1. Molalitas (m)
Molalitas merupakan satuan konsentrasi yang penting untuk menentukan sifat-sifat yang tergabung dari jumlah partikel dalam larutan.
Molalitas didefinisikan sebagai banyak mol zat terlarut yang dilarutkan dalam satu kilogram (1.000 gram) pelarut. Misalkan jika 2 mol garam dapur (NaCl) dilarutkan dalam 1.000 gram air maka molalitas garam dapur tersebut adalah 2 molal.
Secara matematis pernyataan tersebut dinyatakan seperti berikut.
m = n × 1000/p
m = massa/Mr x 1000/p
Keterangan:
m = molalitas larutan
n = jumlah mol zat terlarut
p = massa pelarut (gram)
m = massa zat terlarur (gram)
Contoh
Jika kita melarutkan 9 gram gula sederhana (C6H12O6) ke dalam 500 gram air maka berapakah molalitas glukosa tersebut dalam larutan?
Penyelesaian:
Diketahui : m = 9 gram
Mr C6H12O6 = 180
p = 500 gram
Ditanya : molalitas (m) …?
Jawab : m = 9/180 x 1000/500
= 0,1 molal
Jadi, kemolalan glukosa tersebut adalah 0,1 molal
2. Molaritas (M)
Pada saat kamu di laboratorium kimia, pernahkah kamu menemukan tulisan yang tertera pada botol wadah larutan kimia misal 0,5 M HCl? Apakah arti 0,5 M tersebut? 0,5 M HCl berarti bahwa larutan HCl mengandung 0,5 mol HCl dalam air yang cukup untuk membuat volume total 1 liter. Jadi molaritas (M) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan. Secara matematik dinyatakan sebagai berikut.
M = n/V
Keterangan:
M = molaritas
n = mol
V = volume
Contoh
Hitunglah konsentrasi larutan yang dibuat dari 12 gram kristalMgSO4 yang dilarutkan dalam 250 mL air (Mr MgSO4 = 120)!
Penyelesaian:
Diketahui : Massa MgSO4 = 12 gram
Mr MgSO4 = 120
Volume air = 250 mL = 0,25 L
Ditanya : Molaritas (M)…?
Jawab : Mol (n) = massa MgSO4 / Mr MgSO4
= 12 g/120
= 0,1 mol
M = n/V
= 0,1 mol/0,25 L
= 0,4 M
Jadi, konsentrasi larutan MgSO4 adalah 0,4 M
3. Fraksi Mol (x)
Fraksi mol (x) menyatakan perbandingan mol salah satu komponen dengan jumlah mol semua komponen-komponen. Perhatikan contoh berikut. Misalkan 2 mol garam (NaCl) yang dinotasikan dengan A dilarutkan dalam 8 mol air yang dinotasikan dengan B, maka fraksi mol garam (xA) = 0,2 dan fraksi mol air (xB) = 0,8. Jadi, fraksi mol masing-masing komponen dalam suatu larutan dapat ditentukan sebagai berikut.
xA = nA / nA + nB xB = nB / nA + nB
Keterangan:
xA = fraksi mol zat A
nA = mol zat A
xB = fraksi mol zat B
nB = mol zat B
Contoh
Hitunglah fraksi mol zat terlarut bila 117 gram NaCl dilarutkan dalam 360 air! (Mr NaCl = 58,7)
Penyelesaian:
Mol NaCl = massaNaCl / MrNaCl
= 117 mol / 58,7
= 2 mol
Mol H2O = massa H2 O / MrH2 O
= 360 mol / 18
= 20 mol
Fraksi Mol NaCl = 2 / 2 + 20
= 0,091
Jadi, fraksi mol NaCl adalah 0,091
2. Penurunan Tekanan Uap Larutan (ΔP)
Pernahkah kamu melihat peristiwa penguapan? Pada peristiwa penguapan terjadi perubahan dari zat cair menjadi gas. Jika zat cair dimasukkan ke dalam suatu ruangan tertutup maka zat tersebut akan menguap hingga ruangan tersebut jenuh. Pada keadaan ini proses penguapan tetap berlangsung dan pada saat yang sama juga terjadi proses pengembunan. Laju penguapan sama dengan laju pengembunan. Keadaan ini dikatakan terjadi kesetimbangan dinamis antara zat cair dan uap jenuhnya. Artinya bahwa tidak akan terjadi perubahan lebih lanjut tetapi reaksi atau proses yang terjadi masih terus berlangsung. Tekanan yang disebabkan oleh uap jenuh dinamakan tekanan uap jenuh.
Besarnya
tekanan uap jenuh dipengaruhi oleh jumlah zat dan suhu. Makin besar
tekanan uap suatu cairan, makin mudah molekul-molekul cairan itu berubah
menjadi uap. Tekanan uap suatu larutan dapat diukur dengan alat
manometer merkurium. Perhatikan Gambar disamping.Gambar Manometer merkurium
Pada alat tersebut setelah larutan dimasukkan dalam labu, semua udara dalam pipa penghubung dikeluarkan melalui pompa vakum. Jika keran ditutup, maka uap yang ada dalam pipa penghubung hanyalah uap dari pelarut larutan tadi sehingga uap itu disebut tekanan uap larutan tersebut. Semakin tinggi suhu cairan semakin banyak uap yang berada di atas permukaan cairan dan tekanan uap yang terbaca semakin tinggi.
Untuk mengetahui penurunan tekanan uap maka pada tahun 1880-an kimiawan Perancis F.M. Raoult mendapati bahwa melarutkan suatu zat terlarut mempunyai efek penurunan tekanan uap dari pelarut. Apabila pada pelarut murni kita tambahkan sejumlah zat terlarut yang tidak mudah menguap, apa yang akan terjadi?
Untuk mengetahui penurunan tekanan uap maka pada tahun 1880-an kimiawan Perancis F.M. Raoult mendapati bahwa melarutkan suatu zat terlarut mempunyai efek penurunan tekanan uap dari pelarut. Apabila pada pelarut murni kita tambahkan sejumlah zat terlarut yang tidak mudah menguap, apa yang akan terjadi?
Gambar Partikel-partikel Pelarut Murni dan Larutan
Dari gambar di atas dapat kita lihat bahwa jumlah partikel pelarut pada pelarut murni (Gambar A) di permukaan lebih banyak dibandingkan pada larutan (Gambar B). Partikel-partikel pada larutan lebih tidak teratur dibandingkan partikel-partikel
pada pelarut murni. Hal ini menyebabkan tekanan uap larutan lebih kecil daripada pelarut murni. Inilah yang dinamakan penurunan tekanan uap jenuh. Selisih antara tekanan uap murni dengan tekanan uap larutan jenuh dapat dituliskan secara
matematis seperti berikut.
ΔP = P0 – P
Keterangan:
ΔP = penurunan tekanan uap
P0 = tekanan uap pelarut murni
P = tekanan uap jenuh larutan
Bagaimana hubungan penurunan tekanan uap dengan jumlah partikel? Menurut Raoult, besarnya tekanan uap pelarut di atas suatu larutan (P) sama dengan hasil kali tekanan uap pelarut murni (P0) dengan fraksi mol zat pelarut dalam larutan (xB).
P = xB . P0
Persamaan di atas dikenal dengan hukum Raoult. Hukum Raoult hanya berlaku pada larutan ideal dan larutan tersebut merupakan larutan encer tetapi pada larutan encer yang tidak mempunyai interaksi kimia di antara komponen-komponennya, hukum Raoult berlaku pada pelarut saja. Adapun banyaknya penurunan tekanan uap ( ΔP ) sama dengan hasil kali fraksi mol terlarut (xA) dan tekanan uap pelarut murni (P0). Pernyataan ini secara matematis dapat dituliskan seperti berikut.
ΔP = xA . Po
Keterangan:
xA = fraksi mol zat terlarut
xB = fraksi mol zat pelarut
Contoh
Fraksi mol urea dalam air adalah 0,5. Tekanan uap air pada 20°C adalah 17,5 mmHg. Berapakah tekanan uap jenuh larutan tersebut pada suhu tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui : xA = 0,5
P0 = 17,5 mmHg
Ditanya : P …?
Jawab : ΔP = xA ⋅ P0
= 0,5 ⋅ 17,5 mmHg
= 8,75 mmHg
P = P0 – ΔP
= 17,5 mmHg – 8,75 mmHg
= 8,75 mmHg
3. Kenaikan Titik Didih larutan (ΔTb)
Tahukah kamu bagaimana terjadinya pendidihan?Pendidihan terjadi karena panas meningkatkan gerakan atau energi kinetik, dari molekul yang menyebabkan cairan berada pada titik di mana cairan itu menguap, tidak peduli berada di permukaan teratas atau di bagian terdalam cairan tersebut. Apabila sebuah larutan mempunyai tekanan uap yang tinggi pada suhu tertentu, maka molekul-molekul yang berada dalam larutan tersebut mudah untuk melepaskan diri dari permukaan larutan. Atau dapat dikatakan pada suhu yang sama sebuah larutan mempunyai tekanan uap yang rendah, maka molekulmolekul dalam larutan tersebut tidak dapat dengan mudah melepaskan diri dari larutan. Jadi larutan dengan tekanan uap yang lebih tinggi pada suhu tertentu akan memiliki titik didih yang lebih rendah.
Cairan akan mendidih ketika tekanan uapnya menjadi sama dengan tekanan udara luar. Titik didih cairan pada tekanan udara 760 mmHg disebut titik didih standar atau titik didih normal. Jadi yang dimaksud dengan titik didih adalah suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan itu sama dengan tekanan udara luar (tekanan pada permukaan cairan). Tekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarutnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut sehingga kecepatan penguapan berkurang.
Titik didih suatu larutan dapat lebih tinggi ataupun lebih rendah dari titik didih pelarut, bergantung pada kemudahan zat terlarut tersebut menguap. Selisih titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebut kenaikan titik didih ( ΔTb ).
ΔTb = titik didih larutan – titik didih pelarut
Menurut hukum Raoult, besarnya kenaikan titik didih larutan sebanding dengan hasil kali dari molalitas larutan (m) dengan kenaikan titik didih molal (Kb). Oleh karena itu, kenaikan titik didih dapat dirumuskan seperti berikut.
ΔT = Kb x⋅ m
Keterangan:
b ΔT = kenaikan titik didih molal
Kb = tetapan kenaikan titik didih molal
m = molalitas larutan
Contoh
Natrium hidroksida 1,6 gram dilarutkan dalam 500 gram air. Hitung titik didih larutan tersebut! (Kb air = 0,52 °Cm-1, Ar Na =
23, Ar O = 16, Ar H = 1)
Penyelesaian:
Diketahui : m = 1,6 gram
p = 500 gram
Kb = 0,52 °Cm-1
Ditanya : Tb …?
Jawab : ΔTb = m⋅ Kb
= m/Mr NaOH x 1.000/p x Kb
= 1,6 g/ 40 x 1.000/500 g x 0,52 °Cm-1
= 0,04 × 2 × 0,52 °C
= 0,0416 °C
Td = 100 °C + b ΔT
= 100 °C + 0,0416 °C
= 100,0416 °C
Jadi, titik didih larutan NaOH adalah 100,0416 °C
4. Penurunan Titik Beku (ΔTf)
Penurunan titik beku pada konsepnya sama dengan kenaikan titik didih. Larutan mempunyai titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murni.makin tinggi konsentrasi zat terlarut makin rendah titik beku larutan. Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan dinamakan penurunan titik beku larutan ( ΔTf = freezing point).ΔTf = Titik beku pelarut – titik beku larutan … (1 – 10)
Menurut hukum Raoult penurunan titik beku larutan dirumuskan seperti berikut.
ΔTf = m x Kf
Keterangan:
ΔTf = penurunan titik beku
m = molalitas larutan
Kf = tetapan penurunan titik beku molal
Contoh soal:
1. Tentukan titik didih dan titik beku larutan glukosa (C6H12O6) 18 gram dalam 10 gram air. (Kf air = 1,86 °C/m)
Jawab:
ΔTf = m x Kf
= (18 gram/180) x (1.000/10 gram) x 1,86 °C/m
= 0,1 gram x 100 gram x 1,86 °C/m
= 10 gram x 1,86 °C
= 18,6 °C
Titik beku larutan = 0 °C – 18,6 °C = –18,6 °C
5. Tekanan Osmosis (π)
Pernahkah kamu sakit dan dirawat di rumah sakit? Adakalanya seorang pasien di rumah sakit harus diberi cairan infus. Sebenarnya apakah cairan infus tersebut? Larutan yang dimasukkan ke dalam tubuh pasien melalui pembuluh darah haruslah memiliki tekanan yang sama dengan tekanan sel-sel darah. Apabila tekanan cairan infus lebih tinggi maka cairan infus akan keluar dari sel darah. Prinsip kerja infus ini pada dasarnya adalah tekanan osmotik. Tekanan di sini adalah tekanan yang harus diberikan pada suatu larutan untuk mencegah masuknya molekul-molekul solut melalui membran yang semipermiabel dari pelarut murni ke larutan. Cairan murni atau larutan encer akan bergerak menembus membran atau rintangan untuk mencapai larutan yang lebih pekat. Inilah yang dinamakan osmosis. Membran atau rintangan ini disebut membran semipermiabel.Osmosis adalah peristiwa mengalirnya molekul-molekul pelarut ke dalam larutan secara spontan melalui selaput semipermeabel, atau peristiwa mengalirnya molekul-molekul zat pelarut dari larutan yang lebih encer kelarutan yang lebih pekat. Proses osmosis terdapat kecenderungan untuk menyetimbangkan konsentrasi antara dua larutan yang saling berhubungan melalui membran.
Tekanan osmotik termasuk dalam sifat-sifat koligatif karena besarnya hanya tergantung pada jumlah partikel zat terlarut. J.H. Vant Hoff menemukan hubungan antara tekanan osmotik larutan-larutan encer dengan persamaan gas ideal, yang dituliskan seperti berikut:
π V = nRT
π = nRT/V
n/V = M (kemolaran)
sehingga π = MRT
Keterangan:
π = tekanan osmotik
V = volume larutan (L)
n = jumlah mol zat terlarut
R = tetapan gas (0,082 L atm mol-1K-1)
T = suhu mutlak (K)
Contoh
Seorang pasien memerlukan larutan infus glukosa. Bila kemolaran cairan tersebut 0,3 molar pada suhu tubuh 37 °C, tentukan tekanan osmotiknya! (R = 0,082 L atm mol-1K-1)
Penyelesaian:
Diketahui : M = 0,3 mol L–1
T = 37 °C + 273 = 310 K
R = 0,082 L atm mol-1K-1
Ditanya : π …?
Jawab : π = 0,3 mol L-1 × 0,082 L atm mol-1K-1 × 310 K
= 7,626 L
6. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit
Larutan elektrolit memiliki sifat koligatif yang lebih besar daripada nonelektrolit. Perbandingan harga sifat koligatif larutan elektrolit dengan larutan nonelektrolit dinamakan dengan faktor Van’t Hoff dan dilambangkan dengan i.Perhatikan contoh penghitungan harga i berikut.
ΔTf untuk larutan NaCl 0,01 molal adalah 0,0359 °C dan ΔTf untuk larutan urea 0,01 molal adalah 0,0186 °C, maka harga i adalah seperti berikut
i = ΔTf larutan NaCl 0,01 molal / ΔTf larutan urea 0,01 molal
= 0,0359 C / 0,0186 C
= 1,93
Menurut ilmuwan Swedia bernama Svante Arrhenius, suatu larutan terurai menjadi ion positif dan ion negatif. Misalkan pada larutan NaCl maka akan terionisasi menjadi ion Na+ dan ion Cl–
NaCl(l) → Na+ (aq) + Cl– (aq)
Bagaimana hubungan harga i dengan derajat ionisasi (α )?
Besarnya derajat ionisasi (α ) dinyatakan sebagai berikut.
α = jumlah mol zat yang terionisasi / jumlah mol zat mula-mula
Untuk larutan elektrolit kuat, harga α mendekati 1 sedangkan untuk elektrolit lemah harga α berada di antara 0 dan 1 (0 < α < 1)
Menurut Van’t Hoff,
i = 1 + (n – 1) α
i = jumlah partikel yang diukur / jumlah partikel yang diperkirakan
Keterangan:
n = jumlah koefisien kation dan anion
α = derajat ionisasi
Pada larutan elektrolit, maka rumus sifat koligatif larutan menjadi seperti berikut.
ΔP = XA ×P ×i
ΔTb = Kb ×m× i
ΔTf = Kf ×m× i
π = M× R×T × i
Contoh
Pada suhu 37 °C ke dalam air dilarutkan 1,71 gram Ba(OH)2 hingga volume 100 mL (Mr Ba(OH)2 = 171). Hitung besar tekanan osmotiknya! (R = 0,082 L atm mol-1K-1)
Penyelesaian:
Diketahui : m = 1,71 gram
V = 100 mL = 0,1 L
Mr Ba(OH)2 = 171
R = 0,082 L atm mol-1K-1
T = 37 °C = 310 K
Ditanya : π …?
Jawab : Ba(OH)2 merupakan elektrolit Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH¯, n = 3
mol Ba(OH)2 = 1,71 gram / 171 gram/mol = 0,01 mol
M = n / V = 0,01 mol / 0,1 L = 0,1 mol ⋅ L-1
π = M × R × T × i
= 0,1 mol L-1 × 0,082 L atm mol-1K-1 × 310 K × (1 + (3 – 1)1)= 7,626 atm
7. Soal-Soal Latihan
A. Berilah tanda silang (X) pada huruf A, B, C, D, atau E di depan jawaban yang tepat!1. Sebanyak 17,1 gram gula tebu, C12H22O11 dilarutkan dalam 500 cm3 air. Bila Ar C = 12; O = 16; dan H = 1, maka kemolaran dari larutan gula tersebut adalah ….
A. 0,05 m D. 0,5 m
B. 0,01 m E. 0,2 m
C. 0,1 m
2. Sepuluh gram urea CO(NH2)2 dilarutkan dalam 90 mL air. Bila tekanan uap jenuh air pada suhu 25 °C adalah 62 cmHg, maka tekanan uap larutan urea tersebut adalah ….
A. 2 cmHg D. 60 cmHg
B. 30 cmHg E. 64 cmHg
C. 31 cmHg
3. Dua puluh gram zat X (nonelektrolit) dilarutkan dalam 360 ml air, ternyata tekanan uapnya sebesar 40 cmHg. Bila tekanan uap air pada suhu tersebut 40,2 cmHg, maka massa rumus zat X tersebut adalah ….
A. 60 D. 240
B. 120 E. 342
C. 200
4. Zat berikut yang memiliki titik beku larutan paling rendah adalah ….
A. C12H22O11 0,5 M D. NaCl 0,3 M
B. Cu(NO3)2 0,2 M E. KCl 0,2 M
C. CO(NH2)2 0,8
5. Agar 500 gram air tidak membeku pada suhu –5,4 °C (Kf = 1,8 °C/m), maka paling sedikit ditambahkan NaCl sebanyak ….
A. 14,6 gram D. 58,5 gram
B. 29,3 gram E. 87,8 gram
C. 43,9 gram
6. Larutan berikut yang isotonik dengan larutan yang mengandung 6 gram urea (Mr = 60) dalam 500 ml larutan adalah ….
A. C6H12O6 0,1 M D. C12H22O11 0,1 M
B. NaCl 0,1 M E. CH3COOH 0,1 M
C. BaCl2 0,1 M
7. Fraksi mol larutan urea dalam air = 0,4. Tekanan uap jenuh air pada suhu 20 °C sebesar 18 mmHg. Tekanan uap jenuh larutan pada suhu itu adalah ….
A. 7,2 mmHg D. 25,2 mmHg
B. 10,8 mmHg E. 36 mmHg
C. 18,4 mmHg
8. Zat X sebanyak 15 gram dilarutkan dalam 90 gram air. Larutan ini mempunyai tekanan uap jenuh 28,85 mmHg. Pada suhu yang sama, air murni mempunyai tekanan uap jenuh 30 mmHg. Massa molekul relatif (Mr) dari zat X adalah ….
A. 30 D. 90
B. 60 E. 150
C. 75
9. Urea {CO(NH2)2} yang massanya 15 gram dilarutkan dalam 250 gram air (Ar H = 1, C = 12, O = 16, dan N = 14). Bila tetapan penurunan titik beku molal air (Kb) = 1,86 °C/m, maka titik beku larutan tersebut adalah ….
A. 0,23 °C D. –0,46 °C
B. 0,46 °C E. –1,86 °C
C. –0,32 °C
10. Glukosa (Mr = 180) 18 gram dilarutkan dalam air sehingga volume larutan menjadi 500 mL. Tekanan osmotik larutan tersebut pada suhu 37 °C (R = 0,082 L atm mol-1K-1) adalah ….
A. 4,92 atm D. 5,08 atm
B. 9,84 atm E. 10 atm
C. 4,47 atm
11. Perbandingan harga Kf terhadap Kb untuk air adalah 3,65. Jika suatu larutan dalam air membeku pada suhu -0,8020 °C, maka
larutan tersebut akan mendidih pada suhu ….
A. 100,22 °C D. 100 °C
B. 103,65 °C E. 99,20 °C
C. 100,80 °C
12. Untuk membuat 200 mL larutan urea yang isotonik sama dengan larutan NaCl 1 M diperlukan urea (Mr = 60 ) sebanyak ….
A. 1,2 gram D. 4,6 gram
B. 2,4 gram E. 7,2 gram
C. 3 gram
13. Suatu elektrolit kuat dalam air dengan konsentrasi 0,2 M membeku pada suhu -0,86 °C . Bila Kf = 1,86 maka jumlah ion elektrolit tersebut adalah ….
A. 1 D. 4
B. 2 E. 5
C. 3
14. Lemak 10 gram dilarutkan dalam 100 gram benzena, ternyata larutan itu membeku pada suhu 0,3°C di bawah titik beku benzena
murni. Jika Kf benzena 5,1 maka massa molekul relatif lemak tersebut adalah ….
A. 40 D. 1.510
B. 510 E. 1.500
C. 1.000
15. Tetapan penurunan titik beku molal Kb menunjukkan ….
A. besarnya titik beku larutan pada konsentrasi 1 molal
B. besarnya penurunan titik beku larutan 1 molal
C. besarnya penurunan titik beku pelarut dalam larutan 1 molal
D. besarnya penurunan titik beku pelarut dalam larutan 1 molal
E. besarnya titik beku zat pelarut sebanyak 1 molal
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!
1. Hitung konsentrasi campuran antara 150 mL asam sulfat 0,2 M dengan 100 mL larutan asam sulfat 0,3 M!
2. Suatu larutan sebanyak 50 gr dibuat dengan mencampurkan 23 gr etanol dengan 27 gr air. Jika tekanan uap air pada suhu ruangan adalah 30 mmHg, hitung tekanan uap larutan!
3. Senyawa nonelektrolit 3 gram dilarutkan dalam 250 gram air. Larutan ini mempunyai penurunan titik beku setengah dari penurunan titik beku 5,85 gram garam dapur (Mr = 58,5) dalam 500 gram air. Tentukan massa molekul relatif zat nonelektrolit tersebut!
Kf air = 1,86 °Cm-1
4. Suatu larutan asam lemah 0,1 M mempunyai tekanan osmotik 1,88 atm pada suhu 27 °C. Jika asam tersebut terionisasi 10%, hitung jumlah ion (n) dari asam tersebut?
5. Berapa gram urea (CO(NH2)2), harus dilarutkan untuk membuat 200 mL larutan agar isotonis dengan larutan NH4NO3 0,1 M?
sumber: https://nofrikakimiapasca.wordpress.com/kimia-kelas-xii/sifat-koligatif-larutan/materi/
No comments:
Post a Comment