SIFAT KOLIGATIF LARUTAN (KIMIA)

A. PENDAHULUAN

Materi yang dipresentasikan adalah sifat-sifat koligatif larutan. Materi ini telah diberikan di SMU pada kelas XII, semester 5. Sama halnya dengan mata kuliah kimia dasar II, materi di SMU disebut dengan sifat-sifat koligatif larutan. Dibagi menjadi enam bagian, yaitu:

1. kemolalan dan fraksi mol,
2. penurunan tekanan uap larutan,
3. kenaikan titik didih dan penurunan titik beku,
4. tekanan osmotik larutan, dan
5. penggunaan sifat koligatif larutan.

Sedikit berbeda dengan mata kuliah kimia dasar II, materi tersebut di SMU dijadikan sebuah bab, bukan seperti pada mata kuliah kimia dasar II yang dijadikan subbab dalam bab sifat fisis larutan.

1. Kompetensi belajar di SMU

Standar Kompetensi	Kompetensi Dasar
1. Menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan non-elektrolit dan elektrolit	1.1 Menjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan, dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan. 1.2 Membandingkan antara sifat koligatif larutan non-elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit yang konsentrasinya sama berdasarkan data percobaan.

(Purba, Michael. 2006. Kimia Untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.)

2. Kompetensi pada mata kuliah kimia dasar II

Pertemuan ke :	Kompetensi Dasar	Indikator	Pokok bahasan/ Materi
10.	Mahasiswa dapat memahami sifat-sifat koligatif larutan	1. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian sifat koligatif 2. Mahasiswa dapat menyebutkan macam-macam sifat koligatif larutan 3. Mahasiswa dapat melakukan perhitungan sifat koligatif larutan	Sifat Koligatif Larutan

(SAP mata kuliah kKmia Dasar II program studi kimia fakulatas sains dan teknologi UIN Sunan Kalijga Yogyakarta 2009)

B. URAIAN MATERI

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).

Sifat koligatif meliputi:

1. penurunan tekanan uap jenuh,

2. kenaikan titik didih,

3. penurunan titik beku, dan

4. tekanan osmotik.

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.

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:

∆T_b = m . K_b [1 + α (n-1)] = W/M_r . 1000/p . K_b [1+ α (n-1)]

n menyatakan jumlah ion dari larutan elektrolitnya.

2. Untuk Penurunan Titik Beku dinyatakan sebagai:

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

3. Untuk Tekanan Osmotik dinyatakan sebagai:

∏ = C R T [1+ α(n-1)]

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.

Menurut Raoult:

P = P⁰ . X_B

dimana:

P = tekanan uap jenuh larutan

P⁰ = 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:

∆P = P⁰ . X_A

dimana:

∆P = penurunan tekanan uap jenuh pelarut

P⁰ = tekanan uap pelarut murni

X_A = fraksi mol zat terlarut

2. 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:

∆Tb = m . K_b

dimana:

∆Tb = 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), kenaikan titik didih larutan dapat dinyatakan sebagai:

∆Tb = (W/Mr) . (1000/p) . K_b

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

Tb = (100 + ∆Tb)^oC

3. Penurunan Titik Beku

Penurunan titik beku dalam persamaan dinyatakan sebagai :

∆T_f = m . K_f = W/M_r . 1000/p . K_f

dimana:

∆T_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 = (0 - ∆T_f)^oC

4. Tekanan Osmotik

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

Menurut Van't Hoff tekanan osmotik mengikuti hukum gas ideal:

PV = nRT

Karena tekanan osmotik = ∏ , maka:

∏ = n/V R T = C R T

Dimana: :∏ = tekanan osmotik (atmosfir atau atm)

C = konsentrasi larutan (mol/liter atau 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.

C. CONTOH SOAL DAN PENYELESAIANNYA

1. Larutan 0,30 M sukrosa pada 37^oC memiliki tekanan osmotik hampir sama dengan tekanan darah, hitung tekanan osmotik sukrosa tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui

M = 0,30 M;

T = 37^oC + 273^o= 310^oK

maka,

∏ = M R T

= 0,3 M . 0,082 L atm/mol K . 310^oK

= 7,626 atm

2. Jika ditambahkan 1 kg senyawa antibeku etilen glikol (C₂H₆O₂) kedalam radiator mobil yang berisi 4450 g air. Berapa titik didih air radiator?

Penyelesaian:

Diketahui m = 1000gr p = 4450gr

Mr = 62

maka,

ΔTb = 0,52^oC/m . 1000gr . 1000

62 . 4450gr

= 18,85^oC

Tb = 18.85^oC + 100^oC

= 118.85^oC

3. Hitunglah kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dari larutan 5.85 gram garam dapur (Mr = 58,5) dalam 250 gram air. (bagi air, K_b = 0,52 dan K_f = 1,86)

Penyelesaian:

Larutan garam dapur,

NaCl_(aq) --> NaF⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Jumlah ion atau n = 2.

∆T_b = 5,85/ 58,5 x 1000/ 250 x 0,52 [1+1(2-1)] = 0,208 x 2 = 0,416^oC

∆T_f = 5,85/ 58,5 x 1000/ 250 x 0,86 [1+1(2-1)] = 0,744 x 2 = 1,488^oC

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.

4. 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.

Penyelesaiannya:

Diketahui

mol glukosa = 45/ 180 = 0,25 mol

mol air = 90/ 18 = 5 mol

fraksi mol glukosa = 0,25/ (0,25 + 5) = 0,048

maka,

∆P = P^o. X_A = 18 x 0,048

= 0,864 mmHg

5. Satu gram MgCl₂ dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukanlah titik didih larutan dan tekanan osmotik larutan tersebut pada 25⁰C jika derajat ionisasi 0,9.

Penyelesaian:

Jumlah mol MgCl₂ = 1 gr/ 95 gr mol^-1

Molalitas larutan = 0,011 mol/ 0,5 kg = 0,022 mol kg^-1

i = 1 + (n-1)α = 1 + (3-1) 0,9 = 2,8

maka,

ΔTb = 0,52 x 0,022 x 2,8 = 0.032⁰C

Titik didih larutan = 100 + 0,032⁰C = 100.032⁰C

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

∏ = 0,022 x 0,08205 x 298 = 1.51 atm