MENGKAJI FENOMENA SIFAT KOLIGATIF LARUTAN DI SEKITAR KITA

Dalam Kehidupan sehari – hari kita sering menemui banyak hal yang secara sadar atau tidak telah memanfaatkan beberapa sifat koligatif  larutan, seperti :

v  Mencairkan Salju di Jalan Raya

Di negara-negara yang mengalami musim salju, mobil akan mengalami kesulitan saat melintasi jalan raya karena jalan raya tertutup salju yang cukup tebal. Salju ini bisa menyebabkan kendaraan tergelincir atau selip karena licin sehingga perlu dibersihkan. Untuk membersihkan salju di jalan raya biasanya ditaburi dengan campuran garam NaCl dan CaCl2. Penaburan garam ini akan menurunkan titik beku salju tersebut, sehingga salju kembali menjadi air. Semakin tinggi konsentrasi garam, maka makin menurun titik bekunya, sehingga salju akan makin banyak yang mencair.

v  Penambahan Garam Ketika Memasak

Pada umumnya ketika sedang memasak atau merebus sesuatu, penambahan garam biasanya dilakukan setelah air mendidih. Hal ini bertujuan mencegah agar pada proses pemasakan terjadi lebih lama. Penambahan garam ketika larutan belum mendidih akan menaikkan titik didih larutan sehingga proses memasak akan membutuhkan waktu lebih lama. dan masih banyak lagi peristiwa lainnya.

Untuk memahami peristiwa – peristiwa di atas lebih lenjut, pada posting kali ini mari kita coba mempelajari lebih jauh tentang sifat koligatif larutan, yaitu sifat larutan yang hanya tergantung pada banyak sedikitnya partikel zat terlarut (konsentrasi larutan), dan bukan pada jenisnya (sifat zat terlarut). Nah untuk dapat memahami sifat koligatif larutan yang meliputi : Penurunan tekanan uap; Penurunan titik beku; Kenaikan titik dididh; dan Tekanan osmotic larutan, diperlukan pemahaman terlebih dahulu terhadap konsentrasi larutan yang merupakan pernyataan untuk menentukan banyak sedikitnya partikel zat terlarut dalam suatu larutan.

 

A.      Konsentrasi Larutan

Konsentrasi larutan menyatakan jumlah partikel zat terlarut dalam suatu larutan. Konsentrasi larutan ini dapat dinyatakan dalam Molaritas (M); molalitas(m); dan Fraksi mol(x).

1.      Molaritas (M)

Molaritas menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam 1 liter (1000 mL) larutan, yang dapat dinyatakan dengan persamaan:

M = n/V
M = gr/Mr  X  1000/(V (mL))
atau
 

 

 

 


Keterangan :

M = molaritas (M)                       gr = massa zat terlarut (gr)

n = mol zat terlarut(mol)           Mr = molekul relatif (gr/mol)

V = volume Larutan(L atau mL )

 

Contoh:

Jika dilarutkan 4 gram NaOH yang Mr nya = 40, ke dalam air dan membentuk 1 liter larutan. Tentukan Molaritas larutan NaOH tersebut !

Penyelesaian :

Diketahui :

massa NaOH 4 gram ; Mr NaOH 40 ; dan V larutan = 1 L = 1000 mL

Jawab :

 

M = 4/40  X  1000/(1000 (mL))
M = 0,1 M
 

 

 

 

 


2.      molalitas (m)

Molalitas menyatakan banyaknya mol zat terlarut di dalam setiap 1.000 gram pelarut. yang dapat di nyatakan kedalam persamaan :

 

m = gr/Mr  X  1000/(P(gram))
 

 

 


Keterangan :

m = molalitas (m)

gr = massa zat terlarut (gr)

Mr = molekul relatif (gr/mol)

p = massa pelarut (gr)

 

Contoh :

Sebanyak 1,8 gram glukosa, C6H12O6 dilarutkan ke dalam 100 gram air (Ar C =12, H = 1, O = 16). Tentukan molalitas larutan glukosa tersebut!

Penyelesaian :

m = gr/Mr  X  1000/(P(gram))
m = (1,8)/180  X  1000/(100 gram)
     = 0,01 x 10
      = 0,1 m
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Jadi, molalitas C6H12O6 = 0,1 m

 

3.      Fraksi mol (x)

Fraksi mol (X) menyatakan perbandingan banyaknya mol suatu zat terhadap jumlah mol total komponen dalam larutan. Dalam suatu larutan terdapat 2 fraksi mol yakni fraksi mol zat terlarut (X1) dan fraksi mol pelarut (X2).

Rumus :

 

X1 + X2 = 1
X1 = n1/(n1+n2)   X2 = n2/(n1+n2)
 


Jadi , jumlah fraksi mol pelarut dan zat terlarut adalah 1.

Keterangan :

X1 = fraksi mol zat terlarut                     n1 = mol zat terlarut

X2 = fraksi mol pelarut                           n2 = mol pelarut

 

Contoh :

Sebanyak 90 gram glukosa, C6H12O6 dilarutkan dalam 360 mL air (Ar C = 12, H = 1, O = 16). Tentukan fraksi mol masing-masing zat!

Penyelesaian :

 

n C6H12O6 =  =  = 0,5 mol

 

n H2O =  =  = 20 mol

 

X1(H20) =    =  = 0,98

 

 

X2(C6H1206) =    =  = 0,02

 

 

B.      Penurunan Tekanan Uap (ΔP)

 

 

Penguapan adalah peristiwa yang terjadi ketika partikel-partikel zat cair meninggalkan kelompoknya. Semakin lemah gaya tarik-menarik antarmolekul zat cair, semakin mudah zat cair tersebut menguap, sebagaimana  gambar di bawah ini :

Gambar di atas menggambarkan peristiwa terbentuknya tekanan uap karena banyaknya tekanan uap zat cair di atas permukaan zat yang membentuk tekanan uap jenuh pelarut murni (P).

jika ke dalam zat cair tersebut di masukkan zat terlarut nonvalatil (tidak mudah menguap) maka akan terjadi penurunan tekanan uap (ΔP) karena penguapan pelarut yang terjadi  terhalang oleh partikel zat terlarut sebagaimana gambar di bawah ini:

Dari gambar di atas dapat kita pahami bahwa peristiwa terjadinya tekanan uap pelarut mengalami penurunan karena saat akan terjadi penguapan, partikel zat terlarut menghalangi proses penguapan.

 

Dari gambaran di atas dapat kita pahami bahwa tekanan uap pelarut murni lebih besar di banding tekanan uap larutannya ( p > p), sehingga besarnya penurunan tekanan uap ( ΔP) dapat di tulis sebagai berikut :

ΔP = pᶛ - p

               

 

Ahli Kimia yang mempelajari peristiwa tersebut adalah Marie Francois Raoult (1878), yang dikenal dengan Hukum Roult, dengan ketentuan:

 

·         Hukum Roult menyatakan penurunan tekanan uap jenuh sebanding dengan fraksi mol zat terlarut.

ΔP = Xt . Pᵒ

 

 

 

·         Semakin besar nilai fraksi mol zat terlarut maka semakin rendah tekanan uap larutan.

·         Tekanan uap jenuh larutan dapat dihitung melalui rumus berikut :

 

                Jika komponen larutan terdiri pelarut dan zat terlarut dengan tetapan rumus berikut:

               

                Xp + Xt = 1 , maka Xt = 1 – Xp.

 

                Persamaan akan menjadi:

 

                ΔP = Xt . Pᵒ

                Pᵒ - P = (1 – Xp) Pᵒ

                Pᵒ - P = Pᵒ - Xp . Pᵒ

 

P = Xp . Pᵒ                

 

                Keterangan :

                ΔP = Penurunan tekanan uap (mmHg)

                Xp = Fraksi mol pelarut

                Xt = Fraksi mol terlarut

                P° = Tekanan uap jenuh pelarut murni (mmHg)

                P = Tekanan uap larutan (mmHg)

 

Contoh Soal

1. Tekanan uap jenuh air pada temperatur 25ᵒC adalah 30 mmHg. Tentukan penurunan tekanan uap jenuh air, jika ke dalam 90 gram air dilarutkan 18 gram glukosa (C6H12O6) dengan Mr = 180!

Penyelesaian :

n C6H12O6 =  =      = 0,1 mol

 

n H2O =  =    = 5 mol

 

Xt    =        =       = 0,02

 

ΔP = Xt . Pᵒ

 

      = 0,02 . 30 mmHg = 0,6 mmHg

 

C.       Kenaikan Titik Didih (ΔTb )

 

Mendidih merupakan proses pelepasan molekul zat cair dan berubah pula menjadi uap, sehingga Tekanan uap berkaitan dengan titik didih. Jika tekanan uap makin turun, maka molekul semakin sulit menguap, atau dibutuhkan energy yang lebih tinggi untuk bisa menguap. Dengan kata lain titik didihnya menjadi lebih tinggi.

Kita semua tahu air murni dipanaskan pada tekanan 1 atm (760 mmHg), maka air akan mendidih pada suhu 100C. Jika pada suhu yang sama dilarutkan gula, maka tekanan uap air akan turun. Jika semakin banyak gula yang dilarutkan, maka makin banyak penurunan tekanan uapnya. Hal ini mengakibatkan larutan gula belum mendidih pada suhu 100C. Agar larutan gula cepat mendidih, diperlukan suhu yang cukup tinggi, sehingga tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan uap di sekitarnya.

Dari penjelasan di atas kita tahu bahwa Tititk didih pelarut murni (Tb) lebih rendah dari titik didih larutannya (Tb), maka

 

Tb > Tb , selisih antar keduanya merupakan Kenaikan titik didih (ΔTb)

 

ΔTb = Tb – Tb°

 

Kenaikan titik didih nilainya sebanding dengan kemolalan zat terlarut dan konstanta kenaikan titik didih molalnya, yang dapat dirumuskan seperti :

 ΔTb = m x Kb

 

 

Keterangan :

Tb larutan (Tb) = Titik didih larutan (°C)

Tb pelarut (Tb°) = Titik didih pelarut (°C)

ΔTb = Kenaikan titik didih (°C)

m = Molalitas larutan (molal)

Kb = Tetapan kenaikan titik didih molal (°C/molal )

 

 

1. Dimasukkan 18 g glukosa (Mr = 180) ke dalam 1000 mL air. Massa jenis air = 1 g/mL dan Kb air = 0,52°C/molal. Tentukan titik didih larutan tersebut!

Diketahui :

Glukolsa --- gr = 18 gram

Mr = 180 gr/mol

V air = 1000ml

ρ air = 1 g/ml

(p) massa air = ρ × V = 1 x 1000 = 1000 gram

Dit: Tb?

Jawab:

ΔTb =    𝑥  x Kb

ΔTb =  𝑥    x 0,52

ΔTb= 0,052

Tb =100 - ΔTb

Tb = 100 - 0,052

Tb = 100,052

Jadi, titik didih larutan tersebut adalah 100,052°C

 

D.      Penurunan Titik Beku

 

Membeku adalah perubahan zat dari wujud cair menjadi padat. Pada kondisi normal yaitu tekanan 1 atm (760cmHg) air membeku pada suhu 0C, hal ini akan berbeda jika kedalam air tersebut dimasukkan zat terlarut. Maka pada suhu 0C air belum membeku, kondisi ini memberikan keterangan bahwa titik beku pelarut murni (Tf) lebih besar dari titik beku larutan (Tf), yang dapat ditulus seperti :

 

Tf > Tf , selisih dari harga keduanya adalah penurunan titik beku larutan (ΔTf )

 

ΔTf = Tf° – Tf

 

Menurut Hukum Backman dan Raoult bahwa penurunan titik beku dan kenaikan titik didih berbanding lurus dengan molalitas yang terlarut di dalamnya dan Konstanta Titik beku molal (Kf), yang dapat di tulis dengan persamaan :

ΔTf = m x Kf

 

 

Keterangan :

Tf larutan (Tb) = Titik beku larutan (°C)

Tf pelarut (Tb°) = Titik beku pelarut (°C)

ΔTf = Penurunan titik beku (°C)

m = Molalitas larutan (molal)

Kf = Tetapan penurunan titik beku molal (°C/molal )

 

Contoh Soal

1. Dimasukkan 18 g glukosa (Mr = 180) ke dalam 1000 mL air. Massa jenis air = 1 g/mL dan Kf air = 1,86°C/molal. Tentukan titik beku larutan tersebut!

Diketahui :

Glukolsa --- gr = 18 gram

Mr = 180 gr/mol

V air = 1000ml

ρ air = 1 g/ml

(p) massa air = ρ × V = 1 x 1000 = 1000 gram

Dit: Tf?

Jawab:

ΔTf =    𝑥  x Kb

ΔTf =  𝑥    x 1,86

ΔTf = 0,186

Tf = 0 - ΔTf

Tf = 0- 0,186

Tf = -0,186

Jadi, titik beku larutan tersebut adalah -0,186°C

 

 

Baca Juga Bagaimana Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

Hubungan Ketiga Sifat koligatif di atas tekanan uap, kenaikan titik didih dan Penurunan titik beku larutan seperti diagram P – T  di bawah ini :

E.      Tekanan Osmotik

 

Untuk memahami apa yang dimaksud dengan tekanan osmotic perhatikan gambar di bawah ini:

Kedua larutan diatas akan cenderung untuk bercampur sehingga konsentrasi keduanya menjadi sama. Namun, jika hanya molekul pelarut yang dapat melewati membrane semipermiabel maka molekul pelarutlah yang akan bergerak dari larutan encer (konsentrasi rendah) menuju larutan pekat (konsentrasi tinggi). Aliran pelarut tersebut akan mengencerkan larutan pekat dan sebaliknya akan memekatkan larutan yang encer, hingga lama kelamaan konsentrasi keduanya sama. Peristiwa perpindahan pelarut dari konsentrasi encer ke konsentrasi pekat melalui membrane semipermiabel di sebut OSMOSIS.

Menurut Van’t Hoff, tekanan osmotik larutan-larutan encer dapat dihitung dengan rumus yang serupa dengan persamaan gas ideal, yaitu:

PV = nRT atau πV = nRT

 

 

dengan mol/Volume menyatakan kemolaran larutan (M) maka persamaan di atas dapat ditulis

 

π =   RT

π= MRT

 

 

Keterangan :

π = Tekanan osmosis (atm)

M = Molaritas (mol/L)

R = Tetapan gas (0,082 atm L/mol K)

T = Suhu (K)

n = Mol terlarut (mol)

V = Volume larutan (L atau mL)

 

Contoh Soal

1. Berapa tekanan osmosis larutan urea yang dibuat dengan melarutkan 6 gram urea (Mr = 60) dalam 1000 mL air pada suhu 27C?

Penyelesaian :

Diketahui :

Urea --- gr = 6 gr

Mr = 60 gr/mol

V larutan = 1000 ml

R = 0,082 L . atm/mol.K

T = 27C = 27 + 273 K = 300 K

Ditanya: π ?

Jawab:

π = MRT

π =   𝑥  x R x T

π =   𝑥   x 0,082 L . atm/mol.K x 300 K

π = 0,1 M x 0,082 L . atm/mol.K x 300 K

π = 0,1 x 24,6 atm

π = 2,46 atm

 

Beberapa Contoh Fenomena sifat koligatif lainnya di sekitar kita:

a.       Membuat Campuran Pendingin pada Es Putar

b.       Membuat Zat Antibeku pada Radiator Mobil

c.       Distilasi

d.       Mesin Cuci Darah (Hemodialisa)

e.       Pengawetan Selai

Previous
Next Post »