Upload
others
View
22
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Klasifikasi Elektrolit
Perhitungan derajat disosiasi untuk berbagai elektrolit dalam larutan berair
menunjukkan bahwa secara praktis semua garam terdisosiasi sempurna menjadi
ion-ionnya. Hal yang sama juga berlaku untuk asam-asam dan basa-basa kuat.
Seperti yang diharapkan dari derajat disosiasinya yang tinggi, larutan dari zat-zat
ini merupakan konduktor elektrik yang baik. Di lain pihak, terdapat banyak zat
yang larutannya menunjukkan konduktivitas yang relatif rendah, hal ini
menandakan bahwa larutan-larutan tersebut hanya sedikit terdisosiasi. Di antara
larutan-larutan ini termasuk sejumlah besar asam-asam organik seperti asam
asetat, propanoat, dan benzoat; asam-asam anorganik seperti asam karbonat, asam
sulfida, dan asam sianida; dan basa-basa seperti ammonium, seng, dan timbal
hidroksida.
Larutan dari zat-zat yang menunjukkan konduktansi yang baik dan
menandakan derajat disosiasi yang tinggi dalam larutan digolongkan sebagai
elektrolit kuat.Sebaliknya, larutan dari zat-zat yang hanya menunjukkan
konduktivitas yang lemah dan derajat disosiasi yang rendah disebut elektrolit
lemah (Maron, 1978).
2.2 Konduktivitas Elektrolit
Hambatan suatu konduktor elektrolit terhadap arus yang lewat dapat ditentukan
dengan menggunakan Hukum Ohm terhadap konduktor tersebut.Namun, sebagai
pengganti hambatan, di sini lebih sesuai menggunakan istilah konduktansi, yang
mana merupakan kebalikan dari hambatan listrik.
Universitas Sumatera Utara
Seperti yang telah diketahui, hambatan tiap konduktor berbanding lurus
secara langsung dengan panjangnya dan berbanding terbalik dengan luas
permukaannya,
R = ρ 𝑙𝑙𝐴𝐴 (1)
di mana R adalah hambatan dalam ohm, l adalah panjang dalan sentimeter, A
adalah luas dalam sentimeter kuadrat, dan ρ adalah hambat jenis. Nilai ρ
tergantung pada dan merupakan karakteristik alami dari konduktor tersebut. Dari
persamaan (1) pernyataan untuk konduktansi L adalah sebagai berikut :
L = 1𝑅𝑅 = 1
ρ𝐴𝐴𝑙𝑙
L = κ 𝐴𝐴𝑙𝑙 (2)
di mana κ = 1 / ρ merupakan konduktansi jenis dari konduktor, satuannya
dinyatakan dalam kebalikan ohm atau mhos per sentimeter atau ohm-1 per
sentimeter (Maron, 1978).
Jelas sekali bahwa suatu zat yang memiliki tahanan yang sangat kecil
terhadap aliran arus akan melewatkan lebih banyak arus. Dengan demikian
kemampuan suatu zat untuk menghantarkan listrik atau konduktivitas merupakan
kebalikan dari tahanan.Kebalikan dari tahanan jenis ini disebut konduktansi
spesifik atau konduktivitas spesifik. Konduktansi atau konduktivitas jenis ini
didefinisikan sebagai : konduktivitas satu sentimeter kubik (cc) suatu larutan
elektrolit. Konduktivitas spesifik disimbolkan dengan κ (kappa). Dengan
demikian,
κ =1 𝜌𝜌
= 1𝑅𝑅x 1
𝐴𝐴 (3)
Konduktivitas spesifik meningkat jika : (i) konsentrasi ion, dan (ii)
kecepatan ion-ion yang bersangkutan juga meningkat (Bahl, 2008).
Universitas Sumatera Utara
Suatu besaran yang lebih berguna adalah konduktivitas ekivalen (Ʌ).
Konduktivitas ekivalen suatu larutan didefinisikan sebagai konduktivitas di antara
dua elektroda yang berjarak 1 m satu sama lain yang mengandung tepat 1 ekivalen
zat elektrolit. Satu ekivalen zat elektrolit adalah jumlah zat yang terlarut dalam
larutan yang akan menghasilkan muatan eN0 dan –eN0, di mana e adalah muatan
listrik dan N0 adalah bilangan Avogadro. Misalkan konsentrasi larutan elektrolit
adalah c ekivalen per liter, maka volume larutan yang mengandung 1 ekivalen
akan menjadi 1 / c liter. Dengan demikian konduktivitas ekivalen diberikan oleh
persamaan :
Ʌ = 𝜅𝜅1000𝑐𝑐
(4)
di mana faktor 1000 berguna mengubah konsentrasi menjadi ekivalen m-3(1 liter =
10-3 m3). Karena satuan κ adalah Ω -1m-1, Ʌ memiliki satuan Ω -1 ekivalen-1
m2.Keuntungan menggunakan Ʌ sebagai pengganti konduktivitas spesifik (κ)
adalah Ʌ memudahkan ki ta untuk mengubah pengukuran-pengukuran
konduktivitas yang berbeda menjadi satuan konsentrasi yang umum.
Dalam satuan SI, kita menggunakan konduktivitas molar (Ʌ) yang
diberikan oleh persamaan κ / 1000 c, di mana c sekarang dalam satuan mol liter-1
dan Ʌ dalam Ω -1 mol-1 m2. Untuk elektrolit univalen seperti NaCl, konduktivitas
ekivalen sama dengan konduktivitas molar. Untuk larutan bivalen seperti CuSO4,
konduktivitas molar adalah dua kali konduktivitas ekivalen (Chang, 1977).
Berdasarkan konduktivitasnya, dapat dikelompokkan 2 bagian kelas
elektrolit.Elektrolit kuat, seperti kebanyakan garam, dan asam-asam seperti asam
klorida, asam nitrat, dan sulfat, memiliki konduktivitas molar yang tinggi yang
meningkat tidak terlalu besar ketika diencerkan.Elektrolit lemah, seperti asam
asetat dan asam-asam organik lainnya dan larutan ammonia, yang memiliki
konduktivitas molar yang rendah pada konsentrasi tinggi, tetapi nilainya naik
cukup besar ketika diencerkan (Moore, 1983).
Universitas Sumatera Utara
2.3 Variasi Konduktivitas terhadap Konsentrasi
2.3.1. Variasi Konduktivitas terhadap Konsentrasi Elektrolit Kuat
Konduktivitas ekivalen suatu larutan tidak bervariasi secara linear dengan
konsentrasi. Pengaruh konsentrasi pada konduktivitas ekivalen dapat dipelajari
dengan memplotkan nilai-nilai Ʌ dengan nilai akar dari konsentrasi. Diketahui
bahwa variasi konduktivitas ekivalen dengan √𝐶𝐶 bergantung pada sifat elektrolit
tersebut.
Elektrolit kuat terionisasi sempurna pada berbagai konsentrasi (atau
pengenceran).Peningkatan konduktivitas ekivalen bukan karena peningkatan arus
yang dibawa oleh spesi ion. Faktanya hal ini disebabkan oleh penurunan gaya
tarik-menarik di antara ion-ion yang muatannya berlawanan seiring dengan
penurunan konsentrasi (atau peningkatan pengenceran). Pada konsentrasi yang
lebih tinggi, gaya tarik-menarik di antara ion-ion yang berlawanan meningkat (F
∞ q1 q2 / r2). Sebagai akibatnya, hal ini mempengaruhi kecepatan ion-ion dalam
pergerakannya menuju elektroda yang bermuatan berlawanan.Peristiwa ini disebut
interferensi ionik.Ketika suatu larutan menjadi semakin encer, konduktivitas
ekivalen meningkat, hingga mencapai nilai batasnya.Nilai ini disebut sebagai
konduktivitas ekivalen pada pengenceran yang tidak terbatas (konsentrasi nol).
2.3.2. Teori Debye-Huckel
Suatu penjelasan yang masuk akal untuk penurunan konduktivitas molar seiring
dengan kenaikan konsentrasi untuk elektrolit kuat pertama kali diusulkan pada
tahun 1984 oleh seorang berkebangsaan Jerman Johannes Jacobus van Laar
(1860-1938).Ia mengatakan bahwa gaya-gaya elektrostatis yang kuat yang ada di
dalam suatu larutan ionik memiliki pengaruh yang penting pada sifat-sifat larutan.
Tahun 1923, Debye dan Huckel mengumumkan suatu hubungan
matematis yang rumit.Menurut teori ini, penurunan konduktivitas molar elektrolit
Universitas Sumatera Utara
kuat disebabkan oleh saling interferensi ion-ion, yang menjadi semakin kuat
ketika konsentrasi meningkat. Karena gaya tarik-menarik yang kuat di antara ion-
ion yang berlawanan tanda, susunan ion-ion di dalam larutan tidak sepenuhnya
acak. Di daerah sekitar tiap ion positif, terdapat kecenderungan menarik ion-ion
negatif daripada ion-ion positif, sedangkan untuk tiap ion negatif terdapat
kecenderungan menarik ion-ion positif daripada negatif.Misalkan pada NaCl,
dalam bentuk padatan terdapat susunan yang teratur ion natrium dan ion
klorida.Ketika NaCl dilarutkan dalam air, susunan ini masih dipertahankan
sedikit. Ion-ion jaraknya menjadi lebih jauh satu sama lain daripada dalam
padatan; oleh karena itu gaya tarik-menarik elektrostatik menjadi lebih kecil dan
gerakan termal menyebabkan ketidakteraturan. Namun demikian, sejumlah kecil
susunan yang masih ada cukup untuk memberikan pengaruh yang penting pada
konduktivitas larutan (Laidler, 1982).
Teori Debye-Huckel menjelaskan bahwa kenaikan konduktivitas larutan
elektrolit kuat terhadap pengenceran didasarkan pada dua pengaruh berikut :
a. Efek Relaksasi atau Efek Asimetris
Di dalam larutan, setiap ion dikelilingi oleh suatu atmosfer ionik dari muatan yang
berlawanan. Selama tidak ada medan listrik yang diberikan, atmosfer ionik tetap
simetris di sekitar ion pusat. Namun, ketika arus listrik dilewatkan melalui larutan,
ion-ion yang berada di tengah bergerak menuju elektroda yang berlawanan
muatan.Ketika ion tersebut bergerak keluar dari atmosfer ionik, ion tersebut
membentuk lagi suatu atmosfer ionik dengan muatan yang berlawanan dan
meninggalkan atmosfer ionik yang lama.Namun demikian, perusakan atmosfer
ionik yang lama dan pembentukan atmosfer ionik yang baru tidak terjadi seketika
itu juga.Terdapat suatu rentang waktu yang disebut waktu relaksasi di antara
perusakan atmosfer yang lama dan pembentukan atmosfer yang baru.Selama
waktu ini, atmosfer ionik yang lama menarik ion yang bergerak ke arah yang
berlawanan dan dengan demikian menghambat pergerakannya.Dengan demikian
efek ini disebut efek relaksasi.
Penjelasan alternatifnya, dapat diasumsikan bahwa ketika ion pusat
bergerak, bentuk simetris atmosfer ionik akan hilang; semakin banyak ion pada
Universitas Sumatera Utara
atmosfer ionik ditinggalkan di belakang daripada yang ada di depan. Kelebihan
ion pada atmosfer ionik yang ada di belakang ion yang bergerak akan menarik
kembali ion dan menahan pergerakannya. Sehingga efek yang disebabkan tidak
simetrisnya atmosfer ionik dari ion yang bergerak disebut efek asimetris.
b. Efek Elektroforesis
Ketika tegangan listrik diberikan, ion pusat bergerak ke satu arah dan atmosfer ion
yang bermuatan berlawanan bergerak ke arah yang sebaliknya.Saat atmosfer ionik
ini bergerak, molekul-molekul pelarut yang terasosiasi dengannya juga
bergerak.Dengan demikian aliran atmosfer ionik dan molekul-molekul pelarut
yang terikat padanya terjadi dengan arah yang berlawanan dengan pergerakan ion
pusat. Dengan kata lain, ion pusat bergerak melawan arus. Dengan demikian
pergerakan ion semakin terhambat.Efek ini disebut Efek Elektroforesis. Di
samping dua efek di atas, gaya penahan ketiga adalah tahanan geseran normal
yang disebabkan oleh medium yang mana tergantung pada viskositas medium,
konstanta dielektrik dan sebagainya.
Berdasarkan penjelasan tersebut, Debye dan Huckel (1923) menurunkan
suatu pernyataan matematis untuk variasi konduktivitas ekivalen terhadap
konsentrasi.Persamaan ini lebih lanjut dikembangkan oleh Onsager (1926-27) dan
sekarang dikenal sebagai Persamaan Debye-Huckel-Onsageratau secara sederhana
disebut Persamaan Onsager. Untuk suatu elektrolit bervalensi satu, persamaan
tersebut dinyatakan dalam bentuk :
( ) ( ))5(1020,84,82
02/3
5
2/10 cDTDTc
Λ
×+−Λ=Λ
η
di mana : cΛ = Konduktivitas ekivalen pada konsentrasi c
0Λ = Konduktivitas ekivalen pada pengenceran tidak
terbatas
D = Konstanta dielektrik medium
η = Viskositas medium
T = Suhu larutan dalam derajat mutlak
Universitas Sumatera Utara
c = Konsentrasi larutan dalam mol/liter
Karena D dan η nilainya tetap untuk pelarut tertentu, maka pada suhu
yang tetap, persamaan di atas dapat dinyatakan dalam bentuk :
( ) )6(00 cc ΒΛ+Α−Λ=Λ
di mana A dan B nilainya tetap untuk pelarut tertentu pada suhu tertentu (Madan,
2007).
Pengukuran konduktivitas yang cukup teliti dilakukan oleh Kohlrausch di
abad ke-19; beberapa datanya ditunjukkan dalam Gambar 2.1. Berdasarkan
persamaan (4), kelihatannya bahwa Ʌ tida k akan tergantung pada konsentrasi
larutan (κ berbanding lurus dengan konsentrasi, tetapi κ / c seharusnya menjadi
tetap untuk zat tertentu). Namun demikian, hal ini tidak sesuai kenyataan. Sebagai
pengganti, Kohlrausch menemukan hubungan berikut yang sesuai untuk larutan
elektrolit kuat :
Ʌ = Ʌ0 – B √𝑐𝑐 (7)
di mana B adalah tetapan untuk elektrolit tertentu dan Ʌ 0 adalah konduktivitas
ekivalen pada pengenceran tak hingga; yakni, Ʌ = Ʌ 0 ketika c → 0. Dengan
demikian Ʌ0 dapat dengan cepat diperoleh dengan memplotkan Ʌ dengan √𝑐𝑐 dan
ekstrapolasinya ke konsentrasi nol. Metode ini tidak sesuai untuk elektrolit lemah
karena kecuraman kurva tersebut pada konsentrasi yang rendah (Chang, 1977).
Tidak seperti konduktivitas jenis (κ), konduktivitas ekivalen Ʌ baik
elektrolit kuat maupun lemah meningkat jika diencerkan.Alasan untuk hal ini
adalah bahwa penurunan konduktivitas jenis (κ) masih lebih kecil dibandingkan
dengan kenaikan nilai 1/C pada pengenceran, dan dengan demikian Ʌ
meningkat.Dari grafik yang dibuat antara Ʌ vs. √𝐶𝐶 pada Gambar 2.1., dapat
Universitas Sumatera Utara
dilihat bahwa nilai Ʌ untuk elektrolit lemah dan kuat berperilaku berbeda ketika
konsentrasi diturunkan. Pada pengenceran elektrolit kuat hingga konsentrasi 0,001
atau 0,0001 N, Ʌ dengan cepat mencapai suatu nilai mendekati nilai batas
konduktivitas pada konsentrasi nol, Ʌ o. Di lain pihak, walaupun konduktivitas
ekivalen elektrolit lemah meningkat dengan cepat pada pengenceran, pada
konsentrasi yang disebutkan di atas masih sangat jauh dari nilai batasnya. Sebagai
contoh, Ʌ pada 25 oC untuk larutan 0,001 N natrium klorida adalah 123,7
sedangkan Ʌo adalah 126,5. Pada konsentrasi dan temperatur yang sama Ʌ untuk
asam asetat hanya 49,2, sementara Ʌ o adalah 390,7. Karena perbedaan yang
mendasar ini dalam hal sifat konduktivitas ekivalen elektrolit kuat dan lemah pada
pengenceran, prosedur yang bermacam-macam harus digunakan untuk
memperoleh nilai batas konduktivitas ekivalennya (Maron, 1978).
Gambar 2.1.Variasi konduktivitas molar sebagai fungsi konsentrasi
molar : (a)elektrolit kuat dan (b)elektrolit lemah (Sumber : Maron, 1978)
Nilai Ʌ yang diperhitungkan ke konsentrasi nol disebut konduktivitas
molar pada pengenceran yang tidak terbatas, Ʌ o. Perhitungan ini dibuat dengan
mudah untuk elektrolit kuat tetapi tidak mungkin untuk membuatnya dengan
akurat untuk elektrolit lemah karena kenaikan Ʌ yang curam pada pengenceran
yang banyak, di mana pengukuran dari percobaan menjadi tidak pasti (Moore,
1983).
Universitas Sumatera Utara
2.3.3. Variasi Konduktivitas terhadap Konsentrasi Elektrolit Lemah
Elektrolit lemah memiliki konsentrasi ionik yang lemah dan dengan demikian
gaya-gaya interionik dapat diabaikan.Kecepatan ion-ion tidak terpengaruh dengan
penurunan konsentrasi (atau peningkatan pengenceran).Peningkatan dalam
konduktivitas ekivalen seiring dengan peningkatan pengenceran disebabkan oleh
peningkatan jumlah spesi pembawa arus. Dengan kata lain, derajat ionisasi (α)
meningkat. Dengan demikian peningkatan konduktivitas ekivalen (Ʌ) dalam
kasus elektrolit lemah disebabkan oleh peningkatan jumlah ion (Bahl, 2007).
Konduktivitas molar elektrolit lemah turun jauh lebih cepat dengan
kenaikan konsentrasi. Arrhenius mengusulkan bahwa derajat disosiasi suatu
elektrolit dihubungkan dengan konduktivitas molar oleh persamaan :
α = ɅɅo
(8)
Ostwald menggunakan hubungan ini dan menghubungkannya dengan
hukum aksi massa untuk menjelaskan variasi konduktivitas molar elektrolit lemah
dengan konsentrasi. Perhatikan disosiasi asam asetat : HAc ↔ H + + Ac- ; jika α
adalah derajat disosiasinya, maka [H+]= [Ac-] = α c, d an [HAc] = (1- α) c.
Konstanta kesetimbangannya adalah :
)9(1
2
αα−
=cK
Dengan menggunakan α = ɅɅo
, kita memperoleh :
)10()( 00
2
Λ−ΛΛΛ
=cK
Sebagai hubungan di antara Ʌ dan c; Hukum Pengenceran Ostwald.
Universitas Sumatera Utara
Untuk memperoleh nilai Ʌ o untuk suatu elektrolit lemah kita
menggunakan Hukum Kohlrausch. Dengan menggunakan asam asetat sebagai
contoh, kita peroleh pada pengenceran tidak terbatas :
Ʌo HAc = λ0 H+ + λ0 Ac-
Pada tiap sisi dari persamaan ini kita tambahkan Ʌ o garam dari asam kuat dan
basa kuat, seperti NaCl,
Ʌo HAc + Ʌo NaCl = λ0 H+ + λ0 Cl- + λ0 Na+ + λ0 Ac- ,
yang selanjutnya dapat ditulis dalam bentuk :
Ʌo HAc + Ʌo NaCl = Ʌo HCl + ɅoNaAc ;
dengan demikian :
Ʌo HAc = Ʌo HCl + Ʌo NaAc - Ʌo NaCl
Konduktivitas molar pada sisi kanan semuanya dapat diperoleh dengan ektrapolasi
pada grafik plot Ʌ dengan √𝑐𝑐 , karena semua zat-zat yang terlibat merupakan
elektrolit kuat.
Suatu metode alternatif untuk memperoleh K dan Ʌ o untuk suatu elektrolit
lemah dengan menyusun ulang persamaan (10) sehingga diperoleh persamaan :
)11(11200 Λ
Λ+
Λ=
Λ Kc
Jika 1/Ʌ diplotkan terhadap cɅ, diperoleh suatu garis lurus, yang nilai
intersepnya sama dengan 1/ Ʌ o dan kemiringannya sebesar 1/ 20ΛK . Metode ini
hanya memerlukan data pada konduktivitas elektrolit lemah itu sendiri (Castellan,
1964).
2.4 Variasi Konduktivitas terhadap Suhu
Universitas Sumatera Utara
Konduktivitas semua elektrolit meningkat seiring kenaikan suhu. Variasi Ʌ o
terhadap suhu dapat dinyatakan dengan persamaan
Ʌo(t) = Ʌo(25oC) [1 + β(t – 25)] (12)
di mana Ʌ o(t) adalah batas konduktansi ekivalen pada suhu toC, Ʌ o(25oC) pada
suhu 25oC, dan β adalah suatu tetapan. Untuk garam-garam β biasanya adalah
0,022 hingga 0,025, untuk asam 0,016 hingga 0,019. Perilaku yang sama
ditunjukkan oleh konduktivitas ekivalen elektrolit kuat pada konsentrasi tertentu.
Namun, dengan elektrolit lemah, variasi Ʌ dengan temperatur tidak biasa, karena
pada elektrolit lemah pemanasan tidak hanya meningkatkan kecepatan ion-ion dan
perubahan gaya-gaya interionik, tetapi juga derajat disosiasinya (Maron, 1978).
Persamaan di atas berlaku untuk konduktivitas tiap-tiap ion, dan untuk
hampir semua ion, kecuali H+ dan OH-, nilai β adalah 0,018 hingga 0,022; untuk
ion hidrogen adalah 0,0142, dan untuk ion hidroksil adalah 0,016. Dengan ini,
dapat dikatakan bahwa semakin tinggi konduktivitas ionik semakin kecil koefisien
suhu, sehingga perbedaan nilai untuk ion-ion yang berbeda menjadi semakin kecil
ketika suhu dinaikkan.
Kesimpulan yang dikemukakan tersebut secara khusus berlaku untuk
pengenceran yang tidak terbatas, tetapi hanya berlaku untuk elektrolit kuat pada
konsentrasi yang cukup besar. Namun untuk elektrolit lemah, memperlihatkan
beberapa ketidaknormalan :konduktivitas elektrolit lemah terutama tergantung
pada derajat disosiasi, dan karena nilainya biasanya berkurang jika suhu
dinaikkan, maka kemungkinan konduktivitas, khususnya untuk larutan dengan
konsentrasi tinggi, meningkat hingga suatu nilai maksimum dan kemudian
berkurang ketika suhu dinaikkan (Glasstone, 1968).
2.5 Hukum Perpindahan Ion Bebas
Universitas Sumatera Utara
Karena di dalam larutan elektrolit arus listrik dibawa oleh ion-ion, maka untuk
konsentrasi ion-ion yang sama dengan valensi yang sama, larutan yang memiliki
pergerakan ion yang lebih cepat akan menjadi konduktor yang lebih baik.
Kenyataannya pada pengenceran yang tidak terbatas, ketika ion-ion terpisah
terlalu jauh sehingga tidak ada pengaruh satu dengan yang lainnya, konduktivitas
semata-mata akan tergantung pada kecepatan anion dan kation.
Jika u dan v sentimeter per detik berturut-turut menyatakan kecepatan
kation dan anion, di bawah suatu tegangan 1 volt per sentimeter, kemudian dalam
larutan yang mengandung satu ekivalen elektrolit valensi satu pada pengenceran
yang tidak terbatas uF coulomb muatan positif akan dibawa oleh kation dalam 1
detik, dan vF coulomb muatan negatif akan dibawa oleh anion dalam waktu yang
sama. Dengan demikian arus total yang mengalir melalui larutan akan menjadi :
𝐼𝐼 = 1𝑅𝑅
= Ʌo= 𝑢𝑢𝑢𝑢 − 𝑣𝑣(−𝑢𝑢) = (𝑢𝑢 + 𝑣𝑣)𝑢𝑢 (13)
coulomb per detik, atau ampere. Besaran u dan v kadang-kadang disebut mobilitas
ion.Karena kecepatan ion-ion merupakan sifat yang khas, maka untuk menghitung
nilai konduktivitas ekivalen pada konsentrasi nol dari berbagai larutan elektrolit
harus dijumlahkan.Hubungan penjumlahan ini ditemukan oleh Kohlrausch, dan
disebut hukum Kohlrausch atau hukum perpindahan bebas ion-ion. Diperoleh juga
dari hukum ini bahwa perbedaan nilai Ʌo untuk garam-garam dari kation atau
anion yang sama harus sama. Hal ini ditunjukkan pada Tabel 2.1,
Tabel 2.1. Hukum Kohlrausch
Universitas Sumatera Utara
Anion (X)
Garam K Ʌo = (uK+ + vX-) F
Garam Na Ʌo = (uNa+ + vX-) F
(uK+ - uNa+ ) F
F- 111,2 (18,8)
90,1 (18,8)
21,1
Cl- 130,0 (31,5)
108,9 (31,5)
21,1
IO3- 98,5
(27,8) 77,4
(27,8) 21,1
NO3-
126,3 105,2 21,1
Sumber : Creighton, 1951
Pada tabel tersebut diberikan konduktansi ekivalen pada konsentrasi
dengan pengenceran tak hingga dari sejumlah garam natrium dan kalium pada
suhu 18 oC. Perbedaan di antara konduktivitas ekivalen garam natrium dan kalium
dari anion yang sama diberikan pada kolom yang ke empat. Nilai yang dikurung
menyatakan perbedaan di antara konduktivitas ekivalen garam natrium dan kalium
untuk anion yang berurutan (Creighton, 1951).
Pernyataan yang unik pada Hukum Kohlarausch ini adalah bahwa
konduktivitas ion-ion merupakan sifat ion tersebut secara tunggal, dan tidak
bergantung pada ion-pasangannya.Hal ini tepat untuk pengenceran yang tidak
terbatas, tetapi tidak terlalu tepat pada pengenceran yang terbatas.Namun
demikian, hukum ini seringkali digunakan untuk pengenceran yang terbatas
sebagai suatu perkiraan (Noggle, 1983).
2.6 Konduktivitas Ion Hidrogen dan Ion Hidroksil
Konduktivitas ion hidrogen dan ion hidroksil lebih besar daripada ion-ion lainnya.
Sementara ion-ion lainnya bergerak seperti suatu bola yang terdorong melewati
suatu medium yang kental, nilai konduktivitas ion molar yang sangat besar
ditemukan untuk H+ dan OH- telah dijelaskan berdasarkan suatu perpindahan
Universitas Sumatera Utara
proton dari satu spesi ke spesi lainnya. Untuk konduksi oleh ion H+, suatu proton
dipindahkan dari ion H3O+ ke molekul air yang ada di dekatnya, yang mana
kemudian air tersebut berubah menjadi ion H3O+. Prosesnya kemudian berulang,
ion H3O+ yang baru terbentuk memindahkan lagi proton ke molekul air
berikutnya, dan demikian seterusnya.
Proses perpindahan proton menghasilkan suatu perpindahan muatan positif
yang lebih cepat dari satu wilayah larutan ke wilayah lainnya daripada yang akan
mungkin jika ion-ion H3O+ mendorong jalannya melalui larutan sebagaimana
seharusnya ion-ion lainnya. Karena alasan ini juga konduktivitas ion H+ dan OH-
tidak berhubungan dengan viskositas larutan (Castellan, 1964).
Suatu mekanisme yang diusulkan oleh T. van Grotthuss pada tahun 1805
menjelaskan konduksi ion H3O+ dan OH-. Gambar 2.2 menunjukkan bagaimana
serangkaian perpindahan proton di antara molekul-molekul air yang bersebelahan
dapat memberikan pengaruh tentang bagaimana pergerakan ion H+ dan OH-
melalui larutan.Mobilitas H+ dan OH- yang tinggi dan fakta bahwa ion-ion
tersebut merupakan hasil disosiasi pelarut kelihatannya saling berhubungan. Pada
pelarut yang lain, di mana mekanisme tersebut tidak berlangsung, ion H+ dan OH-
akan memperlihatkan mobilitas yang sejalan dengan ion-ion lainnya (Barrow,
1979).
(a)
(b)
Gambar 2.2 Pergerakan (a) ion H+ dan (b) ion OH- oleh mekanisme Grotthuss. Muatan positif dan negatif yang berpindah-pindah terbentuk sebagai akibat serangkaian perpindahan proton (Sumber : Barrow, 1979)
BAB 3
Universitas Sumatera Utara