Kata koligatif berasal dari bahasa latin “colligatus” yang artinya “terikat bersama”, hal ini menunjukkan bagaimana sifat pelarut terikat pada konsentrasi zat terlarutnya dalam suatu larutan.
Ketika zat terlarut ditambahkan ke pelarut dengan volume tertentu untuk membuat suatu larutan, partikel terlarut akan memindahkan sebagian pelarut dalam fase cair. Hal ini akan mengurangi konsentrasi pelarut per volume, ini juga akan berhubungan pada jenis partikel dan banyak partikelnya.
Sebagai contoh ketika kita melarutkan CaCl2 maka akan menghasilkan tiga partikel yaitu satu pengertian ion kalsium dan dua ion klorida, sedangkan saat kita melarutkan NaCl hanya akan menghasilkan dua partikel yaitu satu ion natrium dan satu ion klorida. Oleh karena itu, kalsium klorida akan memiliki efek yang lebih besar pada sifat koligatif daripada natrium klorida.
Jenis-jenis Sifat Koligatif
Adapun untuk beragam macam sifat dalam kaligatif larutan, antara lain sebagai berikut;
Penurunan Tekanan Uap
Penurunan tekanan uap suatu cairan adalah kesetimbangan antara tekanan molekul gas dari cairan itu sendiri. Segelas air yang ditempatkan di ruang terbuka akan menguap dengan sepenuhnya karena tidak tercapai keseimbangan dengan sekitarnya, namun ketika gelas tersebut ditutup maka jumlah uap air akan konstan karena tercapainya keseimbangan.
Hukum Roult menyatakan bahwa tekanan uap pelarut dalam larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut dalam larutan, atau dengan kata lain semakin besar fraksi mol zat terlarut maka tekanan uap pelarut akan semakin kecil.
Dengan hal tersebut maka perhitungan untuk sifat penurunan tekanan uap sebagai berikut:
Dimana P adalah tekanan uap dan adalah penurunan tekanan uap.
Contoh :
Tekanan uapa air pada suhu 250C adalah 23,76 mmHg. Jika pada suhu yang sama, ke dalam 900 mL air ditambahkan urea (Mr = 60 g/mol), tekanan uap larutan menjadi 22,84 mmHg. Tentukan :
a. penurunan tekanan uap larutan
b. fraksi mol urea
c. persen massa (%) urea
Penyelesaian :
Sebagai panduan, yang diketahui dari soal adalah,
P0= 23,76 mmHg
P = 22,84 mmHg
Mr Urea = 60 g/mol
massa air = 900 mL
a. ∆P = P0- P
= (23,76 - 22,84) mmHg
= 0,92 mmHg
b. ∆P = P0 . Xt
0,92 = 23,76 mmHg . Xt
Xt = 0,92 / 23,76
= 0,0387
Jadi fraksi mol Urea (Xt) = 0,0387
c. Jika dimisalkan massa jenis air = 1 g/mL, berarti massa air = 900 g
mol air (np) = g/Mr
= 900/18
= 50 mol
Xt = nt / (np + nt)
0,0387 = nt / (50 + nt)
(0,0387) (50 + nt) = nt
1,935 = nt - 0,0387nt
1,935 = 0,9613nt
nt = 1,935 / 0,9613
= 2,013 mol
Jadi mol urea = 2,013 mol
Dengan demikian,
massa urea = n urea . Mr urea
= 2,013 . 60
= 120,78 g
massa larutan = massa air + massa urea
= 900 + 120,78
= 1.020 g
maka :
% massa urea = (m urea / m larutan) x 100%
= (120,78 / 1.020) x 100%
= 11,83 %
Jadi, persen massa urea dalam larutan = 11,83%
Kenaikan Titik Didih
Titik didih suatu larutan selalu lebih tinggi daripada titik didih pelarut murninya. Peristiwa ini dapat dilihat ketika anda memanaskan air murni dengan air yang mengandung garam, maka akan lebih mudah mendidih air murni dibandingkan air garam. Hal itu karena pengaruh adanya zat terlarut dalam suatu larutan yang bersifat non-volatil sehingga menyebabkan naiknya titik didih keseluruhan larutan.
Perhitungan kenaikan titik didih suatu larutan dapat dihitung berdasarkan konsentrasi molalnya.
Berikut ini rumus untuk perhitungan kenaikan titik didih larutan non-elektrolit:
Dimana ∆Tb adalah kenaikan titik didih, Kb adalah konstanta kenaikan titik didih, dan i adalah jumlah ion (misal CaCl2 terdiri ion Ca & 2 ion Cl, maka i = 3).
Contoh :
Larutan glukosa memiliki tekanan uap jenuh larutan pada suhu 250C sebesar 21,38 mmHg. Jika diketahui Mr glukosa = 180 g/mol, Kd air = 0,52 0C/m dan tekanan uap air murni pada suhu tersebut adalah 23,75 mmHg. Tentukan titik didih larutan glukosa tersebut
Penyelesaian :
Sebagai panduan, yang diketahui dari soal adalah,
P0 = 21,38 mmHg
P = 23,75 mmHg
Kd air = 0,52 0C/m
Mr glukosa = 180 g/mol
Td = ...... ?
P = P0 . Xp
Xp = P / P0
= 21,38 / 23,75
= 0,9
Jika dimisalkan mol total = fraksi mol = 1 mol, maka :
mol glukosa (nt) = molt total - mol air
= 1 mol - 0,9 mol
= 0,1 mol
massa air = mol air . Mr air
= 0,9 mol x 18 g/mol
= 16,2 g
dengan demikian :
∆Td = Kd . m
= 0,52 x mol x (1000 / p)
= 0,52 x 0,1 mol x (1000 / 16,2)
= 3,210C
dengan persamaan :
∆Td = Td0- Td
3,210C = 1000C - Td
Td = 1000C + 3,210C
= 103,210C
Jadi, titik didih larutan glukosa = 103,210C
Penurunan Titik Beku
Selain mengalami kenaikan titik didih, suatu larutan juga dapat mengalami penurunan titik beku. Sama hanya dengan pengaruh zat terlarut pada sifat koligatif kenaikan titik didih larutan, keberadaan zat terlarut dapat menurunkan titik beku larutan relatif terhadap pelarut murninya.
Sebagai contoh ketika air murni membeku pada suhu 0, maka jika anda melarutkan garam ke dalam air titik beku akan turun hingga 5.9. Sifat ini biasa digunakan dalam proses pencairan salju menggunakan garam dapur.
Contoh :
Diketahui Mr urea, CO(NH2)2 = 60 g/mol, Kb air = 1,860C/m, tekanan uap pelarut air pada suhu 250C sebesar 23,75 mmHg dan tekanan uap larutan urea suhu 250C sebesar 22,56 mmHg. Tentukan titik beku larutan urea tersebut
Penyelesaian :
Sebagai panduan, yang diketahui dari soal adalah,
P0 = 23,75 mmHg
P = 22,56 mmHg
Kb air = 1,860C/m
Mr urea = 180 g/mol
Tb = ...... ?
P = P0 . Xp
Xp = P / P0
= 22,56 / 23,75
= 0,95
Jika dimisalkan mol total = fraksi mol = 1 mol, maka :
mol glukosa (nt) = molt total - mol air
= 1 mol - 0,95 mol
= 0,05 mol
massa air = mol air . Mr air
= 0,95 mol x 18 g/mol
= 17,1 g
dengan demikian :
∆Tb = Kb . m
= 1,86 x mol x (1000 / p)
= 1,86 x 0,05 mol x (1000 / 17,1)
= 5,440C
dengan persamaan :
∆Tb = Tb0- Tb
5,440C = 00C - Tb
Tb = 00C - 5,440C
= - 5,440C
Jadi, titik didih larutan glukosa = - 5,440C
Tekanan Osmosis
Tekanan osmosis adalah proses dimana pelarut mampu melewati membran semi permeabel dari satu larutan ke larutan lain atau dari pelarut murni ke dalam larutan. Membran semi permeabel merupakan suatu penghalang dimana pada membran ini terdapat zat yang melewatinya dan terdapat zat yang tidak mampu melewatinya. Contoh membran semi permeabel adalah dinding sel dalam makhluk hidup.
Osmosis cenderung mendorong molekul pelarut untuk melewati membran semi permeabel sehingga bergerak dari larutan dengan konsentrasi rendah ke konsentrasi lebih tinggi. Contoh peristiwa ini yaitu proses naiknya air tanah melalui akar menuju seluruh bagian tanaman, penggunaan garam dapur sebagai pengawet makanan, dan proses dalam cuci darah.
Dimana n adalah tekanan osmosis, M adalah konsentrasi zat (Molaritas), R adalah konstanta gas ideal (0,0821 L.atm/mol.K), dan T adalah suhu (K)
Contoh :
Larutan glukosa memiliki titik beku - 0,3720C. diketahui Kb air = 1,860C/m, Mr glukosa = 180 g/mol dan massa jenis larutan glukosa = 1,1 g/mL. Tentukan tekanan osmotik larutan tersebut pada suhu 270C
Penyelesaian :
Sebagai panduan, yang diketahui dalam soal :
Tb glukosa = - 0,3720C
Kb air = 1,860C/m
Mr glukosa = 180 g/mol
ρ larutan glukosa = 1,1 g/mL
∆Tb = Tb0- Tb
= 0 - (-0,372)
= 0,3720C
∆Tb = Kb . m
m = ∆Tb / Kb
= 0,372 / 1,86
= 0,2 molal
Kemolalan larutan glukosa = 0,2 molal artinya dalam 1 kg (1000 g) pelarut (air) terlarut 0,2 mol glukosa, dengan demikian :
massa glukosa = n x Mr
= 0,2 mol x 180 g/mol
= 36 g
maka :
massa larutan = massa glukosa + massa air
= 36 + 1000
= 1036 g
ρ larutan glukosa = m / v
volume larutan glukosa = m / ρ
= 1036 / 1,1
= 942 mL
sehingga,
Kemolaran (M) = mol / L
= 0,2 mol / 0,942 L
= 0,212 M
dengan demikian dapat dihitung tekanan osmotik,
π = MRT
= 0,212 x 0,082 x (27 + 273)
= 5,22 atm
Jadi tekanan osmotik larutan glukosa = 5,22 atm
Nah sahabat, sedikit berbagi yang dapat di berikan pada kesempatan ini, untuk menguji pemahaman silakan berlatih dengan beberapa masalah berikut :
Uji Pemahaman Mandiri
Soal 1 :
Pada suhu 300C terdapat larutan glukosa dalam pelarut alkohol dengan kadar 40% dan memiliki tekanan uap larutan sebesar 36,8 cmHg. Jika diketahui Mr glukosa = 180 g/mol dan Mr Alkohol = 46 g/mol. Tentukan tenakan uap pelarut alkohol pada suhu tersebut
Soal 2 :
Kadar glukosa dalam pelarut asam asetat sebesar 45%. Jika diketahui Kb asam asetat = 3,570C/m, titik beku asam asetat murni = 16,60C, dan massa molekul relatif (Mr) glukosa = 180 g/mol. Tentukan titik beku larutan glukosa tersebut
Soal 3 :
Sebanyak 750 mL larutan urea pada suhu 270C memiliki tekanan uap jenuh larutan sebesar 22,56 mmHg. Jika diketahui Mr Urea = 60 g/mol, Mr air = 18 g/mol, Kd air = 0,520C/m dan tekanan uap jenuh air pada suhu tersebut 26,54 mmHg. Tentukan titik didih larutan urea tersebut pada suhu 270C.
Soal 4 :
Jika 150 g urea (Mr = 60 g/mol) dilarutkan dalam air hingga volume 6 L. tentukan tekanan osmotik larutan tersebut pada suhu 343 K
Soal 5 :
Suatu larutan gula (Mr = 342 g/mol) membeku pada suhu - 0,930C. Jika diketahui Kb air = 1,86270C/m dan massa jenis larutan 1,171 g/mL. Tentukan kemolaran larutan gula tersebut
0 komentar:
Posting Komentar