daya hantar listrik

Pada tahun 1884, Svante Arrhenius, ahli kimia terkenal dari Swedia mengemukakan teori elektrolit yang sampai saat ini teori tersebut tetap bertahan padahal ia hampir saja tidak diberikan gelar doktornya di Universitas Upsala, Swedia, karena mengungkapkan teori ini. Menurut Arrhenius, larutan elektrolit dalam air terdisosiasi ke dalam partikel-partikel bermuatan listrik positif dan negatif yang disebut ion (ion positif dan ion negatif) Jumlah muatan ion positif akan sama dengan jumlah muatan ion negatif, sehingga muatan ion-ion dalam larutan netral. Ion-ion inilah yang bertugas mengahantarkan arus listrik. Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit.

Larutan ini memberikan gejala berupa menyalanya lampu atau timbulnya gelembung gas dalam larutan. Larutan elektrolit mengandung partikel-partikel yang bermuatan (kation dan anion). Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Michael Faraday, diketahui bahwa jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit akan terjadi proses elektrolisis yang menghasilkan gas. Gelembung gas ini terbentuk karena ion positif mengalami reaksi reduksi dan ion negatif mengalami oksidasi. Contoh, pada laruutan HCl terjadi reaksi elektrolisis yang menghasilkan gas hidrogen sebagai berikut.

HCl(aq)→ H+(aq) + Cl-(aq)

Reaksi reduksi : 2H+(aq) + 2e- → H2(g)

Reaksi oksidasi : 2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e-

Daya hantar listrik larutan elektrolit bergantung pada jenis dan konsentrasinya. Beberapa larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik dengan baik meskipun konsentrasinya kecil, larutan ini dinamakan elektrolit kuat. Sedangkan larutan elektrolit yang mempunyai daya hantar lemahmeskipun konsentrasinya tinggi dinamakan elektrolit lemah.

Berdasarkan sifat daya hantar listriknya, larutan dibagi menjadi dua yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Sifat elektrolit dan non elektrolit didasarkan pada keberadaan ion dalam larutan yang akan mengalirkan arus listrik. Jika dalam larutan terdapat ion, larutan tersebutbersifat elektrolit. Jika dalam larutan tersebut tidak terdapat ion larutan tersebut bersifat nonelektrolit.

1. Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Perhatikan hasil uji elektrolit yang ditunjukkan pada Gambar 8. Pada larutan elektrolit lampu yang digunakan menyala dan timbul gas pada elektrodanya. Beberapa larutan elektrolit dapat mengahantarkan listrik dengan baik sehingga lampu menyala terang dan gas yang terbentuk relatif banyak (Gambar 8a). Larutan ini dinamakan elektrolit kuat, beberapa elektrolit yang laindapat menghantarkan listrik tetapi kurang baik, sehingga lampu nyala, redup atau bahkan tidak menyala dan gas yang terbentuk relatif sedikit. (Gambar 8b). Dari uraian di atas kita dapatgolongkan larutan elektrolit menjadi dua macam, yaitu elektrolit kuat dan elektrolit lemah. 

a. Elektrolit Kuat

Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Hal inidisebabkan karena zat terlarut akan terurai sempurna (derajat ionisasi, α = 1) menjadi ion-ionsehingga dalam larutan tersebut banyak mengandung ion-ion. Karena banyak ion yang dapat menghantarkan arus listrik, maka daya hantarnya kuat. pada persamaan reaksi, ionisasi elektrolit kuat ditandai dengan anak panah satu arah ke kanan.Sebagai contoh larutan NaCl. Jika padatan NaCl dilarutkan dalam air maka NaCl akan terurai sempurna menjadi ion Na+ dan Cl-

 NaCl(s) → Na+ (aq) + Cl- (aq)

Contoh larutan elektrolit kuat :

Ø  Asam kuat

Larutan Asam kuat adalah zat asam yang terionisasi 100% dalam larutan. Karena itu, larutan ini dapat menghasilkan ion hidrogen yang banyak untuk dapat menhantarkan listrik dengan baik.

Contohnya asam sulfat (H₂SO₄), asam nitrat (HNO₃), asam klorida (HCl)

Ø  Basa kuat

Larutan Basa kuat adalah zat basa yang terpisah 100% menjadi ion logam dan ion hidroksida dalam larutan. Karena itu, larutan ini juga dapat menghasilkan ion hidroksida yang banyak untuk dapat menghantarkan listrik dengan baik.

Contohnya, natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), barium hidroksida (Ba(OH)₂)

Ø  Garam,

Suatu garam akan terdiosiasi sempurna di dalam air menjadi kation dan anionnya. Oleh karena itu, larutab garam digolongkan kepada larutan elektrolit kuat

            Contohnya, hamper semua senyawa garam kecuali garam merkuri

b. Elektrolit lemah

Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan lemah. Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang dapat memberikan nyala redup ataupun tidak menyala, tetapi masih terdapat gelembung gas pada elektrodanya. Hal ini disebabkan tidak semua terurai menjadi ion-ion (ionisasi tidak sempurna) (derajat ionisasi, 0 < α < 1) sehingga dalam larutan hanya ada sedikit ion-ion yang dapat menghantarkan arus listrik. Dalam persamaan reaksi, ionisasi elektrolit lemah ditandai dengan panah dua arah (bolak-balik).

Contoh :

CH₃COOH(aq) ↔ CH₃COO- (aq) + H+ (aq)

Larutan elektrolit dapat bersumber dari senyawa ion (senyawa yang mempunyai ikatan ion) atau senyawa kovalen polar (senyawa yang mempunyai ikatan kovalen polar)

Contoh larutan elektrolit lemah :

Ø  Asam lemah

Larutan asam lemah adalah zat asam yang terionisasi sebagian dalam larutan. Karena itu, larutan ini tidak terlalu bagus untuk menghantarkan listrik.

Contohnya, asam asetat (CH3COOH), asam karbonat (H2CO3)

Ø  Basa lemah

Larutan basa lemah adalah zat basa yang tidak terpisah 100% menjadi ion logam dan ion hidroksida dalam larutan. Karena itu, larutan ini juga terlalu baik dalam menghantarkan listrik dengan baik.

Contohnya, natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), barium hidroksida (Ba(OH)₂)

Ø  Garam,

Suatu garam yang tidak terdiosiasi sempurna di dalam air menjadi kation dan anionnya.

            Contohnya, garam-garam yang sukar larut, seperti AgCl

2. Larutan Nonelektrolit

Larutan nonelektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Hal  ini  disebabkan  karena  larutan tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak meng-ion). Sedangkan larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik dan tidak menimbulkan gelembung gas. Pada larutan non elektrolit, molekul-molekulnya tidak terionisasi dalam larutan, sehingga tidak ada ion yang bermuatanyang dapat menghantarkan arus listrik.

Yang termasuk dalam larutan non elektrolit antara lain :

·         Larutan urea

·         Larutan sukrosa

·         Larutan glukosa

·         Larutan alkohol dan lain-lain

Hantaran listrik melaluilarutan dapat dtunjukkan dengan alat uji elektrolit seperti pada Gambar 7. Jika larutan menghantarkan arus listrik, maka lampu dalam rangkaian tersebut akan menyala dan timbul gasatau endapan pada salah satu atau kedua elektroda. Contoh lain adalah, bila NaCl dilarutan dalam air akan terurai menjadi ion positif dan ion negatif.

I

Ion positif yang dihasilkan dinamakan kation dan ion negatif yang dihasilkan dinamakananion. Larutan NaCl adalah contoh larutan elektrolit. Bila gula dilarutkan dalam air, molekul-molekul gula tersebut tidak terurai menjadi ion tetapi hanya berubah wujud dari padat menjadi larutan. Larutan gula adalah contoh dari larutan nonelektrolit. Perhatikan reaksi berikut: Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menemukan contoh larutan elektrolit maupun nonelektrolit. Contoh larutan elektrolit: larutan garam dapur, larutan cuka makan, larutan asamsulfat, larutan tawas, air sungai, air laut. 

            Factor yang mempengaruhi daya hantar listrik dari suatu larutan selai larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah adalah konsentrasinya. Pada larutan elektrolit kuat, apabila konsentrasinya bertambah, maka konduktivitas atau daya hantar listriknya akan berkurang. Lain dengan larutan elektrolit lemah, konduktivitas molarnya akan normal pada saat konsentrasi mendekati nol dan akan turun tajam saat konsentrasi bertambah.