Apa itu sifat koligatif larutan? Sifat koligatif larutan sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari namun masih banyak yang belum mengetahuinya. Untuk memahami sifat koligatif larutan simak penjelasan berikut. Pada saat kamu memasak air, apa yang terjadi jika air tersebut mendidih kemudian kamu tambahkan gula? Air yang semula mendidih akan berhenti beberapa saat ketika kamu tambahkan gula, kemudian akan mendidih kembali. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi kenaikan titik didih. Titik didih air murni lebih rendah daripada titik didih larutan gula. Kenaikan titik didih ini bergantung pada jumlah zat terlarut yang ditambahkan pada pelarut, dalam contoh ini bergantung pada jumlah gula yang ditambahkan pada air. Sifat inilah disebut sifat koligatif larutan.
Sifat koligatif larutan yang lain adalah penurunan tekanan uap, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Jadi sifat koligatif larutan tergantung pada konsentrasi zat terlarut dan tidak dipengaruhi oleh jenis zat terlarut. Agar lebih jelas, marilah kita pelajari uraian dari masing-masing sifat koligatif larutan.
1. Penurunan Tekanan Uap Jenuh
Pernahkah kamu melihat peristiwa penguapan? Pada peristiwa penguapan terterjadi 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.
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? Coba perhatikan gambar berikut ini.
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 ⋅ P0
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 :
Untuk mencari tekanan uap larutan dapat dicari menggunakan 2 cara, yaitu:
1. Mencari penurunan tekanan uap larutan terlebih dahulu
ΔP = XA ⋅ P0
= 0,5 ⋅ 17,5 mmHg
= 8,75 mmHg
Kemudian mencari tekanan uap larutannya
P = P0 – ΔP
= 17,5 mmHg – 8,75 mmHg
= 8,75 mmHg
2. Mencari fraksi mol pelarut (air) terlebih dahulu
XA + XB = 1
XB = 1 - XA = 1 - 0,5 = 0,5
Kemudian mencari tekanan uap larutan
P = XB ⋅ P0
= 0,5 ⋅ 17,5 mmHg
= 8,75 mmHg
2. Kenaikan Titik Didih (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.
Titik didih cairan berhubungan dengan tekanan uap. Bagaimana hubungannya? Coba perhatikan penjelasan berikut ini. 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 molekul-molekul 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).
Telah dijelaskan di depan bahwa 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.
Hubungan antara tekanan uap jenuh dan suhu air dalam larutan berair ditunjukkan pada Gambar berikut.
Garis mendidih air digambarkan oleh garis CD, sedangkan garis mendidih larutan digambarkan oleh garis BG. Titik didih larutan dinyatakan dengan Tb1, dan titik didih pelarut dinyatakan dengan Tb0. Larutan mendidih pada tekanan 1 atm. Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa titik didih larutan (titik G) lebih tinggi daripada titik didih air (titik D).
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.
ΔTb = Kb ⋅ m
Keterangan:
ΔTb = kenaikan titik didih molal (°C)
Kb = tetapan kenaikan titik didih molal (°C/m)
m = molalitas larutan (m)
Contoh
Glukosa (C6H12O6) 72 gram dilarutkan dalam 500 gram air. Hitung titik didih larutan tersebut! (Kb air = 0,52 °C/m, Ar C = 12, Ar O = 16, Ar H = 1)
Penyelesaian:
Diketahui : m = 72 gram
p = 500 gram
Kb = 0,52 °C/m
Ditanya : Tb ...?
Jawab : ΔTb = m⋅ Kb
= (g C6H12O6 / Mr C6H12O6) x (1000/p) x Kb
= (72 / 180) x (1000 / 500) x 0,52
= 0,0416 °C
Tb = 100 °C + ΔTb
= 100 °C + 0,0416 °C
= 100,0416 °C
Jadi, titik didih larutan C6H12O6 adalah 100,0416 °C.
3. 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. Perhatikan kembali Gambar hubungan antara tekanan uap jenuh dan suhu air dalam larutan berair di atas.
Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan dinamakan penurunan titik beku larutan (ΔTf = freezing point).
ΔTf = Titik beku pelarut – titik beku larutan
Menurut hukum Raoult penurunan titik beku larutan dirumuskan seperti berikut.
ΔTf = m ⋅ Kf
Keterangan:
ΔTf = penurunan titik beku
m = molalitas larutan
Kf = tetapan penurunan titik beku molal
Contoh
Glukosa (C6H12O6) 72 gram dilarutkan dalam 500 gram air. Hitung titik didih larutan tersebut! (Kf air = 0,52 °C/m, Ar C = 12, Ar O = 16, Ar H = 1)
Penyelesaian:
Diketahui : m = 72 gram
p = 500 gram
Kb = 0,52 °C/m
Ditanya : Tf ...?
Jawab : ΔTf = m⋅ Kf
= (g C6H12O6 / Mr C6H12O6) x (1000/p) x Kf
= (72 / 180) x (1000 / 500) x 1,86
= 1,488 °C
Tf = 0 °C - ΔTf
= 0 °C - 1,488 °C
= - 1,488 °C
Jadi, titik beku larutan C6H12O6 adalah - 1,488 °C.
4. Tekanan Osmotik (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.
Sebenarnya apakah osmosis itu? 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.
Sumber: SCIENCE BOOTH
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 = MRT
Keterangan:
π = tekanan osmotik (atm)
V = volume larutan (L)
n = jumlah mol zat terlarut (mol)
R = tetapan gas (0,082 L.atm / mol.K)
T = suhu mutlak (K)
M = molaritas larutan (mol/L)
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.K)
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 × 0,082 L.atm / mol.K × 310 K
= 7,626 atm
Tidak ada komentar:
Posting Komentar