: Kesetimbangan Asam - Basa Dan Kesetimbangan Kelarutan (16.7 - 16.11)
1. TUJUAN
- Mengetahui dan memahami pemisahan ion dengan pengendapan fraksional
- Mengetahui dan memahami pengaruh ion senama dan kelarutan
- Mengetahui dan memahami kesetimbangan ion kompleks dan kelarutan
- Mampu menerapkan prinsip hasil kali kelarutan untuk menganalisis kualitatif
- Mampu Memahami Prinsip Uji Nyala
2. ALAT DAN BAHAN
A. Alat
- Tabung Reaksi
- Labu Erlenmeyer
- Gelas Beaker Kimia
- Kawat uji
- Pembakar Bunsen
B. Bahan
- Litium
- Natrium
- Kalium
3. DASAR TEORI
- 16.7 Pemisahan Ion Dengan Pengendapan Fraksional
Dalam analisis kimia, kadang-kadang diinginkan untuk menghilangkan satu jenis ion dari larutan dengan presipitasi sambil meninggalkan ion lain dalam larutan. Sebagai contoh, penambahan ion sulfat ke larutan yang mengandung ion kalium dan barium menyebabkan BaSO4 mengendap, sehingga menghilangkan sebagian besar ion Ba21 dari larutan. "Produk" lainnya, K2SO4, larut dan akan tetap dalam larutan. Endapan BaSO4 dapat dipisahkan dari larutan dengan filtrasi.
Bahkan ketika kedua produk tidak larut, kita masih dapat mencapai beberapa tingkat pemisahan dengan memilih reagen yang tepat untuk membawa curah hujan. Pertimbangkan solusi yang berisi ion CL2, Br2, dan I2. Salah satu cara untuk memisahkan ion ini adalah dengan mengubahnya menjadi halida perak yang tidak larut. Seperti yang ditunjukkan oleh nilai K sp dalam margin, kelarutan halida menurun dari AgCl ke AgI. Dengan demikian, ketika senyawa larut seperti nitrat perak perlahan ditambahkan ke larutan ini, AgI mulai mengendap terlebih dahulu, diikuti oleh AgBr dan kemudian AgCl.
Gambar 16.7 Suspensi dari endapan AgCl (disebelah kiri) dan dari endapan AgBr (disebelah kanan)
- 16.8 Pengaruh Ion Senama dan Kelarutan
Konsentrasi ion senama sangat berpengaruh pada sifat kelarutan suatu zat. Penambahan ion senama bisa mengurangi kelarutan suatu zat. Artinya, semakin banyak ion senama di dalam larutan, zat-zat terlarut semakin sulit untuk larut. Jika demikian, pasti akan muncul banyak endapan. Mengapa demikian? Berdasarkan asas Le Chatelier, kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang ditambahkan. Dengan demikian, penambahan ion senama akan memicu banyaknya endapan. Perlu di pahami bahwa penambahan ion senama tidak akan mengubah tetapan hasil kelarutan (Ksp) selama tidak ada perubahan suhu.
- 16.9 pH dan Kelarutan
Kelarutan sebagian besar zat juga tergantung pada pH larutan. Pertimbangkan kesetimbangan kelarutan magnesium hidroksida:
Mg(OH)₂(s) ⇋ Mg²⁺(aq) + 2OH⁻(aq)
Menambahkan ion OH⁻ (meningkatkan pH) menggeser kesetimbangan dari kanan ke kiri, sehingga menurunkan kelarutan Mg(OH)₂. (Ini adalah contoh lain dari efek ion umum.) Sebaliknya, menambahkan ion H⁺ (menurunkan pH) menggeser kesetimbangan dari kiri ke kanan, dan kelarutan Mg(OH)₂ meningkat. Dengan demikian, basa yang tidak larut cenderung larut dalam larutan asam. Demikian pula, asam tak larut cenderung larut dalam larutan basa.
Untuk mengeksplorasi pengaruh kuantitatif pH terhadap kelarutan Mg(OH)², pertama-tama dihitung pH larutan Mg(OH)² jenuh. Dapat ditulis
Ksp = [Mg²⁺][OH⁻]²=1,2 X 10⁻¹¹
Misalkan s adalah kelarutan molar dari Mg(OH)₂. Melanjutkan seperti pada Contoh 16.9,
Oleh karena itu, pada kesetimbangan,
Dalam medium dengan pH kurang dari 10,45, kelarutan Mg(OH)₂ akan meningkat. Ini mengikuti dari fakta bahwa pH yang lebih rendah menunjukkan [H⁺] yang lebih tinggi dan dengan demikian [OH⁻] yang lebih rendah, seperti yang diharapkan dari Kw=[H⁺][OH⁻]. Akibatnya, [Mg²⁺] naik untuk mempertahankan kondisi kesetimbangan, dan lebih banyak Mg(OH)₂ terlarut. Proses pelarutan dan pengaruh ion H⁺ berlebih dapat diringkas sebagai berikut:
Gambar 16.9 Susu magnesia, yang mengandung Mg(OH)2, digunakan untuk mengobati gangguan pencernaan asam.
Jika pH medium lebih tinggi dari 10,45, [OH⁻] akan lebih tinggi dan kelarutan Mg(OH)₂ akan menurun karena efek ion bersama (OH⁻).
PH juga mempengaruhi kelarutan garam yang mengandung anion basa. Misalnya, kesetimbangan kelarutan untuk BaF₂ adalah
BaF₂(s) ⇋ Ba²⁺(aq) + 2F⁻(aq)
dan
Ksp = [Ba²⁺][F⁻]²
Dalam medium asam, peningkatan [H⁺] akan menggeser kesetimbangan berikut dari kiri ke kanan:
H⁺(aq) + 2F⁻(aq) ⇋ HF(aq)
Saat [F⁻] menurun, [Ba²⁺] harus meningkat untuk menjaga kondisi ekuilibrium. Jadi, lebih banyak BaF₂ terlarut. Proses pelarutan dan pengaruh pH terhadap kelarutan BaF₂ dapat diringkas sebagai berikut:
Kelarutan garam yang mengandung anion yang tidak terhidrolisis tidak dipengaruhi oleh pH. Contoh anion tersebut adalah Cl₂, Br₂, dan I₂.
- 16.10 Kesetimbangan Ion Kompleks dan Kelarutan
Reaksi asam-basa Lewis terjadi ketika kation logam bergabung dengan basa Lewis menghasilkan pembentukan ion kompleks. Dengan demikian, dapat didefinisikan ion kompleks sebagai ion yang mengandung kation logam pusat yang terikat pada satu atau lebih molekul atau ion. Ion kompleks sangat penting bagi banyak proses kimia dan biologis. Di sini akan dibahas pengaruh pembentukan ion kompleks pada kelarutan. Dalam Bab 22 akan dibahas kimia ion kompleks secara lebih rinci.
 |
| Gambar 16.10 (Kiri) Larutan kobalt (II) klorida berair. Warna merah muda ini disebabkan adanya ion Co(H₂O)₆²⁺. (Kanan) Setelah penambahan larutan HCl, larutan berubah menjadi biru karena terbentuknya ion CoCl₄²⁺ kompleks. |
Logam transisi memiliki kecenderungan tertentu membentuk ion kompleks karena memiliki subkulit d yang tidak terisi penuh. Sifat ini memungkinkannya untuk bertindak secara efektif sebagai asam Lewis dalam reaksi dengan banyak molekul atau ion yang berfungsi sebagai donor elektron, atau sebagai basa Lewis. Sebagai contoh, larutan kobalt (II) klorida berwarna merah muda karena adanya ion Co(H₂O)₆²⁺ (Gambar 16.10). Ketika HCl ditambahkan, larutan menjadi biru sebagai hasil dari pembentukan ion kompleks CoCl₄²⁻:
Co²⁺(aq) + 4Cl⁻(aq) ⇋ CoCl₄²⁻(aq)
Tembaga (II) sulfat (CuSO₄) larut dalam air menghasilkan larutan biru. Ion tembaga (II) terhidrasi bertanggung jawab atas warna ini; banyak sulfat lainnya (Na₂SO₄, misalnya) tidak berwarna. Dengan menambahkan beberapa tetes larutan amonia pekat ke larutan CuSO₄ menyebabkan pembentukan endapan biru muda, tembaga (II) hidroksida:
Cu²⁺(aq) + 2OH⁻(aq) ⇋ Cu(OH)₂(s)
 |
| Gambar 16.11 Kiri: Larutan tembaga (II) sulfat dalam air. Tengah: Setelah penambahan beberapa tetes larutan amonia encer pekat, endapan Cu(OH)₂ berwarna biru muda terbentuk. Kanan: Ketika larutan amonia encer yang lebih pekat ditambahkan, endapan Cu(OH)₂ larut membentuk ion kompleks biru tua Cu(NH₃)₄²⁺. |
Ion OH⁻ disuplai oleh larutan amonia. Jika lebih banyak NH₃ ditambahkan, endapan biru larut kembali menghasilkan larutan biru tua yang indah, kali ini karena pembentukan ion kompleks Cu(NH₃)₄²⁺ (Gambar 16.11):
Cu(OH)₂(s) + 4NH₃(aq) ⇋ Cu(NH₃)₄²⁺(aq) + 2OH⁻(aq)
Dengan demikian, pembentukan ion kompleks Cu(NH₃)₄²⁺ meningkatkan kelarutan Cu(OH)₂.
Ukuran kecenderungan ion logam membentuk ion kompleks ditentukan oleh konstanta pembentukan Kf (juga disebut konstanta stabilitas), yang merupakan konstanta kesetimbangan untuk pembentukan ion kompleks. Semakin besar Kf, semakin stabil ion kompleks tersebut. Tabel 16.4 mencantumkan konstanta pembentukan sejumlah ion kompleks.
Pembentukan ion Cu(NH₃)₄²⁺ dapat dinyatakan sebagai
Cu²⁺(aq) + 4NH₃(aq) ⇋ Cu(NH₃)₄²⁺(aq)
yang merupakan konstanta pembentukannya
Nilai Kf yang sangat besar dalam hal ini menunjukkan bahwa ion kompleks cukup stabil dalam larutan dan menyebabkan konsentrasi ion tembaga (II) yang sangat rendah pada kesetimbangan.
- 16.11 Penerapan Prinsip Hasil Kali Kelarutan Untuk Analisis Kualitaitif
Dalam bagian 4.6 telah dibahas prinsip analisis gravimetri, dimana jumlah ion diukur dalam sampel yang belum diketahui. Di sini akan dibahas secara singkat analisis kualitatif, penentuan jenis ion yang ada dalam larutan. Pembahasan akan difokuskan pada kation.
Ada sekitar 20 kation umum yang dapat dianalisis dengan mudah dalam larutan air. Kation-kation ini dapat dibagi menjadi lima kelompok sesuai dengan produk kelarutan garam tak larutnya (Tabel 16.5). Karena larutan yang tidak diketahui dapat mengandung dari satu sampai semua 20 ion, analisis apapun harus dilakukan secara sistematis dari kelompok 1 sampai kelompok 5. Mari kita pertimbangkan prosedur umum untuk memisahkan 20 ion ini dengan menambahkan reagen pengendap ke larutan yang tidak diketahui.
- Kation Golongan 1. Ketika HCl encer ditambahkan ke larutan yang tidak diketahui, hanya ion Ag⁺, Hg₂²⁺, dan Pb²⁺ yang mengendap sebagai klorida yang tidak larut. Ion lain, yang kloridanya larut, tetap berada dalam larutan.
- Kation Golongan 2. Setelah endapan klorida dihilangkan dengan filtrasi, hidrogen sulfida direaksikan dengan larutan asam yang tidak diketahui. Dalam kondisi ini, konsentrasi ion S²⁻ dalam larutan dapat diabaikan. Oleh karena itu, pengendapan logam sulfida paling baik direpresentasikan sebagai M²⁺(aq) + H₂S(aq) ⇋ MS(s) + 2H⁺(aq). Menambahkan asam ke dalam larutan akan menggeser kesetimbangan ini ke kiri sehingga hanya logam sulfida yang paling tidak larut, yaitu logam dengan nilai Ksp terkecil, yang akan mengendap keluar dari larutan. Ini adalah Bi₂S₃, CdS, CuS, HgS, dan SnS (lihat Tabel 16.5).
- Kation Golongan 3. Pada tahap ini, natrium hidroksida ditambahkan ke larutan untuk membuatnya menjadi basa. Dalam larutan basa, kesetimbangan di atas bergeser ke kanan. Oleh karena itu, sulfida yang lebih larut (CoS, FeS, MnS, NiS, ZnS) sekarang mengendap dari larutan. Perhatikan bahwa ion Al³⁺ dan Cr³⁺ sebenarnya mengendap sebagai hidroksida Al(OH)₃ dan Cr(OH)₃, bukan sebagai sulfida, karena hidroksida kurang larut. Larutannya kemudian disaring untuk menghilangkan sulfida dan hidroksida yang tidak larut.
- Kation Golongan 4. Setelah semua kation golongan 1, 2, dan 3 dikeluarkan dari larutan, natrium karbonat ditambahkan ke larutan basa untuk mengendapkan ion Ba²⁺, Ca²⁺, dan Sr²⁺ sebagai BaCO₃, CaCO₃, dan SrCO₃. Endapan ini juga dikeluarkan dari larutan dengan filtrasi.
- Kation Golongan 5. Pada tahap ini, satu-satunya kation yang mungkin tersisa dalam larutan adalah Na⁺, K⁺, dan NH₄⁺. Keberadaan NH₄⁺ dapat ditentukan dengan menambahkan natrium hidroksida: NaOH(aq) + NH₄⁺(aq) → Na⁺(aq) + H₂O(l) + NH₃(g) Gas amonia dideteksi baik dengan mencatat bau khasnya atau dengan mengamati selembar kertas lakmus merah basah yang membiru ketika ditempatkan di atas (tidak bersentuhan dengan) larutan. Untuk memastikan keberadaan ion Na1 dan K1, kita biasanya menggunakan uji nyala api, sebagai berikut: Sepotong kawat platina (dipilih karena platina bersifat inert) dibasahi dengan larutan dan kemudian dipegang di atas api pembakar Bunsen. Setiap jenis ion logam memberikan warna yang khas jika dipanaskan dengan cara ini. Misalnya, warna yang dipancarkan oleh ion Na1 adalah kuning, warna ion K1 adalah ungu, dan warna ion Cu21 adalah hijau (Gambar 16.13).
 |
| Gambar 16.13 Kiri ke kanan: Warna nyala litium, natrium, kalium, dan tembaga. |
Gambar 16.14 merangkum skema ini untuk memisahkan ion logam.
 |
| Gambar 16.14 Diagram alir untuk pemisahan kation dalam analisis kualitatif. |
Dua poin tentang analisis kualitatif harus disebutkan. Pertama, pemisahan kation menjadi kelompok dilakukan selektif mungkin; artinya, anion yang ditambahkan sebagai reagen harus sedemikian rupa sehingga akan mengendapkan jenis kation yang paling sedikit. Misalnya, semua kation dalam golongan 1 juga membentuk sulfida yang tidak larut. Jadi, jika H₂S direaksikan dengan larutan di awal, sebanyak tujuh sulfida yang berbeda mungkin mengendap keluar dari larutan (sulfida golongan 1 dan golongan 2), hasil yang tidak diinginkan. Kedua, penghilangan kation pada setiap langkah harus dilakukan selengkap mungkin. Misalnya, jika kita tidak menambahkan cukup HCl ke larutan yang tidak diketahui untuk menghilangkan semua kation golongan 1, mereka akan mengendap dengan kation golongan 2 sebagai sulfida yang tidak dapat larut, mengganggu analisis kimia lebih lanjut dan mengarah pada kesimpulan yang salah.
4. PERCOBAAN
A. Prosedur Percobaan
Step 1:SUSUN dan SIAPKAN KOMPONEN
Step 2:RANGKAI KOMPONEN
Step 3: BUAT SIMULASI PADA PROTEUS
Step 4: MENCOBA RANGKAIAN
Step 5: MENERAPKAN RANGKAIAN
B. Gambar Rangkaian Simulasi
C. Prinsip Kerja
Saat test pin berlogika 0, maka tidak ada orang yang datang. Sehingga tidak ada tegangan yang keluar dari kaki Vout sensor pir dan tidak adanya arus yang mengalir melalui resitor, maka nilai tegangan yang terbaca pada kaki base transistor yaitu sebesar 0 volt dan transistor bc547 dalam keadaan off. Akibatnya tidak adanya tegangan dari power supply ke relay terus ke kaki collector lanjut ke kaki emittor dan diteruskan ke ground dan switch posisi ke arah kiri, rangkaian tidak tertutup atau berbentuk loop dan motor pun mati
Pada saat test pin berlogika 1, yaitu pada saat ada orang datang, maka tegangan yang keluar dari Vout sensor terbaca sebesar 4,99 volt. Tegangan melalui resistor menuju basis transistor. Nilai tegangan yang terbaca pada basis transistor yaitu sebesar 0,82 volt. Tegangan sebesar itu cukup untuk mengaktifkan transistor. Aktifnya transistor, maka tegangan yang melalui relay akan diteruskan ke kaki kolektor transistor, kemudian menuju kaki emitor transistor dan diteruskan ke ground, sehingga relay menjadi aktif. Dengan aktifnya relay, maka posisi saklar berpindah yang menyebabkan loop menjadi tertutup. Tegangan dari baterai akan diteruskan ke led dan buzzer, sehingga led dan buzzer menjadi aktif.
D. Video materi terkait
- 16.7 Pemisahan Ion Dengan Pengendapan Fraksional
- 16.8 Pengaruh Ion Senama dan Kelarutan
- 16.9 pH dan Kelarutan
- 16.10 Kesetimbangan Ion Kompleks dan Kelarutan
- 16.11 Penerapan Prinsip Hasil Kali Kelarutan Untuk Analisis Kualitaitif
5. LINK DOWNLOAD
- Download File HTML klik disini
- Download Video Pemisahan Ion Dengan Pengendapan Fraksional klik disini
- Download Video Pengaruh Ion Senama dan Kelarutan klik disini
- Download Video pH dan Kelarutan klik disini
- Download Video Kesetimbangan Ion Kompleks dan Kelarutan klik disini
- Download Video Penerapan Prinsip Hasil Kali Kelarutan Untuk Analisis Kualitaitif klik disini
No comments:
Post a Comment