Nama: Imroatuz Zakiyah NIM : 157795055 S2 Pendidikan Sains 2015 Kelas C AKTIVITAS DAN KOEFISIEN AKTIVITAS Sifat-sifat fisis dari larutan garam, seperti konduktivitas dan titik beku memberi kesan bahwa ion-ionnya mungkin terklaster bersama dengan ion-ion positif yang memiliki lebih banyak ion negatif daripada ion positif dalam lingkungan sekitar mereka, dan ion-ion negatif pada gilirannya memiliki kelebihan ion positif di sekitar ion-ion negatif. Dalam kondisi seperti ini, efektivitas dari ion dalam menentukan laju reaksi kimia, dan juga dalam mengubah sifat-sifat fisik dari zat pelarutnya, akan lebih rendah dibandingkan efektivitas seandainya setiap ion mampu bertindak sendiri-sendiri. Hanya dalam larutan yang encer sajalah ion-ion bisa cukup bebas dari pengaruh ion-ion sekitarnnya sehingga dapat bertindak sebagai partikel-partikel yang indipenden. Untuk mencapai kesepakatan antara perhitungan kesetimbangan eksperimental dengan hitungan yang teoritis, seorang kimiawan mengalikan konsentrasi aktual (molaritas, sebagai contoh) dengan bilangan tertentu disebut “koefiensi aktivitas”, untuk mendapatkan konsentrasi efektif disebut “aktivitas”. Aktivitas dari spesies A dapat didefinisikan sebagai berikut: aA = fA [A]
dimana aA adalah aktivitas, fA koefisien aktivitas, dan [A] molaritas dari spesies A. Sebagai contoh, aktivitas dari ion hidronium adalah aH3O+ = f H3O+ - [H3O+] Dan aktivitas ion hidroksinya adalah aOH-= fOH- [OH-] Tetapan sebenarnya untuk disosiasi air, Kw adalah Kw = aH3O+ x aOHKita bisa memilih apakah aktivitas atau koefisien yang akan kita buat tanpa berdimensi namun umumnya yang kita pilih adalah koefisien aktivitas. Akibatnya, aktivitas diekspresikan dengan satuan yang sama seperti konsentrasi. Dalam berair aktivitas biasanya mol per liter. Dari definisinya terlihat bahwa semakin ideal suatu larutan berarti semakin dekatya aktivitas dengan konsentrasi, koefisien aktivitas akan semakin mendekati satu. Pada pengenceran tak terhingga, fA = 1 dan aA = [A].
Sejumlah besar bukti eksperimen menunjukkan bahwa interaksi elektrostatis antar ion dan antara ion dan molekul pelarut dapat menyebabkan selisih yang besar antara aktivitas dan konsentrasi. Hubungan semacam ini umum tidak hanya antara ion yang menjalani reaksi kimia. Sebagai contoh, banyak senyawa yang kelarutannya meningkat berkat adanya elektrolit yang tidak mengandung ion yang beraksi secara kimiawi dengan ion yang dari endapan. Tetapan hasil kelarutan produk Ksp dari BaSO4 Ksp = [Ba2+][SO42-] Kelarutannya bertambah dari 1.0x10-10 di air menjadi 2.9x10-10 di 0.01M larutan KNO3 padasuhu 25ºC. Efek ini disebabkan hubungan elektrostatis dari ion-ion. Pengklasteran ion NO3- disekitar Ba2+ dan pengklasteran ion K+ terhadap SO42- cenderung akan melindungi ion Ba2+ dan SO42-sehingga mengurangi keefektifannya membentuk BaSO4 kembali. Selain konsentrasi dari elektrolit yang ditambahkan, besarnya muatan dari ion menentukan seberapa tinggi tingkat interaksi elektrostatis dengan ion-ion lain dalam larutan. Sebagai contoh
ion dengan muatan +2 akan lebih mengurangi aktivitas suatu subtansi
daripada yang akan dilakukan oleh sebuah ion berkaonsentrasi sama namun dengan muatan +1. Ketentuan ini digunakan untuk menghitung kekuatan ionik yang dijelaskan melalui persamaan: μ=
1 ❑ C i Z i2 ∑ 2 i
dengan Ci merupakan konsentrasi molar dan Zi merupakan muatan ion dari setiap spesies ionic di dalam larutan. Jadi ion-ion yang bermuatan dua seperti Mg +2 dan SO42- mempunyai efek yang (2)2 atau 4x lebih besar daripada ion-ion bermuatan tunggal seperti Na + dan Cldalam merendahkan aktivitas dari spesies yang bereaksi Kita sekarang dapat merangkum fakta-fakta mengenai perilaku non ideal elektrolit dengan cara membuat daftar yang membuat sifat-sifat koefisien aktivitasnya: 1. Dalam larutan elektrolit pengendapan tak terbatas, koefisien aktifitas pertama-tama aka berkurang seiring naiknya kekuatan ionic akibat pengenceran tak terhingga, kemudian bergerak melalui sebuah minimum yang relatif datar dalam daerah dengan kekuatan ionic 0.4 sampai 1 dan kemudian bertambah ke suatu nilai-nilai yang seringkali lebih besar dari 1 pada kekuatan ionic yang tinggi. Tampaknya, ketika konsentrasi elektrolitt meningkat ke nilai yang besar, semakin banyak molekul air yang terikat pada ion-ion zat terlarutnya sehingga molekul-molekul air tidak terikat yang bertindak sebagai pelarut semakin lama semakin sedikit. Aktivitas ini mungkin 2
saja nantinya lebih besar daripada konsentrasi. Sehingga koefisien aktivitasnya akan lebih besar dari 1. 2. Yang menentukan nilai dari koefisien aktivitas adalah kekuatan ionic bukan sifat dasar dari elektrolit di dalam larutannya 3. Koefsien aktivitas tergantung dari besarnya muatan listrik pada ion tersebut namun bukan dari tandanya. Pada kekuatan ionic tertentu, kondisikoefisien aktivitas dari ion +2 4. Koefisien aktivitas tergantung dari ukuraan ion-ion ion yang terhidrasi. Umumnya ion-ion lebih kecil menunjukkan perilaku yang lebih menjauhi perilaku ideal daripada yang ditunjukkan oleh ion-ion yang lebih besar ekuatan ionic yang sama 5. Secra umum kehadiran ion-ion akan mempunyai efek yang lebih kecil terhadap aktivitas elektrolit lainnya. Ion-ion memang mempengaruhi molekul-molekul sampai suatu tingkat tertentu dengan cara berinteraksi dengan dipole-dipol yang ada, atau bahkan menginduksi dipole-dipol itu. Namun merupakan hal yang wajar apabila koefisien aktivitas dari sebuah molekul netral dianggap bernilai satu pada kondisikondisi larutan yang normal. Telah dijelaskan sebelumnya bahwa kita dapat mensubtitusikan aktivitas dengan molaritas jika senyawa sangat encer. Namun untuk senyawa yang lebih pekat, koefisien aktifitas menurun dengan meningkatnya interaksi antar ion yang berlawanan muatan .sehingga keefektifan ion untuk mempertahankan keseimbangan menurun dan endapan akan larut untuk mengembalikan aktivitas. Konstanta kelarutan untuk AgCl adalah Kºsp= αAg+ x αClDimana Kºsp merupakan konstanta kesetimbangan dalam bentuk aktivitas. Dalam bentuk konsentrasi, persamaan ini menjadi +¿ Ag¿ ¿ −¿ Cl¿ −¿¿ +¿ ¿ o K sp=f Ag¿ Atau
3
+¿ Ag ¿ ¿ −¿ Cl ¿ ¿ +¿+ f Cl−¿ =Ksp f Ag¿ ¿
Tabel dibawah menunjukkan koefisien aktivitas rata-rata beberapa elektrolit 1-1 pada suhu 25°C pada konsentrasi diatas 0.1m berdasakan rumus Debye–Hückel. Semua nilai koefisien aktivitas dibawah ini memiliki tingkat keakurasian ±0.002
m/(mol kg 1
)
0.01
0.02
0.05
0.10
0.2
0.4
0.6
0.8
. .
. .
. .
. .
.
.
.
.
.
. .
. .
. .
. .
.
.
.
HC LiC NaC KC CsC LiNO
NaN
KNO CsNO
l
l
l
l
l
3
O3
3
3
0.90
0.90
0.902
0.90
0.89
0.903
0.900
0.897
0.896
4
3
1
9
0.87
0.87
0.86
0.86
0.872
0.866
0.861
0.860
5
3
8
5
0.83
0.82
0.81
0.80
0.825
0.811
0.799
0.795
0
5
6
7
0.79
0.79
0.77
0.75
0.788
0.762
0.739
0.733
6
0
0
6
0.76
0.75
0.71
0.69
0.752
0.703
0.663
0.655
7
7
8
4
0.75
0.74
0.66
0.62
0.728
0.638
0.576
0.561
5
0
6
8
0.76
0.74
0.63
0.58
0.727
0.599
0.519
0.501
3
3
7
9
0.78
0.75
0.61
0.56
0.733
0.570
0.476
0.458
0.870
0.820
0.778
0.735
0.693
0.673
0.662
4
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
5
0.80
0.77
9
4
0.84
0.79
0
6
0.87
0.82
6
3
0.91
0.85
6
3
0.96
0.88
0
5
1.00
0.92
9
1
1.14
1.02
7
6
1.31
1.15
6
6
1.51
1.31
8
7
1.76
1.51
2
0
2.04
1.74
0.657
0.654
0.655
0.657
0.662
0.668
0.688
0.714
0.746
0.783
0.826
1 5.0
. .
.
2.38
2.02
0.874
8
3
0.60
0.54
4
4
0.59
0.52
3
9
0.58
0.51
6
8
0.58
0.50
0
9
0.57
0.50
6
1
0.57
0.49
3
5
0.56
0.48
9
4
0.56
0.47
9
8
0.57
0.47
2
4
0.57
0.47
7
3
0.58
0.47
3
3 0.47
0.743
0.548
0.443
0.422
0.757
0.530
0.414
0.393
0.774
0.514
0.390
0.368
0.792
0.501
0.369
0.812
0.489
0.350
0.835
0.478
0.333
0.896
0.455
0.297
0.966
0.437
0.269
1.044
0.422
0.246
1.125
0.408
1.215
0.396
1.310
0.386
4
5
