Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit : Definisi, Ciri-ciri dan Contohnya

Banyak reaksi kimia berlangsung dalam lingkungan berair. misalnya reaksi pada tubuh manusia atau reaksi pada tumbuhan dan hewan. Oleh karena itu, pemahaman tentang sifat-sifat larutan sangat penting. Perlu di ingat kembali bahwa larutan adalah campuran homogen dari dua atau lebih zat. Zat yang jumlahnya sedikit disebut zat terlarut, sedangkan zat yang jumlahnya banyak disebut pelarut. Larutan dapat berwujud gas (misalnya udara), padat (misalnya kuningan), atau cair (misalnya air gula). Pembahasan tentang larutan elektrolit dan non-elektrolit mengenai larutan yang zat terlarutnya berupa zat padat, cair, atau gas, dengan pelarut air.

Pada awal ditemukannya listrik, banyak orang mencoba mempelajari pengaruh arus listrik terhadap zat padat, cair, dan gas. Dari percobaan-percobaan yang telah dilakukan, zat padat dapat dikelompokkan menjadi konduktor (dapat menghantarkan listrik, umumnya logam) dan isolator (tidak dapat menghantarkan listrik, umumnya non-logam). Selain zat padat, zat cair juga dapat dikelompokkan menjadi zat cair yang dapat menghantarkan listrik (elektrolit) dan zat cair yang tidak dapat menghantarkan listrik (non-elektrolit).

Suatu alat yang disebut alat uji elektrolit digunakan untuk menguji apakah suatu zat cair atau larutan dapat menghantarkan listrik atau tidak. Alat tersebut terdiri dari rangkaian elektrode, yang terbuat dari dua buah batang yang dapat menghantarkan listrik (dibuat dari grafit, tembaga, atau platina), yang dihubungkan dengan sumber arus searah (baterai), dan bola lampu pijar. Dua batang elektrode yang terpisah tersebut kemudian dimasukkan dalam wadah yang berisi zat cair atau larutan yang akan diuji. Apabila bola lampu menyala, maka zat cair atau larutan yang diuji tersebut dapat menghantarkan listrik (elektrolit). Sebaliknya, apabila zat cair atau larutan tersebut tidak dapat menghantarkan listrik (non-elektrolit), maka lampu tidak menyala.

1. Senyawa Ion dan Senyawa Kovalen

Beberapa zat ada yang dalam keadaan padat tidak dapat menghantarkan listrik, tetapi dalam keadaan cair larutan dapat menghantarkan listrik, misalnya garam dapur (NaCl). Demikian juga dengan HCI yang dapat menghantarkan listrik setelah dilarutkan dalam air.

Air murni merupakan penghantar listrik yang sangat buruk. Pada pengujian dengan alat uji elektrolit, tidak ditemukan adanya arus listrik yang mengalir dari satu elektrode ke elektrode yang lain (lampu tidak menyala). Akan tetapi, bila ke dalam air tersebut dilarutkan garam dapur padat, maka larutan yang terjadi dapat menghantarkan listrik dengan baik. Hal ini ditandai dengan menyalanya lampu alat uji elektrolit. Peristiwa yang sama akan terjadi bila air ditetesi larutan pekat asam klorida. Larutan NaCl dalam air dan larutan HCI dalam air dapat menghantarkan listrik dan disebut dengan larutan elektrolit.

Beberapa zat padat dan zat cair yang dilarutkan ke dalam air ternyata tidak menghantarkan listrik. Sebagai contoh ketika gula, urea, dan alkohol masing-masing dilarutkan ke dalam air. Larutan yang terbentuk tidak menghantarkan listrik dan disebut larutan non-elektrolit.

Dari hasil pengujian di atas, maka timbul pertanyaan sebagai berikut:

a) Mengapa garam dapur padat tidak dapat menghantarkan istrik, tetapi garam dapur cair (leburan garam dapur) dan larutan garam dapur dalam air dapat menghantarkan listrik?

b) Mengapa larutan gula, urea, dan alkohol tidak dapat menghantarkan listrik?

c) Mengapa HCl dapat menghantarkan listrik setelah dilarutkan dalam air?

Simak penjelasan berikut untuk mengetahui jawabannya.

Svante Arrhenius pada tahun 1884 mengajukan teorinya, bahwa dalam larutan elektrolit yang berperan menghantarkan arus listrik adalah ion-ion (partikel-partikel bermuatan listrik) yang bergerak bebas di dalam cairan atau larutan. NaCl padat merupakan senyawa ion yang di dalamnya terdapat ion-ion Na⁺ dan Cl^-. Namun demikian, NaCI padat tidak dapat menghan- tarkan listrik karena ion-ion Na⁺ dan CI^- terikat sangat rapat dalam kristal sehingga tidak bebas bergerak. Kondisi ini tidak terjadi pada NaCl cair. Dalam keadaan cair, jarak antar ion-ion Na⁺ dan Cl^- sangat renggang sehingga ion-ion tersebut bebas bergerak untuk menghantarkan listrik.

Hal yang sama terjadi pada larutan NaCl (NaCl padat yang dilarutkan dalam air). Oleh karena pengaruh air, garam dapur (NaCI) akan terurai menjadi ion positif (kation) Na⁺ dan ion negatif (anion) Cl^- yang bebas bergerak. Proses peruraian ini disebut dengan disosiasi.

Bagaimana dengan HCl yang merupakan senyawa kovalen? Oleh karena HCI merupakan senyawa kovalen, maka tidak ada ion pada HCI, adanya adalah molekul-molekul HCI. Molekul-molekul ini meskipun bebas bergerak, tetapi tidak dapat membawa muatan listrik karena bukan ion. HCI merupakan senyawa kovalen polar, yang berarti mempunyai kutub-kutub positif dan negatif akibat adanya perbedaan keelektronegatifan. Di dalam air, molekul HCI tersebut dapat terurai karena pengaruh air yang juga bersifat polar sehingga membentuk ion-ion H⁺ dan Cl^-. Ion-ion dalam larutan HCI inilah yang berperan sebagai penghantar listrik. Proses peruraian ini disebut dengan ionisasi.

Ion-ion positif akan bergerak menuju ke elektrode negatif dan ion-ion negatif akan bergerak menuju ke elektrode positif dengan membawa muatan listrik. Peristiwa bergeraknya ion negatif dan positif ke kutub elektrode ini dapat diperagakan dengan percobaan sederhana. Kertas saring yang dibasahi dengan larutan CuCrO₄ dijepit dengan penjepit buaya yang dihubungkan dengan sumber arus listrik. Kutub yang bermuatan positif akan berwarna kuning karena ion CrO₄^2- yang berwarna kuning berkumpul di kutub tersebut.

Adapun kutub negatif akan berwarna biru karena ion Cu²⁺ yang berwarna biru berkumpul di kutub tersebut. Berdasarkan penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik karena di dalam larutan terkandung ion-ion yang bebas bergerak. Ion-ion tersebut berasal dari zat terlarut yang terurai menjadi ion-ion positif dan ion-ion negatif yang bebas bergerak untuk membawa muatan listrik. Zat terlarut dalam air yang menghasilkan larutan elektrolit dapat berasal dari senyawa ion (misalnya NaCl, KCI, Na₂SO₄ dan CuCrO₄) atau senyawa kovalen polar (misalnya HCI, H₂SO₄ dan HNO₃).

Pada senyawa ion yang berwujud lelehan dan larutan ion-ionnya dapat bergerak bebas, sedangkan pada wujud padat tidak. Demikian pula pada senyawa kovalen polar hanya yang berwujud larutanlah yang ionnya dapat bergerak bebas. Jadi sifat elektrolit suatu senyawa ditentukan berdasarkan ionnya.

2. Jenis-Jenis Larutan Elektrolit

A. Larutan Elektrolit Kuat

Larutan elektrolit kuat, yakni larutan yang semua molekulnya terurai mejadi ion-ion (terionisasi sempurna). Oleh karena banyaknya ion-ion penghantar listrik yang terbentuk, maka daya hantarnya juga kuat. Umumnya larutan elektrolit kuat adalah larutan garam.

· Ciri-Ciri Larutan Elektrolit Kuat

§ Penghantar arus listrik kuat atau baik

§ Terionisasi dengan sempurna

§ Tetapan atau derajat ionisasi (α) α = 1

§ Jika diuji, larutan elektrolit kuat memiliki nyala lampu yang terang dan muncul gelembung gas yang banyak.

· Contohnya Larutan Elektrolit Kuat:

§ Garam (NaCl, KCl, CuSO₄ dan KNO₃),

§ Asam Kuat (HCl, HI, HBr, H₂SO₄ dan HNO₃)

§ Basa Kuat (NaOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂ dan KOH)

B. Larutan Elektrolit Lemah

Larutan elektrolit lemah, yakni larutan yang tidak semua molekulnya terionisasi (ionisasi tidak sempurna), sehingga hanya sedikit ion-ion yang dapat menghantarkan listrik.

· Ciri-Ciri Larutan Elektrolit Lemah

§ Penghantar listrik yang kurang baik atau lemah

§ Terionisasi sebagian

§ Tetapan atau derajat ionisasi (α) 0 < α < 1

§ Jika diuji, larutan elektrolit lemah nyala lampunya lemah dan muncul gelembung gas yang sedikit.

· Contoh Larutan Elektrolit Lemah

· Asam Lemah (HCN, H₃PO₄, dan CH₃COOH)

· Basa Lemah (NH₄OH, Al(OH₃), dan Fe(OH)₃).

C. Larutan Non Elektrolit

Larutan non-elektrolit merupakan larutan yang tidak bisa menghantarkan arus listrik. Larutan-larutan non-elektrolit terdiri atas zat-zat yang terlarut dalam air namun tidak terurai menjadi ion (tidak terionisasi). Dalam larutan, zat non-elektrolit tetap seperti molekul yang tidak bermuatan listrik. Itulah mengapa larutan ini tidak dapat menghantarkan arus listrik.

· Ciri-Ciri Larutan Non Elektrolit

§ Tidak dapat terionisasi

§ Tidak dapat menghantarkan arus listrik atau isolator

§ Tetapan atau derajat ionisasi (α) α = 0

§ Jika diuji, Larutan Non Elektrolit, tidak menyala dan tidak muncul gelembung gas.

· Contoh Larutan Non Elektrolit

§ Urea = CO(NH₂)₂

§ Glukosa = C₆H₁₂O₆

§ Sukrosa = C₁₂H₂₂O₁₁

§ Etanol = C₂H₂OH

Jadi, daya hantar larutan elektrolit ditentukan oleh banyak sedikitnya ion yang terjadi oleh proses ionisasi. Semakin banyak ion yang terdapat di dalam larutan, semakin kuat daya hantar listriknya.

Semua senyawa ion yang larut dalam air akan menjadi larutan elektrolit kuat karena terdisosiasi sempurna. Beberapa larutan senyawa kovalen termasuk larutan elektrolit kuat karena terionisasi dalam persentase yang besar, misalnya larutan HCI, larutan H₂SO₄ dan larutan HNO₃. Adapun beberapa senyawa kovalen lainnya, misalnya NH₃, CH₃COOH, dan H₃PO₄ di dalam larutan hanya terionisasi sebagian, sehingga dikelompokkan sebagai larutan elektrolit lemah. Larutan senyawa kovalen dalam air yang tidak terionisasi merupakan larutan non-elektrolit, misalnya larutan alkohol (C₂H₅OH), larutan glukosa (C₆H₅OH), dan larutan urea (CO(NH₂)₂).

3. Derajat Ionisasi

Ketika suatu zat dilarutkan dalam air, maka terdapat 3 kemungkinan yang terjadi yakni zat tersebut larut secara sempurna, larut sebagian dan tidak larut dalam air. Banyaknya spesi yang terionisasi dalam air dapat diketahui menggunakan derajat disosiasi atau derajat ionisasi (α). Derajat ionisasi diartikan sebagai perbandingan jumlah mol atau molekul zat yang terionisasi dengan banyaknya mol atau molekul zat mula-mula.

Derajat ionisasi dapat ditulis sebagai berikut: