Kimia Asyik: Juli 2012

Pendahuluan

Sifat koligatif larutan adalah sifat fisis larutan yang hanya tergantung pada jumlah partikel zat terlarut dan tidak tergantung dari jenis zat terlarut.

Dengan mempelajari sifat koligatif larutan, akan menambah pengetahuan kita tentang gejala-gejala di alam, dan dapat di manfaatkan untuk kehidupan, misalnya: mencairkan salju di jalan raya, menggunakan obat tetes mata atau cairan infuse, mendapatkan air murni dari air laut, menentukan massa molekul relative zat terlarut dalam larutan, dan masih banyak lagi.

Yang tergolong sifat koligatif larutan adalah: penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan Osmotik dari larutan.

Materi Sifat koligatif larutan elektrolit dan non-elektrolit

1. Defenisi Sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi hanya bergantung pada konsentrasi pertikel zat terlarutnya. Sifat koligatif larutan terdiri dari dua jenis, yaitu sifat koligatif larutan elektrolit dan sifat koligatif larutan nonelektrolit

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.

Sifat koligatif larutan

Larutan garam

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

2. Perbandingan Sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit

Zat elektrolit jika dilarutkan akan terionisasi menjadi ion-ion yang merupakan
partikel-partikel di dalam larutan ini. Hal ini menyebabkan jumlah partikel pada satu mol larutan elektrolit lebih banyak daripada larutan nonelektrolit. Misalnya,
larutan nonelektrolit C₆H₁₂O₆, jika dimasukkan ke dalam air menghasilkan 1 mol partikel, sehingga larutan C₆H₁₂O₆ 1 M akan membeku pada suhu 1,86 °C di bawah titik beku air murni, sedangkan 1 mol larutan elektrolit NaCl mengandung 2 mol partikel, yaitu 1 mol Na⁺ dan 1 mol Cl^-. Larutan NaCl 1 M sebenarnya mengandung 1 mol partikel per 1.000 gram air, secara teoretis akan menurunkan titik beku 2 × 1,86 °C = 3,72 °C. Sedangkan larutan CaCl₂ 1 M mempunyai 3 mol ion per 1.000 g air, secara teoretis akan menurunkan titik beku tiga kali lebih besar dibandingkan larutan C₆H₁₂O₆ 1 M.

Contoh:
C₆H₁₂O₆ (s) C₆H₁₂O₆ (aq)

    1 mol................. 1 mol
Jumlah partikelnya 1 × 6,02 × 10²³ molekul.
NaCl(s)        Na⁺(aq) + Cl^–(aq)
1 mol ........ .1 mol......... 1 mol
Jumlah partikelnya 2 × 6,02 × 10²³ (ion Na⁺ dan Cl^–).
CaCl₂ (s)         Ca²⁺(aq) + 2 Cl^–(aq)
1 mol...........   1.mol .......2 mol
Jumlah partikelnya 3 × 6,02 × 10²³ partikel (ion Ca²⁺ dan ion Cl^–).

Banyak ion yang dihasilkan dari zat elektrolit tergantung pada derajat ionisasinya (α). Larutan elektrolit kuat mempunyai derajat ionisasi lebih besar daripada
larutan elektrolit lemah, yaitu mendekati satu untuk larutan elektrolit kuat dan mendekati nol untuk larutan elektrolit lemah. Derajat ionisasi dirumuskan sebagai berikut.

α = jumlah molekul zat yang terurai/jumlah molekul mula-mula
Menurut Van’t Hoff, i = 1 + (n – 1)α
i= jumlah partikel yang diukur/jumlah partikel yang diperkirakan

Sifat koligatif larutan adalah sebagai berikut:
1.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.

Gambar 2. 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.

2. Kenaikan titik didih
ΔTb = Kb ×m{1 + (n −1) α}
Titik didih zat cair adalah suhu tetap pada saat zat cair mendidih. Pada suhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya. Hal ini menyebabkan terjadinya penguapan di seluruh bagian zat cair. Titik didih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer. Dari hasil penelitian, ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya. Hal ini disebabkan adanya partikel - partikel zat terlarut dalam suatu larutan menghalangi peristiwa penguapan partikel - partikel pelarut. Oleh karena itu, penguapan partikel - partikel pelarut membutuhkan energi yang lebih besar. Perbedaan titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni di sebut kenaikan titik didih yang dinyatakan dengan ( ). Persamaannya dapat ditulis:

Keterangan :

Tb = kenaikan titik didih

kb = tetapan kenaikan titik didih molal

m = massa zat terlarut

Mr = massa molekul relatif

Tabel Tetapan Kenaikan Titik Didih (Kb) Beberapa Pelarut

Pelarut	Titik Didih	Tetapan (Kb)
Aseton	56,2	1,71
Benzena	80,1	02,53
Kamfer	204,0	05,61
Karbon tetraklorida	76,5	04,95
Sikloheksana	80,7	02,79
Naftalena	217,7	05,80
Fenol	182	03,04
Air	100,0	00,52

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

3. Penurunan titik beku

Adanya zat terlarut dalam larutan akan mengakibatkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik beku pelarutnya. Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

Tf = penurunan titik beku

kf = penurunan titik beku molal

m = molal larutan

Mr = massa molekul relatif

Tabel Penurunan Titik Beku (Kf) Beberapa Pelarut

Pelarut	Titik Beku	Tetapan (Kf)
Aseton	-95,35	2,40
Benzena	5,45	5,12
Kamfer	179,8	39,7
Karbon tetraklorida	-23	29,8
Sikloheksana	6,5	20,1
Naftalena	80,5	6,94
Fenol	43	7,27
Air	0	1,86

ΔTf = Kf ×m{1 + (n −1) α}

Keterangan:
n = jumlah ion yang dihasilkan dari ionisasi satu molekul zat elektrolit
α = derajat ionisasi zat elektrolit

Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:

Keterangan:
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

4. Tekanan osmosis

Van't Hoff

Tekanan osmotik adalah gaya yang diperlukan untuk mengimbangi desakan zat pelarut yang melalui selaput semipermiabel ke dalam larutan. Membran semipermeabel adalah suatu selaput yang dapat dilalui molekul - molekul pelarut dan tidak dapat dilalui oleh zat terlarut. Menurut Van't Hoff, tekanan osmotik larutan dirumuskan :

Keterangan :

= tekanan osmotik

M = molaritas larutan

R = tetapan gas ( 0,082 )

T = suhu mutlak

Hal-hal yang perlu diperhatikan berhubungan dengan larutan elektrolit antara lain:

1. Jumlah Ion yang dihasilkan

a. Elektrolit yang menghasilkan dua ion (n = 2), yaitu CH₃COOH, HCl, NaOH, NaCl.

b. Elektrolit yang menghasilkan tiga ion (n = 3), yaitu Ca(OH)₂, H₂SO₄, Na₂CO₃

c. Elektrolit yang menghasilkan empat ion yaitu FeCl₃, AlCl₃.

2. Makin banyak ion yang dihasilkan dari larutan elektrolit, makin besar pula harga ΔTb dan ΔTf.

3. Besarnya harga α menunjukkan kuatnya larutan elektrolit.
Makin besar harga α, makin besar pula harga ΔTb dan ΔTf.

4. Larutan elektrolit kuat mempunyai α = 1.
ΔTb = Kb × m × n
ΔTf = Kf × m × n
π = M × R × T × n

5. Pada elektrolit biner berlaku:
ΔTb = Kb × m × (1 + α)
ΔTf = Kf × m × (1 + α)
π = M × R × T × (1 + α)

SOAL DAN PEMBAHASAN

1. Data percobaan penurunan titik beku:

No	LARUTAN
No	Zat terlarut	Jumlah mol zat	Titik beku larutan
1	CO(NH2)2	A	-toC
2	CO(NH2)2	2a	-2toC
3	C12H22O11	A	-toC
4	C12H22O11	2a	-2toC
5	NaCl	A	-2toC
6	NaCl	2a	-4toC

Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwa penurunan titik beku larutan tergantung pada . . . .
A. jenis zat terlarut
B. konsentrasi molal larutan
C. jenis pelarut
D. jenis partikel zat terlarut
E. jumlah partikel zat terlarut

Pembahasan:
Penurunan titik beku merupakan sifat koligatif larutan yang bergantung pada konsentrasi partikel dalam larutan dan tidak bergantung pada jenisnya (atom, ion atau molekul), di sini larutan elektrolit pada konsentrasi yang sama mempunyai harga penurunan titik beku yang lebih besar dibandingkan larutan non elektrolit karena pada jumlah partikelnya lebih banyak (zat elektrolit dalam larutannya terurai menjadi ion-ionnya), sehingga konsentrasinya lebih besar.
Jawab: E

2. Larutan yang mengandung 20 gr zat nonelektrolit dalam 1 L air (massa jenis air 1 g/ml) mendidih pada suhu 100,052°C. Jika Kb air = 0,52°C, maka Mr zat nonelektrolit tersebut adalah . . . .
A. 20                  C. 100             E. 200
B. 40                  D. 150

Pembahasan:
     20 gram zat nonelektrolit dalam 1 liter air
     ΔTd = 100,052°C
     Td pelarut murni = 100°C
     Kd air    = 0,52oC
     1 liter air = 1000 gram air
     ΔTd = titik didih larutan – titik didih pelarut murni
              = 100,052°C – 100°C
              = 0,052°C
     ΔTd = Kd .m .
     0,052     = 0,52 . 20/Mr . 1000/1000
          Mr     = 200

Jawab: E

4. Dalam 250 gram air dilarutkan 1,9 gram MgCl2, ternyata larutan membeku pada –0,372°C. Jika tetapan titik beku molal air = 1,86°C/m, derajat ionisasi garam MgCl2 adalah . . . .
(Ar : Mg = 24, Cl = 35,5)
A. 0,40               C. 0,75            E. 0,98
B. 0,55               D. 0,87

Pembahasan:
Tf      = kf . m . i
0,372 = 1,86 x 1,9/Mr x 1000/250 x i
     i    = 2,5
     i    =   (n – 1) α + 1      n dari MgCl2 = 3
     i    = (3 – 1) α + 1
     2,5= (2) α + 1
          = 0,75
Jawab: C

5. Untuk menaikkan titik didih 250 ml air menjadi 100,1°C pada tekanan 1 atm (Kb = 0,50), maka jumlah gula     (Mr = 342) yang harus dilarutkan adalah . . . .
A. 684 gram       C. 86 gram      E. 342 gram
B. 171 gram       D. 17,1 gram

Pembahasan:
     Kb = Kd = 0,5
     Titik didih: t =    t.dlarutan – t.dpelarut
                        =   100,1 – 100
                        = 0,1oC
     ΔTd = Kd x m
        0,1 = 0,5 x g/342 x 1000/250
          gr =   17,1 gram
     Jumlah gula yang harus dilarutkan adalah 17,1 gram
Jawab: D

6.    Suatu larutan diperoleh dari melarutkan 6 g Urea (Mr = 60) dalam 1 liter air. Larutan yang lain diperoleh dari melarutkan 18 g glukosa (Mr = 180) dalam 1 liter air. Pada suhu yang sama berapa tekanan osmosa larutan pertama dibandingkan terhadap larutan kedua?
A. Sepertiga larutan kedua
B. Tiga kali larutan kedua
C. Dua pertiga larutan kedua
D. Sama seperti larutan kedua
E. Tiga perdua kali larutan kedua

Pembahasan:
     Ingat sifat Koligatif Larutan!
     6 g Urea (Mr = 60) = 6/60mol/L
                                 = 0,1mol/L
     18 g glukosa (Mr = 180) =18/180 mol/L
                                      = 0,1mol/L
   Jumlah mol sama dalam volume yang sama: (molar) tekanan osmosa kedua larutan sama.
Jawab: D

7.    Supaya air sebanyak 1 ton tidak membeku pada suhu    –5°C, ke dalamnya harus dilarutkan garam dapur, yang jumlahnya tidak boleh kurang dari (tetapan penurunan titik beku molal air 1,86; Mr NaCl = 58,5)
A. 13,4 kg          C. 58,5 kg       E. 152,2 kg
B. 26,9 kg          D. 78,6 kg

Pembahasan:
     Membeku pada suhu –5°C, maka Tb. air = 0°C – (-5°C) = 5°C. Untuk larutan elektrolit:
     ΔTb      =   Kb m. n = Kb. g/Mr 1000/p . n
     g = jumlah berat zat yang dilarutkan
     Mr     = massa molekul relatif zat yang dilarutkan
     Kb     = Tetapan bekum molal zat pelarut
     P = jumlah berat zat pelarut
          = derajat ionisasi elektrolit yang dilarutkan
           n = jumlah mol ion yang dihasilkan oleh 1 mol elektrolit 1.
     NaCl à Na+ + Cl+ n = 2
     Misal: NaCl yang dilarutkan x mol

ΔTb = Kb m. n = Kb. g/Mr 1000/p . n
5 = 1,86. kg/58,5 1000/1000 . 2
kg = 78,620 kg
NaCl = 78.620 g = 78,62 kg

Jadi supaya 1 ton air tidak membeku pada –5°C, harus dilarutkan garam dapur (NaCl), jumlahnya tidak boleh kurang dari 78,6 kg, sebab bila sama dengan 78,62 kg maka larutan membeku.
Jawab: D

8.    Penambahan 5,4 gram suatu zat nonelektrolit ke dalam 300 gram air ternyata menurunkan titik beku sebesar 0,24°C.   Jika Kf   air = 1,86oC maka Mr zat tersebut adalah . . . .
A. 8,04               C. 60,96          E. 139,50
B. 12,56             D. 108,56

Pembahasan:
Δtf   =   Kf .m
    0,24 =   1,86 . 5,4/Mr 1000/300
     Mr     = 139,50
Jawab: E

Latihan soal:

1. Tentukan titik beku larutan yang mengandung 18 g glukosa (Mr = 180) dalam 500 g air. Kf air = 1,86⁰C/m.

Jawab :

1. Jumlah mol glukosa = 18 g/ 180 g mol^-1 = 0,1 mol

Kemolalan larutan = 0,1 mol / 0,5 kg = 0,2 mol kg^-1

Titik didih , ΔT_f = Kb x m = 0,2 x 1,86⁰C = 0,372⁰C

2 . Suatu larutan elektrolit biner 0,05 mol dalam 100 gram
air mempunyai α =2/3 . Jika Kf = 1,86 °C/m, tentukan
penurunan titik beku larutan tersebut!
Jawab:
ΔTf = Kf × m × (1 +2/3 )
= 1,86 °C/m × 0,05 mol × 1.000/100 × (1 +2/3)
= 1,86 °C/m × 0,5 ×5/3
ΔTf = 1,55 °C

3.Tetapan kenaikan titik didih molal air adalah 0,5 °C/m.
Jika 1 mol H2SO4 dilarutkan dalam 100 gram air dan
dipanaskan, tentukan kenaikan titik didih dan titik didih
larutan tersebut!
Jawab:
ΔTb = Kb × m × n
= 0,5 × 1 × 3
ΔTb = 1,5 °C
Titik didih larutan = 100 °C + 1,5 °C = 101,5 °C.

4. Tentukan tekanan osmosis 29,25 gram NaCl dalam
2 liter larutan yang diukur pada suhu 27 °C!
(Mr NaCl = 58,5, R = 0,082 L.atm.mol^–1K^–1)
Jawab:
π = M × R × T × n
= (29,25 / 58,5):2 × 0,082× 300× 2
= 0,25 × 0,082 × 600
π = 12,3 atm

5. Berapakah tekanan osmotic larutan sukrosa 0,0010 M pada 25⁰C ?

Jawab : л = M . R .T

= 0,0010 mol L^-1 x 0,08205 L atm mol^-1K^-1 x 298 K

= 0,024 atm ( = 18 mmHg)

6. Suatu larutan elektrolit biner 0,05 mol dalam 100 gram
air mempunyai α =2/3 . Jika Kf = 1,86 °C/m, tentukan
penurunan titik beku larutan tersebut!
Jawab:
ΔTf = Kf × m × (1 +2/3 )
= 1,86 °C/m × 0,05 mol × 1.000/100 × (1 +2/3)
= 1,86 °C/m × 0,5 ×5/3
ΔTf = 1,55 °C

7. Tetapan kenaikan titik didih molal air adalah 0,5 °C/m.
Jika 1 mol H2SO4 dilarutkan dalam 100 gram air dan
dipanaskan, tentukan kenaikan titik didih dan titik didih
larutan tersebut!
Jawab:
ΔTb = Kb × m × n
= 0,5 × 1 × 3
ΔTb = 1,5 °C
Titik didih larutan = 100 °C + 1,5 °C = 101,5 °C.

8.Tentukan tekanan osmosis 29,25 gram NaCl dalam
2 liter larutan yang diukur pada suhu 27 °C!
(Mr NaCl = 58,5, R = 0,082 L.atm.mol^–1K^–1)
Jawab:
π = M × R × T × n
= (29,25 / 58,5):2 × 0,082× 300× 2
= 0,25 × 0,082 × 600
π = 12,3 atm

“TERIMA KASIH”

Diterima Tanggal 1 Juli 2012

Kimia Asyik

Lihat Lainnya ...

Minggu, 01 Juli 2012

Tugas Kimia a.n. Samsida Kelas XII.Ipa-2

Entri Populer

Selamat Datang