LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT

A. Apakah Larutan Itu?

Larutan merupakan campuran yang bersifat homogen atau serba sama. Zat yang jumlahnya lebih banyak disebut pelarut (solvent), sedangkan zat yang jumlahnya sedikit disebut zat terlarut (solute).

Gula biasa digunakan sebagai pemanis dalam minuman atau makanan. Pada saat gula di masukkan ke dalam segelas air, maka gula akan larut dan bercampur dengan air. Air yang bercampur dengan gula itulah yang disebut dengan larutan gula.

B. Perbedaan Larutan Berdasarkan 
     Daya Hantar Listrik

Berdasarkan sifatnya, larutan dibagi menjadi:

1.      Padat

Contoh larutan yang berwujud padat adalah baja (karbon dalam besi), dan stainless steel (nikel dan kromium dalam besi).

2.      Gas

Contoh larutan berwujud gas adalah udara

3.      Cair

Contoh larutan yang berwujud cair adalah larutan gula dan air laut

Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan terbagi menjadi 2 golongan yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Sedangkan larutan non elekrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.

Gejala hantaran arus listrik

Daya hantar listrik merupakan kemampuan larutan untuk menghantarkan arus listrik.

Jika larutan dapat menghantarkan arus listrik, bohlam akan menyala. Selain terjadinya nyala lampu, sifat elektrolit larutan juga ditunjukkan dengan adanya gelembung di elektode.

Larutan elektrolit dan non elektrolit

 Larutan elektrolit dapat dikelompokkan menjadi larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah sesuai skema penggolongan berikut.

Bagaimanakah Anda dapat dengan mudah mengelompokkan larutan ke dalam elektrolit kuat, elektrolit lemah ataupun non elektrolit?

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Sedangkan larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.

Elektrolit Kuat

Elektrolit kuat adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik.

Pada larutan elektrolit kuat, seluruh molekulnya terurai menjadi ion-ion (terionisasi sempurna). Karena banyak ion yang dapat menghantarkan arus listrik, maka daya hantarnya kuat. pada persamaan reaksi, ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan.

Contoh :
NaCl(s) → Na+ (aq) + Cl- (aq) 

Gejala yang terjadi dalam elektrolit kuat:

- terionisasi sempurna

- menghantarkan arus listrik

- lampu menyala terang

- terdapat gelembung gas

Larutan elektrolit kuat dapat berupa :

Asam Kuat : HCl, H2SO4, HNO3, HClO4

Basa Kuat : NaOH, KOH, Ca(OH)2

Garam : NaCl, K2SO4, CaCl2

Garam adalah senyawa yang terbentuk dari sisa asam dan basa dengan reaksi sebagai berikut :

Asam + Basa          Garam + H2O misal,

2HCl + Ca(OH)2           CaCl2 + 2H2O

dari reaksi di atas terlihat garam tersusun dari gabungan Cl^- sebagai ion negatif (anion) dan Ca²⁺ sebagai ion positif (kation), contoh ion-ion lain yang dapat membentuk garam yakni :

Kation : Na⁺, L⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, NH4⁺
Anion : Cl^-, Br^-, I^-, SO4^2-, NO3^-, ClO4^-, HSO^-, CO3^2-, HCO3^2-

sebagai contoh garam yang dapat terbentuk dari gabungan kation dan anion di atas antara lain : 

Penggabungan ion-ion di atas berdarkan prinsip KPK yang kita pelajari sewaktu di SD....sebagai contoh muatan Mg adalah +2 sedangkan Br adalah -1 agar seimbang Mg cukup sebuah sedangkan Br nya dua buah sehingga menjadi MgBr2. Saat terurai Br tidak menjadi Br2 namun kembali ke bentuk semula Br sebanyak dua buah.

Elektrolit Lemah

Elektrolit lemah adalah larutan yang kurang baik  menghantarkan arus listrik.

Larutan elektrolit lemah dapat memberikan nyala redup ataupun tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya. Hal ini disebabkan tidak semua terurai menjadi ion-ion (ionisasi tidak sempurna) sehingga dalam larutan hanya ada sedikit ion-ion yang dapat menghantarkan arus listrik. Dalam persamaan reaksi, ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik).

Gejala yang terjadi dalam elektrolit Lemah:

- terionisasi sebagian

- menghantarkan arus listrik

- lampu menyala redup

-    terdapat gelembung gas

Larutan elektrolit lemah dapat berupa:

Asam lemah: CH₃COOH, H₂S, HF,HCOOH, HCN

Basa lemah : NH₄OH, (BaOH)₂

Asam  adalah yang menghasilkan/melepas H⁺ dan basa yang menghasilkan OH^- atau menangkap H⁺.

Daya hantarnya buruk dan memiliki derajat ionisasi (kemampuan mengurai menjadi ion-ionnya) kecil. Makin sedikit yang terionisasi, makin lemah elektrolit tersebut. Dalam persamaan reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik) artinya reaksi berjadal dua arah...di satu sisi terjadi peruraian dan di sisi lain terbentuk kembali ke bentuk senyawa mula-mula.

Persamaan reaksinya adalah:

 

Non Elektrolit

Larutan non Elektrolit adalah larutan yang kurang baik  menghantarkan arus listrik.

 Gejala yang terjadi dalam elektrolit Lemah:

- tidak terionisasi

- tidak menghantarkan arus listrik

-          lampu tidak menyala

Larutan elektrolit lemah dapat berupa:

C₆H₁₂O₆ (amilum/karbohidrat), C₁₂H₂₂O₁₁, CO(NH₂)₂ (Urea) dan C₂H₅OH (Alkohol/etanol), dll

Perbedaan zat elektrolit kuat dan elektrolit lemah dapat diketahui dari harga derajat ionisasi (α), yaitu perbandingan jumlah mol zat yang terionisasi dengan jumlah mol mula-mula.

kekuatan elektrolit lemah ditentukan oleh derajad dissosiasinya, yang dirumuskan :

Jika memilki derajat ionisasi satu (α=1), zat itu adalah elektrolit kuat. Jika memilki derajat ionisasi antara 0 dan 1 (0<α<1), zat itu zat elektrolit nonelektrolit memilki derajat ionisasi nol (α=1).

maka berdasarkan rumus di atas untuk mendapatkan jumlah zat mengion dilakukan dengan cara mengalikan jumlah sat mula-ion dengan derajat dissosiasinya. Semakin besar harga derajat dissosiasinya maka semakin banyak konsentrasi larutan yang terurai menjadi ion-ionnya (mengion).

Daya hantar larutan

Pada tahun 1884, Svante August Arrhenius, ahli kimia terkenal dari Swedia mengemukakan teori elektrolit yang sampai saat ini teori tersebut tetap bertahan padahal ia hampir saja tidak diberikan gelar doktornya di Universitas Upsala, Swedia, karena mengungkapkan teori ini. Menurut Arrhenius, larutan elektrolit mengandung ion yang dapat bergerak bebas. Karena bermuatan lisrtik, ion mampu menghantarkan arus listrik.

Sebagai contoh larutan elektrolit adalah HCl

Larutan HCl di dalam air mengurai menjadi kation (H⁺) dan anion (Cl^-). Terjadinya hantaran listrik pada larutan HCl disebabkan ion H⁺ menangkap elektron pada katoda dengan membebaskan gas Hidrogen (H₂). Sedangkan ion-ion Cl^- melepaskan elektron pada anoda dengan menghasilkan gas klorin (Cl₂).

Perhatikan gambar berikut.

Pada pengujian daya hantar, bateri sebagai sumber arus memberi muatan yang berbeda pada kedua elektrode yang dicelupkan ke dalam larutan. Kedua elektrode itu dihubungkan dengan kutub positif dan kutub negatif. Elektrode yang dihubungkan dengan kutub positif baterai disebut anode, sedangkan elektrode yang dihubungkan dengan kutub negatif baterai disebut katode. Akibatnya, ion positif akan bergerak ke arah katode dan ion negatif akan bergerak ke arah anode. Selanjutnya, ion negatif yang bergerak ke arah anode akan melepaskan elektron. Elektron dari baterai akan dialirikan menuju katode. Di katode, elektron ditanggap oleh ion positif.

Larutan elektrolit mengandung partikel-partikel yang bermuatan (kation dan anion). Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Michael Faraday, diketahui bahwa jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit akan terjadi proses elektrolisis yang menghasilkan gas. Gelembung gas ini terbentuk karena ion positif mengalami reaksi reduksi dan ion negatif mengalami oksidasi.

Contoh, pada laruutan HCl terjadi reaksi elektrolisis yang menghasilkan gas hidrogen sebagai berikut.

HCl(aq)→ H+(aq) + Cl-(aq)
Reaksi reduksi : 2H+(aq) + 2e- → H2(g)
Reaksi oksidasi : 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

Hubungan Elektrolit dengan Jenis Ikatan Kimia

Jika diperhatikan lebih teliti dari jenis ikatannya, larutan elektrolit ada yang berasal dari ikatan ionik dan ada juga yang berasal dari ikatan kovalen polar. Sebagai contoh larutan NaCl dan NaOH berasal dari senyawa ion, sedangkan HCl, CH3COOH, NH4Cl berasal dari senyawa kovalen.

Daya Hantar Listrik Senyawa Ion :

Dapatkah Anda membedakan daya hantar listrik untuk garam pada saat kristal, lelehan dan larutan?

NaCl adalah senyawa ion, jika dalam keadaan kristal sudah sebagai ion-ion, tetapi ion-ion itu terikat satu sama lain dengan rapat dan kuat, sehingga tidak bebas bergerak. Jadi dalam keadaan kristal (padatan) senyawa ion tidak dapat menghantarkan listrik, tetapi jika garam yang berikatan ion tersebut dalam keadaan lelehan atau larutan, maka ion-ionnya akan bergerak bebas, sehingga dapat menghantarkan listrik.

Pada saat senyawa NaCl dilarutkan dalam air, ion-ion yang tersusun rapat dan terikat akan tertarik oleh molekul-molekul air dan air akan menyusup di sela-sela butir-butir ion tersebut (proses hidasi) yang akhirnya akan terlepas satu sama lain dan bergerak bebas dalam larutan.

NaCl (s) + air  ---> Na⁺(aq) + Cl^-(aq)

Daya Hantar Listrik Senyawa Kovalen

Senyawa kovalen terbagi menjadi senyawa kovalen non polar misalnya : F2, Cl2, Br2, I2, CH4 dan kovalen polar misalnya : HCl, HBr, HI, NH3. Dari hasil percobaan, hanya senyawa yang berikatan kovalen polarlah yang dapat menghantarkan arus listrik. 

Bagaimanakah hal ini dapat dijelaskan?

Kalau kita perhatikan, bahwa HCl merupakan senyawa kovalen di atom bersifat polar, pasangan elektron ikatan tertarik ke atom Cl yang lebih elektro negatif dibanding dengan atom H. Sehingga pada HCl, atom H lebih positif dan atom Cl lebih negatif.

Struktur lewis:

 

Jadi walaupun molekul HCl bukan senyawa ion, jika dilarutkan ke dalam air maka larutannya dapat menghantarkan arus listrik karena menghasilkan ion-ion yang bergerak bebas. Jadi ikatan kovalen polar di dalam air mampu terurai menjadi ion-ion penyusunnya.

Apakah HCl dalam keadaan murni dapat menghantarkan arus listrik? 

Karena HCl dalam keadaan murni berupa molekul-molekul tidak mengandung ion-ion, maka cairan HCl murni tidak dapat menghantarkan arus listrik. namun dalam kenyataannya karena HCl berbentuk cair tidak ada HCl yang benar2 murni 100% sehingga HCl dan ikatan kovalen lainnya yang berbentuk cair bukannya tidak dapat menghantarkan listrik namun sukar dalam menghantarkan listrik.

Untuk dapat membedakan larutan elektrolit ionik dan kovalen perhatikanlah contoh2 di bawah ini :