Mengapa air konduktivitasnya tinggi ?
Konduktivitas Elektrolit, Konduktivitas Ekuivalen , Konduktivitas Molar , Ionisasi Elektrolit dan Mobilitas Ion
Larutan Elektrolit
• Larutan Elektrolit : Suatu senyawa yang bila dilarutkan dalam pelarut (misalnya air ) akan menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik • Larutan Elektrolit : Larutan Elektrolit Kuat & Larutan Elektrolit Lemah • Suatu Elektrolit dapat berupa asam , basa atau garam
Larutan Elektrolit
• Larutan Elektrolit Kuat: Larutan yang terdiri dari padatan ion dan asam kuat dan zat-zat tersebut terionisasi sempurna • Larutan Elektrolit Kuat dapat menghantarkan arus listrik dengan baik • Larutan Elektrolit Lemah: Larutan yang terdiri dari zat zat tidak terionisasi sempurna . Contohnya asam asam BrØnsted lemah. • Larutan Elektrolit Lemah kurang baik dalam menghantarkan listrik
Konduktivitas Elektrolit
• Aliran arus melalui penghantar ionik (larutan elektrolit) mengikuti Hukum Ohm:
I
V
(1)
R
• Jika penghantar mempunyai luas penampang (yang seragam) = a, dan panjang = l, tahanan R berbanding lurus dengan tahanan jenis penghantar (ohm.cm atau ohm.m) sesuai dengan persamaan berikut: l R (2) a
Tahanan elektrolit dalam sel elektrolisis berbanding lurus dengan jarak antar elektroda.
Konduktivitas Elektrolit
• Hukum Ohm untuk penghantar ionik (larutan elektrolit) seringkali dirumuskan sebagai berikut: I CV C
1
R
(3) (4)
C didefiniskan sebagai Konduktansi dengan satuan ohm-1 atau Siemens (S) • Konduktivitas jenis (ohm-1cm-1) didefinisikan sebagai kebalikan tahanan jenis
1
(5)
Konduktivitas Elektrolit Dari persamaan (2), R
l
a
jadi:
Ra
l l
(6)
Ra
• Sebelumnya telah didefinisikan: 1
R
C
jadi:
C
l a
(7)
Konduktivitas Elektrolit
• Perumusan lain hukum Ohm untuk larutan elektrolit adalah sebagai berikut: I a
V
(8)
l
• Cek Persamaan (8): I
V R
I R
l a
Va
I
l
a
V
l
Karena
1
I a
maka
V
……Pers (8)
l
I/a = rapat arus dan sesuai dengan Persamaan (8) rapat arus berbanding lurus dengan tegangan dan konduktivitas jenis persatuan panjang konduktor Konduktivitas jenis,
-logam: ± 105 ohm-1cm-1 -Air: 10-7 ohm-1cm-1 -Larutan aqueous:
±
10-1- 10-2 ohm-1cm-1
Konduktivitas Kation Anion (25 0C)
Kation
H3O+ Ci+ Na+ K+ NH4+ Ag+ Mg2+ Ca2+ Ba2+ Pb2+ Fe3+ Ca3+
0 /(10-4 Sm2mol) +
349,8 38,7 50,1 73,5 73,4 61,9 106,2 119,0 127,3 139,0 204,0 209,1
Anion
OHClBr INO3ClO4OAcSO42CO32C2O4Fe(CN)64-
0 /(10-4Sm2mol) -
198,3 76,3 78,4 76,8 71,4 68,0 40,9 160,0 138,6 148,0 442,0
Perbedaan harga konduktivitas di atas disebabkan terutama karena perbedaan : - ukuran ion - derajat hidrasi Daya hantar molar ion atau konduktivitas antar ion adalah ukuran dari mobilitas suatu ion di bawah pengaruh kekuatan medan listrik dan juga ukuran kemampuan penghantar arus. c Na Cl / (mol L -1)
/ 10-4 Sm2 mol-1
0,1 0,01 0,001 pengenceran tidak terhingga
106,7 118,5 123,7 126,4 (
0)
Untuk elektrolit kuat : - Hubungan - Harga
,
dan
c : linier
relatif tinggi.
- Ekstrapolasi dari garis linier menghasilkan harga Untuk elektrolit lemah : - Hubungan
dan
- Penentuan
0,
- Harga
,
c : nonlinier
secara langsung, sukar.
relatif rendah.
Perubahan harga karena pengenceran cukup besar. Dari harga , dapat diperkirakan larutan adalah elektrolit kuat atau lemah
0
Konduktivitas Elektrolit
• Konduktivitas larutan bergantung pada jumlah ion yang ada • Konduktivitas Molar ( M ) merupakan konduktivitas per satuan konsentrasi molar elektrolit yang ditambahkan . Konduktivitas Molar dinyatakan dalam S Cm-1 mol-1
M
k c
Keterangan : M = Konduktivitas Molar k = konduktivitas c = Konsentrasi Molar
M / S Cm-1 mol-1 (a) KCl
140 120 100 80 60 40 20
(b) CH3COOH 0,02
0,04
0,06
c/M
0,08
0,10
Grafik : ketergantingan konduktivitas molar pada konsentrasi (a) Umumnya Elektrolit Kuat dan (b) Umumnya elektrolit lemah
Konduktivitas Ekuivalen ( )
• Konduktivitas jenis elektrolit seringkali ditentukan dan dinyatakan per satuan konsentrasi ion • Untuk membandingkan konduktivitas elektrolit yang berbeda tanpa terpengaruh oleh konsentrasinya digunakan besaran KONDUKTIVITAS EKUIVALEN
didefinisikan sebagai konduktivitas elektrolit yang mempunyai volume tertentu yang mengandung 1 gram-ekivalen spesi konduktif • Untuk larutan yang mempunyai konsentrasi c gramekivalen/liter dan konduktivitas jenis dalam ohm1cm-1 dalam ohm-1cm2ek-1 dapat dirumuskan sbb: •
1000 c
Konduktivitas Ekuivalen ( )
• Tabel Hubungan antara mol dan gram ekuivalen Molekul Terlarut
1 mol (gram)
1 gram ekuivalen (gram)
Ion
1 mol (gram)
1 gram ekuivalen (gram)
HCl AlCl3 Al2(SO4)3
36,46 133,33 342,14
36,46 44,44 57,01
H3 O + Al3+ ClSO42-
19,03 26,98 35,45 96,06
19,03 8,99 35,45 48,03
Konduktivitas Ekuivalen ( )
• Konduktivitas ekuivalen sebuah garam = jumlah konduktivitas ion-ionnya ( dan ) pada pengenceran tak terhingga ( = 0 = konduktivitas ekuivalen limit) 0
0
0 0 0
Persamaan diatas diperkenalkan oleh Kohlrausch = Persamaan Kohlrausch
Untuk larutan encer, Kohlrausch menentukan bahwa pasangan elektrolit dengan anion sejenis terdapat perbedaan jumlah harga daya hantar molar elektrolit pada pengenceran tak terhingga (~) yang relatif sama yaitu :
Konduktivitas Ekivalen ( )
Pada suhu 250C dengan satuan Konduktivitas Ekuivalen / (10-4S m2mol-1)
KCl = 149,8
KNO3 = 145,5
NaCl = 128,1
NaNO3 = 123,0
21,7
22,5
Teori Ionisasi Arrhenius
- Dalam larutan non-elektrolit dipelajari sifat koligatif larutan , larutan yang memiliki jumlah molal sama akan menghasilkan titik beku yang sama . Hal tersebut tidak berlaku pada larutan elektrolit -Penyimpangan Sifat Koligatif π , Tekanan Osmotik Konsentrasi = 0,01 molar
π teoritis (0o C) π hasil pengukuran (0o C)
Zat Terlarut
Non-elektrolit
Elektrolit
C12H22O11
KCl
BaCl2
0,224 atm
0,224 atm
0,224 atm
0,224 atm
0,435 atm
0,610 atm
Teori Ionisasi Arrhenius
- Pokok Pokok teori Arrhenius untuk sifat larutan elektrolit sebagai berikut 1. Molekul elektrolit pd larutan dgn pelarut air akan berdisosiasi mjd 2 partikel atau lebih yg dikenal dengan ion 2 . Ion – ion bermuatan listrik ( positif dan negatif) . Muatan muatan inilah yang menyebabkan arus listrik
Teori Ionisasi Arrhenius
Penentuan tetapan Ionisasi elektrolit lemah Rasio daya hantar molar ion pada konsentrasi tertentu dengan daya hantar molar ion pada pengenceran tak terhingga memberikan/menunjukkan harga tetapan ionisasi suatu elektrolit lemah.
=
Λ Λo
α
Ka =
= derajat/ tetapan ionisasi
2
α C
2
1 α V
=
1 α
=
0
2
C
1 0
Mobilitas Ion
- Mobilitas suatu ion didefinisikan sebagai laju (dalam cm/ detik) gerakan suatu ion melalui suatu medan dengan gradien potensial 1 volt/cm - Kecepatan sebenarnya dari ion adalah tergantung pada - potensial () dan jarak elektrode ( ) . - Dengan perkataan lain kecepatan ( kepada :
) bergantung
Bila medan listrik
= E = Φ = 1 V m-1 dan
Kecepatan ion
= 1 m s –1
Mobilitas Ion Maka
disebut
: Mobilitas Ion
Harga limit kemobilan ion, dapat dihubungkan dengan daya hantar molar ion atau konduktivitas molar ion . D (+)
(-)
A
-
Larutan Elektrolit : c mol
-
Daya Hantar Jenis : S m-1
-
Beda Potensial
: volt
-
Tahanan
: R ohm
-
Luas Permukaan : A m2 Elektroda
-
Jarak Elektroda
: m
Mobilitas Ion Medan Listrik =
Φ
= E V m-1
Jumlah muatan listrik yang melalui penampang D, dalam waktu t s dapat dihitung dengan Hukum Ohm.
Q
= I t = EAtc(
0+
+ 0-).................(1)
D (+)
(-)
A
0
E t
Mobilitas Ion 0
Dalam ruangan itu jumlah anion ialah : E t A c 0
Analog kation ialah : E t A c Jadi jumlah muatan listrik yang mengalir melalui penampang D : 0
0
I t = ( +
) E t c A F ...........(2)
F tetapan Faraday 0
(2) : (1) (
0
0
+ ) F = (
0
0 = F
0
0
= F
0
+ )
Mobilitas Ion
Tabel berikut merupakan harga dari masing masing mobilitas ion ( kation dan anion) pada (25 oC)
Kation
H3O+ K+ Ba2+ Na+ Li+ NH4+
6 /(m s-1) x 10 +
36,2 7,61 6,60 5,19 4,01 7,61
Anion
OHSO4ClNO3-
6 /(m s-1) x 10 -
20,5 8,27 7,91 7,40
Konduktivitas Air
-Air bersifat menghantarkan listrik -Air murni terdapat Ion Ion diantaranya H3O+ dan OH-Menurut teori Brønsted-Lowry air bersifat amfoterik sehingga molekul air dapat menerima dan memberikan proton -Konduktivitas air tergolong tinggi , Mengapa ?
Mengapa harga kemobilan ion-ion H3O+ dan OH- relatif lebih besar dari ion-ion lain? +
H .. H:O:H ..
+
+ H .. :O:H ..
H .. H:O: ..
+
H .. H:O:H ..
-
H .. :O: ..
+
H .. H:O: ..
H .. :O:H ..
H .. :O: ..
a. Ion hidrogen sebagai hidronium H3O+ sanggup mengirimkan proton pada sebuah molekul H2O di sebelahnya .
+
+
