Pembahasan Soal–soal Pengendapan Selektif (Kelarutan dan Ksp)

Materi: kimia
Berikut ini adalah soal-soal kelarutan dan Ksp yang diterapkan untuk pengendapan selektif dari ion-ion yang sukar larut.

Soal-1: K_sp BaSO₄ 1,1 × 10^–10 dan K_sp BaSeO₄ 2,8 × 10^–11. Larutan BaCl₂ 1,0 M ditambahkan secara perlahan ke dalam larutan Na₂SO₄ 1,0 × 10^–4 M dan larutan Na₂SeO₄ 1,0 x 10^–4 M. Berapa persentase perkiraan suatu anion telah diendapkan pada saat anion kedua baru mulai mengendap? (Anggap penambahan larutan BaCl₂ tidak mengubah volume larutan secara keseluruhan.)

Pembahasan:

Reaksi peruraian kedua zat:
BaSO₄ ⟶ Ba²⁺ + SO₄^2–
BaSeO₄ ⟶ Ba²⁺ + SeO₄^2–

Karena keduanya terionisasi dengan jumlah ion yang sama, kita dapat membandingkan nilai K_sp secara langsung untuk melihat mana yang lebih mudah larut. Karena K_sp BaSO₄ > K_sp BaSeO₄ maka BaSO₄ akan mudah larut dengan kata lain ia akan membentuk endapan belakangan.

Berapakah [Ba²⁺] ketika BaSO₄ mulai mengendap dan [SO₄^2–] = 1,0 × 10^–4 ?

Suatu larutan akan mulai membentuk endapan jika nilai K_sp = HKKI (hasil kali kelarutan ion–ion)

Ksp BaSO₄ = [Ba²⁺] [SO₄^2–]
1,1 × 10^–10 = [Ba²⁺] [1,0 × 10^–4]
[Ba²⁺] = 1,1 × 10^–6 M

Dengan [Ba²⁺] tersebut ia mulai membentuk endapan, ketika itu pula BaSeO₄ sudah mengendap karena BaSeO₄ mengendap lebih dulu (harapannya BaSeO₄ telah mengendap seluruhnya) maka [SeO₄^2–] dapat dihitung:
Ksp BaSeO₄ = [Ba²⁺] [SeO₄^2–]
2,8 × 10^–11 = [1,1 × 10^–6] [SeO₄^2–]
[SeO₄^2–] = 2,54 × 10^–5 M

Ini adalah konsentrasi SeO₄^2– yang masih ada dalam larutan.

Jadi persentasenya SeO₄^2– yang masih tersisa dalam larutan (2,54 × 10^–5 M / 1,0 × 10^–4 M) × 100% = 25% . Jadi jumlah ion selenat yang telah mengendap (dalam bentuk BaSeO₄) sebanyak 75%.

---

Soal-2: HKKI PbSO₄ adalah 6,3 × 10^–7 dan HKKI SrSO₄ adalah 3,2 × 10^–7. Berapakah konsentrasi dari [SO₄^2–], [Pb²⁺], dan [Sr²⁺] dalam larutan pada kesetimbangan dengan kedua zat tersebut?

Pembahasan:

Reaksi peruraian kedua zat:
PbSO₄ ⟶ Pb²⁺ + SO₄^2–
SrSO₄ ⟶ Sr²⁺ + SO₄^2–

Karena keduanya terionisasi dengan jumlah ion yang sama, kita dapat membandingkan nilai K_sp untuk melihat mana yang lebih mudah larut.

PbSO₄ lebih mudah larut. Konsentrasi kelarutan maksimum untuk ion–ion PbSO₄:
6,3 × 10^–7 = [Pb²⁺] [SO₄^2–]
[Pb²⁺] = [SO₄^2–] = 7,937 × 10^–4 M

Berapakah [Sr²⁺] ketika [SO₄^2–] = 7,937 × 10^–4 M?
3,2 x 10^–7 = [Sr²⁺] (7,937 × 10^–4)
[Sr²⁺] = 4,0 × 10^–4 M

Ingat pada keadaan setimbang maka ion yang sama akan memiliki konsentrasi yang sama pula. Jadi [SO₄^2–] dalam PbSO₄ sama dengan [SO₄^2–] dalam SrSO₄.

---

Soal-3: Larutan ion Ni²⁺ dan Cu²⁺ masing–masing memiliki konsentrasi 0,10 M dipisahkan menggunakan pengendapan selektif dengan penambahan Na₂CO₃ padat. Anggap tidak ada perubahan volume saat penambahan ini, berapa persentase ion pertama diendapkan saat ion kedua mulai mengendap

Pembahasan:

Reaksi peruraian kedua zat:
NiCO₃ ⟶ Ni²⁺ + CO₃^2–
CuCO₄ ⟶ Cu²⁺ + CO₃^2–

Karena keduanya terionisasi dengan jumlah ion yang sama, kita dapat membandingkan nilai K_sp–nya untuk melihat mana yang lebih mudah larut.

Nilai K_sp NiCO₃ dan CuCO_3, pada daftar K_sp diketahui:
NiCO₃ ⟶ 1,4 × 10^–7
CuCO₃ ⟶ 2,5 × 10^–10

Yah K_sp yang lebih besar adalah NiCO₃ berarti NiCO₃ ini lebih mudah larut maka ia akan mengendap belakangan, setelah CuCO₃ mengendap lebih dulu. Ketika CuCO₃ telah mengendap maka NiCO₃ baru akan mengendap. Ion yang sama pada kedua senyawa ini adalah CO₃^2– , konsentrasi ion ini yang kita hitung lebih dulu.

K_sp = [Ni²⁺] [CO₃^2–]
1,4 × 10^–7 = (0,10) [CO₃^2–]
[CO₃^2–] = 1,4 × 10^–6 M

Ini adalah molaritas karbonat ketika NiCO₃ (lebih mudah larut) siap akan mengendap.

Hitung konsentrasi ion Cu²⁺ masih dalam larutan pada saat konsentrasi karbonat 1,4 × 10^–6 M

K_sp = [Cu²⁺] [CO₃^2–]
2,5 × 10^–10 = [Cu²⁺] (1,4 × 10^–6)
[Cu²⁺] = 1,786 × 10^–4 M

Berapa persen ion Cu²⁺ masih dalam larutan pada saat NiCO₃ mulai memngendap?
(1,786 × 10^–4 M / 0,10 M) × 100% = 0,1786% ~ 0,18%

Soal-4: 0,207 M NaBr dan 0,0870 M NaCl dicampur untuk direaksikan dengan AgNO_3, Hitung % ion bromida yang ada ketika ion klorida mulai mengendap. K_sp AgCl 1,77 × 10^–10; K_sp AgBr 5,35 × 10^–13

Pembahasan:

Reaksi peruraian kedua zat:
AgCl ⟶ Ag⁺ + Cl^–
AgBr ⟶ Ag⁺ + Br^–

Karena keduanya terionisasi dengan jumlah ion yang sama, kita dapat membandingkan nilai K_sp–nya untuk melihat mana yang lebih mudah larut.

Hitung konsentrasi ion perak ketika AgCl (yang lebih mudah larut) yang akan mengendap belakangan:
K_sp AgCl = [Ag⁺][Cl^–]
1,77 × 10^–10 = [Ag⁺] (0,0870)
[Ag⁺] = 2,0345 × 10^–9 M

Hitung konsentrasi ion bromida menggunakan konsentrasi ion perak di atas:
K_sp AgCl = [Ag⁺][Br^–]
5,35 × 10^–13 = (2,0345 × 10^–9) [Br^–]
[Br^–] = 2,63 × 10^–4 M

Hitung persen ion bromida menggunakan hasil terakhir:

(2,63 × 10^–4 / 0,207) × 100% = 0,127%

Soal-5: Na₃PO₄ ditambahkan ke dalam larutan yang mengandung 0,01 M Al(NO₃)₃ dan 0,02 M CaCl₂. Konsentrasi ion pertama untuk mengendap (baik Al³⁺ atau Ca²⁺) berkurang karena membentuk endapannya. Berapa konsentrasi ion ini ketika ion kedua mulai mengendap? Diketahui K_sp AlPO₄ = 9,8 × 10^–22 dan K_sp Ca₃(PO₄)₂ = 2,0 × 10^–29

Pembahasan:

Walaupun AlPO₄ dengan K_sp lebih besar ia tidak lebih mudah larut, kita bisa bandingkan setelah kita menghitung kelarutannya masing-masing:
AlPO₄ ⟶ Al³⁺ + PO₄^3–
K_sp = [Al³⁺] [PO₄^3–]
9,8 × 10^–22 = (x)(x)
x = 3,13 × 10^–11 mol/L

Ca₃(PO₄)₂ ⟶ 3Ca²⁺ + 2PO₄^3–
K_sp = [Ca²⁺]³ [PO₄^3–]²
2,0 × 10^–29 = (3x)³(2x)²
x = 7,137 × 10^–7 mol/L

Tampak bahwa kelarutan Ca₃(PO₄)₂ > kelarutan AlPO₄, maka yang lebih mudah larutan adalah Ca₃(PO₄)₂.

Hitung konsentrasi ion fosfat ketika Ca₃(PO₄)₂ pertama mulai mengendap:
K_sp = [Ca²⁺]³ [PO₄^3–]²
2,0 x 10^–29 = (0,02)³ [PO₄^3–]²
[PO₄^3–] = 1,58 × 10^–12 mol/L

Berikutnya adalah menghitung konsentrasi ion aluminum saat Ca₃(PO₄)₂ mulai mengendap:
K_sp = [Al³⁺] [PO₄^3–]
9,8 × 10^–22 = [Al³⁺] (1,58 × 10^–12)
[Al³⁺] = 6,2 × 10^–10 mol/L

---

Soal-6: Larutan encer AgNO₃ ditambahkan secara perlahan dan terus menerus ke larutan kedua yang mengandung Cl^– dan CrO₄^2–. Jika CrO₄^2– dengan konsentrasi 0,010 M ketika pertama endapan Ag₂CrO₄ mulai terbentuk, berapa konsentrasi ion Cl^– pada saat itu? (K_sp AgCl 1,77 × 10^–10; K_sp Ag₂CrO₄ 1,12 × 10^–12)

Pembahasan:

Hitung konsentrasi ion perak yang diperlukan untuk mengendapkan Ag₂CrO₄:
K_sp = [Ag⁺]² [CrO₄^2–]
1,12 × 10^–12 = [Ag⁺]² (0,01)
[Ag⁺] = 1,0583 × 10^–5 M

Hitung konsentrasi ion klorida pada saat konsentrasi ion perak sama dengan ion Ag⁺ di atas :
K_sp = [Ag⁺] [Cl^–]
1,77 × 10^–10 = (1,0583 × 10^–5) [Cl^–]
[Cl^–] = 1,67 × 10^–5 M