Contoh soal pembahasan Elektrolit Kuat, Elektrolit Lemah, dan Non-elektrolit
Elektrolit adalah salah satu konsep dasar dalam kimia yang sangat penting, terutama dalam studi reaksi-reaksi yang melibatkan larutan. Elektrolit adalah senyawa yang apabila dilarutkan dalam air, mampu menghasilkan ion-ion yang menjadikan larutan tersebut dapat menghantarkan listrik. Berdasarkan kemampuannya dalam mendisosi menjadi ion-ion, elektrolit dibagi menjadi tiga kategori: elektrolit kuat, elektrolit lemah, dan non-elektrolit. Artikel ini akan membahas berbagai contoh soal terkait ketiga jenis elektrolit ini, dilengkapi dengan pembahasan yang mudah dipahami.
Elektrolit Kuat
Elektrolit kuat adalah senyawa yang terionisasi sepenuhnya dalam air. Ini berarti bahwa ketika elektrolit kuat dilarutkan dalam air, hampir semua molekulnya akan terdisosiasi menjadi ion-ion. Contoh umum dari elektrolit kuat termasuk garam-garam seperti natrium klorida (NaCl), asam kuat seperti asam klorida (HCl), dan basa kuat seperti natrium hidroksida (NaOH).
Soal 1:
Bagaimana menghitung molaritas ion-ion dalam larutan HCl 0,1 M?
Pembahasan:
HCl adalah asam kuat yang terdisosiasi sepenuhnya di dalam air menurut persamaan:
\[ \text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Karena HCl adalah elektrolit kuat, kita dapat mengambil konsentrasi awal HCl (0,1 M) sebagai konsentrasi dari ion H+ dan Cl- yang terbentuk. Jadi, dalam larutan HCl 0,1 M:
[\(\text{H}^+\)] = 0,1 M
[\(\text{Cl}^-\)] = 0,1 M
Elektrolit Lemah
Elektrolit lemah hanya terionisasi sebagian dalam larutan. Ini berarti bahwa hanya sebagian kecil molekul dari elektrolit lemah yang membentuk ion-ion ketika dilarutkan dalam air. Contoh dari elektrolit lemah termasuk asam lemah seperti asam asetat (CH3COOH) dan basa lemah seperti amonia (NH3).
Soal 2:
Tentukan derajat ionisasi dan konsentrasi ion dalam 0,1 M CH3COOH. Diketahui tetapan disosiasi asam (\(K_a\)) untuk CH3COOH adalah 1,8 × 10^-5.
Pembahasan:
Reaksi disosiasi CH3COOH dalam air dapat ditulis sebagai:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]
Derajat disosiasi (\(\alpha\)) didefinisikan sebagai bagian dari asam yang terdisosiasi menjadi ion-ion. Dengan menggunakan nilai \(K_a\), kita dapat menulis hubungan berikut untuk larutan CH3COOH 0,1 M:
\[ K_a = [\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+] / [\text{CH}_3\text{COOH}] \]
Karena ionisasi CH3COOH adalah sebagian, konsentrasi ion-ion yang terbentuk adalah cα, di mana c adalah konsentrasi awal CH3COOH (0,1 M). Maka persamaan tersebut menjadi:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{(0,1\alpha)(0,1\alpha)}{0,1(1-\alpha)} \]
Sederhanakan menjadi:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{0,01\alpha^2}{0,1 – 0,1\alpha} \]
Asumsikan α cukup kecil sehingga kita dapat mengabaikan α pada denominator:
\[ 1,8 \times 10^{-5} \approx 0,01\alpha^2 / 0,1 \]
\[ 1,8 \times 10^{-5} \approx \alpha^2 \]
\[ \alpha \approx \sqrt{1,8 \times 10^{-5}} \]
\[ \alpha \approx 4,24 \times 10^{-3} \]
Jadi, derajat ionisasinya adalah 4,24 × 10^-3 atau 0,424%.
Konsentrasi ion H+ dan CH3COO- dalam larutan adalah:
\[ [\text{H}^+] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \approx 4,24 \times 10^{-4} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \times 4,24 \times 10^{-3} \approx 4,24 \times 10^{-4} \]
Non-elektrolit
Non-elektrolit adalah senyawa yang tidak terionisasi dalam larutan air. Ini berarti larutan non-elektrolit tidak menghasilkan ion, sehingga tidak dapat menghantarkan listrik. Contoh dari non-elektrolit termasuk gula (sukrosa), urea, dan alkohol.
Soal 3:
Mengapa larutan etanol (C2H5OH) 0,1 M tidak menghantarkan listrik?
Pembahasan:
Larutan etanol adalah non-elektrolit. Etanol, ketika dilarutkan dalam air, tidak terdisosiasi menjadi ion-ion. Struktur molekul etanol tetap utuh dalam larutan air. Karena tidak adanya ion dalam larutan, etanol tidak dapat menghantarkan listrik. Maka, meskipun etanol dapat larut dengan baik dalam air, karena tidak ada ion yang terbentuk, larutan etanol tidak bisa menghantarkan listrik meskipun dalam konsentrasi apapun, termasuk 0,1 M.
Kesimpulan
Memahami sifat elektrolit kuat, elektrolit lemah, dan non-elektrolit merupakan dasar penting dalam kimia larutan. Elektrolit kuat sepenuhnya terionisasi dalam air sehingga dapat menghantarkan listrik dengan baik, sementara elektrolit lemah hanya terionisasi sebagian, yang menunjukkan kemampuan hantar listrik yang lebih rendah. Di sisi lain, non-elektrolit tidak terionisasi sama sekali, sehingga tidak bisa menghantarkan listrik. Memahami konsep ini membantu siswa dalam mengidentifikasi jenis senyawa berdasarkan perilaku mereka dalam larutan dan dalam menjawab soal-soal terkait dengan tepat.
