29  Kelarutan & Hasil Kali Kelarutan (Ksp)

Ksp adalah “kesetimbangan untuk garam yang sukar larut”. Sekali paham hubungan kelarutan (\(s\)) ↔︎ Ksp, kamu bisa menjawab soal endapan, ion senama, dan pengendapan selektif — semuanya hanya butuh aljabar sederhana.

29.1 Definisi Ksp

Untuk garam padat yang melarut sebagian, tuliskan kesetimbangan disosiasi-nya. Padatan murni tidak masuk ekspresi, jadi Ksp hanya hasil kali konsentrasi ion (masing-masing dipangkatkan koefisiennya):

\[\ce{AgCl(s) <=> Ag+(aq) + Cl-(aq)} \qquad K_{sp} = [\ce{Ag+}][\ce{Cl-}]\]

\(s\) = kelarutan molar = berapa mol garam yang larut per liter sampai jenuh. Cara kerja: tulis \(s\) di bawah tiap ion (kalikan koefisien), lalu substitusi ke Ksp.

29.2 Hubungan \(s \leftrightarrow K_{sp}\) tiap stoikiometri

Misal larut sebanyak \(s\) mol/L:

  • Tipe AB — \(\ce{AgCl <=> Ag+ + Cl-}\): ion \(= s\) dan \(s\), jadi \(K_{sp}=s\cdot s = s^2\).
  • Tipe AB₂ — \(\ce{CaF2 <=> Ca^2+ + 2F-}\): ion \(= s\) dan \(2s\), jadi \(K_{sp}=s(2s)^2 = 4s^3\).
  • Tipe A₃B₂ — \(\ce{Ca3(PO4)2 <=> 3Ca^2+ + 2PO4^3-}\): \(K_{sp}=(3s)^3(2s)^2 = 108\,s^5\).
Tipe garam Contoh \(K_{sp}\) dari \(s\) \(s\) dari \(K_{sp}\)
AB \(\ce{AgCl}\) \(s^2\) \(\sqrt{K_{sp}}\)
AB₂ / A₂B \(\ce{CaF2}\), \(\ce{Ag2CrO4}\) \(4s^3\) \(\sqrt[3]{K_{sp}/4}\)
AB₃ / A₃B \(\ce{Fe(OH)3}\) \(27s^4\) \(\sqrt[4]{K_{sp}/27}\)
A₃B₂ \(\ce{Ca3(PO4)2}\) \(108\,s^5\) \(\sqrt[5]{K_{sp}/108}\)

Ksp lebih kecil belum tentu berarti lebih sukar larut, kecuali tipe stoikiometrinya sama. Bandingkan \(s\), bukan Ksp, untuk tipe yang berbeda.

29.3 Efek ion senama (common ion)

Jika larutan sudah mengandung salah satu ion (misal melarutkan \(\ce{AgCl}\) dalam larutan \(\ce{NaCl}\)), kesetimbangan bergeser ke kiri (Le Chatelier) → kelarutan turun. Ksp tetap, tapi \(s\) mengecil.

Contoh: \(\ce{AgCl}\) dalam \([\ce{Cl-}] = 0{,}10\) M. Kelarutan \(s\) kecil, jadi \([\ce{Ag+}]=s\) dan \([\ce{Cl-}]\approx 0{,}10\): \[K_{sp}=s(0{,}10) \;\Rightarrow\; s = \frac{1{,}8\times10^{-10}}{0{,}10}=1{,}8\times10^{-9}\ \text{M}\] Bandingkan dengan air murni: \(s=\sqrt{1{,}8\times10^{-10}}\approx1{,}3\times10^{-5}\) M. Ion senama menurunkan kelarutan ~10000 kali.

29.4 Qsp vs Ksp: mengendap atau tidak?

Hitung hasil kali ion \(Q_{sp}\) dengan konsentrasi saat dicampur (ingat pengenceran!), lalu bandingkan dengan Ksp:

Keadaan Arti
\(Q_{sp} < K_{sp}\) belum jenuh — tidak mengendap, masih bisa larut lagi
\(Q_{sp} = K_{sp}\) tepat jenuh (ambang)
\(Q_{sp} > K_{sp}\) lewat jenuh — mengendap

29.5 Pengendapan selektif

Jika dua kation bisa diendapkan oleh anion yang sama, yang ber-Ksp lebih kecil (untuk tipe sama) mengendap lebih dulu. Ion mulai mengendap saat \(Q_{sp}=K_{sp}\), yaitu pada konsentrasi anion \(=K_{sp}/[\text{kation}]\) — makin kecil nilai ini, makin dulu turun.

29.6 Contoh

1. \(s\) dari Ksp (AB₂). \(K_{sp}(\ce{CaF2})=3{,}9\times10^{-11}\). Maka \(4s^3=3{,}9\times10^{-11}\Rightarrow s^3=9{,}75\times10^{-12}\Rightarrow s\approx2{,}1\times10^{-4}\) M.

2. Mengendap atau tidak? Campur volume sama \(0{,}002\) M \(\ce{Pb^2+}\) dengan \(0{,}002\) M \(\ce{SO4^2-}\) (\(K_{sp}(\ce{PbSO4})=1{,}6\times10^{-8}\)). Setelah dicampur konsentrasi jadi separuh: \([\ce{Pb^2+}]=[\ce{SO4^2-}]=0{,}001\) M. \(Q_{sp}=(0{,}001)(0{,}001)=1\times10^{-6} > 1{,}6\times10^{-8}=K_{sp}\) → mengendap.

29.7 Mengapa penting di OSN-K

  • OSN-K 2025: pembahasan khusus topik Ksp ada di bagian Ksp 2025 (lihat sub-soal #1–#7: hubungan \(s\)↔︎Ksp, ion senama, Qsp vs Ksp).
  • OSN-K 2024: soal Ksp dibahas di Soal 21–30.

Referensi luar: sumber lengkap. Dua yang paling ramah pemula:

Tip✅ Cek kesiapan
  1. Tulis Ksp untuk \(\ce{Mg(OH)2}\) dalam bentuk \(s\). (jawab: \(4s^3\))
  2. \(\ce{AgCl}\) dilarutkan dalam \(\ce{NaCl}\) 0,1 M — kelarutannya naik atau turun? (jawab: turun, efek ion senama)
  3. Jika \(Q_{sp}=2\times10^{-9}\) dan \(K_{sp}=5\times10^{-9}\), mengendap? (jawab: tidak, \(Q_{sp}<K_{sp}\))