Elektrolit Dan Daya Hantar

 

Tahanan = R esi sist sta ance (R) Hubun ung gan antara arus listrik rik ( I ), emf (E ) da dan tahanan (R ) diny di nyat atak akan an de deng ngan an : Hu Huku kum m Ohm. Ohm. R  = E I

E = Volt (V)

I = Ampere = A R = ohm =



Day Da ya Hanta ntar = C onducta nductance nce ( C ) C =

1 R 

C =

1 ohm

= Siemens = S

 

Tahanan ahanan Jenis Jenis = R esi sist stii vi ty Tahanan konduktor (R ) sebanding dengan panjang (l), dan  berbanding terbalik dengan luas permukaan (A). meterr = m  = ohm mete R = .  l  A = meter  2 = m 2 R ~  R = ohm A A

Daya Hantar Jeni enis = Sp S peci ciffi c C Co ond nduct ucta ance

= Co C ond nduct uctii vi ty  =

1 ρ

=

l  A R 

 = Siemens meter-1 = Sm-1  

A

= tetapan sel = m-1

 

Contoh soal: Larutan KCl mempunyai konduktivitas 0,0014088 ohm-1 cm-1. Sel diisi dengan larutan tersebut hambatan 1.Tentmenunjukkan ukan daya han tar larutan4,2156 KCl ohm. 2.T 2. Ten entu tuka kan n re resi sist stiv ivit itas as KC KCll 3.Tentukan konstanta sel ! 4. Sel yang s sa ama diisi dengan larutan HCl menu me nunj njuk ukka kan n ha hamb mbat atan an 1, 1,03 0326 26 ohm. ohm. Hi Hitu tung ng konduktivitas larutan HCl !

 

Daya Da ya Hanta antarr Mola olar = E quiva ui vale lent nt C ond nduct ucta ance

= Mo M ola larr C ond nduct uctii vi ty  Merupakan daya hantar 1 M. elektrolit yang ditempatkan diantara 2 buah elektroda yang berjarak 1 m.

Λ



κ  ~ C 

 =Sm-1 ~

C  = mol m

-3

 = Sm2 mol-1

Pengukuran  se seca cara ra la lang ngsu sung ng su suka karr dila dilaku kuka kan, n, ja jadi di di dila laku kuka kan n Conductivity),,  pengukuran tidak langsung yaitu dari data  (Conductivity) diuk di ukur ur deng dengan an Konduktometer.

 

Daya Da ya han anta tarr molar lar pad ada a peng pengen ence cera ran n tida idak  terhingga = M  Mo ola larr cco onducti vi ty at i nfi fin ni te di lu lutti on dilambangkan :



atau 0.

 su suat atu u la laru ruta tan n sem semaki akin bert bertam amba bah h besa besarr de deng ngaan  bertambahnya pengenceran.

 

10-4 Sm2 mol-1 150

KCl “Elektrolit Kuat” 100

Zn SO4

“Sedang”

50

CH3COOH “Lemah”

0

0,1

0,2

0,3

c / mol ½ L ½

 

CNa Cl / (mol L-1)

 

/ 10-4 Sm2 mol-1

0,1 0,01

106,7 118,5

0,001

123,7

 pengenceran tidak terhingga

126,4 (0)

Untuk elektrolit kuat : - Hu Hubu bung ngan an  dan

c : linier 

- Harga , relatif tinggi. - Ekstra Ekstrapolasi polasi da dari ri garis linie linierr mengha menghasilkan silkan har harga ga 0

 

Untu Un tuk k elek elektr trol olit it le lem mah : - Hu Hubu bung ngan an  dan c : nonlinier  - Pe Pene nent ntua uan n 0, secar secaraa lang langsung sung,, suk sukar ar.. rela latif tif re rend ndah. ah. - Harga , re kare rena na pe penge ngenc ncer eran an : be besar sar.. Perub Pe rubah ahan an har harga  ka Dari harga   , da dapa patt dipe diperk rkir irak akan an la laru ruta tan n ad adal alah ah el elek ektr trol olit it ku kuat at atau at au le lema mah h. → Tet etap apii tid tidak ses seseder ederha hana na it itu u! Contoh :

Zat terlarut : Tetra Isoamil Amonium Nitrat ; C = 5 x 10-4 M

 

Dala Da lam m pel elar aru ut :

1. H2O

 

2. Dioksan

 = 79 V   = 86,1 x 10-4    = 2,2 V   = 10-4

S m2 mol-1

S m2 mol-1

 

Daya hantar molar ion-ion dapat dilihat harganya pada tabel

Daya hantar molar larutan diperoleh dari penjumlahan daya hantar molar dan ion-ionnya.

~  = +~  + -~ 

Hukum Kohlrausch

Untuk larutan encer , Kohlrausch menentukan bahwa pasangan  perbedaan jumlah  jumlah harga elek el ektr tro olit lit den eng gan anio anion n se sejjen eniis ter erda dap pat at perbedaan daya da ya ha han ntar molar elektrolit (~) yg relatif sama yaitu : (250C) ~  / (10-4S m2mol-1)

 

hantar molar kation & anion (25 0C) Daya hantar Kation

H3O+

  0+ x 10-4(Sm2mol-1 349,8

+

Li + Na K + NH4+ Ag+

38,7 50,1 73,5 73,4 61,9

0 x10-4(Sm2mol-1 198,3

Cl Br INO3ClO4-

76,3 78,4 76,8 71,4 68,0

-

106,2 119,0 127,3 139,0 204,0

3+

Ca

OH-

 

-

2+

Mg Ca2+ Ba2+ Pb2+ Fe3+

Anion

209,1

OAc2SO 4 CO32C2O4= Fe(CN)64-

40,9 160,0 138,6 148,0 442,0

 

Pengukuran Daya Hantar Molar larutan Laruta Lar utan n Aqu Aqueou eouss

Untuk pengukuran daya hantar , dipergunakan pelarut air  murni . Larutan Laruta n non nonaqu aqueou eouss

Pengukuran larutan nonaqueons dilakukan menggunakan ca caira iran n am amon onia ia se seb bag agai ai pel elar arut ut .

dengan

Daya hant ntar ar mol olar ar la laru ruta tan n no nona naqu queo eons ns bergantung  bergantung kepada : Daya ha 1. Tetapan Dielektrikum

2. Viskositas pelarut

 

Pengaruh tetapan Dielektrikum () Huku Hu kum m Ne Nern rnst st  –  Thomson :

Makin besar harga tetapan dielektrikum , makin besar besar kemampuan berdisosiasi   besar . Sesuai dengan Hukum Coulomb

F =

q1q2 r 2

 

Pengaruh Viskositas Hukum   Stoke’s , berlaku bila ukuran ion tidak bergantung  pada ukuran sifat larutan Hasil kali Daya hantar Molar pengenceran tak terhingga dengan viskositas pelarut adalah konstan.



0

. 0 = tetap

 

Pe Perb rbed edaa aan n ha harrga di diaata tass di dise seba babk bkaan te teru ruta tam ma ka kare rena na pe perb rbed edaa aan n: -

ukuran ion

-

derajat hidrasi

Daya hantar molar ion adalah ukuran dari mobilitas suatu ion di  bawah pengaruh kekuatan medan listrik  dan juga ukuran kemampuan penghantar arus.

 

Λ   Λ0

 8,2x10 5 82,5    Λ   0   3/2 1/2  ηεT    εT   efek relaksasi

 efek elektroforetik 

Untuk larutan dalam air, elektrolit (1-1) pada 25 0c

 =   0 (0,229   0 + 60,2) c  – 

 bandingkan dengan: dengan:    =   0 B c  – 

PERSAMAAN KOLLRAUSCH

c

 

Persamaan tersebut hanya berlaku baik dalam larutan encer :

(C = 10-4 – 10-2 N)

Untuk larutan pekat terjadi penyimpangan dari persamaan ONSAGER sehingga terjadi suatu minimum.

Plo Pl ot graf afik ik :  vs   c

tetra isoamil ammonium nitrat dalam dioksan – air 



- larutan encer  - la laru ruta tan n le lebi bih h pe peka katt

c

 

TUGAS FARMASI FISIK

Beri Be riku kutt kond konduk uktiv tivit itas as mola molarr na natr triu ium m prop propio iona natt pa pada da 250 C

•

Tentukan o untuk natrium propionat !

Concs, 0.002235 0.004278 0.007901 0.014334 0.026002 mol L-1 , ohm-1m2 0.008253 0.008127 0.007972 0.007788 0.007564 mol-1

 

Kecepa Kece pata tan n se sebe bena narn rnya ya da dari ri io ion n ada adala lah h te terrga gant ntun ung g pa pada da Potensial dan jarak dan  jarak Elektroda. dpl. kecepatan (  ) brgan rgantu tung ng kep kepad ada a:

   

- Potensia iall () - Jara Jarak k Elek Elektr trod odaa (  )

-1

Bila medan lis isttrik = E = = 1 volt m Maka  disebut Ke Kemob mobila ilan n Io Ion n

Φ

i on dan Kecepatan io

1

 – 

=1ms

Harga limit kemobilan ion, io n, dapat dihubungkan dengan daya hantar molar ion.

 

(+)

D

( )

Larutan Elektrolit

: C mol



A



Daya Hantar Jenis : S m-1 Beda Potensial :  volt Tahanan : R  R ohm ohm Luas Permu Permukaan kaan Elek Elektroda troda : A m2 Jara Ja rak k ele elekt ktro roda da :  m

= EΦ volt m-1  Jumlah muatan listrik yang melalui penampang D dalam waktu t detik dapat Medan Listrik =

dihitu dih itung ng den dengan gan HU HUKU KUM M OH OHM M

 

 .E.t.A.c Analog kation ialah : ~ + . E . t . A . c

Dalam ruangan itu jumlah anion ialah :

~ -

Jadi jumlah muatan listrik yang mengalir melalui penampang D : I . t = (+ + - ) E . t . c . A . F  …...(2) F = Tetapan Faraday (2) : (1)  (+ + - ) F = (+ + - ) dimana :

+ = F . + - = F . -

Harga kemobilan ion dapat dilihat dalam tabel di bawah ini

 

Kemobilan ion-ion (25 oC)

Kation

-8 -1 + x 10 /(m s )

H3O+ K + Ba2+  Na+ Li+  NH +

36,2 7,61 6,60 5,19 4,01 7,61

Anion

-8 -1 - x 10 /(m s )

OHSO4Cl NO3-

20,5 8,27 7,91 7,40

4

Mengapa harga kemobilan ion-ion H3O+ dan OH- relatif lebih besar dari ionion lain?

 

+

+

+ H

H   

¨ :H H:O ¨

+

¨ :H :O ¨

H ¨ : + H:O ¨

H ¨ :H H:O ¨ -

H ¨ :O: ¨

+

H ¨ H:O: ¨

H + ¨ :O:H ¨

H ¨ :O: ¨

a. Ion hidrogen sebagai hidronium H3O+ sanggup mengirimkan  proton pada pada sebuah molekul H2O di sebelahnya . H ¨ Molekul air yg tinggal ( H : O :) akan berputar dan siap ¨ menerima proton lain dan seterusnya .

 

( )

( )

Pada ke Pad ked dua elek elektr tro oda , ionion-io ion n pos osit itif if dan negatif akan dinetralkan/dibebaskan/ diendapkan dalam jumlah ekivalen yg sama.

Tetapi kecepatan bergerak ion-ion ion-ion ke arah

( )

1

katoda dan anoda, tidak harus sama.

( ) 2

3

 

1 Ruang anoda, 2 Ruang tenga tengah h

misalkan disini ada : 6 ion (+) dan 6 ion (-) 4 ion (+) dan 4 ion (-)

katodaa 3 Ruang katod

6 ion (+) dan 6 ion (-)

(+)

(-)

++++++

++++

++++++

Larutan bermuatan netral ekivalen ion (+) = ekivalen ion (-) ( -) (+)

++++++

++++

++++++

(-)

Dua kation bergerak kearah kanan  dalam waktu tertentu

 

(+)

(-)

++++++

++++

++++++

Pada waktu yang sama ada tiga anion bergerak ke arah kiri 

Ada tiga ion lagi yang dinetralkan pada kedua elektroda

Kecepatan ion positif dan negatif berbanding 2/3 , sedangkan tampak ada 5 ion yang dinetralkan pada tiap elektroda.

 

Jumlah total muatan listrik yang melalui larutan (untuk menetralkan ion) , adalah sebanding dengan jumlah kecepatan kedua ion .

+ = v+ = kec. iioon (+ (+) - = v- = kec. io ion ((--)

Jumlah muatan listrik yang melalui larutan sebanding + + Jumlah muatan listrik yang dibawa setiap ion sebanding dengan kecepatannya sendiri .

 

Jadi, fraksi dari jumlah muatan listrik yang dibawa oleh setiap ion sendiri adalah :

Jumlah ekivalen muatan listrik yang dibawa t± =

t =  /(+

kation anion

Jumlah ekivalen muatan listrik yang mengalir +   -)

t = bilangan transpor : kation/anion, dimana t+ + t- = 1

Bila muatan listrik sebesar listrik sebesar 1 ekivalen (= 1 Faraday) dialirkan melalui suatu larutan, maka jumlah kation yg berpindah ke katoda adalah sebanyak t + ekivalen, sedangkan  jumlah ion-ion yang dinetralkan dinetralkan pada setiap elektroda adalah 1 ekivalen.

 

Sedangkan: Bila muat atan an li lisstr trik  ik  sebesar  1 ekivalen (= 1 Faraday) dialirkan melalui suatu larutan, maka jumlah anion yg berpindah ke anoda adalah sebanyak t- ekivalen, ekiv ival alen en.. seda se dang ngka kan n juml jumlah ah io ionn-io ion n ya yang ng dine dinetr tral alka kan n pa pada da se seti tiap ap elek elektr trod odaa ad adal alah ah 1 ek

PENENTUAN BIL. TRANSPOR  Bilangan transpor dapat ditentukan melalui beberapa metode antara lain : Metode Hittorf. Tahun 185 1853 3 HITTORF memperkenalkan metoda untuk mempelajari perubahan konsentrasi yang terjadi pada ruang anoda dan katoda selama elektrolisis .

 

Jika kation yang bergerak lebih cepat dari anion, maka kation akan lebih banyak masuk ke ruang katoda dari pada anion ani on ke ruang anoda.

Konsentrasi yang berubah pada ruang anoda dan katoda akan tepat sesuai dengan hasil elektrolisis .

Contoh : tAg+ dan t NO3- dapat ditentukan dari elektrolisis larutan AgNO3.

Alat elektrolisis terdiri dari Elektroda

: 3 ruang. : 2 batang Ag.

Misal dipakai muatan listrik : 1Faraday 1Faraday..

 

+ 

Coulometer  (-) katoda

anoda (+) B

C

anolit

katolit Elektroda tengah

R. ANODA

R. TENGAH

R. KATODA KATODA

 

C oulometer dihubungkan seri  Anoda, katoda dan Coulometer

 Arus 10 20 20 mA dialirkan selama 2 jam  – 

 Bentuk alat sedemikian rupa, agar sulit terjadi  percampuran anolit dan katolit .

Perubahan jumlah elektrolit dalam cairan ditentukan .

R . Katode (katolit) Ag+  diendapkan pada katoda

= 1 ek . Ag+

masuk oleh arus ke ruang katoda = t+ek . Ag+  kekurangan Ag+

 

Diangkut keluar keluar dari R . katoda katoda = t- ek . Ag+ = t- ekNO3Jumlah kekurangan katolit

= t- ek. AgNO3+

R . Anode (anolit) Ag larut dari anoda  Ag+

= 1ek. Ag+

Keluar dari r. anoda oleh arus

= t- ek. Ag+

Diangkut masuk ke R. anoda 0/ arus = t ek. Ag+ -

= t- ekNO3Jumlah perubahan anolit

= t- ek. Ag+ NO 3

 

R. Tengah Konsentrasi elektrolitnya tidak berubah . Pada elektrolisis umumnya terjad tiga bentuk traspotion yaitu :

a.

Migrasi

: transport ion karena perubahan potensial .

 b. c.

Difusi Konveksi

: transport ion karena perubahan konsentrasi : transport ion karena adanya panas .

Pada percobaan ini, perubahan konsentrasi yg terjadi diharapkan hanya migrasi ion i on saja .

 

Tabel Data bilangan tr transport kation ha hasil pe penentuan meto me tode de Hi Hitt ttor orff t+ (25oC).

dengan

mol/L

HCl

LiCl

NaCl

KCl

KNO3

K 2SO4

0,01

0,825

0,329

0,392

0,490

0,508

0,483

0,05

0,829

0,321

0,388

0,490

0,509

0,487

0,10

0,831

0,317

0,385

0,490

0,510

0,489

0,50

0,838

0,303

-

0,489

-

0,491

t-=1- t+