Semakin besar muatan listrik yang mengalir semakin besar pula kuat arus pada penghantar

Daya hantar listrik larutan elektrolit dipengaruhi oleh banyaknya ion-ion yang terdapat didalam larutan tersebut. Jumlah ion yang ada tergantung dari jenis elektrolit (kuat/lemah) dan konsentrasi selanjutnya pengenceran baik untuk elektrolit lemah/kuat memperbesar daya hantar dan mencapai harga maksimum pada pengenceran tak berhingga. Semakin banyak jumlah ion yang ada dalam larutan maka semakin besar daya hantar listriknya dan sebaliknya.

Penghantar logam disebut penghantar kelas utama, dalam penghantar ini listrik mengalir sebagai elektron. Tekanan dari penghantar ini bertambah dengan naiknya temperatur. Larutan elektrolit juga dapat menghantarkan listrik, penghantar ini disebut penghantar kedua. Pembawa muatan dapat berupa elektron seperti logam, dapat pula berwujud ion positif dan ion negatif seperti dalam larutan elektrolit dan lelehan garam. Pembawa muatan yang berwujud logam disebut elektrolit atau metalik, sedangkan pembawa muatan yang berupa larutan disebut ionik atau elektrolit.

Pengukuran daya hantar listrik mempunyai arti penting dalam proses-proses kimia. Pada pembuatan aquades, efisiensi dari penghilang zat terlarut yang berupa garam-garam dapat diikuti dengan mudah dengan cara mengukur daya hantar larutan. Derajat ionisasi elektrolit lemah dapat ditentukan dengan pengukuran daya hantarnya. Seperti diketahui, daya hantar berbanding lurus dengan jumlah ion yang ada dalam larutan.

Tabel jumlah ion dan ∆m dalam pelarut air

Dalam pengukuran konduktivitas spesifik larutan dipilih harga yang paling konstan karena harga konduktivitas cenderung berubah setiap saat sehingga harga yang paling konstan merupakan harga yang mendekati harga sebenarnya. Setiap pergantian larutan, alat cuci dengan akuades. Pengukuran disertai dengan pengukuran akuades (pelarut) karena harga konduktivitas spesifik merupakan koreksi dari konduktivitas larutan dengan konduktivitas pelarut

k= klarutan – kpelarut

Dari konduktivitas spesifik, dicari harga antara molarnya sehingga dapat ditentukan jumlah ion yang ada dalam sampel.

Tabel jumlah ion dan ∆m dalam pelarut DMF

Semakin besar jumlah ion dari suatu larutan maka akan semakin tinggi nilai konduktivitasnya. Jumlah muatan dalam larutan sebanding dengan nilai hantar molar larutan dimana hantaran molar juga sebading dengan konduktivitas larutan. Konsentrasi elektrolit sangat menentukan besarnya konduktivitas molar (∆m). Konduktivitas molar adalah konduktivitas suatu larutan apabila konsentrasi larutan sebesar satu molar, sehingga secara matematis dirumuskan :

∆m = k/C

Jika satuan volume yang digunakan adalah cm3 maka persamaan yang menjadi

∆m =  

Dimana :         k      : Konduktivitas spesifik (Scm-1)

C     : Konsentrasi larutan (mol/L)

∆m  : Hantaran molar (Scm2mol-1)

1. Kecepatan Ion pada Beda Potensial antara Kedua Elektroda yang Ada

Perpindahan muatan listrik dapat terjadi bila terdapat beda potensial antara satu tempat terhadap yang lain, dan arus listrik akan mengalir dari tempat yang meiliki potensial tinggi ke tempat potensial rendah. Didalam suatu larutan, terjadinya arus listrik dikarenakan adanya ion yang bergerak.

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan ion adalah:

1. Berat dan muatan ion
2. Adanya hidrasi
3. Orientasi atmosfer pelarut
4. Gaya tarik antar ion
5. Temperatur
6. Viskositas

Jika larutan diencerkan maka untuk elektrolit lemah α-nya semakin besar dan untuk elektrolit kuat gaya tarik antar ion semakin kecil. Pada pengenceran tidak terhingga, daya hantar ekivalent elektrolit hanya tergantung pada jenis ionnya. Masing-masing ion mempunyai daya hantar ekivalent yang berbeda.

Dalam penghantar ini disebabkan oleh gerakan dari ion-ion kutub satu ke kutub lainnya. Berbeda dengan penghantar logam, penghantar elektrolit tahanannya berkurang bila temperatur naik.

Pada larutan encer, ion-ion dalam larutan tersebut mudah bergerak sehingga daya hantarnya semakin besar. Pada larutan yang pekat, pergerakan ion lebih sulit sehingga daya hantarnya menjadi lebih rendah.

Daya hantar ekuivalen didefenisikan sebagai daya hantar satu gram ekuivalen suatu zat terlarut diantara 2 elektroda dengan jarak kedua elektroda 1 cm. Daya hantar ekuivalen pada larutan encer diberi symbol “0” yang harganya tertentu untuk setiap ion.

Pengaruh konsentrasi pada daya hantar ekuivalen, misal:

(Sumar Hendayana,1994)

Konduktivitas molar elektrolit tidak tergantung pada konsentrasi. Jika K tepat sebanding dengan konsentrasi elektrolit. Walaupun demikian pada praktiknya, konduktivitas molar bervariasi terhadap konsentrasi, salah satu alasannya adalah jumlah ion dalam larutan mungkin tidak sebanding dengan konsentrasi larutan elektrolit, misalnya konsentrasi ion dalam larutan asam lemah tergantung pada konsentrasi asam secara rumit dan penduakalian konsentrasi nominal asam itu tidak menduakalikan jumlah ion tersebut. Kedua, karena ion saling berinteraksi dengan kuat, maka konduktivitas larutan tidak tepat sebanding dengan jumlah ion yang ada.

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. Larutan elektrolit adalah suatu senyawa yang bila dilarutkan dalam pelarut (misalnya air) akan menghasilkan larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Elektrolit diklasifikasikan berdasarkan kemampuannya dalam menghantarkan arus listrik yaitu elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Suatu elektrolit dapat berupa asam, basa maupun garam. Menurut Michael Faraday, elektrolit merupakan suatu zat yang dapat menghantarkan listrik jika berada dalam bentuk larutan atau lelehannya. Dalam suatu larutan elektrolit bila diberi dua batang elektroda inert dan diberi tegangan listrik diantaranya, maka anion-anion akan bergerak ke elektroda negatif (katoda). Proses ini merupakan fenomena transport seperti halnya yang terjadi dalam molekul gas adalah adanya pengaruh medan listrik dan molekul pelarut. Analisis kimia yang didasarkan pada daya hantar listrik berhubungan dengan pergerakan suatu ion didalam larutan ion yang mudah bergerak mempunyai daya hantar listrik yang besar. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Hal ini ditandai lampu tidak menyala pada alat uji elektrolit dan tidak terdapat gelembung gas pada permukaan elektrodanya. Contohnya antara lain larutan gula, larutan UREA, larutan alkohol dan sebagainya.

Zat elektrolit yang memiliki daya hantar listrik sangat baik di dalam larutan encernya (dilarutkan dalam air dalam jumlah sedikit) disebut sebagai elektrolit kuat, sedangkan lautannya disebut sebagai larutan elektrolit kuat. Sedangkan zat elektrolit yang memiliki daya hantar listrik yang kurang baik di dalam larutan encernya disebut sebagai elektrolit lemah, dan larutannya disebut sebagai larutan elektrolit lemah.

Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar arus listrik, karena zat terlarut yang berada didalam pelarut (biasanya air), seluruhnya dapat berubah menjadi ion-ion dengan harga derajat ionisasi adalah satu (α = 1). Yang tergolong elektrolit kuat adalah :

Asam kuat, : HCl, HClO3, HClO4, H2SO4, HNO3 dan lain-lain.

Basa kuat, yaitu basa-basa golongan alkali dan alkali tanah, : NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 dan lain-lain.

Garam-garam yang mempunyai kelarutan tinggi, : NaCl, KCl, KI, Al2(SO4)3 dan lain-lain.

Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang mampu menghantarkan arus listrik dengan daya yang lemah, dengan harga derajat ionisasi lebih dari nol tetapi kurang dari satu (0 < α < 1). Yang tergolong elektrolit lemah adalah:

Asam lemah, : CH3COOH, HCN, H2CO3, H2S dan lain-lain.

Basa lemah, : NH4OH, Ni(OH)2 dan lain-lain.

Garam-garam yang sukar larut, : AgCl, CaCrO4, PbI2 dan lain-lain.

Menurut Arrhenius, larutan elektrolit mengandung ion yang bergerak bebas. Ion inilah yang menghantarkan arus listrik melalui larutannya. Zat elektrolit dapat berupa senyawa ion dan senyawa. kovalen polar.

1. Senyawa ion : Terdiri atas ion, jika senyawa ion dilarutkan dalam air maka ion dapat bergerak bebas dan larutan dapat menghantarkan arus listrik. Padatan / kristal senyawa ion tidak dapat menghantarkan arus listrik , tetapi lelehan senyawa ion dapat menghantarkan arus listrik.
2. Senyawa kovalen polar : Molekul senyawa kovalen polar dapat diuraikan oleh air membentuk ion. Elektrolit jenis ini meliputi asam dan basa, tetapi lelehan senyawa kovalen terdiri atas molekul netral, maka tidak ada lelehan senyawa kovalen yang dapat menghantarkan arus listrik walaupun bersifat polar.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, A. 2012. Konduktivitas, (online), (http://www.fuadshifu.info/konduktivitas/, diakses 26 April 2013).

Fransisca, Selvia. 2007. Elektrolit Kuat dan Lemah, (online), (http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/SELVIA%20FRANSISCA/elektrolit%20kuat%20dan%20lemah.html, diakses 26 April 2013).

Mulyani, Sri & Hendrawan. 2000. Kimia Fisika II. Bandung : Universitas Pendidikan Indonesia.

Wina, Nur. 2012. Pengaruh Jenis Ion Terhadap Daya Hantar, (online), (http://nuyinana.blogspot.com/2012/06/pengaruh-jenis-ion-terhadap-daya-hantar.html, diakses 26 April 2013).

Bird, Tony. 1987. Kimia Fisika untuk Universitas. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Stoker, H.S. 1993. Introduction to chemical Principle. New York: Macmillan Publishing Company.

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rinaka Cipta.

Supriyana. 2004. Kimia untuk Universitas jilid II. Jakarta: Erlangga.

Tim Kimia Fisika. 2011. Penuntun praktikum Termodinamika Kimia. Jember: FMIPA UJ.

Daya hantar listrik (konduktivitas) adalah ukuran seberapa kuat suatu larutan dapat menghantarkan listrik. Konduktivitas digunakan untuk ukuran larutan atau cairan elektrolit. Semakin besar jumlah ion dari suatu larutan maka akan semakin tinggi nilai konduktivitasnya. Jumlah muatan dalam larutan sebanding dengan nilai daya hantar molar larutan dimana hantaran molar juga sebading dengan konduktivitas larutan. Konsentrasi elektrolit sangat menentukan besarnya konduktivitas molar (∆m). Konduktivitas molar adalah konduktivitas suatu larutan apabila konsentrasi larutan sebesar satu molar. Larutan encer, ion-ion dalam larutan tersebut mudah bergerak sehingga daya hantarnya semakin besar. Larutan yang pekat, pergerakan ion lebih sulit sehingga daya hantarnya menjadi lebih rendah. Hal lain yang mempengaruhi daya hantar listrik selain konsentrasi adalah jenis larutan (Sukardjo, 1997).

Selain dari ikatannya, terdapat cara lain untuk mengelompokkan senyawa yakni didasarkan pada daya hantar listrik. Berdasarkan daya hantarnya, senyawa dibagi menjadi elektrolit dan non elektrolit. Elektrolit adalah zat yang dapat menghantarkan listrik atau zat yang di dalam larutanya akan terdisosiasi atau akan terurai menjadi ion-ionnya yang menyebabkan kemampuannya untuk menghantarkan listrik. Ditinjau dari kesetimbangan peruraiannya atau derajat disosiasinya, elektrolit dibagi menjadi: elektrolit kuat, yaitu zat yang dalam larutannya terdisosiasi sempurna atau sebagian besar menjadi ion-ion. Zat ini sangat mudah terionisasi dalam larutan, dengan derajat ionisasi 1 atau mndekati 1, misalnya garam-garam alkali, asam kuat dan basa kuat. Elektrolit lemah, yaitu zat yang dalam larutannya hanya sebagian kecil terdisosiasi menjadi ion-ion. Zat ini sukar terionisasi, derajat ionisasinya mendekati 0, misalnya sebagian kecil garam-garam, asam lemah dan basa lemah (Supriyana, 2004).

Senyawa yang larutanya dalam air tidak dapat menghantarkan listrik disebut larutan nonelektrolit. Jika sepasang elektroda dicelupkan ke dalam larutan elektrolit dan dialiri dengan sumber arus searah, maka ada kemungkinan arus yang mula-mula besar menjadi mengecil, ini terjadi karena kemungkinan terjadi peristiwa elektrolisis yang menyebabkan timbulnya lapisan di permukaan elektoda. Hal ini menyebabkan daya hantarnya menjadi berkurang, sehingga untuk mencegah hal tersebut pada larutan elektrolit digunakan arus bolak-balik. Jika dalam larutan elektrolit dihubungkan tegangan melalui kedua elektroda, maka akan timbul medan listrik antara kedua elektroda tersebut, akibatnya ion positif akan bergerak menuju elektroda negatif (anoda) untuk mengambil elektron dari elektroda ini (oksidasi), sedangkan ion negatif akan bergerak menuju elektroda positif (katoda) untuk menyerahkan elektron pada elektroda ini (reduksi). Ini berarti dalam larutan elektrolit ini terjadi penghantaran muatan dari elektroda yang satu menuju elektroda yang lain dengan jalan diangkut oleh ion-ion (Sukardjo, 1997).