Menguji Daya Hantar Listrik pada Larutan

I.      Tujuan Penelitian

o Siswa dapat mengamati gejala-gejala hantaran listrik beberapa larutan

o Siswa dapat membedakan Laruta Elektrolit dan Non Elektrolit

o Siswa dapat membedakan larutan yang termasuk elektrolit kuan dan elektrolit lemah

II.     Dasar Teori

LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT

Larutan adalah campuran homogen dua zat atau lebih yang saling melarutkan diri dan masing-masing zat penyusunnya tidak dapat diedakan lagi secara fisik. Larutan terdiri dari zat pelarut dan terlarut. Berdasarkan daya hantar listriknya(daya ionisasinya), larutan dibagi menjadi 2 macam, yaitu larutan elektrolit dan non elektrolit.

1.   LARUTAN ELEKTROLIT

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Larutan ini terbagi lagi menjadi 2, yaitu: elektrolit kuat dan elektrolit lemah.

       1. Elektrolit Kuat

Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar listrik yang kuat, karena zat terlarutnya didalam pelarut (umumnya air), seluruhnya berubah menjadi ion-ion (alpha = 1).

Yang tergolong elektrolit kuat adalah:

a.   Asam-asam kuat, seperti : HCl, HCl0₃, H₂SO₄, HNO₃ dan lain-lain.

b.   Basa-basa kuat, yaitu basa-basa golongan alkali dan alkali tanah, seperti: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂ dan lain-lain.

c.   Garam-garam yang mudah larut, seperti: NaCl, KI, Al₂(SO₄)₃ dan lain-lain. 2.Elektrolit Lemah

Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah dengan harga derajat ionisasi sebesar: O < alpha < 1.

        Yang tergolong elektrolit lemah:

a.   Asam-asam lemah, seperti : CH₃COOH, HCN, H₂CO₃, H₂S dan lain-lain

b.   Basa-basa lemah seperti : NH₄OH, Ni(OH)₂ dan lain-lain

c.   Garam-garam yang sukar larut, seperti : AgCl, CaCrO₄, PbI₂ dan lain-lain

       2.   LARUTAN NON-ELEKTROLIT

Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak mengion).

       Tergolong ke dalam jenis ini misalnya:

a.   Larutan urea (CO(NH₂)₂)

b.   Larutan sukrosa

c.   Larutan gula (C₁₂H₂₂o₁₁)

d.   Larutan glukosa (C₆H₁₂O₆)

e.   Larutan alkohol (C₂H₅OH)

PERBANDINGAN SIFAT-SIFAT LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT

Larutan Elektrolit	Larutan Non Elektrolit
1.  Dapat menghantarkan listrik 2.  Terjadi proses ionisasi (terurai menjadi ion-ion) 3.  Lampu dapat menyala terang atau redup 4.  Terdapat gelembung gas	1.  Tidak dapat menghantarkan listrik 2.  Tidak terjadi proses ionisasi 3.  Lampu tidak menyala 4.  Pada umunya tidak terdapat gelembung gas

GAMBARAN BENTUK MOLEKUL ELEKTROLIT KUAT, ELEKTROLIT LEMAH, dan NON ELEKTROLIT

Jenis Larutan	Sifat dan Pengamatan Lain	Contoh Senyawa	Reaksi Ionisasi
Elektrolit Kuat	-   Terionisasi sempurna -   Menghantarkan arus listrik -   Lampu menyala terang -   Terdapat gelembung gas	NaCl, NaOH, H2SO4, HCl, dan KCl	NaCl ---> Na+ + Cl- NaOH ---> Na+ + OH- H2SO4 ---> H+ + SO42- HCl ---> H+ + Cl- KCl ---> K+ + Cl-
Elektolit Lemah	-   Terionisasi sebagian -   Menghantarkan arus listrik -   Lampu menyala redup -   Terdapat gelembung gas	CH3COOH, N4OH, HCN, dan Al(OH)3	CH3COOH --> H+ + CH3COOH- HCN --> H+ + CN- Al(OH)3 --> Al3+ + OH-
Non Elektrolit	-   Tidak terionisasi -   Tidak menghantarkan arus listrik -   Lampu tidak menyala -   Tidak terdapat gelembung gas	C6H12O6 C12H22O11 CO(NH2)2 C2H5OH	C6H12O6 C12H22O11 CO(NH2)2 C2H5OH

REAKSI IONISASI

Larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik disebabkan penguraian zat menjadi ion-ion penyusunnya (proses ionisasi) dalam pelarut air.

A.   Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah

Jenis dan konsentrasi (kepekatan) suatu larutan dapat berpengaruh terhadap daya hantar listriknya. Untuk menunjukkan kekuatan elektrolit digunakan derajat ionisasi. Makin besar harga α, makin kuat elektrolit tersebut.

1.   Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat

Larutan yang dapat memberikan lampu terang, gelembung gasnya banyak, maka larutan ini merupakan elektrolit kuat. Umumnya elektrolit kuat adalah larutan garam. Dalam proses ionisasinya, elektrolit kuat menghasilkan banyak ion maka a=1 (terurai senyawa), pada persamaan reaksi ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan. Elektrolit kuat ada beberapa dari asam dan basa

Contoh:

NaCl (aq) ---> Na⁺ (aq) + Cl^- (aq)

KI (aq) ---> K⁺ (aq) + I^- (aq)

Ca(NO₃)₂ (g) ---> Ca₂⁺ (aq) + NO₃^- (aq)

Kation dan anion yang dapat membentuk elektrolit kuat.

Kation:      Na⁺, L⁺, K⁺, Mg²+, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, NH⁴⁺

Anion:       Cl^-, Br^-, I^-, SO₄^2-, NO₃^-, ClO₄^-, HSO₄^-, CO₃^2- , HCO₃^2-

2.   Reaksi Ionisasi Elektrolit Lemah

Kemampuan elektrolit menghantarkan arus listrik dalam larutannya disebabkan oleh adanya ion – ion yang dihasilkan dari reaksi ionisasi elektrolit dalam air. Reaksi umum ionisasi dapat dituliskan sebagai berikut :

AxBy_(s) ---> x A^y+ _(aq) + yB ^x- _(aq)

Reaksi ini tidak dapat terjadi pada non elektrolit, di mana proses pelarutan pada non elektrolit hanya proses pelarutan biasa, yang tidak disertai proses ionisasi. Misalnya :

C₆H₁₂O₆(s) ---> C₆H₁₂O_{6 (aq)}

Semakin besar kemampuan elektrolit terionisasi, semakin banyak jumlah ion yang dihasilkan dari reaksi ionisasi, maka akan semakin kuat daya hantar listrik yang dihasilkan. Elektrolit yang terionisasi sempurna atau mendekati sempurna dan memiliki daya hantar listrik kuat disebut elektrolit kuat, sedangkan elektrolit yang hanya terionisasi sebagian dan memilliki daya hantar lemah disebut elektrolit lemah.

Selain itu, Larutan yang dapat memberikan nyala redup ataupun tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya maka larutan ini merupakan elekrtolit lemah. Daya hantarnya buruk dan memiliki á (derajat ionisasi) kecil, karena sedikit larutan yang terurai (terionisasi). Makin sedikit yang terionisasi, makin lemah elektrolit tersebut. Dalam persamaan reaksi ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik) artinya tidak semua molekul terurai (ionisasi tidak sempurna)

Contoh:

CH₃COOH(aq) ---> CH₃COO^- (aq) + H⁺ (aq)

NH₄OH(g) ---> NH₄⁺ (aq) + OH^- (aq)

III.    Alat

a)     Sumber Arus

b)     Kabel

c)      Gelas Kimia

d)     Bola Lampu

e)     Elektroda

f)       Saklar

g)     Gelas Beker

h)    Tisu

IV.    Bahan

a)     Larutan garam dapur (NaCl) secukupnya

b)     Larutan asam cuka (CH₃COOH)

c)      Larutan sabun secukupnya

d)     Larutan urea secukupnya

e)     Larutan gula (C₁₂H₂₂O₁₁) secukupnya

f)       Air sumur / kran (H₂O) secukupnya

g)     Larutan soda kue secukupnya

h)    Air aki

V.  Prosedur Percobaan

1)      Rangkaian alat uji daya hantar listrik sehingga berfungsi dengan baik

2)     Ambillah masing-masing 100 ml larutan yang akan diuji daya hantar listriknya dan masukkan ke dalam gelas kimia yang diberi label

3)     Ujilah daya hantar listrik larutan NaCl dengan menggunakan rangkaian alat penguji elektrolit dengan cara mencelupkan elektroda ke dalam larutan!

4)     Amati perubahan yang terjadi dan apakah lampu menyala, dan lihat perubahan di sekitar elektroda (catat dalam table pengamatan)!

5)     Dengan cara yang sama, ujilah daya hantar larutan lain yang tersedia.

Catatan : Setiap mengganti larutan, elektroda harus dibersihkan dengan aquades dan dikeringkan terlebih dahulu.

VI.    Tabel Pengamatan

No	Nama Larutan	Rumus Kimia	Nyala Lampu	Gelembung Udara (Ada, Tidak ada)
1	Gula	C12H22o11	Tidak Menyala	Gelembung kecil dan sangat sedikit
2	Garam Dapur	NaCl	Menyala sangat terang	Gelembung besar dan sangat banyak
3	Air Sabun	NaOH	Menyala terang	Gelembung kecil dan banyak
4	Larutan Urea
5	Air Aki
6	Asam Cuka	CH3COOH	Menyala redup	Gelembung kecil dan agak banyak
7	Larutan Soda Kue
8	Air Sumur	H2O

VII. Pertanyaan/Bahan Diskusi

1)      Gejala apakah yang menandai hantaran listrik melalui larutan ?

Jawab :

Yang menandai terjadinya hantaran melalui larutan pada praktik ini adalah menyalanya lampu dan adanya gelembung udara yang dihasilkan oleh larutan.

2)     Kelompokkan larutan uji berdasarkan nyala lampu dan pengamatan elektroda:

·      Kelompok menyala terang dan timbul gelombung udara

·      Kelompok tidak menyala tetapi tidak timbul gelembung

·      Kelompok tidak menyala dan tidak timbul gelembung

NO	Menyala Terang dan Timbul Gelembung	Tidak Menyala dan Timbul Gelembung	Tidak Menyala dan Tidak Timbul Gelembung
1.

            3).  Tuliskan reaksi ionisasi dari larutan :

a)     NaCl

b)     CH₃COOH

c)      HCl

d)     NaOH

e)     H₂SO₄

f)       KI

                 Jawab :

No	Larutan	Reaksi Ionisasi
1 2 3 4 5 6	Larutan garam dapur (NaCl) Larutan asam cuka (CH3COOH) Larutan asam klorida (HCl) Larutan natrium hidroksida (NaOH) Larutan asam sulfat (H2SO4) KI	NaCl(aq) à Na+(aq) + Cl-(aq) CH3COOH(aq) àH+(aq)  +  CH3COO –(aq) HCl(aq)   à  H+(aq)  + Cl –(aq) NaOH(aq)  à Na+(aq)  +  OH –(aq) H2SO4(aq)  à H22+(aq)  +  SO42-(aq)

4)     Dari hasil eksperimen, sebutkan larutan yang bersifat elektrolit dan non elektrolit.

Jawab  : 1.  Larutan Nonelektrolit    = Larutan gula dan Air Sumur

         2.  Larutan Elektrolit Lemah = Larutan asam cuka.

             Larutan Elektrolit Kuat = Larutan Gara, Air Sabun.

5)      Apakah penyebab larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik?

Jawab :

Karena telah terjadi reaksi ionisasi pada larutan elektrolit, yaitu pembentukan ion + dan ion – dari suatu zat elektrolit dalam air. Sehingga larutan elektrolit tersebut dapat menghantarkan arus listrik.

VIII.   Kesimpulan

1.   Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan listrik. Suatu larutan dapat digolongkan ke larutan elektrolit karena larutan tersebut dapat terionisasi. Larutan elektrolit terbagi dua, yaitu:

-   Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah. Pada elektrolit lemah, ionisasi terjadi secara tidak sempurna (terionisasi sebagian).

Contoh: Larutan NH₃ (ammonia) dan larutan CH₃COOH (asam cuka)

-    Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar listrik yang kuat karena zat terlarutnya didalam pelarut (umumnya air), seluruhnya berubah menjadi ion-ion (alpha = 1). Pada elektrolit kuat, ionisasi terjadi secara sempurna (terionisasi seluruhnya).

Contoh: Larutan NaCl (garam), larutan HCl (Asam Klorida), larutan NaOH, larutan H₂SO₄ (Asam Sulfat), dll

      2.   Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak mengion).

Contoh: Larutan gula (C₁₂H₂₂O₁₁), larutan glukosa (C₆H₁₂O₆), air suling, dll

      3.   Larutan elektrolit dan non elektrolit dapat dibedakan melalui kedaan lampu yang menyala/tidak saat batang elektroda dicelupkan, dan juga gelembung-gelembung yang terdapat di sekitar elektroda.

Semakin terang nyala suatu lampu, maka semakin kuat daya hantar listrik larutan tersebut. Sebaliknya, semakin redup nyala suatu lampu, maka semakin buruk daya hantar listrik suatu larutan.

       4.   Cara kerja larutan elektrolit hingga dapat menyalakan lampu adalah sebagai berikut, senyawa yang dilarutkan akan terionisasi sehingga menjadi ion positif (kation) dan negatif (anion) yang bergerak bebas. Selanjutnya kation akan menuju elektroda negatif (katoda) dan anion akan menuju elektroda positif (anoda) sehingga terjadi aliran elektron yang menghantarkan listrik. Lampu akan mati ketika tidak ada lagi yang dapat terionisasi.