kelarutan

KELARUTAN SEBAGAI FUNGSI TEMPERATUR

Kelarutan atau solubilitas adalah kemampuan suatu zat kimia tertentu, zat terlarut (solute), untuk larut dalam suatu pelarut (solvent). Kelarutan dinyatakan dalam jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut pada kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Zat-zat tertentu dapat larut dengan perbandingan apapun terhadap suatu pelarut. Contohnya adalah etanol di dalam air. Sifat ini lebih dalam bahasa Inggris lebih tepatnya disebut miscible.

Pelarut umumnya merupakan suatu cairan yang dapat berupa zat murni ataupun campuran. Zat yang terlarut, dapat berupa gas, cairan lain, atau padat. Kelarutan bervariasi dari selalu larut seperti etanol dalam air, hingga sulit terlarut, seperti perak klorida dalam air. Istilah "tak larut" (insoluble) sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut, walaupun sebenarnya hanya ada sangat sedikit kasus yang benar-benar tidak ada bahan yang terlarut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh (supersaturated) yang metastabil.

Percobaan panas pelarutan bertujuan untuk menentukan harga panas pelarutan suatu zat, mencari hubungan panas pelarutan dengan molalitas dan suhu larutan serta menacari hubungan antara suhu dengan waktu. Panas pelarutan adalah panas yang menyertai reaksi kimia pada pelarutan mol zat solute dalam n mol zat solute dalam n mol solvent pada tekanan dan temperature yang sama. Hal ini disebabkan adanya ikatan kimia dari atom - atom. Penetuan panas pelarutan dengan kalorimeter ditentukan dengan cara penentuan tetapan kalorimeter dan penuruna panas pelarutan zat yang diselidiki. Panas pelarutan dibagi menjadi dua yaitu panas pelarutan integral dan panas pelarutan diferensial.

Panas pelarutan didefinisikan sebagai perubahan entalpi yang terjadi bila 2 zat atau lebih zat murni dalam keadaan standar dicampur pada tekanan dan temperature tetap untuk membuat larutan. Panas pelarutan dalam banyak hal hamper sama dengan panas reaksi. Jika reaksi kimia terjadi energi produk dapat berbeda dengan reaktan. Pada tekanan dan temperature tetap inin disebabkan karena pembentukan ikatan kimia baru dari asam- asam pelarutan, perubahan gaya antara molekul tak sejenis dengan molekul sejenis.

Panas pencampuran didefinisikan sebagai perubahan entalpi yang terjadi bila dua atau lebih zat murni dicampur membentuk suatu larutan pada temperature konstan dan tekanan 1 atm. Panas pelarutan didefinisikan sebagai perubahan 1 mol zat dilarutkan dalam n mol solvent pada temperatur dan tekanan yang sama, hal ini disebabkan hal ini disebabkan adanya ikatan kimia baru dari atom-atom. Demikian juga pada peristiwa pelarutan, kadang-kadang terjadi perubahan energi, hal ini disebabkan adanya perbedaan gaya tarik-menarik antara molekul sejenis. Gaya ini jauh lebih kecil daripada gaya tarik pada ikatan kimia, sehingga panas pelarutan biasanya jauh lebih kecil daripada panas reaksi.
                              Panas Pelarutan Integral dan Differensial

Panas pelarutan integral adalah panas yang diserap atau dilepas bila satu mol zat soute dilarutkan dalam jumlah tertentu solvent, sehingga membentuk larutan dengan konsentrasi tertentu. Sedangkan panas pelarutan differensial adalah panas yang menyertai pada penambahan satu mol solute ke dalam sejumlah larutan dengan konsentrasi tertentu, sehingga penambahan solute tersebut tudak mempengaruhi larutan. Efek panas pada pembentukan suatu larutan yang mengandung n mol solute dan 1000 gram solvent adalah m.∆H digambarkan grafiknya vs mol solute m, jika kemiringan grafiknya vs mol solute m, maka kemiringan grafik pada konsentrasi tertentu harus menunjukan differensial pada konsentrasi tertentu.

Jika penambahan mol solute terjadi pada sejumlah tertentu larutan menghasilkan efek panas pada temperatur dan tekanan konstan. Panas pelarutan differensial tidak dapat ditentukan secara langsung, tetapi secara tidak langsung dari panas pelarutan dapat ditulis:

Dimana ∆Hs adalah perubahan entalpi untuk larutan n2 mol dalam n mol solvent. Pada T dan P konstan penambahan mol solute dalam larutan dengan konsentrasi m molal menimbulkan entalpi sebesar d1 (m. ∆Hs) maka panas pelarutan differensial dapat ditulis:
Panas pelarutan differensial adalah fungsi molaritas ∆HE = panas pelarutan integral.

                                      Penentuan Tetapan Kalorimeter

Tetapan kalorimeter adalah banyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu kalorimeter beserta isinya 10C. Pada kalibrasi panas sejumlah panas dimasukan, bisa daari kalorimeter dan menentukan perubahan suhu yang terjadi. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan memasukan sejumlah solute tertentu yang telah diketahui panas pelarutan ke dalam kalorimeter yang telah diisi solvent lalu perubahan suhu yang terjadi dicatat berdasarkan Asas Black.
                                                             m. ∆H = C. ∆T

Dimana:

C = tetapan kalorimeter
m = jumlah mol solute
∆H = panas pelarutan
∆T = perubahan suhu yang terjadi

                     Penentuan Kadar Pelarutan Zat yang Akan Diselidiki

Dalam penentuan ini diusahakan agar volume solvent sama dengan volume solvent yang akan dikalibrasi. Berdasarkan Asas Black maka panas pelarutan suatu zat di rumuskan sebagai berikut :

                                      Q = m . C . ∆T
Dimana :

∆H = panas pelarutan
W = berat molekul
M = berat solute
∆T = suhu konstan 1- suhu konstan 2
T1 = suhu solute sebelum dilarutkan
T2 = suhu akhir kalorimeter
Cp = panas jenis solute

                                    Efek Panas pada Proses Pencampuran

Timbulnya efek panas pada proses pencampuran atau proses pelarutan dapat dilakukan dengan entalpi.

H = E1 + P.V
∆H = H2 – H1

Pencampuran dapat dilakukan dalam konsep entalpi :
∆E = Q – W1
= Q –P (V2-V1)
∆H = H2 – H1 = Q.P
            Saat substrat dicampur membentuk suatu larutan biasanya disertai efek panas dalam proses pencampuran pada tekanan tetap. Efek panas dalam proses pencampuran pada tekanan tetap. Efek panas sesuai dengan perubahan entalpi total. Begitu juga dengan reaksi steady state yaitu perubahan entalpi kinetik dan potensial dapat diabaikan karena hal ini sudah umum dalam proses pencampuran dapat disamakan dengan efek panas.

                                           Kapasitas Panas dan Enthalpi
          Kapasitas panas adalah besarnya panas yang terbentuk yang dibutuhkan kapasitas panas yang dipakai sebagai dasar massa dari bahan adalah 1 mol. Panas jenis adalah kapasitas bahan tiap massa.

Dimana:
n.I = m.C
I = M.C

Dimana :

C = panas jenis
M = berat molekul
m = massa
n = jumlah mol

Entalpi didefinisikan sebagai :
H = U + PV
∆H = H2-H1 = Q.P

Dimana :

H = Entalpi
U = Enegi dalam
Q = Panas yang diserap pada P konstan

Jadi, perubahan entalpi adalah panas yang diserap pada tekanan konstan, jadi harganya tergantung pada M untuk mencapai kondisi akhir.