Sifat Kelarutan Barium Sulfate
Sifat kelarutan sulfate sangat rendah pada air & kebanyakan pelarut lainnya terutama menyebabkan oleh ikatan ionik kuat antara ion Ba²⁺ ion sulfat (SO₄²⁻), serta energi kisi kristal sangat tinggi. Struktur kristalnya stabil, gaya tarik elektrostatik kuat membuat baryte hampir tidak larut pada air, bahkan pada suhu lebih tinggi atau dalam larutan asam & basa encer.
Kelarutan rendah ini menjadikan barit sangat berguna dalam berbagai aplikasi, seperti agen kontras dalam pencitraan sinar-X, bahan di lumpur bor untuk pengeboran minyak, pigmen putih dalam cat dan plastik. Kombinasi antara sifat kelarutan yang rendah, stabilitas kimia, dan inertness menjadikan baryte sebagai salah satu senyawa anorganik yang sangat penting di industri, medis.
Sifat kelarutan barium sulfate untuk mengetahui penjelasannya mari kita simak ulasan ini dengan berikut.
Kelarutan barium sulfate dalam air sangat rendah, dengan nilai sekitar 2,45 mg/L pada suhu kamar (25°C). Ini berarti bahwa di air, hanya sebagian kecil dari ion barium (Ba²⁺) dan ion sulfat (SO₄²⁻) dapat terlepas dari kristal padatnya dan larut ke dalam air. Larutnya sangat rendah ini sebagian besar disebabkan oleh ikatan ionik sangat kuat antara Ba²⁺ dan SO₄²⁻, sulit dipecah oleh molekul air.
Molekul air, sebagai pelarut, biasanya bekerja dengan memisahkan ion-ion dalam suatu senyawa ionik melalui proses solvatasi, di mana molekul air mengelilingi ion-ion tersebut dan menstabilkannya di larutan. Namun, di kasus barium sulfat, gaya tarik elektrostatik antara ion Ba²⁺ bermuatan positif dan ion SO₄²⁻ bermuatan negatif terlalu kuat, sehingga molekul air tidak memiliki cukup energi untuk memecahnya.
- Ikatan Ionik Kuat
Kekuatan ikatan ionik di barium sulfat adalah faktor utama menentukan larut rendah. Barium sulfat adalah senyawa ionik, berarti bahwa ion barium dan sulfat terhubungkan oleh ikatan elektrostatik kuat. Gaya tarik antara ion Ba²⁺ dan SO₄²⁻ adalah sangat kuat karena perbedaan muatan besar. Ion barium memiliki muatan +2, sedangkan ion sulfat memiliki muatan -2, sehingga gaya tarik elektrostatiknya lebih kuat dari pada senyawa ionik dengan muatan lebih rendah, seperti natrium klorida (NaCl).
Akibatnya, untuk memisahkan ion-ion ini, memerlukan energi lebih besar dari pada tersedia dari interaksi dengan molekul air dalam larutan. Hal ini menjelaskan mengapa sulfate hampir tidak larut dalam air. Energi kisi sangat tinggi dalam kristal sulfate juga berkontribusi pada larut rendah.
- Energi Kisi Kristal Tinggi
Energi kisi adalah energi membutuhkan untuk memecah kristal padat menjadi ion-ion terpisah dalam fase gas. Kelarutan barium memiliki energi kisi sangat tinggi karena gaya tarik ionik kuat antara Ba²⁺ dan SO₄²⁻. Semakin tinggi energi kisi suatu senyawa, semakin sulit bagi pelarut seperti air untuk memisahkan ion-ion kristal tersebut & melarutkannya.
Dalam kasus kelarutan barium, energi perlu untuk memecah kisi kristal ini lebih besar daripada energi hidrasi memberikan oleh molekul air. Energi hidrasi adalah energi melepaskan ketika ion-ion terlarut mengelilingi oleh molekul pelarut. Jika energi kisi lebih besar dari energi hidrasi, senyawa tersebut akan sulit larut, seperti terjadi pada sulfate.
Struktur Kristal Stabil
Bulfate memiliki struktur kristal ortorombik sangat stabil. Struktur ini, ion-ion barium & sulfat tersusun pola tiga dimensi teratur & kuat, membentuk kisi kristal sulit diuraikan oleh pelarut seperti air. Struktur kristal stabil ini memerlukan energi signifikan untuk memisahkan ion-ionnya, melarutkannya pada air, menjelaskan larutnya rendah.
- Pengaruh Suhu terhadap Kelarutan
Pada banyak senyawa, kelarutan meningkat dengan naiknya suhu. Ini terjadi karena energi termal tambahan dapat membantu memecah ikatan di kristal, memungkinkan lebih banyak ion terlepas ke dalam larutan. Namun, sulfate memiliki kelarutan hampir tidak berubah meskipun suhu meningkat.
Misalnya, pada suhu 100°C, kelarutan barium sulfate sedikit meningkat, tetapi masih tetap sangat rendah dibandingkan dengan senyawa lain biasanya menunjukkan peningkatan kelarutan lebih signifikan pada suhu tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa energi termal tidak cukup untuk mengatasi gaya tarik ionik kuat dalam kristal sulfate.
Kelarutan dalam Asam dan Basa
Selain air, sulfate juga memiliki larut yang sangat rendah dalam kebanyakan asam dan basa encer. Bahkan di larutan asam klorida (HCl) atau asam sulfat (H₂SO₄) encer, sulfate hampir tidak larut.
Sulfate memiliki larut sangat rendah di asam encer, tetapi dalam beberapa kondisi, seperti di dalam asam pekat, terjadi sedikit peningkatan larut. Dalam asam sulfat pekat, misalnya, ion sulfat (SO₄²⁻) berlebih dalam larutan dapat mengganggu ikatan ionik di kristal, memungkinkan sedikit ion barium larut. Namun, meskipun ada peningkatan kelarutan di kondisi ini, sulfate tetap hanya sedikit larut.
Sifat kelarutan barium juga tidak larut di larutan basa seperti natrium hidroksida (NaOH). Struktur kristal sangat stabil dan energi kisi tinggi berarti bahwa bahkan dalam larutan basa, tidak ada mekanisme kimia secara signifikan meningkatkan laruntnya senyawa ini.
Perbandingan dengan Sulfat Lainnya
Jika kita membandingkan kelarutan barium sulfate dengan sulfat dari logam alkali tanah lainnya, barium sulfate memiliki kelarutan yang paling rendah. Misalnya:
- Magnesium sulfat (MgSO₄) jauh lebih larut di air daripada sulfate. Ini karena ion Mg²⁺ dan Ca²⁺ memiliki ukuran lebih kecil dan interaksi ionik yang lebih lemah, memungkinkan molekul air untuk lebih mudah memisahkan ion-ion ini dari kristalnya. Barium sulfate, di sisi lain, memiliki ukuran ion barium lebih besar, membuat interaksi ioniknya lebih kuat.
Aplikasi Berdasarkan Kelarutan Rendah
Kelarutan rendah sulfate memiliki banyak manfaat di berbagai aplikasi industri dan medis. Beberapa di antaranya. Dalam dunia medis, barium sulfate berguna sebagai agen kontras radiografi untuk membantu pencitraan sinar-X pada saluran pencernaan. Karena sulfate tidak larut di cairan tubuh, senyawa ini aman berguna tanpa risiko penyerapan oleh tubuh. Setelah ditelan oleh pasien, sulfate memberikan kontras jelas pada gambar sinar-X, memungkinkan dokter untuk memvisualisasikan organ seperti lambung.
Barium sulfate berguna sebagai bahan utama pada lumpur bor berguna pengeboran minyak dan gas. Lumpur bor mengandung barium sulfate membantu menyeimbangkan tekanan di pada sumur minyak dan gas, mencegah kemungkinan ledakan. Sifat kelarutan barium tidak larut membuatnya ideal untuk berguna untuk aplikasi ini, karena stabilitasnya pada lingkungan pengeboran yang keras.
Sifat kelarutan barium berguna sebagai pigmen putih pada berbagai produk seperti cat, plastik, kosmetik. Sifatnya tidak larut, inert membuatnya menjadi bahan pengisi ideal di industri ini, karena tidak bereaksi dengan bahan kimia lain dan memberikan sifat fisik sesuai, seperti ketahanan terhadap panas.