12.4 Pengaruh Temperatur terhadap Kelarutan

Perlu diingat bahwa kelarutan didefinisikan sebagai jumlah maksimum zat terlarut yang akan larut dalam jumlah pelarut tertentu pada suhu tertentu. Suhu mempengaruhi kelarutan sebagian besar zat. Pada bagian ini kita akan mempertimbangkan pengaruh suhu pada kelarutan padatan dan gas.

Gambar 12.3 Suhu mempengaruhi kelarutan beberapa senyawa ionik dalam air.

Suhu dan Kelarutan Padatan 

Gambar 12.3 menunjukkan pengaruh suhu terhadap kelarutan beberapa senyawa ionik dalam air. Dalam sebagian besar tetapi tentu saja tidak semua kasus, kelarutan zat padat meningkat dengan kenaikan suhu. Namun, tidak ada korelasi yang jelas antara tanda 𝜟Hpelarut dan variasi kelarutan dengan suhu. Misalnya, Proses pelarutan CaCl2 adalah eksotermik, dan proses NH4NO3 adalah endotermik. Tetapi kelarutan kedua senyawa meningkat dengan meningkatnya suhu. Secara umum, pengruh dari suhu pada kelarutan paling baik ditentukan secara eksperimental.

Kristalisasi Fraksional 

Ketergantungan kelarutan padatan terhadap suhu sangat bervariasi, seperti ditunjukkan Gambar 12.3. Kelarutan NaNO3, misalnya, meningkat tajam dengan kenaikan suhu, sedangkan NaCl berubah sangat sedikit. Variasi yang luas ini memberikan cara memperoleh zat murni dari campuran. Kristalisasi fraksional adalah pemisahan campuran zat menjadi komponen murni berdasarkan kelarutannya yang berbeda.

Misalkan kita memiliki sampel 90 g KNO3 yang terkontaminasi dengan 10 g NaCl. Untuk memurnikan sampel KNO3, kita melarutkan campuran dalam 100 mL air pada 60 °C dan kemudian secara bertahap mendinginkan larutan hingga 0 °C. Pada suhu ini, kelarutan KNO3 dan NaCl berturut-turut adalah 12,1 g/100 g H2O dan 34,2 g/100 g H2O. Dengan demikian, (90 ₋ 12) g, atau 78 g, KNO3 akan mengkristal keluar dari larutan, tetapi semua NaCl akan tetap larut (Gambar 12.4). Dengan cara ini, kita dapat memperoleh sekitar 90 persen dari jumlah KNO3 dalam bentuk murni. Kristal KNO3 dapat dipisahkan dari larutan dengan filtrasi.

Banyak senyawa anorganik dan organik padat yang digunakan di laboratorium dimurnikan dengan kristalisasi fraksional. Umumnya, metode ini bekerja paling baik jika senyawa yang akan dimurnikan memiliki kurva kelarutan yang curam, yaitu jika jauh lebih larut pada suhu tinggi daripada pada suhu rendah. Jika tidak, sebagian besar akan tetap larut saat larutan didinginkan. Kristalisasi fraksional juga berfungsi baik jika jumlah pengotor dalam larutan relatif kecil.

Gambar 12.4 Kelarutan KNO3 dan NaCl pada 0°C dan 60 °C. Pengaruh perbedaan suhu memungkinkan kita untuk mengisolasi salah satu senyawa ini dari suatu larutan yang mengandung dua zat terlarut, melalui kristalisasi fraksional.

Suhu dan Kelarutan Gas 

Kelarutan gas dalam air biasanya menurun dengan meningkatnya suhu (Gambar 12.5). Ketika air dipanaskan dalam gelas kimia, kita dapat melihat gelembung udara terbentuk di sisi gelas sebelum air mendidih. Saat suhu naik, molekul udara terlarut mulai "mendidih" dari larutan jauh sebelum air sendiri mendidih.

Berkurangnya kelarutan molekul oksigen dalam air panas memiliki pengaruh langsung pada polusi termal—yaitu, pemanasan lingkungan (biasanya saluran air) terhadap suhu yang berbahaya bagi penghuninya yang hidup. Diperkirakan setiap tahun di Amerika Serikat sekitar 100.000 miliar galon air digunakan untuk pendinginan industri, sebagian besar dalam tenaga listrik dan produksi tenaga nuklir. Proses pemanasan air, yang kemudian dikembalikan ke sungai dan danau dari mana air itu diambil. Ahli ekologi menjadi semakin khawatir tentang pengaruh dari polusi termal pada kehidupan akuatik. Ikan, seperti semua hewan berdarah dingin lainnya, akan jauh lebih sulit mengatasi fluktuasi suhu yang cepat di lingkungan daripada yang dilakukan manusia. Peningkatan suhu air mempercepat laju metabolisme ikan, yang umumnya berlipat ganda dengan setiap kenaikan 10°C. Percepatan metabolisme meningkatkan kebutuhan ikan akan oksigen pada saat yang sama dengan pasokan oksigen menurun karena kelarutannya yang lebih rendah dalam air panas. Cara efektif untuk mendinginkan pembangkit listrik sementara hanya melakukan kerusakan minimal pada lingkungan biologis saat ini sedang dicari solusinya.

Di sisi yang lebih ringan, pengetahuan tentang variasi kelarutan gas dengan suhu dapat meningkatkan kinerja seseorang dalam olahraga rekreasi populer — memancing. sedang panas hari musim panas, seorang nelayan yang berpengalaman biasanya memilih tempat yang dalam di sungai atau danau untuk melemparkan umpan. Karena kandungan oksigen lebih besar di daerah yang lebih dalam dan lebih dingin, sebagian besar ikan akan ditemukan di sana.

Gambar 12.5 Pengaruh suhu terhadap kelarutan O2 gas dalam air. Perhatikan bahwa kelarutan menurun seiring dengan kenaikan suhu. Tekanan gas di atas larutan adalah 1 atm.