Contoh Soal Pembahasan Kelarutan dan Hasil Kali Kelarutan
Kelarutan dan hasil kali kelarutan (Ksp) adalah konsep penting dalam kimia yang berkaitan dengan larutan jenuh dan sifat kelarutan suatu zat dalam larutan. Memahami topik ini dapat membantu kita memprediksi sejauh mana suatu garam akan larut dalam larutan dan bagaimana pengaruh berbagai faktor terhadap kelarutan tersebut. Artikel ini akan membahas beberapa contoh soal dan pembahasannya terkait kelarutan dan Ksp.
Konsep Dasar
Kelarutan (S) adalah jumlah maksimal zat yang dapat larut dalam pelarut untuk membentuk larutan jenuh pada suhu tertentu. Biasanya, kelarutan dinyatakan dalam satuan molaritas (mol/L).
Hasil Kali Kelarutan (Ksp) adalah konstanta kesetimbangan untuk disosiasi elektrolit yang sangat sedikit larut dalam air. Ksp memberikan informasi tentang sejauh mana garam akan larut dalam air dan merupakan produk multi dari konsentrasi ion-ion dalam larutan jenuh, masing-masing dipangkatkan dengan koefisien stoikiometrinya.
Sebagai contoh, jika kita memiliki garam AxBy yang terdisosiasi menjadi ion-ion sesuai persamaan:
\[ \text{AxBy (s)} \rightleftharpoons xA^{n+} (aq) + yB^{m-} (aq) \]
Maka, Ksp dapat dituliskan sebagai:
\[ \text{Ksp} = [A^{n+}]^x [B^{m-}]^y \]
Contoh Soal dan Pembahasannya
Contoh Soal 1
Soal:
Hitung kelarutan \(AgCl\) (Ksp = \(1.8 \times 10^{-10}\)) dalam air murni.
Pembahasan:
Ksp \(AgCl\) = 1.8 x \(10^{-10}\) mol²/L²
Reaksi disosiasi:
\[AgCl (s) \rightleftharpoons Ag^+ (aq) + Cl^- (aq)\]
Misalkan kelarutan \(AgCl\) adalah S mol/L. Maka, konsentrasi \(Ag^+\) dan \(Cl^-\) dalam larutan jenuh masing-masing akan sama dengan S mol/L.
Ksp persamaan:
\[Ksp = [Ag^+][Cl^-]\]
Substitusi nilai S:
\[1.8 \times 10^{-10} = S \times S\]
\[S^2 = 1.8 \times 10^{-10}\]
\[S = \sqrt{1.8 \times 10^{-10}} \]
\[S = 1.34 \times 10^{-5} \, \text{mol/L}\]
Jadi, kelarutan \(AgCl\) dalam air murni adalah \(1.34 \times 10^{-5}\) mol/L.
Contoh Soal 2
Soal:
Berapa kelarutan \(CaF_2\) (Ksp = \(3.9 \times 10^{-11}\)) dalam air murni?
Pembahasan:
Reaksi disosiasi:
\[CaF_2 (s) \rightleftharpoons Ca^{2+} (aq) + 2F^- (aq)\]
Misalkan kelarutan \(CaF_2\) adalah S mol/L. Maka, konsentrasi \(Ca^{2+}\) dalam larutan jenuh adalah S mol/L dan konsentrasi \(F^-\) adalah 2S mol/L.
Ksp persamaan:
\[Ksp = [Ca^{2+}][F^-]^2\]
Substitusi nilai S:
\[3.9 \times 10^{-11} = S \times (2S)^2\]
\[3.9 \times 10^{-11} = S \times 4S^2\]
\[3.9 \times 10^{-11} = 4S^3\]
\[S^3 = \frac{3.9 \times 10^{-11}}{4}\]
\[S^3 = 9.75 \times 10^{-12}\]
\[S = \sqrt[3]{9.75 \times 10^{-12}}\]
\[S \approx 2.1 \times 10^{-4} \, \text{mol/L}\]
Jadi, kelarutan \(CaF_2\) dalam air murni adalah \(2.1 \times 10^{-4}\) mol/L.
Contoh Soal 3
Soal:
Berapakah kelarutan \(PbCl_2\) (Ksp = \(1.7 \times 10^{-5}\)) dalam larutan \(0.1\) M \(HCl\)?
Pembahasan:
Reaksi disosiasi:
\[PbCl_2 (s) \rightleftharpoons Pb^{2+} (aq) + 2Cl^- (aq)\]
Misalkan kelarutan \(PbCl_2\) adalah S mol/L. Maka, konsentrasi \(Pb^{2+}\) dalam larutan jenuh adalah S mol/L dan konsentrasi tambahan \(Cl^-\) dari disosiasi \(PbCl_2\) adalah 2S mol/L.
Namun, ada juga \(Cl^-\) dari \(HCl\) yang sudah ada sebanyak 0.1 M.
Ksp persamaan:
\[Ksp = [Pb^{2+}][Cl^-]^2\]
Substitusi nilai S dan \(Cl^-\):
\[1.7 \times 10^{-5} = S \times (0.1 + 2S)^2\]
Karena 0.1 M \(Cl^-\) adalah jauh lebih besar dibandingkan dengan 2S, \(0.1 + 2S \approx 0.1\).
Sehingga perhitunganya menjadi lebih sederhana:
\[1.7 \times 10^{-5} = S \times (0.1)^2\]
\[1.7 \times 10^{-5} = S \times 0.01\]
\[S = \frac{1.7 \times 10^{-5}}{0.01}\]
\[S = 1.7 \times 10^{-3} \, \text{mol/L}\]
Jadi, kelarutan \(PbCl_2\) dalam \(0.1\) M \(HCl\) adalah \(1.7 \times 10^{-3}\) mol/L.
Contoh Soal 4
Soal:
Hitung kelarutan \(BaSO_4\) (Ksp = \(1.1 \times 10^{-10}\)) dalam larutan yang mengandung \(0.01\) M \(Na_2SO_4\).
Pembahasan:
Reaksi disosiasi:
\[BaSO_4 (s) \rightleftharpoons Ba^{2+} (aq) + SO_4^{2-} (aq)\]
Misalkan kelarutan \(BaSO_4\) adalah S mol/L. Maka, konsentrasi \(Ba^{2+}\) dalam larutan jenuh adalah S mol/L dan konsentrasi \(SO_4^{2-}\) dari \(BaSO_4\) adalah S mol/L. Namun, ada \(0.01\) M \(SO_4^{2-}\) dari \(Na_2SO_4\).
Ksp persamaan:
\[Ksp = [Ba^{2+}][SO_4^{2-}]\]
Substitusi nilai S dan \(SO_4^{2-}\):
\[1.1 \times 10^{-10} = S \times (0.01 + S)\]
Karena \(0.01\) M \(SO_4^{2-}\) adalah jauh lebih besar dibandingkan dengan S, \(0.01 + S \approx 0.01\).
Sehingga perhitungannya menjadi lebih sederhana:
\[1.1 \times 10^{-10} = S \times 0.01\]
\[S = \frac{1.1 \times 10^{-10}}{0.01}\]
\[S = 1.1 \times 10^{-8} \, \text{mol/L}\]
Jadi, kelarutan \(BaSO_4\) dalam larutan yang mengandung \(0.01\) M \(Na_2SO_4\) adalah \(1.1 \times 10^{-8}\) mol/L.
Kesimpulan
Melalui contoh soal di atas, kita bisa melihat bagaimana konsep kelarutan dan hasil kali kelarutan (Ksp) diterapkan dalam berbagai situasi. Pemahaman ini sangat penting dalam analisis kimia, terutama ketika kita ingin menentukan kelarutan garam tertentu dalam berbagai kondisi, seperti dalam pelarut murni atau dalam adanya ion bersama. Kemampuan mengatasi masalah ini membantu kita dalam banyak aplikasi praktis, termasuk dalam farmasi, kimia lingkungan, dan pemurnian bahan.
Penting untuk dicatat bahwa kelarutan suatu garam tidak hanya bergantung pada nilai Ksp, tetapi juga dapat dipengaruhi oleh konsentrasi ion-ion lain dalam larutan, suhu, dan pH lingkungan. Dengan menggunakan prinsip-prinsip dasar kimia dan kalkulus sederhana, kita bisa memprediksi dan mengendalikan fenomena kelarutan dalam berbagai sistem kimia.
