Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit

Larutan merupakan campuran homogen antara zat terlarut (solute) dan zat pelarut (solvent). Zat terlarut umumnya jumlahnya lebih sedikit daripada zat pelarut. Contoh larutan gula, larutan garam dapur, larutan alkohol, dan lain sebagainya.

Larutan umumnya berfase cair (liquid = l) dengan pelarut air, tetapi ada juga larutan yang berfase padat (solid = s) seperti kuningan, stainless steel, dan lain-lain, ataupun gas (g) seperti udara.

Berdasarkan daya hantar listriknya larutan diklasifikasikan sebagai berikut:

Macam larutan berdasarkan daya hantar listrik.

Dalam kehidupan kita sehari-hari sering menggunakan larutan elektrolit dan nonelektrolit. Contoh:

1. Baterai untuk jam, kalkulator, handphone, remote control, mainan, dan lain sebagainya. Baterai menggunakan larutan amonium klorida (NH₄Cl), KOH, atau LiOH agar dapat menghasilkan arus listrik.
2. Aki dipakai untuk menstarter kendaraan, menggunakan larutan asam sulfat (H₂SO₄).
3. Oralit diminum penderita diare supaya tidak mengalami dehidrasi atau kekurangan cairan tubuh. Cairan tubuh mengandung komponen larutan elektrolit untuk memungkinkan terjadinya daya hantar listrik yang diperlukan impuls saraf bekerja.
4. Air sungai dan air tanah mengandung ion-ion. Sifat ini digunakan untuk menangkap ikan dengan menggunakan setrum listrik.
5. Air suling digunakan untuk membuat larutan dalam percobaan kimia adalah nonelektrolit sehingga hanya mengandung sedikit ion-ion.

Elektrolit adalah suatu zat yang ketika dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Sedangkan nonelektrolit tidak menghantarkan arus listrik ketika dilarutkan ke dalam air. Senyawa ionik dan kovalen polar biasanya bersifat elektrolit. Contohnya asam, basa, dan garam.

Senyawa kovalen nonpolar biasanya nonelektrolit. Molekul air bermuatan netral tetapi mempunyai ujung positif (atom H) dan ujung negatif (ujung O) sehingga sangat efektif melarutkan senyawa ionik atau senyawa kovalen polar. Molekul-molekul air menstabilkan ion-ion dalam larutan dengan mengelilingi ion-ion tersebut, sehingga kation tidak bergabung kembali dengan anion. Proses di mana sebuah ion dikelilingi oleh molekul-molekul air yang tersusun dalam keadaan tertentu disebut hidrasi. Contoh padatan NaCl akan terionisasi menghasilkan Na⁺ dan Cl^– saat dilarutkan dalam air.

Ion Na⁺ akan tertarik ke elektrode negatif dan ion Cl^– tertarik ke elektrode positif sehingga menghasilkan arus listrik yang setara dengan aliran elektron sepanjang kawat penghantar (kabel).

Berdasarkan kuat lemahnya daya hantar listrik, elektrolit dibagi dua yaitu elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Suatu zat yang mempunyai daya hantar listrik kuat termasuk elektrolit kuat, dan zat yang daya hantar listriknya lemah termasuk elektrolit lemah. Larutan elektrolit kuat contohnya asam kuat (HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃), basa kuat (NaOH, KOH, LiOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂), dan garam (NaCl, KCl, CaCl₂, BaBr₂, CaSO₄, dan lain-lain). Larutan-larutan ini terionisasi sempurna dalam air (α = 1), sehingga semua molekul terdisosiasi dan tidak ada molekul tersisa dalam larutan.

Berbeda dengan larutan elektrolit lemah yang terionisasi sebagian (0 < α < 1), dalam larutan sebagian berbentuk ionion sebagian lagi masih dalam bentuk molekul. Contoh dalam cuka mengandung asam asetat (CH₃COOH) yang terionisasi sebagian:

Awalnya sejumlah molekul CH₃COOH terurai menjadi ion-ion CH₃COO^– dan H⁺. Seiring berjalannya waktu beberapa ion CH₃COO^– dan H⁺ bergabung kembali membentuk molekul CH₃COOH. Contoh elektrolit lemah adalah asam lemah (CH₃COOH, H₃PO₄, HCOOH, HCN, HF, H₂S, dll) dan basa lemah (NH₄OH, Fe(OH)₃, Al(OH)₃, dan lainlain).

Larutan nonelektrolit tidak dapat terionisasi (α = 0), sehingga tidak ada ion dalam larutan tetapi semua dalam bentuk molekul. Contoh larutan nonelektrolit adalah larutan urea dan larutan glukosa.

Secara kuantitatif, kuat lemahnya larutan elektrolit dapat diukur dari α = derajat disosiasi (untuk senyawa ion)/derajat ionisasi (untuk senyawa kovalen polar).

Perbedaan larutan elektrolit kuat, elektrolit lemah, dan nonelektrolit seperti dalam tabel berikut.

Perbedaan larutan elektrolit kuat, elektrolit lemah, dan nonelektrolit

Percobaan:

Menguji Daya Hantar Listrik Berbagai Larutan dalam Air

1. Tujuan percobaan: Menguji daya hantar listrik berbagai larutan dalam air.

2. Alat dan bahan:
a. alat uji elektrolit           h. larutan H2SO4
b. gelas kimia 100 mL      i. larutan NaCl
c. batu baterai                   j. larutan cuka
d. bola lampu                    k. larutan gula
e. botol semprot                l. larutan urea
f. kertas tisu                      m. NaCl padat
g. larutan HCl                   n. air suling

3. Cara kerja:
a. Rangkaikan alat uji elektrolit seperti gambar berikut:

b. Masukkan larutan HCl ke dalam gelas beker dan uji dengan alat uji elektrolit.
c. Amati perubahan pada elektrode dan lampu. Catat hasilnya.
d. Bersihkan kedua elektrode dengan menyemprotkan air suling dan dilap dengan kertas tisu. Ulangi
langkah 3–4 untuk larutan H₂SO4, larutan NaCl, larutan cuka, larutan gula, larutan urea, NaCl padat,
dan air suling.

4. Data pengamatan:

5. Kesimpulan:
Berdasarkan data pengamatan tersebut dapat disimpulkan ....

6. Pengayaan:
Bagaimana jika uji elektrolit pada percobaan tersebut digunakan untuk:
a. air jeruk;
b. larutan alkohol;
c. air sumur;
d. air kapur sirih?

Mekanisme kerja alat uji elektrolit

Elektron yang berasal dari kutub negatif baterai akan mengalir menuju ke katode (elektrode negatif). Kation (ion positif) akan tertarik ke katode dan menyerap elektron di katode sedangkan anion (ion negatif) akan tertarik ke anode dan melepaskan elektron di anode. Elektron akan diteruskan dari anode ke katode. Sehingga dapat dijelaskan bahwa:
1. pada kawat aliran arus listrik merupakan aliran elektron,
2. dalam larutan elektrolit arus listrik merupakan aliran ion.