Larutan elektrolit dan non elektrolit

A. Apakah Larutan Itu?

Larutan adalah campuran yang bersifat homogen atau serbasama. Jika Anda melarutkan 2 sendok makan gula putih (pasir) ke dalam segelas air, maka Anda telah mendapatkan larutan gula.

Pada tahun 1884, Svante 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 dalam air terdisosiasi ke dalam partikel-partikel bermuatan listrik positif dan negatif yang disebut ion (ion positif dan ion negatif) Jumlah muatan ion positif akan sama dengan jumlah muatan ion negatif, sehingga muatan ion-ion dalam larutan netral. Ion-ion inilah yang bertugas mengahantarkan arus listrik. Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit.
Larutan ini memberikan gejala berupa menyalanya lampu atau timbulnya gelembung gas dalam larutan.
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-

Larutan elektrolit terbagi menjadi 2 macam, yaitu elektrolit kuat dan larutan elektrolit lemah

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)

Contoh larutan elektrolit kuat :
Asam, contohnya asam sulfat (H2SO4), asam nitrat (HNO3), asam klorida (HCl)
Basa, contohnya natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), barium hidroksida (Ba(OH)2)
Garam, hampir semua senyawa kecuali garam merkuri
Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang 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).

Contoh :
CH3COOH(aq) ↔ CH3COO- (aq) + H+ (aq)
Contoh senyawa yang termasuk elektrolit lemah :

CH3COOH, HCOOH, HF, H2CO3, dan NH4OH
Larutan elektrolit dapat bersumber dari senyawa ion (senyawa yang mempunyai ikatan ion) atau senyawa kovalen polar (senyawa yang mempunyai ikatan kovalen polar)

Sedangkan larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik dan tidak menimbulkan gelembung gas. Pada larutan non elektrolit, molekul-molekulnya tidak terionisasi dalam larutan, sehingga tidak ada ion yang bermuatanyang dapat menghantarkan arus listrik.

Contoh : larutan gula, urea

B. Perbedaan Larutan Berdasarkan 
     Daya Hantar Listrik

Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan terbagi menjadi 2 golongan yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Sedangkan 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

- 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 ion2 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 antaralain :

Penggabungan ion2 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

- terionisasi sebagian

- menghantarkan arus listrik

- lampu menyala redup

- terdapat gelembung gas

Daya hantarnya buruk dan memiliki derajat ionisasi (kemampuan mengurai menjadi ion2nya) 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 mula2.

Contoh larutan elektrolit lemah adalah semua asam lemah dan basa lemah.....asam adalah yang menghasilkan/melepas H⁺ dan basa yang menghasilkan OH^- atau menangkap H⁺

misalnya :

 

kekuatan elektrolit lemah ditentukan oleh derajad dissosiasinya.....yang dirumuskan :

maka berdasarkan rumus di atas untuk mendapatkan jumlah zat mengion dilakukan dengan cara mengalikan jumlah sat mula2 dengan derajat dissosiasinya....semakin besar harga derajat dissosiasinya maka semakin banyak konsentrasi larutan yang terurai menjadi ion2ya (mengion)

Non Elektrolit

- tidak terionisasi

- tidak menghantarkan arus listrik

- lampu tidak menyala

Contoh :

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

Penyebab Larutan Elektrolit dapat Menghantarkan 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.

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 (tentang jenis2 akan saya bahas dalam artikel tersendiri)

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 ion2 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 :

 

Cara Menentukan Kekuatan Larutan Elektrolit

kekuatan larutan elektroit ditentukan oleh beberapa faktor :

• Jenis larutan elektrolit, tentu saja elektrolit kuat dalam konsentrasi yang sama atau hampir sama mempunyai kekuatan jauh lebih besar jika dibanding larutan nonelektrolit. Sebab dalam larutan non elektrolit lemah hanya sebagian kecil larutan yang terurai menjadi ion2nya (misal dengan derajat dissosiasi = 0,00001 berarti yang terurai hanya  0,001% dari total konsentrasinya) sedangkan larutan elektrolit kuat hampir semuanya terurai (100% dari konsentrasi terurai)
•  Kadar/Konsentrasinya, bila sama jenisnya (sama2 elektrolit lemah atau sama2 elektrolit kuat) kekuatan larutan elektrolit ditentukan oleh konsentrasinya...semakin besar konsentrasi maka semakin besar kekuatannya. karena semakin banyak yang mengion.
• Jumlah ion yang terbentuk per molekul, konsentrasi larutan bukan satu2nya faktor yang mempengaruhi kekuatan larutan elektrolit....jumlah ion yang terbentuk per molekul pun juga punya pengaruh. sebagai contoh coba kalian perhatikan reaksi penguraian KCl dan CaCl2 pada contoh penguraian sebelumnya....dalam reaksi tersebut tiap satu molekul KCl menghasilkan 2 ion yaitu  satu ion K⁺ dan satu ion Cl^- sedangkan dalam reaksi penguraian CaCl2 menghasilkan satu ion Ca⁺ dan dua ion Cl^-....sehingga total Kcl menghasilkan 2 ion dan CaCl menghasilkan 3 ion.

misalnya :

Bandingkan kekuatan 0,3 K KCl dengan  0,2 M CaCl...?

Jawab :

Karena keduanya merupakan elektrolit kuat maka konsentrasi dan jumlahion per molekol lah yang menentukan...

Konsentrasi Ion pada KCl = 0,3 M.2 ion = 0,6 M

Konsentrasi Ion CaCl2 = 0,2 M.3 ion = 0,6 M

berarti kekuatan elektrolit kedua laratan tersebut sama....