TEKANAN OSMOTIK LARUTAN ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

A. KONSENTRASI LARUTAN : KEMOLALAN DAN FRAKSI MOL
SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NON ELEKTROLIT
1. Penurunan Tekanan Uap Jenuh
2. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

3. Tekanan Osmotik Larutan.
Berbagai jenis selaput, baik yang alami (seperti jaringan usus) maupun yang sintetik (seperti selofan), dapat dilewati molekul pelarut kecil ( partikel ) zat terlarut. Selaput seperti itu disebut selaput semipermiabel.

Apabila dua jenis larutan yang berbeda kensentrasinya dipisahkan oleh suatu selaput semopermiabel, akan terdapat aliran bersih netto pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat. Hal ini terlihat dari bartambah tingginya larutan yang lebih pekat , sedangkan larutan yang lebih encer berkurang. Perpindahan bersih pelarut ini disebut osmosis.

Osmosis dapat dicegah dengan memberi suatu tekanan pada permukaan larutan. Tekanan yang diperlukan untuk menghentikan aliran pelarut dari pelarut murni menuju larutan disebut tekanan osmotik. Larutan glukosa 20% mempunyai tekanan osmotik sekitar 15 atn ( berarti permukaan larutan dapat neik hingga kurang lebih 150m)
Tekanan osmotik tergolong sifat koligatif larutan karena harganya tergantung pada konsentrasi bukan pada jenis zat terlarut. Menurut van't Hoff, tekanan osmotik larutan-larutan encer dapat dihitung dengan rumus :
μV = nRT
dengan

μ = tekanan osmotik

V = volume larutan ( dalam liter )

T = suhu absolut larutan ( suhu kelvin)

n = jumlah mol zat terlarut

R = tetapan gas ( 0,08205 Latm/molK

Persamaan di atas dapat diubah dengan bentuk :

μ = nRT /V

dengan n/V menyatakan kemolaran larutan (M). Oleh karena itu persamaan di atas dapat dituliskan :

μ = MRT

Contoh Soal

Berapakah tekanan osmotik larutan sukrosa 0,0010 M pada suhu 25 derajat C

Jawab :

μ = MRT

= 0,0010 . 0,08205 . 298

= 0,024 atm

Pengukuran tekanan osmotik juga digunakan untum menetapkan massa molekul relatif suatu zat , teristimeawa untuk larutan yang sangat encer atau untuk zat yang massa molekul relatifnya sangat besar.

Contoh soal :

Larutan 5 gram suatu zat dalam 500mL larutan mempunyai tekanan osmotik sebesar 38 cm Hg pada suhu 27 derajat C. Tentukan massa molekul relatif zat itu !

Jawab :

μ = MRT

38/76 atm = M . 0,08205 . 3000

M = 0,02 mol/L

0,02mol/L = n/0,5 L

n = 0,01 mol

n = G/Mr <=> Mr = G/n = 5 gram/0,01 mol = 200 g/mol

Jadi Mr zat = 500

Contoh osmosis yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup ialah pada sel darah merah. Dinding sel darah merah mempunyai ketebalan kira-kira 10 nm dan pori dengan diameter 0,8nm. Molekul air berukutan kurang dari setengah diameter tersebut sehingga dapat lewat dengan mudah. Ion K+ yang terdapat pada sel juga berukuran lebih kecil dari pori dinding sel itu, tetapi karena dinding seltersebut bermuatan positif maka ion K+ akan ditolak. Jadi, faktor-faktor selain ukuran partikel dapat juga menentukan partikel mana yang dapat melalui pori sebuah semipermiabel.

Cairan dalam sel darah merah mempunyai tekanan osmotik yang sama dengan larutan NaCl 0,9%. Dengan kata lain cairan sel darah merah isotonik dengan larutan NaCl 0,9% tidak akan ada aliran bersih air melalui dinding sel. Akan tetapi jika sel darah merah dimasukkan ke dalam larutan NaCl yang lebig pekat dari 0.9%, maka air akan keluar dan sel darah merah akan mengkerut. Larutan yang demikian dikatakan hipertonik. Sebaliknya, jika sel darah merah dimasukkan dalam larutan NaCl yang lebih encer daripada 0,9%, maka air akan masuk kedalam sel darah merah hingga menggembung. Larutan ini dikatakan hhipotonik.

C. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT

Bila konsentrasi zat terlarut sama, sifat koligatif larutan elektrolit mempunyai harga yang lebih besar daripada sifat koligatif larutan nonelektrolit

Larutan elaktrolit memberi sifat koligatif larutan yang lebih besar daripada sifat koligatif larutan non elektrolit yang berkonsentrasi yang sama. Contoh larutan NaCl 0,010 m mempunyai penurunan titik beku sebesar 0,0359 derajat C. harga ini hampir dua kali lebih besar daripada penurunan titik beku larutan urea 0,010 m. Perbandingan antara harga sifat koligatif larutan yang terukur dari suatu larutan elektrolit dengan harga sifat koligatif larutan yang diharapkan dari suaru larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama disebut faktor Van't Hoff dan dinyatakan dengan huruf i. Harga i untuk larutan NaCl 0,010m dapat dihitung sebagai berikut :

Harga i NaCl (m) = ∆Tf larutan NaCl 0,010 m = 0,0359 = 1,93

∆Tf larutan urea 0,010 m 0,0186

Harga i dari berbagai jenis larutan dari berbagai konsentrasi di berikan pada tabel berikut :

Elektrolit	0,100 m	0,0100 m	0,005 m	Batas teoritis
Elektrolit tipe ion NaCl KCl MgSO4 K2SO4 Elektrolit tipe kovalen HCl CH3COOH H2SO4	1,87 1,86 1,42 2,46 1,91 1,01 2,22	1,93 1,94 1,62 2,77 1.97 1,05 2,59	1,94 1,96 1,69 2,86 1,99 1,06 2,72	2 2 2 3 2 2 3

Apa penyebab larutan elektrolit mempunyai harga sifat koligatif yang lebih besar ? Sifat koligatif larutan tergantung pada konsentrasi partikael dalam larutan dan tidak tergantung pada jenisnya, apakah partikel tiu berupa molekul, atom atau ion. Jadi, untuk konsentrasi yang sama larutan elektrolit mengandung jumlah partikel lebih banyak daripada larutan non elektrolit. Oleh karena itu larutan elektrolit mempunyai sifat koligatif yang lebih besar daripada sifat larutan non elektrolit.

Satu mol nonelektrolit dalam larutan menghasillkan satu mol ( 6,02 x 10²³ butir ) partikel. Sebaliknya, satu mol elektrolit tipe ion seperti NaCl terdiri atas satu mol Na⁺ dan satu mol ion Cl^- ; satu mol ion K2SO4 terdiri atas 2 mol ion K⁺ dan satu mol ion SO₄^2- . Secara teoritis larutan NaCl akan mempunyai penurunan titik bekudua kali lebih besar daripada larutan urea (mempunyai harga i = 2) sedangkan K2SO4 tiga kali lebih besar ( i = 3).

Harga i dari elektrolit tipe kovalen terbnyata lebih bervariasitergantung pada kekuatan elektron itu. Elektrolit lemah mempunyai harga i mendekati satu. sedangkan eelktrolit kuat mempunyai harga i yang mendekati harga teoritis . Hubungan harga dengan persen ionisasi (derajat ionisasi) dapat diturunkan sebagai berikut. Misalnya kensentrasi larutan M molar, dan derajat disosiasi α, maka jumlah elektrolit yang mengion adalah Mα,

α = Jumlah zat yang mengion

Jumlah mula-mula

Jumlah yang mengion = jumlah mula-mula x α

= Mα

Misalkan pula 1 molekul elektrolit membentuk n ion. Jadi jika Mα mol elektrolit mengion akan menghasilkan nMα mol ion, sedangkan jumlah mol elektrolit yang tidak mengion adalah M - Mα. Perhatikan perincian berikut :

A (elektrolit ) <=======> nB (ion)

Mula-mula = M -

Ionisasi = - Mα + n Mα

Setimbang = M - Mα n Mα

Konsentrasi partikel dalam larutan = Konsentrasi partikel elektrolit ( A ) + konsentrasi ion-ion ( B)

= M - Mα + n Mα

= M [ 1 + ( n - 1 ) α ]

Dengan demikian pertmbahan jumlah partikel dalam sifat koligatif larutan elektrolit = 1 +(n -1)α. Oleh karena pertambahan sifat koligatif larutan elektrolit sebanding dengan pertambahan jumlah partikel dalam larutan, maka rumus-rumus sifat koligatif larutan , maka rumus-rumus sifat koligatif untuk larutan elektrolit menjadi :

∆Tb = Kb x m x i

∆Tf = Kf x m x i

Л = MRT x i

i = 1 + ( n - ) α

Rumus-rumus di atas juga dapat digunakan untuk larutan elekttrolit tipe ion, dimana α menyatakan aktivitas, yaitu tingkat kebebasan ion-ion (kaena ion-ion tidak bebas 100%, maka derajat ionisasi larutan elektrolit tipe ion tidak sama dengan satu tetapi mendekati satu)

Contoh soal :

Satu gram MgCl dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukanlah :

a) titik didih,

b) titik beku, dan

c) tekanan osmotik larutan itu pada 25 derajat ionisasi (aktifitas) = 0,9. Kb air = 0,52 derajat C; Kf air = 1,86 derajat C (Mg = 24 ; Cl = 35,5)

Jawab :

mol MgCl2 = 1g / 95 = 0,011 mol

molaritas larutan = 0,011 mol / 0,5 = 0,022 mol/kg

Molaritas larutan juga dapat dianggap = 0,022 mol/l (larutan encer, kemolalan dan kemolaran mempunyai harga yang hampir sama ).

i = 1 + ( n - 1 ) α

= 1 + ( 3 - 1 ) 0,9 = 2,8

a) ∆Tb = Kb x m x i