SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

SIFAT-SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Jika suatu zat dilarutkan dalam suatu pelarut, maka sifat larutan itu berbeda dari sifat pelarut murni. Contoh larutan teh berbeda sifat dari air murni. Sifat-sifat larutan seperti rasa, warna, pH, dan kekentalan tergantung pada jenis konsentrasi zat terlarut. Empat sifat penting larutan yaitu tekanan uap, titik didih, titik beku dan tekanan osmosis hanya tergantung pada konsentrasi zat terlarut. Pengaruh jenis zat terlarut kecil sekali sejauh zat terlarut itu tergolong nonelektrolit dan tak atsiri ( tak mudah menguap). Sifat-sifat larutan yang tidak tergantung pada jenis zat terlarut tetapi hanya konsentrasi partikelnya disebut sifat koligatif larutan.

A. KONSENTRASI LARUTAN DAN FRAKSI MOL

1. Kemolalan (m)
Kemolalan atau molalitas menyatakan jumlah mol (n) zar terlarut dalam 1 kg ( = 1000 gram) palarut. Oleh karena itu satuan komolalan adalah mol/kg
m = n/p mol/kg
dengan m = kemolalan larutan
n = jumlah mol zat terlarut
p = massa pelarut ( dalam kg)
Jika 0,3 mol Na Cl dilarutkan dalam 1 kg air, maka diperoleh larutan NaCl 0,3 molal atau 0,3 mol/kg. berapa molal gula harus dilarutkan dadlam 3 kg air untuk memperoleh o,3 molal ? Tentu jawabannya 0,3 x 3 = 0,9 mol

Contoh Soal :
Berapa komolalan larutan yang dibuat dengan mencampur 6 gram urea (mr 60)dengan 400 gram air ?
Jawab :
mol urea = 6 gram/60 = 0,1mol
Massa pelarut = 400 gram = 0,4 kg
m = n/p = 0,1mol / 0 2kg = 0,05 mol/kg

Contoh soal 2:
Berapakah kemolalan larutan glukosa yang mengandung 18 % massa gluosa ( Mr = 180)?
Jawab :
Dalam 100 gram larutan glukosa 24% :
Glukosa 24% = 18/100 x 100 gram = 18 gram, dan air (pelaruta) = 100 - 18 = 82 gram
Mol glukosa = 18 g / 180 = 0,1 mol
Massa pelarut = 82 gram = 0.082
m = n/p = 0,1 / 0,082 =1,22 mol/kg

2. Fraksi Mol ( X )
Fraksi mol ( X ) menyatakan perbandingan mol zat terlarut atau pelarut terhadap jumlah mol larutaan. Jika jumlah zat pelarut adalah n_a , dan jumlah mol zat terlarut adalah n_b  , maka fraksi mol pelarut dan zat terlarut adalah :
X_a₌n_{a dan}_X_b₌n_b
n_{a   +}n_bn_{a +}n_b

Jumlah fraksi mol pelarut dengan zat terlarut adalah :
Jumlah fraksi mol pelarut dengan zat terlarut adalah :
X_{a   +} X_{b = 1}

Contoh Soal :
Hitung fraksi mol urea dalam larutan urea 20% ( Mr = 60)
Jawab :
Dalam 100 gram larutan urea 20 % terdapat 20 gram urea dan 80 gram air :
Mol air = 80/18 = 4,44 mol
Mol urea = 20 / 60 = 3,33

X_{urea =}X_b₌3,33/ (4,44 +3,33) = 0,43

B. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NON ELEKTROLIT

1. . Penurunan Tekanan Uap Jenuh (∆P)
Apabila suatu zat cair (sebenarnya juga untuk zat padat) dimasukkan ke dalam suatu ruangan tertutup maka zat itu akan menguap sampai ruangan itu jenuh. Pada keadaan jenuh terdapat kesetimbangan dinamis antara zat cair (padat) dengan uap jenuhnya. Tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh itu disebut tekanan uap jenuh. Besarnya tekanan uap jenuh tergantung pada jenis zat dan suhu. Zat yang memiliki gaya tarik-menarik antar partikel relatif besar, berarti sukar menguap, mempunyai tekanan uap jenuh yang relatif kecil, contohnya garam, gula, glokol, gliserol. Sebalinya zat yang memiliki gaya tarik menarik antara partikel relatif lemah, berarti mudah menguap, mempunyai tekanan uap jenuh yang relatif besar. Zat sepeti itu dikatakan mudah menguap atau atsiri (volatile), contohnya etanol dan eter. Tekanan uap jenuh suatu zat akan bertambah jika suhu dinaikkan.

Gambar diatas menggambarkan bahwa Zat cair atau zat padat yang berada dalam ruang tertutup membentuk kesetimbangan dengan uap jenuhnya.

Bagaimanakah pengaruh zat terlarut pada tekanan uap pelarut ? Apabila ke dalam suatu pelarut dilarutkan zat yang tidak medah menguap, ternyata tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni. dalam hal ini uap jenuh larutan dapat dianggap mengandung uap zat pelarut. Selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh larutan disebut penurunan tekanan uap jenuh (∆P). Jika tekanan uap jenuh pelarut murni dinyatakan dengan P^o dan tekanan uap jenuh larutan dengan P, maka ∆P = P^o - P

Gambar diatas menggambarkan Tekanan uap jenuh larutan (P) lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni. (  P^o   ) ; ∆P = Po - P
  Penurunan tekanan uap jenuh dari berbagai larutan diberikan pada tabel berikut ini.

Zat terlarut	Fraksi mol zat terlarut	Tekanan uap jenuh larutan	Penurunan tekanan uap jenuh
Air murni Glikol Glikol Urea Urea	- 0,01 0,02 0,01 0,02	17,54 mmHg 17,36 mmHg 17,18 mmHg 17,36 mmHg 17,18 mmHg	- 0,18 mmHg 0,36 mmHg 0,18 mmHg 0,36 mmHg

Tabel di atas menunjukkan bahwa penurunan tekanan uap jenuh hanya tergantng pada konsentrasi zat terlarut dan tidak tergantung pada jenis zat terlarut. Jadi penurunan tekanan uap merupakan sifat koligatif larutan.
Menurut Raoult, untuk larutan-larutan encer dari zat yang tidak atsiri, penurunan tekanan uap jenuh larutan sama dengan hsil kali tekanan uap jenuh pelarut murni dengan fraksi mol zat terlarut, sedangkan tekanan uap jenuh larutan sama dengan hasil kali tekanan uap jenuh pelarut murni dengan fraksi mol zat pelarut murni dengan fraksi mol pelarut :
∆P = X_B.P^o ; P = X_A . P^o
dengan

P^o = tekanan uap jenuh pelarut murni

P = tekanan uap jenuh larutan

∆P = penurunan tekanan uap jenuh

X_A = fraksi mol zat pelarut

X_B = fraksi mol zat terlarut

Larutan yang memenuhi hukum Raoult disebut larutan ideal dan larutan yang seperti itu adalah larutan-larutan encer.

Contoh soal :

Tekanan uap jenuh air pada suhu 100^oC adalah 760 mmHg. Berapakah tekanan uap jenuh larutan glukosa 10% pada suhu 100^oC (H = 1; C = 12; O = 16 )

Jawab :

Tekanan uap jenuh larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut. Dalam 100 gram larutan terdapat :

Air 90% = 90 gram = 90/18 mol = 5 mol

Glukosa 10% = 10 gram = 10/180 mol = 0.056 mol

X_air = 5 = 0,99

5 + 0,056

P = X _air . P^o

= 0,99 . 760 mm Hg = 752,4 mm Hg

2. Kenaikan titik Didih ( (∆Tb) ) dan penurunan Titik Beku ( (∆Tf)
Titik didih suatu cairan ialah suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan sama dengan tekanan luar (tekanan yang dikenakan pada permukaan zat cairan). Apabila tekanan uap sma dengan tekanan luar, maka gelembung uap yang terbentuk dalam cairan dapat mendorong diri ke permukaan menuju fase gas. Oleh karena titik didih suatu suatu cairan tergantung pada tekanan luar. Di permukaan laut (tekanan = 760 mmHg), air mendidh pada suhu 100derajat C. Di puncak Everest (ketinggian 8882 m dari permukaan laut) yang tekanan kurang dari 760 mmHg air mendidih pada suhu 71derajat C. Biasanya yang dimaksud dengan titk didih adalah titik didih normal yaitu titk didih pada tekanan 760 mmHg. Titik didih normal air adaalh 100 derajat C.

Gambar diagram P - T air dan suatu larutan air. Larutan mempunyai titk didih lebih tinggi dan titk beku lebih rendah daripada pelarut murni
Hubungan antara tekanan tekanan uap jenuh dengan suhu air dan larutan berair diberikan pada gambar diatas. Pada grafik tersebut terlihat bahwa titik didih larutan lebih tinggi dibandingkan dengan titk didih pelarut murni.
Selisih antara titik didih larutan dengan titik didih pelarut itu disebut kenaikan titik didih larutan  (∆Tb).
  (∆Tb) = titik didih larutan - titik didih pelarut
Adapun titik beku dari suatu cairan atau suatu larutan adalah suhu pada saat tekanan uap cairan (larutan) itu sama dengan tekanan uap pelarut padat murni. Pada gambar terlihat bahwa Terjadi penurunan titik beku setelah pelarut murni diberi zat terlarut ( larutan).
Selisih antara titk beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (∆Tf = freezing point depression).
∆Tf = titik beku pelarut   - titik beku larutan
Percobaan-percobaan menunjukkan bahwa kenaikan titk didh maupun penurunan titik beku tidak tergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada jumlah atau konsentrasi partikel dalam larutan. Ini sebabnya titik didh dan titik beku termasuk dalam sifat koligatif larutan.

Hubungan kenaikan titkk didih dan penurunan titk beku dengan konsentrasi larutan sebanding dengan kemolalan larutan.

∆Tb = Kb x m

∆Tf = Kf x m

Dengan

∆Tb = kenaikan titk didih

∆Tf = penurunan titk beku

Kb = tetapan kenaikan titik didih molal

Kf = tetapan kenaikan titik beku molal

m = kemolalan larutan

Tetapan kenaikan titk didih molal adalah nilai kenaikan titik didih jika konsentrasi larutan ( konsentrasi partikel dalam larutan ) sebesar satu molal.

∆Tb = Kb x m, jika m = 1 maka ∆Tb = Kb

Demikian juga halnya dengan Kf adalah penurunan titk beku jika konsentrasi larutan ( konsentrasi partikel dalam larutan ) sebesar satu molal. Harga Kb dan Kf tergantung pada jenis pelarut. Harga Kb dan Kf beberapa larutan tercantum dalam tabel sebagai berikut :

Pelarut	Titik didih larutan (^oC)	Kb	Titik beku larutan ( ^oC)	Kf
Air Asam asetat Benzena Kloroform Kamfer sikloheksana	100 118,3 80,2 61,2 - 80,7	0,52 3,07 2,53 3,63 - 2,69	0 16,6 5,45 - 178,4 6,5	1,86 3,57 5,07 - 37,7 20,0

Data kenaikan titik didih dan penurunan titk beku dapat digunakan untuk menentukan massa molekul relatif (Mr) zat terlarut. Selai itu dapat juga digunakan untuk menentukan konsentrasi larutan.

Contoh :

Sebanyak 36 gram glukosa ( Mr = 180) dilarutkan dalam 1 gram air. Tentukan titik didih larutan itu. Kb air = 0,52 ^oC

Jawab :

mol glukosa = 36 g / 180 = 0,2 mol

Kemolalan larutan m = 0,2 / 1 kg = 0,2 mol/kg

∆Tb = Kb x m

= 0,2 x 0,52 = 0,104 ^oC

Titik didih larutan = titik didih pelarut + ∆Tb

= 100 + 0,104^oC

= 100,104^oC

Contoh soal :

Tentukan titik beku larutan 6,4 gram naftalen dalam 100 gram benzena. Titik beku benzena murni adalah 5,46^oC dan tetapan penurunan titik beku molal benzena ( Kf) adalah 5,1^oC ( H = 1; C = 12 )

Jawab :

mol C10H8 = 6,4 /128 = 0,05 mol

Kemolalan larutan (m) = 0,05 mol/ 0,1 kg = 0,5 mol/kg

∆Tf = Kf x m

= 0,5 x 5,1 = 2,55 ^oC

Titik beku larutan = titik bekeu pelarut - ∆Tf

= 5,46 - 2.55 = 2,91^oC

Contoh soal :

Larutan 3 gram suatu zat dalam 100 gram air mendidih pada 100,26 ^oC. Tentukan massa molekul relatif zat itu. Kb air = 0,52^oC

Jawab :

∆Tb = Kb x m

oleh karena m = n x 1000/p dan n = G/Mr ( G = massa zat terlarut )