Pintar Pelajaran Perbedaan Larutan Elektrolit Dan Non Elektrolit, Pengertian, Contoh, Komposisi, Sifat Daya Hantar Listrik, Pola Soal, Pembahasan

Perbedaan Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit, Pengertian, Contoh, Komposisi, Sifat Daya Hantar Listrik, Contoh Soal, Pembahasan- Reaksi-reaksi kimia sanggup terjadi dalam keadaan gas, cair, larutan, dan padatan. Reaksi kimia dalam gas memerlukan pengendalian suhu dan tekanan. Reaksi dalam padatan memerlukan suhu sangat tinggi, sedangkan reaksi dalam larutan gampang dikendalikan. Reaksi dalam larutan secara teknologi lebih sederhana dan umumnya dilakukan dalam larutan. Untuk melakukan reaksi dalam larutan, Anda perlu memahami komposisi dan sifat-sifat larutan. Salah satunya ialah sifat kelistrikan larutan. Air bahari merupakan larutan elektrolit lantaran mengandung berbagai mineral, menyerupai NaCl, MgCl₂  dan garam-garam kalium. Larutan dibedakan menjadi larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit. Apakah larutan elektrolit itu? Apakah perbedaan larutan elektrolit dan larutan non elektrolit? Semua jawaban tersebut sanggup Anda jawab sesudah mempelajari cuilan ini.

A. Pengertian dan Komposisi Larutan

Setiap hari, Anda bekerjasama dengan air yang digunakan untuk minum, mandi, mencuci, dan keperluan lainnya. Semua air yang Anda gunakan sudah dalam bentuk larutan. Di alam, semua air berupa larutan, tidak ada air dalam keadaan murni (sebagai H₂O). Jika ada, itu merupakan hasil rekayasa manusia.

1. Pengertian Larutan

Larutan didefinisikan sebagai adonan dua atau lebih zat yang membentuk satu macam fasa (homogen) dan sifat kimia setiap zat yang membentuk larutan tidak berubah. Arti homogen mengatakan tidak ada kecenderungan zat-zat dalam larutan terkonsentrasi pada bagian-bagian tertentu, melainkan menyebar secara merata di seluruh campuran. Sifat-sifat fisika zat yang dicampurkan sanggup berubah atau tidak, tetapi sifat-sifat kimianya tidak berubah.

Catatan :

Larutan homogen ialah larutan dengan penyebaran molekul yang merata dalam suatu campuran.

Contoh :

1. Larutan dari adonan alkohol dan air. Sifat fisika dan kimia setiap zat tidak berubah.
2. Larutan dari adonan gula pasir dan air. Sifat fisika gula berubah dari kristalin menjadi molekuler, tetapi sifat-sifat kimianya tidak berubah.
3. Larutan dari adonan NaCl dan air. Sifat-sifat fisika NaCl berubah dari kristalin menjadi ion-ionnya, tetapi sifat kimia NaCl tidak berubah.

Ada dua komponen yang bekerjasama dengan larutan, yaitu pelarut dan zat terlarut. Pelarut ialah zat yang digunakan sebagai media untuk melarutkan zat lain. Umumnya, pelarut merupakan jumlah terbesar dari sistem larutan. Zat terlarut ialah komponen dari larutan yang memiliki jumlah lebih sedikit dalam sistem larutan. Selain ditentukan oleh kuantitas zat, istilah pelarut dan terlarut juga ditentukan oleh sifat fisikanya (struktur). Pelarut mempunyai struktur tidak berubah, sedangkan zat terlarut sanggup berubah (perhatikan Gambar 1).

Gambar 1. Peristiwa pelarutan dari tablet effervescent (air sebagai pelarut dan tablet zat terlarut)

Contoh:

Sirup tergolong larutan. Di dalam sirup, jumlah air lebih banyak daripada gula. Oleh lantaran struktur air tidak berubah (air tetap berupa cair), sedangkan struktur gula berubah dari kristalin menjadi molekuler. Air tetap dinyatakan sebagai pelarut. Larutan tidak terbatas pada sistem cairan, sanggup juga berupa padatan atau gas. Udara di atmosfer ialah teladan larutan sistem gas (pelarut dan terlarut berwujud gas). Logam kuningan ialah teladan sistem larutan padat (campuran tembaga dan seng).

2. Komposisi Larutan

Apa yang dimaksud komposisi larutan? Komposisi larutan adalah perbandingan zat-zat di dalam campuran. Untuk memilih komposisi larutan digunakan istilah kadar dan konsentrasi. Kedua istilah ini menyatakan kuantitasm zat terlarut dengan satuan tertentu. Satuan yang digunakan untuk menyatakan kadar larutan ialah persen berat (%b/b), persen volume (%V/V), dan bagian per sejuta (bpj) atau ppm (part per million).

Kadar Larutan

Persen berat menyatakan fraksi berat zat terlarut terhadap berat larutan dalam satuan persen. Persen berat biasa diterapkan dalam campuran padat-cair atau padat-padat. Secara matematika, persen berat suatu zat dirumuskan sebagai berikut.

Contoh Soal Menghitung Komposisi Larutan Persen Berat :

Bata tahan api dibentuk melalui pembakaran adonan 250 g Al₂O₃  300 g MgO, 2.000 g SiO₂  dan 150 g C. Berapa persen berat MgO dalam adonan bata tersebut?

Kunci Jawaban :

Berat total adonan = 2700 g

Persen berat MgO dalam adonan ialah :

Persen volume menyatakan fraksi volume zat terlarut terhadap volume larutan dalam satuan persen. Persen volume biasa diterapkan untuk campuran cair-cair atau gas-cair. Secara matematik, persen volume suatu zat dirumuskan sebagai berikut.

Contoh Soal Menghitung Komposisi Larutan Persen Volume :

Di dalam kemasan botol minuman tertera 5% alkohol. Berapa volume alkohol yang terdapat dalam 250 mL minuman tersebut?

Kunci Jawaban :

Volume alkohol dalam 250 mL minuman dengan kadar alkohol 5% ialah :

Untuk menyatakan kadar suatu zat yang kuantitasnya sangat sedikit, biasanya diungkapkan dalam satuan cuilan per sejuta (bpj) atau dalam bahasa inggrisnya part per million (ppm). Ungkapan bpj suatu zat dinyatakan dengan rumus:

Satuan pelarut dan terlarut sanggup merupakan satuan berat atau satuan volume, dengan syarat kedua satuan sama atau disamakan terlebih dulu.

Contoh Soal Menghitung Bpj Suatu Zat :

Air dari PDAM mengandung kaporit dengan kadar sangat sedikit, berfungsi sebagai desinfektan. Jika dalam 10 liter air PDAM ditemukan kaporit sebanyak 30 mg, berapa kadar kaporit dalam air itu?

Kunci Jawaban :

Oleh lantaran kedua komponen larutan berbeda satuan (air dalam liter, kaporit dalam gram) maka perlu dilakukan penyamaan satuan lebih dulu. Besaran yang menghubungkan massa dan volume ialah berat jenis. Massa jenis air ialah 1 g/mL.

Berat air = berat jenis air × volume air

Berat air = 1 g/mL ×10.000 mL = 10.000 g

Berat kaporit = 30 mg atau 0,03 g

Kadar kaporit =

Jadi, kadar kaporit dalam air PDAM ialah 3 bpj.

B. Sifat Listrik Larutan

Pada cuilan sebelumnya, Anda sudah mencar ilmu perihal sifat-sifat logam. Salah satunya, logam merupakan konduktor listrik yang baik (ingat teori lautan elektron pada logam). Apakah larutan sanggup menghantarkan listrik? Jika ya, bagaimana prosesnya? Apakah sama dengan teori lautan elektron?

1. Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit

Logam sanggup menghantarkan listrik alasannya ialah adanya elektron yang dapat bergerak bebas. Aliran listrik sendiri ialah aliran elektron yang bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah. Air murni tersusun atas molekul-molekul H₂O. Adakah elektron bebas dalam molekul H₂O  Molekul H₂O bersifat netral, tidak mempunyai elektron bebas. Akibatnya, Anda sanggup menduga bahwa air murni tidak memiliki potensi untuk menghantarkan listrik.

Bagaimana kalau dalam air terdapat zat terlarut? Bergantung pada sifat zat terlarut, ada larutan yang sanggup menghantarkan listrik ada juga yang tidak sanggup menghantarkan listrik. Larutan yang sanggup menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit, sedangkan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan nonelektrolit.

Untuk mengetahui daya hantar listrik dari larutan, Anda dapat mempelajari hasil percobaan berikut. Terdapat beberapa macam larutan dengan kadar tertentu, yang dilewatkan aliran listrik ke dalamnya. Indikator yang digunakan ialah lampu listrik kecil menyerupai pada Gambar 2.

Gambar 2. Pengujian daya hantar listrik pada larutan.

Gambar 3. Desain pengujian daya hantar listrik larutan.

Skema / desain percobaan (Gambar 3)

Keterangan gambar :

1. Larutan uji

2. Elektrode

3. Lampu baterai

4. Sumber arus (AC/DC)

No.	Larutan
1.	Garam dapur 5% berat
2.	Alkohol 10% volume
3.	Gula pasir 5% berat
4.	Cuka 10% volume
5.	Asam Klorida 10% volume

Berdasarkan data hasil pengamatan, diketahui bahwa garam dapur (NaCl) dan asam klorida (HCl) sanggup menyala dengan terang. Asam asetat atau cuka (CH₃COOH) menyala, tetapi redup. Adapun alkohol (C₂H₅OH) dan gula pasir (C₁₂H₂₂O₁₁) tidak menyala, mengapa? 

Pada Bab Ikatan Kimia, Anda sudah mencar ilmu perihal senyawa ion dan senyawa kovalen. Bagaimana sifat listrik dari kedua senyawa itu? Senyawa ion terbentuk melalui transfer elektron menghasilkan kation dan anion. Kedua spesi kimia ini mempunyai muatan listrik positif dan negatif. Contohnya ialah garam dapur atau NaCl.

Jika garam dapur dilarutkan ke dalam air, akan terurai membentuk ion-ionnya sehingga dalam larutan NaCl terdapat spesi yang bermuatan listrik, yakni Na⁺ dan Cl^– (perhatikan Gambar 4). 

NaCl(aq) → Na⁺(aq) + Cl^–(aq)

Gambar 4. Model pelarutan NaCl.

Pada dikala elektrode dihubungkan dengan sumber arus, ion-ion Na⁺ dan Cl^– akan bergerak menuju elektrode-elektrode yang berlawanan muatan dengan membawa muatan listrik. Jadi, listrik sanggup mengalir dari satu elektrode ke elektrode lain melalui ion-ion dalam larutan. Alkohol dan gula pasir tergolong senyawa kovalen. Apa yang terjadi jika kedua senyawa ini dilarutkan dalam air?

Oleh lantaran pembentukan ikatan kovalen tidak melalui transfer elektron maka senyawa kovalen tidak terionisasi (dengan beberapa pengecualian), melainkan terurai secara molekuler (perhatikan Gambar 5). 

Gambar 5. Model pelarutan gula pasir.

Akibatnya, di dalam larutan tidak ada spesi yang dapat menghantarkan arus litrik.

C₂H₅OH(l) → C₂H₅OH(aq)

C₁₂H₂₂O₁₁(s) → C₁₂H₂₂O₁₁(aq)

Contoh Soal Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit :

Perhatikan data hasil percobaan yang ditabulasikan ke dalam tabel berikut.

Larutan	Nyala Lampu	Gejala Di Elektroda
A	Terang	Terjadi gelembung
B	Terang	Terjadi gelembung
C	Redup	sedikit gelembung
D	Tidak	–

Manakah yang tergolong larutan elektrolit?

Kunci Jawaban :

Larutan elektrolit sanggup menghantarkan arus listrik yang ditandai dengan lampu yang menyala dan di elektrode terbentuk gelembung gas akhir peristiwa elektrolisis. Jadi, larutan A, B, dan C, tergolong larutan elektrolit.

2. Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah

Pada percobaan yang lain, HCl dan CH₃COOH terbentuk melalui ikatan kovalen, tetapi sanggup menghantarkan arus listrik, mengapa?

Harus diingat bahwa semua asam terbentuk melalui ikatan kovalen, tetapi di dalam pelarut air, asam-asam akan terurai menjadi ion H⁺ dan ion negatif sisa asam, dalam kasus ini ialah ion Cl^– dan ion CH₃COO^–. Oleh lantaran semua asam terionisasi di dalam pelarut air maka dapat diduga bahwa larutan asam sanggup menghantarkan arus listrik melalui proses yang serupa dengan senyawa-senyawa ion.

Mengapa asam-asam yang berikatan kovalen sanggup terionisasi dalam pelarut air? Mengapa HCl sanggup menyalakan lampu dengan terang (perhatikan Gambar 6), sedangkan CH₃COOH kurang terang?

Gambar 6. Larutan elektrolit besar lengan berkuasa (seperti HCl) sanggup menghantarkan arus listrik ditunjukkan oleh nyala lampu yang terang.

Atom hidrogen hanya mempunyai satu elektron dan berperan sebagai elektron valensi. Jika elektron valensi lepas maka yang tersisa hanya inti atom hidrogen yang bermuatan positif. Gugus sisa asam mempunyai kekuatan untuk menarik pasangan elektron pada ikatan yang digunakan bersama dengan atom hidrogen. Kekuatan tarikan bergantung pada sifat dan struktur gugus sisa asam.

Jika asam dilarutkan dalam air, gugus sisa asam akan menarik pasangan elektron ikatan sehingga terurai membentuk ion sisa asam yang bermuatan negatif (kelebihan elektron) dan atom hidrogen yang sudah kehilangan elektron valensinya (membentuk ion H⁺. Oleh lantaran daya tarik gugus sisa asam terhadap pasangan elektron ikatan bermacam-macam maka pembentukan ion H⁺ dan ion sisa asam dalam pelarut air tidak sama.

Asam-asam besar lengan berkuasa menyerupai HCl, HNO₃, dan H₂SO₄, gugus sisa asamnya memiliki daya tarik relatif besar lengan berkuasa terhadap pasangan elektron ikatan sehingga hampir semua molekul asam dalam air terionisasi. Dapat dikatakan bahwa asam-asam tersebut terionisasi sempurna.

HCl(aq) → H⁺(aq) + Cl^–(aq)

Asam-asam lemah seperti CH₃COOH, H₂S, HCN, dan H₂SO₃, gugus sisa asamnya mempunyai daya tarik kurang besar lengan berkuasa sehingga tidak semua molekul-molekul asam ini dalam air terionisasi, tetapi hanya sebagian kecil. Sisanya tetap dalam bentuk molekulnya.

CH₃COOH(aq)  H⁺(aq) + CH₃COO^–(aq)

Tanda panah dua arah mengatakan hanya sebagian kecil dari asam asetat terurai menjadi ion-ionnya. Umumnya tetap sebagai molekul (perhatikan Gambar 7).

Gambar 7. Model pelarutan asam asetat.

Sekilas Kimia

Svante Arrhenius

(1859–1927)

Arhenius ialah ilmuwan Swedia yang memenangkan hadiah Nobel atas karya di bidang ionisasi. Dia memperkenalkan pemikiran tentang senyawa yang terurai menjadi ion-ion dalam larutan. Dia menjelaskan bahwa suatu senyawa kovalen asam bersifat elektrolit kalau suatu atom cukup kuat menarik elektron ikatan. Atom itu kemudian menjadi gugus sisa asam.

Contoh Soal Larutan Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah :

Mengapa larutan NH₄ l 5% di dalam air sanggup menghantarkan arus listrik dengan baik (lampu menyala terang), sedangkan larutan NH₃ 10% menyala redup? Jelaskan.

Kunci Jawaban :

NH₄Cl tergolong senyawa ion. Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi membentuk ion NH₄ ⁺ dan ion Cl^–.

Persamaan ionisasinya :

NH₄Cl(aq) → NH₄ ⁺ (aq) + Cl^– (aq)

Oleh lantaran daya hantar listrik NH₄Cl baik, berarti ionisasinya sempurna.

NH₃ tergolong senyawa kovalen. Jika dilarutkan dalam air, sebagian kecil NH₃ dapat bereaksi dengan molekul-molekul air membentuk spesi bermuatan listrik.

Persamaan reaksinya:

NH₃(aq) + H₂O(l)  NH₄ ⁺(aq) + OH^–(aq)

Oleh lantaran hanya sebagian kecil dari molekul NH₃ yang bereaksi dengan air maka hanya ada sedikit ion-ion NH₄ ⁺ dan OH– dalam larutan NH₃ yang dapat menghantarkan arus listrik.

Dengan demikian, larutan NH₃ tergolong larutan elektrolit lemah.

Sekilas Kimia

Batuan Pembentuk Gua 

CaCO₃ (batu kapur) adalah senyawa yang tidak larut dalam air, tetapi sanggup larut kalau direaksikan dengan air asam (H₂CO₃). Karbondioksida (CO₂) dalam udara dan tanah bereaksi dalam air membentuk asam karbonat (H₂CO₃). Asam karbonat bereaksi dengan batu kapur berdasarkan persamaan reaksi:

H₂CO₃(aq) + CaCO₃(s  Ca²⁺ (aq) + 2HCO₃^– (aq)

Proses ini membentuk seluruh gua-gua di dunia, selain zat-zat lainnya yang dinamakan stalaktit dan stalagnit. Keduanya mendekorasi bentuk gua dikala karbondioksida menguap dan CaCO₃ terbentuk ulang.

Rangkuman :

1. Larutan ialah adonan homogen antara zat terlarut dan pelarut. Pelarut yang banyak digunakan adalah air lantaran kemampuannya melarutkan banyak zat.
2. Komposisi larutan sanggup dinyatakan dengan kadar atau konsentrasi. Satuan yang digunakan untuk menyatakan kadar larutan ialah persen berat, persen volume, dan bpj (ppm).
3. Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan digolongkan menjadi larutan elektrolit dan nonelektrolit.
4. Larutan elektrolit bersifat menghantarkan arus listrik yang disebabkan oleh adanya ion positif dan negatif dalam larutan. Larutan elektrolit sanggup dibentuk dari senyawa ion dan kovalen.
5. Zat terlarut pada larutan elektrolit sanggup terionisasi sempurna dan menghasilkan ion dalam jumlah maksimum, zat terlarut ini dinamakan elektrolit kuat. Jika zat terlarut hanya terionisasi sebagian maka hanya dihasilkan sedikit ion-ion dalam larutan zat terlarut dan dinamakan elektrolit lemah.
6. Larutan nonelektrolit ialah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik lantaran mengandung zat terlarut yang tidak sanggup terionisasi.

Anda kini sudah mengetahui Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Praktis dan Aktif Belajar Kimia 1 : Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 226.