Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit

Mata Pelajaran   : Kimia
Kelas / Semester : X / 2

Standar Kompetensi :
Memahami sifat-sifat larutan non elektrolit dan elektrolit, serta reaksi oksidasi-reduksi.

Kompetensi dasar : 
Mengidentifikasi sifat larutan non-elektrolit dan elektrolit berdasarkan data hasil percobaan. 

Indikator:
(1) Mengidentifikasi sifat-sifat larutan elektrolit dan non elektrolit melalui percobaan.
(2) Mengelompokkan larutan ke dalam larutan elektrolit dan non elektrolit berdasarkan hantaran listriknya.
(3) Menjelaskan penyebab kemampuan larutan elektrolit menghantarkan arus listrik.
(4) Mendeskripsikan bahwa larutan elektrolit dapat berupa senyawa ion dan senyawa kovalen polar.

Download Macromedia Flash

in here

electrochemical.swf
electrolytic.swf
electrolytic2.swf

Download powerpoint:

larutan elektrolit dan non elektrolit.ppt

credit video:  ZXNindonesia   http://youtu.be/k4WU-ylBYBs

1. LARUTAN

Apakah larutan itu?

Larutan adalah campuran yang bersifat homogen atau sama. Jika anda melarutkan 2 sendok makan gula putih (pasir) ke dalam segelas air, maka Anda telah mendapatkan larutan gula. Terdapat 2 larutan yaitu; larutan Elektrolit dan Larutan Non-Elektrolit.

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.

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

1.1 Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit merupakan larutan yang dibentuk dari zat elektrolit. Sedangkan zat elektrolit itu sendiri merupakan zat-zat yang di dalam air terurai membentuk ion-ionnya. Zat elektrolit yang terurai sempurna di dalam air disebut Elektrolit Kuat dan larutan yang dibentuknya disebut Larutan Elektrolit Kuat. Zat elektrolit yang hanya terurai sebagian membentuk ion-ionnya di dalam air disebut Elektrolit Lemah dan larutan yang dibentuknya disebut Larutan Elektrolit Lemah.

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) danCa²⁺ 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-

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 Br2namun 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⁺

1.2 Larutan Non-Elektrolit

Larutan non elektrolit merupakan larutan yang dibentuk dari zat non elektrolit. Sedangkan zat non elektrolit itu sendiri merupakan zat-zat yang di dalam air tidak terurai dalam bentuk ion-ionnya, tetapi terurai dalam bentuk molekuler.

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

1.3 Membedakan Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit

Larutan elektolit dan non elektrolit dapat dibedakan dengan jelas dari sifatnya yaitu penghantaran Listrik.

a). Larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik

Hal ini untuk pertama kalinya diterangkan oleh Svante August Arrhenius(1859-1927), seorang ilmuwan dari Swedia. Arrhenius menemukan bahwa zat elektrolit dalam air akan terurai menjadi partikel-partikel berupa atom atau gugus atom yang bermuatan listrik. Karena secara total larutan tidak bermuatan, maka jumlah muatan positif dalam larutan harus sama dengan muatan negatif.

Atom atau gugus atom yang bermuatan listrik itu dinamai ion. Ion yang bemuatan positif disebut kation, sedangkan ion yang bermuatan negatif disebut anion. Pembuktian sifat larutan elektrolit yang dapat menghantarkan listrik ini dapat diperlihatkan melalui eksperimen. Zat-zat yang tergolong elektrolit yaitu asam, basa, dan garam.

Contoh larutan elektrolit kuat : HCl, HBr, HI, HNO3, dan lain-lain
Contoh larutan elektrolit lemah :CH3COOH, Al(OH)3 dan Na2CO3

b). Larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.

Adapun larutan non elektrolit terdiri atas zat-zat non elektrolit yang tidak dilarutkan ke dalam air tidak terurai menjadi ion ( tidak terionisasi ). Dalam larutan, mereka tetap berupa molekul yang tidak bermuatan listrik. Itulah sebabnya larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik. Pembuktian sifat larutan non elektrolit yang tidak dapat menghantarkan listrik ini dapat diperlihatkan melalui eksperimen.
Contoh larutan non elektrolit : Larutan Gula (C12H22O11), Etanol (C2H5OH), Urea (CO(NH)2), Glukosa (C6H12O6), dan lain-lain

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).

1.4 Kekuatan Elektrolit

Kekuatan suatu elektrolit ditandai dengan suatu besaran yang disebut derajat ionisasi (α)

Keterangan :
Elektrolit kuat memiliki harga α = 1, sebab semua zat yang dilarutkan terurai menjadi ion.
Elektrolit lemah memiliki harga α<1, sebab hanya sebagian yang terurai menjadi ion.

Adapun non elektrolit memiliki harga α = 0, sebab tidak ada yang terurai menjadi ion.

Elektrolit kuat : α = 1(terionisasi sempurna)
Elektrolit lemah : 0 < α < 1 (terionisasi sebagian)
Non Elektrolit : α = 0 (tidak terionisasi)

1.5 Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat

 = 1 (terurai senyawa), pada persamaan reaksi ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan.aLarutan yang dapat memberikan lampu terang, gelembung gasnya banyak, maka laurtan ini merupakan elektrolit kuat. Umumnya elektrolit kuat adalah larutan garam. Dalam proses ionisasinya, elektrolit kuat menghasilkan banyak ion maka

Perlu diketahui pula elektrolit kuat ada beberapa dari asam dan basa.

Contoh :
NaCl (aq)

KI (aq)

Ca(NO3)2(g) Na+(aq) + Cl-(aq)

K+(aq) + I-(aq)

Ca2+(aq) + NO3-(aq)

Di bawah ini diberikan kation dan anion yang dapat membentuk elektrolit kuat.
Kation : Na+, L+, K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, NH4+
Anion : Cl-, Br-, I-, SO42-, NO3-, ClO4-, HSO4-, CO32-, HCO32-

1.6 Reaksi Ionisasi Elektrolit Lemah

Larutan yang dapat memberikan nyala redup ataupun tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya maka larutan ini merupakan elekrtolit lemah. Daya hantarnya buruh 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)

NH4OH(g) CH3COO-(aq) + H+(aq)

NH4+(aq) + OH-(aq)

Di bawah ini diberikan beberapa larutaan elektrolit lemah, tuliskanlah reaksi ionisasinya.
a. H2S(aq)
b. H3PO4 (aq)
c. HF(g) d. HCOOH(aq)
e. HCN(aq)

Jawaban :
a. H2S(aq)

b. H3PO4 (aq)

c. HF(g)

d. HCOOH(aq)

e. HCN(aq) 2H+(aq) + S2-(aq)

3H+(aq) + PO43-(aq)

H+(aq) + F-(aq)

H+(aq) + HCOO+(aq)

H+(aq) + CN-(aq)

2. Cara Larutan Elektrolit Menghantarkan Arus Listrik

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 elektrolit dapat menghantarkan listrik karena mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas. Ion-ion itulah yang menghantarkan arus listrik melalui larutan”.

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 terdiri dari larutan elektrolit kuat contohnya HCl, H2SO4, dan larutan elektrolit lemah

 contohnya CH3COOH, NH3, H2S.

Larutan elektrolit dapat bersumber dari senyawa ion (senyawa yang mempunyai ikatan ion) atau senyawa kovalen polar (senyawa yang mempunyai ikatan kovalen polar)

Zat elektrolit yang terurai dalam air menjadi ion-ion :
HaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)
HCl (g) H+ (aq) + Cl- (aq)
H2SO4 (aq) 2H+ (aq) + SO4 2- (aq)
HaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq)
CH3COOH (l) CH3COO- (aq) + H+ (aq)

Zat non elektrolit yang tidak terurai menjadi ion-ion, tapi tetap berupa molekul
C2H5OH (l) C2H5OH (aq)
CO(NH2)2 (s) CO(NH2)2 (aq)

Reaksi peruraian disebut elektrolisis
Reaksi reduksi : pada katode, electron ditangkap oleh ion
Reaksi oksidasi : pada anode, ion akan melepaskan electron
Berdasarkan pelepasan dan pengikatan oksigen
Reaksi oksidasi : reaksi pengikatan oksigen

Contoh : C6H1206 CO2 + 6H2O
3S + 2KClO3 2KCl + 3SO2

Reaksi Reduksi :Reaksi pelepasan oksigen
Contoh : Fe2O3 + 3CO 2Fe2 + 3CO2
CuO + H2 Cu + H2O

3. Hubungan Keelektrolitan dengan 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, CH4dan 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.

3.1 Senyawa Ion

Sebagai contoh dari kegiatan percobaan yang tergolong larutan elektrolit yang berikatan ion adalah garam dapur.

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

Cobalah perhatikan uraian berikut.

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.

Yang termasuk ke dalam senyawa ion adalah senyawa basa dan garam.
NaCl (s) + air Na+ (aq) + Cl-(aq)

3.2 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:

Reaksi ionisasi nya adalah sebagai berikut : HCL(aq) H+(aq) + Cl-(aq)
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.

HCl(g) + H2O(l)

HCl(g)

HCl(g) H3O+(aq) + Cl-(aq)

H3O+ + Cl-(g)

H+(aq) + Cl-(aq)

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.

4. Kesimpulan

Suatu larutan akan dapat menghantarkan listrik apabila lrutan tersebut memiliki ion-ion yang bergerak bebas, tapi apabila ion-ion berbentuk rapat dan kuat, sehingga tidak dapat bergerak bebas maka larutan tersebut tidak dapat menghantarkan listrik.