Dalam kimia, beberapa padatan ionik memiliki kelarutan yang rendah dalam air. Beberapa zat larut, dan segumpal bahan padat tetap ada. Untuk menghitung dengan tepat berapa banyak yang larut, Anda menggunakan Ksp, konstanta hasil kali kelarutan, bersama dengan ekspresi yang diturunkan dari reaksi kesetimbangan kelarutan zat.
Merumuskan Reaksi Kelarutan
Tulis persamaan reaksi kelarutan seimbang untuk zat yang Anda minati. Ini adalah persamaan yang menggambarkan apa yang terjadi ketika bagian padat dan terlarut mencapai kesetimbangan. Sebagai contoh, timbal fluorida, PbF2, larut menjadi ion timbal dan fluorida dalam reaksi reversibel:
\text{PbF}_2 \text{Pb}^{2+} + 2\text{F}^-
Perhatikan bahwa muatan positif dan negatif harus seimbang di kedua sisi. Perhatikan juga, meskipun timbal memiliki ionisasi +2, fluorida memiliki 1. Untuk menyeimbangkan muatan dan menghitung jumlah atom untuk setiap elemen, Anda mengalikan fluorida di sisi kanan dengan koefisien 2.
Rumuskan Ksp Persamaan
Cari konstanta hasil kali kelarutan untuk zat yang Anda minati. Buku dan situs web kimia memiliki tabel padatan ionik dan konstanta hasil kali kelarutan yang sesuai. Untuk mengikuti contoh timbal fluorida, K
sp adalah 3,7 × 10 −8. Angka ini berada di sisi kiri Ksp persamaan. Di sisi kanan, Anda memecah setiap ion dalam tanda kurung siku. Perhatikan bahwa ion poliatomik akan mendapatkan tanda kurungnya sendiri, Anda tidak memisahkannya menjadi elemen individu. Untuk ion dengan koefisien, koefisien menjadi pangkat, seperti pada ekspresi berikut:\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = [\text{Pb}^{2+}][\text{F}^-]^2
Substitusi dan Selesaikan
Ekspresi di atas menyamakan konstanta hasil kali kelarutan Ksp dengan dua ion terlarut tetapi belum memberikan konsentrasi. Untuk mencari konsentrasinya, substitusikan X untuk setiap ion, sebagai berikut:
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = (X)(X)^2
Ini memperlakukan setiap ion sebagai berbeda, keduanya memiliki konsentrasi molaritas, dan produk dari molaritas tersebut sama dengan Ksp, konstanta hasil kali kelarutan. Namun, ion kedua (F) berbeda. Ini memiliki koefisien 2, yang berarti setiap ion fluoride dihitung secara terpisah. Untuk menghitungnya setelah substitusi dengan X, masukkan koefisien di dalam tanda kurung:
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = (X)(2X)^2
Sekarang selesaikan untuk X:
\begin{aligned} 3,7 × 10^{-8} &= (X)(4X^2) \\ 3,7 × 10^{-8} &= 4X^3 \\ X &= .0021 \text{ M} \end{selaras}
Ini adalah konsentrasi larutan dalam mol per liter.
Tentukan Jumlah Terlarut
Untuk mencari jumlah zat terlarut, kalikan dengan liter air, lalu kalikan dengan massa molar. Misalnya, jika zat Anda dilarutkan dalam 500 mL air, 0,0021 mol per liter × 0,5 liter = 0,00105 mol. Dari tabel periodik, massa atom rata-rata timbal adalah 207,2 dan fluor adalah 19,00. Karena molekul timbal fluorida memiliki 2 atom fluor, kalikan massanya dengan 2 untuk mendapatkan 38,00. Massa molar total timbal fluorida adalah 245,20 gram per mol. Karena larutan Anda memiliki 0,0021 mol zat terlarut, 0,0021 mol × 245,20 gram per mol = 0,515 gram ion timbal dan fluorida terlarut.