Sifat Koligatif Larutan

     

    Larutan Elektrolit dan Non-Elektrolit

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. Jika dalam larutan terdapat ion, larutan tersebut bersifat elektrolit. Jika dalam larutan tersebut tidak terdapat ion larutan tersebut bersifat non elektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik. Hantaran listrik melalui larutan dapat dtunjukkan dengan alat uji elektrolit seperti pada Gambar 7. Jika larutan menghantarkan arus listrik, maka lampu dalam rangkaian tersebut akan menyala dan timbul gas atau endapan pada salah satu atau kedua elektroda.

Contoh lain adalah, bila NaCl dilarutan dalam air akan terurai menjadi ion positif dan ion negatif. Ion positif yang dihasilkan dinamakan kation dan ion negatif yang dihasilkan dinamakan anion. Larutan NaCl adalah contoh larutan elektrolit. Perhatikan reaksi berikut.

Bila gula dilarutkan dalam air, molekul-molekul gula tersebut tidak terurai menjadi ion tetapi hanya berubah wujud dari padat menjadi larutan. Larutan gula adalah contoh dari larutan non elektrolit. Perhatikan reaksi berikut:

Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menemukan contoh larutan elektrolit maupun non elektrolit. Contoh larutan elektrolit: larutan garam dapur, larutan cuka makan, larutan asam sulfat, larutan tawas, air sungai, air laut. Contoh larutan non elektrolit adalah larutan gula, larutan urea, larutan alkohol, larutan glukosa.

Sifat Koligatif Larutan

Gambaran umum sifat koligatif

Sifat  koligatif  larutan  adalah  sifat  larutan  yang  tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).

Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut (Gambar 6.2), maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:

Penurunan tekanan uap jenuh

Kenaikan titik didih

Penurunan titik beku

Tekanan osmosis

Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat Larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat koligatif larutan dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit.

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Pada  setiap  suhu,  zat  cair  selalu  mempunyai  tekanan tertentu. Tekanan ini adalah tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut, sehingga kecepatan penguapan berkurang.

Gambaran penurunan tekanan uap

Menurut Roult :

p = p^o . X_B

keterangan:

p     : tekanan uap jenuh larutan

po  : tekanan uap jenuh pelarut murni

XB  : fraksi mol pelarut

Karena X_A + X_B = 1, maka persamaan di atas dapat diperluas menjadi :

P = P^o (1 – X_A)

P = P^o – P^o . X_A

P^o – P = P^o . X_A

Sehingga :

ΔP = p^o . XA

keterangan:

ΔP   : penuruman tekanan uap jenuh pelarut

po    : tekanan uap pelarut murni

XA   : fraksi mol zat terlarut

Contoh :

Hitunglah penurunan tekanan uap jenuh air, bila 45 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gram air ! Diketahui tekanan uap jenuh air murni pada 20^oC adalah 18 mmHg.

Kenaikan Titik Didih

Adanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Untuk larutan non elektrolit kenaikan titik didih dinyatakan dengan:

ΔT_b = m . K_b

keterangan:

ΔT_b = kenaikan titik didih (^oC)

m      = molalitas larutan

K_b = tetapan kenaikan titik didihmolal

(W menyatakan massa zat terlarut), maka kenaikan titik didih larutan dapat dinayatakan sebagai:

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai :

T_b = (100 + ΔT_b) ^oC

Penurunan Titik Beku

Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:

ΔT_f = penurunan titik beku

m     = molalitas larutan

Kf     = tetapan penurunan titik beku molal

W     = massa zat terlarut

Mr   = massa molekul relatif zat terlarut

p      = massa pelarut

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai:

Tf = (O – ΔT_f)^oC

Tekanan Osmosis

Tekanan osmosis adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis) seperti ditunjukkan pada.

Menurut Van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal:

PV = nRT

Karena tekanan osmosis = Π , maka :

π° = tekanan osmosis (atmosfir)
C   = konsentrasi larutan (M)
R   = tetapan gas universal.  = 0,082 L.atm/mol K
T   = suhu mutlak (K)

Tekanan osmosis

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah dari yang lain disebut larutan Hipotonis.

Larutan yang mempunyai tekanan lebih tinggi dari yang lain disebut larutan Hipertonis.

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis sama disebut Isotonis.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit  di  dalam  pelarutnya  mempunyai  kemampuan  untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama.

Contoh :

Larutan 0.5 molal glukosa dibandingkan dengan iarutan 0.5 molal garam dapur.

Untuk larutan glukosa dalam air jumlah partikel (konsentrasinya) tetap, yaitu 0.5 molal.

Untuk larutan garam dapur: NaCl_(aq) → Na^+(aq) + Cl^-(aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka konsentrasi partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal.

Yang menjadi ukuran langsung dari keadaan (kemampuannya) untuk mengion adalah derajat ionisasi. Besarnya derajat ionisasi ini dinyatakan sebagai :

α° = jumlah mol zat yang terionisasi/jumlah mol zat mula-mula

Untuk larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya mendekati 1, sedangkan untuk elektrolit lemah, harganya berada di antara 0 dan 1 (0 < α < 1). Atas dasar kemampuan ini, maka larutan elektrolit mempunyai pengembangan di dalam perumusan sifat koligatifnya.

Untuk Kenaikan Titik Didih dinyatakan sebagai :

n menyatakan jumlah ion dari larutan elektrolitnya.

Untuk Penurunan Titik Beku dinyatakan sebagai :

Untuk Tekanan Osmosis dinyatakan sebagai :

π°  = C R T [1+ α(n-1)]

Contoh :

Hitunglah kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dari larutan5.85 gram garam dapur (Mr = 58.5) dalam 250 gram air ! (untuk air, Kb= 0.52 dan Kf= 1.86)

Jawab :

Larutan garam dapur,

Catatan:

Jika di dalam soal tidak diberi keterangan mengenai harga derajat ionisasi, tetapi kita mengetahui bahwa larutannya tergolong elektrolit kuat, maka harga derajat ionisasinya dianggap 1.

Penurunan Tekanan Uap Jenuh – Sifat Koligatif Larutan

Pada setiap suhu, zat cair selalu mempunyai tekanan tertentu. Tekanan ini adalah tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut, sehingga kecepatan penguapanberkurang.

Menurut RAOULT:

p = p^o . X_B

dimana:

p = tekanan uap jenuh larutan
po = tekanan uap jenuh pelarut murni
XB = fraksi mol pelarut

Karena X_A + X_B = 1, maka persamaan di atas dapat diperluas menjadi:

P = P^o (1 – X_A)

P = P^o – P^o . X_A

P^o – P = P^o . X_A

sehingga:

DP = po . XA

dimana:

DP = penunman tekanan uap jenuh pelarut
p^o = tekanan uap pelarut murni
X_A = fraksi mol zat terlarut

KENAIKAN TITIK DIDIH

Adanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni.

Untuk larutan non elektrolit kenaikan titik didih dinyatakan dengan:

DTb = m . K_b

dimana:

DTb = kenaikan titik didih (^oC)
m = molalitas larutan
K_b = tetapan kenaikan titik didih molal

Karena : m = (W/Mr) . (1000/p) ; (W menyatakan massa zat terlarut)

Maka kenaikan titik didih larutan dapat dinyatakan sebagai:
DTb = (W/Mr) . (1000/p) . K_b

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai:

Tb = (100 + DTb)^oC

PENURUNAN TITIK BEKU

Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai :

DT_f = m . K_f = W/M_r . 1000/p . K_f

dimana:

DT_f = penurunan titik beku
m = molalitas larutan
K_f = tetapan penurunan titik beku molal
W = massa zat terlarut
M_r = massa molekul relatif zat terlarut
p = massa pelarut

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai:
T_f = (O - DT_f)^oC

TEKANAN OSMOTIK

Tekanan osmotik adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis).

Menurut VAN’T HOFF tekanan osmotik mengikuti hukum gas ideal:

PV = nRT

Karena tekanan osmotik = p , maka :

p = n/V R T = C R T

dimana :
p = tekanan osmotik (atmosfir)
C = konsentrasi larutan (mol/liter= M)
R = tetapan gas universal = 0.082 liter.atm/mol^oK
T = suhu mutlak (^oK)

- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih rendah dari yang lain disebut larutan Hipotonis.
- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih tinggi dari yang lain disebut larutan Hipertonis.
- Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmotik sama disebut Isotonis.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit di dalam pelarutnya mempunyai kemampuan untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama

Contoh:

Larutan 0.5 molal glukosa dibandingkan dengan iarutan 0.5 molal garam dapur.
- Untuk larutan glukosa dalam air jumlah partikel (konsentrasinya) tetap, yaitu 0.5 molal.
- Untuk larutan garam dapur: NaCl(aq) –> Na⁺ (aq) + Cl^- (aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka konsentrasi partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal.

Yang menjadi ukuran langsung dari keadaan (kemampuannya) untuk mengion adalah derajat ionisasi.
Besarnya derajat ionisasi ini dinyatakan sebagai:

a = jumlah mol zat yang terionisasi/jumlah mol zat mula-mula

Untuk larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya mendekati 1, sedangkan untuk elektrolit lemah, harganya berada di antara 0 dan 1 (0 < a <>

Atas dasar kemampuan ini, maka larutan elektrolit mempunyai pengembangan di dalam perumusan sifat koligatifnya.

1. Untuk Kenaikan Titik Didih dinyatakan sebagai:

DT_b = m . K_b [1 + a(n-1)] = W/M_r . 1000/p . K_b [1+ a(n-1)]

n menyatakan jumlah ion dari larutan elektrolitnya.

2. Untuk Penurunan Titik Beku dinyatakan sebagai:

DT_f = m . K_f [1 + a(n-1)] = W/M_r . 1000/p . K_f [1+ a(n-1)]

3. Untuk Tekanan Osmotik dinyatakan sebagai:
p = C R T [1+ a(n-1)]

CONTOH SOAL

1.Tekanan uap jenuh larutan dari 60 gram zat X dalam 180 gram air (Mr = 18) pada suhu tertentu adalah 100 mm Hg. Jika tekanan uap air pada suhu tersebut adalah 110 mmHg.

Hitunglah Mr zat x!

Jawab:

n terlarut = x mol

n pelarut = = 10 mol

Gunakan salah satu rumus di atas.

P² = 100 mm Hg

p⁰ = 110 mm Hg

P² = p⁰ x pelarut

100 = 110.

+ 1000 = 1100

Mr X = =  60

2.Sebanyak 34,2 gram gula (Mr = 342) dilarutkan ke dalam 90 gram air (Mr = 18), jika tekanan uap jenuh air = 102 mm Hg, hitunglah penurunan tekanan uap jenuh larutan.

Jawab:

n terlarut (gula) = = 0,1 mol

n pelarut (air) = = 5 mol

∆P = p⁰ x pelarut

∆P = 102 x

     = 102 x

     = 2 mm Hg

LATIHAN SOAL

1. Suatu larutan mengandung 3,24 gram zat yang tak mudah menguap juga nonelektolit dan 200 gram air mendidih pada 100,130°C pada 1 atmosfer. Berapakah berat molekul zat telarut ? Kd molal air adalah 0,51?

Jawab:

∆Tb = 100,13-100 = 0,13
∆Tb = Kb x m
0,13 = 0,51 x m
m = 0,25
0,25 = mol x 1000/200
Mol = 0,25/5 = 0,05
Mr = gram/mol = 3,24/0,05 = 64,8

2. Untuk menaikkan titik didih 250 ml air menjadi 100,1°C pada tekanan 1 atm (Ka=0,50), maka jumlah gula (Mr=342) yang harus dilarutkan adalah….

Jawab:

Untuk larutan non elektrolit dapat digunakan rumus;

ΔTb = w/Mr x 1000/p x Kb

Dan ΔTb = 100,1°C – 100°C =0,1°C
0,1 = w/342 x 1000/250 x 0,5°C
w = 0,1 x 342/2 = 17,1 gram

3. Suatu zat non elektrolit sebanyak 5,23 gram dilarutkan dalam 168 gram air. Larutan ini membeku pada -0,510 derajat Celcius. Hitung massa molekul relative zat tersebut.

Jawab:

ΔTf = Kf (w/Mr) (1000/p)
Mr = 1,86 . 5,23 . 1000 / 0,51 168
= 113,5

4. Hitung titik didih air dalam radiator  mobil yang berisi cairan  dengan perbandingan  88 gram etilen glikol (Mr = 62) dan 160 gram air.
Jawab:

ΔTf = 1,86 (88/62) (1000/160)
      = 16
Jadi titik bekunya = -16 derajat Celcius

Sifat  koligatif  larutan  adalah  sifat  larutan  yang  tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).

Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut (Gambar 6.2), maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:

Penurunan tekanan uap jenuh

Kenaikan titik didih

Penurunan titik beku

Tekanan osmosis

. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.

“SEKIAN”

Tugas Kimia Kelas XII.IPA

Dikumpul Via Email Oleh : Nurwahida Jasmin

Kelas XII.IPA-2

SMAN 1 Nunukan Selatan

 30 Juni 2012