Pengertian dari Sifat Koligatif Larutan

Sifat koligatif Larutan adalah sifat dari larutan yang tidak tergantung pada jenis zat terlarut tetapi hanya tergantung pada konsentrasi partikelnya. Sebagai contoh jika suatu zat di larutkan dalam suatu pelarut, maka sifat larutan itu berbeda dari sifat pelarut murni, misal larutan gula nerneda sifat dengan air murni. Sifat-sifat larutan seperti rasa, warna, pH dan kekentalan tergantung pada jenis dan konsentrasi zat terlarut. Empat sifat penting larutan, yaitu tekanan uap, titik didih, titik beku dan tekanan osmotik hanay tergantung pada konsentrasi zat terlarut. Pengaruh jenis zat terlarut kecil sekali sejauh zat terlarut tersebut non elektrolit dan tak atsiri (mudah menguap).

Dalam mempelajari sifat koligati larutan maka perlu di bahas dua satuan konsentrasi yaitu molalitas dan fraksi mol

A. Konsentrasi Larutan : Kemolalan dan Fraksi Mol

1. Kemolalan atau molalitas (m)

Kemolalan atau  molalitas menyatakan jumlah mol (n) zat terlarut dalam 1 Kg (=1000 gram) pelarut. Oleh karena itu satuan kemolalan adalah mol kg-1

Dimana

m = molalitas (mol/kg)

n = Jumlah mol zat terlarut (mol)

p = massa pelarut (kg)

Atau

m = molalitas (mol/kg)

gr = massa zat terlarut (gr)

p = massa pelarut (gr)

Mr = Massa molekul relatif (gr/mol)

Sebagai contoh misalnya 0,2 mol NaCl dilarutkan dalam 1 kg air, maka diperoleh larutan NaCl 0,2 molal atau 0,2 mol/kg

Contoh lain adalah sebagai berikut

1. Berapakah kemolalan larutan yang dibuat dengan mencapurkan 3 gram urea dengan 200 gram air (diket Mr urea =60)

Jawab

Contoh 2

Berapakah kemolalan larutan glukosa 12% massa glukosa (Mr = 180)

Jawab

Gula 12% berarti dalam 100 gram larutan glukosa terdapat 12 gram glukosa dan 88 gram air, maka

2. Fraksi Mol (X)

Fraksi mol (X) menyatakan perbandingan mol zat terlarut atau pelarut terhadap jumlah mol larutan. Jika jumlah mol pelarut adalah n_A, dan jumlah mol terlarut adalah n_B, maka frkasi mol terlarut adalah

Atau

Jumlah fraksi mol pelarut dengan zat terlarut adalah 1

X_A + X_B = 1

Contoh

Hitung fraksi mol dari urea dalam  larutan urea 20% (Mr urea = 60)

Dalam 100 gram larutan urea 20% terdapat 20 gram urea dan 80 gram air

Sifat Kologatif Larutan Non Elektrolit

1. Penurunan Tekanan Uap (ΔP)

Apabila suatu zat cair (bisa juga untuk zat padat) dimasukan kedalam suatu ruangan tertutup maka zat itu akan menguap sampai ruangan itu jenuh. Pada keadaan jenuh tersebut terdapat kesetimbangan dinamis antara zat (padat) dengan uap jenuhnya. Tekanan yang di timbulkan oleh upa jenuh tersebut di sebut tekanan uap jenuh. Besarnya tekanan uap jenuh tergantung pada jenis zat dan suhu

Zat yang memiliki gaya tarik menarik antar partikel relatif besar, berarti sukar menguap, mempunyai tekanan uap jenuh yang relatif kecil contoh Garam, gula, glikol dan gliserol. Sebaliknya, zat yang memiliki gaya tarik menarik partikel yang relatif lemah, berarti mudah menguap, mempunyai tekanan uap jenuh yang relatif lebih besar. Zat seperti ini di sebut atsiri (volatile) atau mudah menguap, misalnya eter dan etanol. Tekanan uap jenuh suatu zat akan bertambah jika suhu dinaikan

Apabila kedalam suatu pelarut dilarutkan zat yang tidak mudah menguap, ternyata tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah dari pada tekanan uap jenuh pelarut murni. Dalam hal ini uap jenuh larutan dianggap hanya mengandung uap pelarut. Selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh larutan disebut dengan penurunan tekanan uap (ΔP). Jika tekanan uap jenuh pelarut murni dinyatakan dengan P°dan tekanan uap jenuh larutan dengan P, maka ΔP = P° – P

Menurut hukum Roult, untuk larutan-larutan encer dari zat yang tak atsiri, penurunan tekanan uap jenuh larutan sama dengan hasil kali tekanan uap jenuh pelarut murni dengan fraksi mol zat terlarut, sedangkan tekanan uap jenuh larutan sama dengan hasil kali tekanan uap jenuh pelarut murni dengan fraksi mol pelarut

ΔP = X_B . P°

P = X_A. P°

Dimana

P°  = Tekanan uap jenuh pelarut murni (mm Hg)

P = Tekanan uap jenuh larutan (mm Hg)

ΔP = Penurunan tekanan uap jenuh larutan (mm Hg)

X_A = Fraksi mol zat pelarut (mol)

X_B = Fraksi mol zat terlarut (mol)

Contoh :

Tekanan uap jenuh air pada suhu 100°C adalah 760 mm Hg. Berapakah tekanan uap jenuh larutan glukosa 10% pada suhu 100°C (diketahui Ar H = 1, C = 12, O = 16)

Tekanan uap jenuh larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut. Dalam 100 gram larutan terdapat

Mol pelarut (air) = air 90% = 90 gram air

Mol air (n_A)

Mol terlarut (glukosa) = Glukosa 10% = 10 gram glukosa

Fraksi mol air (X_Air)

P = X_A . P°

P = 0,99 . 760

P = 754,2 mm Hg

2. Kenaikan Titik Didih (ΔTb)

Titik didih suatu cairan adalah suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan sama dengan tekanan luar (tekanan yang dikenakan pada permukaan cairan). Apabila tekanan uap sama dengan tekanan di luar, maka gelembung uap yang terbentuk dalam cairan dapat mendorong diri kepermukaan menuju fase gas.

Titik didih suatu larutan tergantung pada tekanan diluar. Di permukaan laut (tekanan = 760 mm Hg), air mendidih pada suhu 100°C. Di puncak gunung misalnya di puncak Everest (ketinggian 8882 m dari permukaan laut), yang tekanannya kurang dari 760 mm Hg, air mendidih pada suhu 71°C.

Untuk contoh kenaikan titik didih dalam kehidupan sehari-hari lebih banyak dapat di lihat di sini

Hubungan antara tekanan uap jenuh dengan suhu air dan larutan berair dapat di lihat pada gambar berikut yaitu pada diagram PT di bawah ini.

Garis C-D disebut garis didih air. Setiap titik pada garis itu menyatakan suhu dan tekanan air mendidih.

Titik D menyatkan titik didih normal air

Garis B-E garis didih larutan

Pada suhu 100 °C. tekanan uap larutan masih berada di bawah 760 mm Hg. Oleh karena itu, larutan belum mendidih pada suhu 100 °C. Larutan harus dipanaskan lebih tinggi lagi dari titik didih pelarutnya. Selisih antara titik didih pelarut dan dan titik didih larutanya di sebut dengan kenaikan titik didih (ΔTb = boiling point elevation)

ΔT_b = Titik didih larutan – titik didih pelarut

Untuk larutan encer, kenaikan titik didih berbanding dengan kemolalan larutan

ΔT_b = Kb . m

ΔT_b = Kenaikan titik didih

K_b = Konstanta kenaikan titik didih molal

m = molalitas larutan

Contoh :

Sebanyak 18 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukan titik didih larutan tersebut (diketahui Kb dari air = 0,52 °C

ΔT_b = Kb . m

Molalitas glukosa

m = 0,1 . 2 = 0,2

ΔT_b = 0.52 . 0.2 = 0.104 °C

Titik didih larutan = titik didih pelarut (air) + 0,104

Titik didih larutan = 100 + 0,104

Titik didih larutan = 100.104 °C

3. Penurunan Titik Beku (ΔTf)

Titik beku dari suatu larutan adalah suhu pada saat tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni, pada grafik di bawah ini garis CF disebut garis beku air. Setiap titik pada garis itu menyatakan suhu dan tekanan air membeku. Titik C, yaitu perpotongan garis didih dan garis beku, disebut titik triple. Titik itu menyatakan suhu dan tekanan pada saat es, air, dan uap air berada dalam kesetimbingan

Tekanan uap larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut, maka larutan belum membeku pada suhu 0°C. Jika suhu terus diturunkan ternyata pelarut mengalami penurunan tekanan uap yang lebih cepat daripada larutan, sehingga pada suatu suhu dibawah titik beku pelarut, tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut.

Suhu dimana suatu larutan mulai membeku di sebut dengan titik beku. Selisih antara titik beku pelarut dengan titik larutan di sebut dengan penurunan titik beku (ΔTf)

ΔTf = Titik beku pelarut-titik beku larutan

ΔTf = Kf . m

ΔT_f = Penurunan Titik beku

K_f= Konstanta penurunan titik beku

m = molalitas larutan

Contoh:

Tentukan titik beku larutan 6,4 gram naftalena (Mr = 128) dalam 100 gram benzena. Diketahui titik beku benzena murni adalah 5,46 °C dan Kf nya adalah 5,1 °C

ΔT_f = Kf . m

Molalitas glukosa

m = 0,05 . 10 = 0,5

ΔT_f = 5,1 . 0.5 = 2,55 °C

Titik beku larutan = titik beku pelarut (benzena) – 2,55

Titik beku larutan =5,46 – 2,55

Titik beku larutan =2,91 °C

4. Tekanan Osmotik Larutan

Apabila dua jenis larutan yang berbeda konsentrasinya dipisahkan oleh suatu selaput semipermiabel (yaitu selaput alami misalnya usus atau buatan seperti selofan yang dapat di lewati oleh molekul pelarut yang kecil seperti air tetapi menahan molekul zat terlarut), akan terdapat aliran bersih pelarut dari larutan yang lebih encer kelarutan yang lebih pekat. Perpindahan bersih molekul pelarut ini disebut osmosis.

Osmosis dapat dicegah dengan memberikan suatu tekanan pada permukaan larutan. Tekanan yang diperlukan untuk menghentikan aliran pelarut dari pelarut murni menuju larutan ini disebut dengan tekanan osmotik larutan

Tekanan osmotik tergolong sifat koligatif larutan yang harganya terganrung pada konsentrasi dan bukan pada jenis partikel zat terlarut. Menurut Van’t Hoff, tekanan osmotik larutan-larutan encer dapat dihitung dengan rumus yang serupa dengan gas ideal, yaitu

π.V = n.R. T

Dimana

π = Tekanan osmotik

V =Volume larutan (dalam Liter)

n = Jumlah mol zat teralrut

T = Suhu mutlak larutan (dalam Kelvin)

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

Karena M = n/V, maka persamaannya menjadi

π = M.R. T

Dimana M adalah molaritas larutan

Contoh : Berapa tekanan osmotik larutan sukrosa 0,001 M Pada suhu 27 °C (diket R = 0,082 L.atm/mol.K)

Jawab

Diketahui

M = 0,001 M

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

K = 27 + 273 = 300

π = M.R. T

π = 0,001.0,082.300 = 0,0025 atm