A. KONSENTRASI LARUTAN B. PENGERTIAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN C. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NONELEKTROLIT D. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT - Sifat Koligatif Larutan

1 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

  A. KONSENTRASI LARUTAN

  B. PENGERTIAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

  C. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NONELEKTROLIT

  D. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT

  Di dalam kehidupan sehari-hari, banyak kita temukan penerapan atau aplikasi dari sifat koligatif larutan. Pernahkah Anda mengamati cairan infus yang ada di rumah sakit? Contoh lain adalah teknologi pengolahan air laut untuk menghasilkan air tawar. Di negara bermusim dingin, garam dapur banyak ditaburkan di jalan-jalan raya untuk mencegah terbentuknya es yang dapat menyebabkan tergelincirnya kendaraan saat melaju. Etilen glikol juga ditambahkan ke dalam air radiator mobil agar tidak membeku pada musim dingin dan tidak mendidih di musim panas. Semua gejala ini dapat dijelaskan dengan sifat koligatif larutan.

  KIMIA

XII SMA

2 Dalam mempelajari sifat koligatif larutan Anda dapat menjelaskan sifat-

  sifat koligatif larutan lebih jelasnya perhatikan peta konsep di bawah ini!

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

  terdiri larutan larutan non

elektrolit elektrolit

meliputi meliputi penurunan kenaikan tekanan penurunan titik beku titik didih osmosis tekanan uap

  Berbanding lurus dengan kemolalan penurunan penurunan tekanan kenaikan titik beku tekanan uap osmosis titik didih berbanding lurus dengan kemolaran berbanding lurus dengan fraksimol

  Peta konsep sifat koligatif larutan

A. KONSENTRASI LARUTAN

  Dalam perhitungan sifat-sifat koligatif larutan ada tiga satuan konsen- trasi yang digunakan.

  1. Molaritas.

  2. Molalitas.

  3. Fraksi mol.

1. Molaritas (M)

  Molaritas adalah satuan konsentrasi yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam satu liter larutan.

  massa zat (gram) mol karena mol = =

  M massa molar (Mr) L gram Mr /

  maka apabila disubstitusi karena 1 L = 1.000 mL

  =

M

  L

  KIMIA

XII SMA

  3 gram 1.000 =

  M x

  sehingga persamaan tersebut dapat ditulis

  Mr mL

  2. Molalitas (m)

  Molalitas adalah satuan konsentrasi yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam satu kilogram pelarut.

  massa zat (gram) mol karena mol = = m massa molar (Mr) kg

gram Mr /

  = m

  maka apabila disubstitusi karena 1 kg = 1.000 gram

  

kg

gram a ( ) 1.000 = m x

  sehingga persamaan tersebut dapat ditulis

  Mr gram (b)

  a = massa (gram) zat terlarut b = massa (gram) zat pelarut

  3. Fraksi mol (X)

  Fraksi mol adalah satuan konsentrasi yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut atau pelarut dalam jumlah mol larutan.

  mol terlarut =

  X terlarut mol terlarut + mol pelarut mol pelarut

  =

  X pelarut mol terlarut + mol pelarut

  X + X = 1

  terlarut pelarut Contoh

  1. Berapa gramkah urea CO(NH ) yang harus ditimbang untuk membuat

  2

  2

  0,5 L larutan urea dalam air dengan konsentrasi 0,1 M? (Ar C = 12, O = 16, N = 14, dan H = 1) Jawab:

  gram 1.000 = M x Mr mL gram 1000 =

  0 1 , x 60 500

  KIMIA

XII SMA

  4

  2. Glukosa sebanyak 90 gram dilarutkan ke dalam 400 gram air, berapa molalitas larutan glukosa tersebut? (Mr C H O = 180)

  6

  12

  6 Jawab: gram (a) 1.000 m = x

  Mr gram (b) 90 1.000 10 = = = x 1 25 , m 180 400

  8

  3. NaOH (Mr = 40) sebanyak 100 gram dilarutkan dalam 90 gram air (Mr = 18). Hitunglah fraksi mol NaOH dalam larutan tersebut! Jawab:

  10 = mol NaOH = 0 25 , mol

  40

  90 = mol air = 5 mol

  18 mol NaOH =

  X NaOH mol NaOH + mol air 0 25 , 0 25 , = = =

  

0 0476 ,

0 25 5 , 5 25 ,

• Latihan

  1

  1. Hitunglah kemolaran (M) dari larutan berikut:

  a. 2 gram NaOH dalam 100 mL larutan

  b. 6 gram CO(NH ) dalam 0,2 liter larutan

  2

  2

  (Ar Na = 23, O = 16, H = 1, C = 12, dan N = 14)

  2. Hitunglah kemolaran (m) dari larutan berikut:

  a. 17 gram NaNO dalam 2 kg air

  3

  b. 15,6 gram C H dalam 0,5 kg CCl

  6

  6

  4

  (Ar Na = 23, N = 14, O = 16, C = 12, H = 1, Cl = 35,5)

  3. Hitunglah fraksi mol (X) dari larutan:

  a. 7 gram KOH (Mr = 56) dilarutkan dalam 18 gram air (Mr = 18)

  b. 7,8 gram benzena (Mr = 78) dalam 92,4 gram karbon tetraklorida (Mr = 154)

  4. Sebuah larutan mengandung 0,10 M KCl dan 0,125 M MgCl . Berapakah

  2 2+ - +

  molaritas K , Mg , dan Cl dalam larutan tersebut?

  5. Apabila di dalam madu mengandung 35% massa sukrosa (Mr sukrosa = 342 dan Mr air = 18) serta massa jenis madu = 1,25 gram/mL, hitunglah: a. molaritas madu

  c. fraksi mol madu

  KIMIA

XII SMA

  5 B. PENGERTIAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN Larutan

  adalah campuran antara dua zat atau lebih yang bersifat homogen. Salah satu zat berfungsi sebagai pelarut (solvent) dan yang lain sebagai zat terlarut (solute). Adanya perbedaan jumlah partikel zat terlarut dalam suatu pelarut akan menyebabkan perbedaan sifat suatu larutan. Titik didih 1 mol gula sama dengan titik didih 1 mol urea. Di dalam pelarut air gula dan urea terpecah menjadi molekul-molekul yang jumlah partikel- nya sama dalam wujud padat. Sedangkan titik didih 1 mol garam dapur lebih tinggi dibanding titik didih 1 mol gula. Jumlah partikel 1 mol gula berbeda dengan jumlah partikel garam dapur dalam pelarut air. Garam

• dapur dalam pelarut air akan terurai menjadi ion-ion (ion Na dan ion Cli), sehingga jumlah partikel garam dapur lebih dari 1 mol. Titik didih adalah salah satu sifat koligatif larutan.

  Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tergantung pada jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan tetapi tidak tergantung pada jenis zat terlarutnya. Sifat koligatif larutan dibedakan menjadi dua yaitu:

  a. sifat koligatif larutan nonelektrolit

  b. sifat koligatif larutan elektrolit

C. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NONELEKTROLIT

  Sifat koligatif larutan nonelektrolit meliputi: penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis. Kita hanya mempelajari sifat-sifat koligatif larutan nonelektrolit yang encer dan zat terlarutnya nonvolatil (tidak mudah menguap).

1. Penurunan Tekanan Uap

  Dalam mempelajari fenomena penurunan tekanan uap, kita harus paham mengenai pengertian tekanan uap jenuh, tekanan uap pelarut murni, dan tekanan uap larutan.

• Tekanan uap jenuh , adalah tekanan suatu gas yang berada di atas zat cairnya dalam wadah/tempat yang tertutup, di mana terjadi kesetimbangan dinamis antara gas/uap dan zat cair.

  , adalah tekanan gas yang berada di atas - Tekanan uap pelarut murni permukaan pelarut murni dalam tempat tertutup di mana terjadi kesetimbangan dinamis antara pelarut murni fase gas dan cairnya.

• Tekanan uap larutan , adalah tekanan gas yang berada di atas permukaan larutan dalam tempat tertutup, di mana terjadi kesetimbangan dinamis antara fase gas dari pelarut dan larutan fase cair.

  KIMIA

XII SMA

6 Perhatikan gambar berikut!

  _{gas pelarut pelarut gas gas partikel pelarut cair cair cair pelarut pelarut} partikel terlarut _{(non volatil)}

  (a) (b) (c) tekanan uap jenuh tekanan uap pelarut murni tekanan uap larutan Gambar 1.1

  Jika pelarut murni dimasukkan ke dalam wadah yang tertutup maka akan terjadi perpindahan partikel fase cair ke fase gas dan sebaliknya dari fase gas ke fase cair. Setelah beberapa saat jumlah partikel pelarut murni yang berubah dari fase cair ke fase gas sama dengan jumlah partikel pelarut murni dari fase gas ke fase cair, sehingga terjadi kesetimbangan dinamis. Jumlah partikel pelarut murni pada fase gas akan memberikan tekanan yang disebut tekanan uap pelarut murni.

  Bagaimanakah partikel-partikel dapat berpindah dari fase cair ke fase gas atau sebaliknya? Mengapa suhu semakin tinggi tekanan uap semakin besar? Bagaimanakah tekanan uap larutan bila dibanding dengan tekanan uap pelarut murninya? Apabila ke dalam pelarut murni ditambahkan zat terlarut nonvolatil maka hanya partikel pelarut saja yang berubah menjadi fase gas dan membentuk tekanan uap larutan. Partikel zat terlarut tetap dalam larutan dan justru menghalang- halangi/menghambat penguapan partikel pelarutnya. Sehingga tekanan uap larutan lebih kecil dibandingkan tekanan uap pelarut murninya.

  Perhatikan gambar berikut!

  partikel partikel pelarut pelarut partikel terlarut cair

  (a) pelarut murni (b) larutan Gambar 1.2

  Menurut penjelasan dan gambar di atas, kita dapat melihat adanya fenomena penurunan tekanan uap akibat penambahan zat terlarut ke dalam pelarut murni.

  KIMIA

XII SMA

  7 Francois Raoult (1830 - 1901) menyatakan bahwa besarnya tekanan

  uap larutan bergantung pada jumlah partikel pelarut di dalam larutan, dan ini dikenal dengan Hukum Raoult.

  o

  P = X . P

  A

  P = tekanan uap larutan X = fraksi mol pelarut

  A

  P = tekanan uap pelarut murni

  mol A =

  X A mol A + mol B

  mol A = mol pelarut mol B = mol terlarut X = fraksi mol terlarut

  B

  X + X = 1

  A B

  Penurunan tekanan uap larutan (∆P) adalah selisih antara tekanan uap

  o

  pelarut murni (P ) dan tekanan uap larutan (P) yang dirumuskan sebagai:

  o

  ∆ P = P – P

  Sehingga, penurunan tekanan uap larutan dapat dijabarkan sebagai berikut.

  o o

  ∆P = P – P, karena P = X . P maka

  A o o

  ∆P = P – (X . P ), karena X = 1 – X maka

  A A B o o

  ∆P = P – ((1 – X )P )

  B o o o

  ∆P = P – P + P

  X B

  o

  ∆P = P

  X B

  Contoh

  Sebanyak 18 gram glukosa C H O (Mr = 180) dilarutkan dalam 180

  6

  12

  6 o

  gram air (Mr = 18) pada suhu 29

  C, bila tekanan uap air pada suhu itu = 31,90 mmHg maka hitunglah:

  a. tekanan uap larutan

  b. penurunan tekanan uap larutan

  KIMIA

XII SMA

8 Jawab:

  18

  jumlah mol C H O = = 0,1 mol C H O

  6

  12

  6

  6

  12

  6 180 180

  jumlah mol H O = = 10 mol H O

  2

  2

  18 mol H O

  10

  2 = = =

  X 0 99 ,

  H O ₂

• mol H O + mol C H O 10 0 1 ,

  2

  6

  12

  6

  a. tekanan uap larutan

  o

  P = X x P = 0,99 x 31,90 mmHg = 31,581 mmHg

H2O

  b. penurunan tekanan uap larutan

  o

  ∆P = P - P = (31,90 - 31,581) mmHg = 0,319 mmHg

  Penurunan tekanan uap larutan dapat pula digunakan untuk menghitung Mr zat yang belum diketahui. Perhatikan contoh berikut:

  o

  9,6 gram lilin dilarutkan dalam 40 gram CCl pada suhu 25 C sehingga

  4

  tekanan uap larutan turun sebesar 0,014 atm jika diketahui tekanan uap

  o

  CCl murni pada suhu 25 C = 0,131 atm dan Mr CCl = 154. Hitunglah Mr

  4

  4

  lilin tersebut! Jawab:

  o

  P = P - ∆P = (0,131 - 0,014) atm = 0,117 atm

  40 = 0 26 , mol CCl

  jumlah mol CCl =

  4

  4 154 P 0 117 ,

  

= =

  fraksi mol pelarut = 0 893 , (X )

  CCl

  4 o 0 131 , P mol CCl

  4 =

  X CCl ₄ mol CCl + mol lilin

  4 0 26 , =

  0 893 , 0 26 , mol lilin

• mol lilin = 0, 031 mol gram 9 6 , = = Mr lilin = 309 7 , mol 0 031 ,

  KIMIA

XII SMA

2 Penurunan Tekanan Uap

6 H

  Akibatnya terjadi penurunan tekanan uap dari 195 mmHg menjadi 192,5 mmHg. Berapakah Mr zat tersebut jika diketahui Mr aseton = 58?

  22 O

  

4

  = 278 dan Mr C

  8 H

  18

  = 114)

  b. Hitunglah penurunan tekanan uap larutan! 3. 10 gram zat nonvolatil dilarutkan dalam 100 gram aseton pada suhu 25

  o C.

  Perhatikan diagram fase berikut!

  Suatu larutan yang mengalami penurunan tekanan uap maka akan mengalami kenaikan titik didih (∆Tb) dan penurunan titik beku (∆Tf).

  9 Latihan

Gambar 1.3 Diagram P - T untuk air

  Diagram P - T (tekanan - suhu) ini menggambarkan hubungan antara tekanan dengan suhu suatu zat pada fase padat, cair, gas, dan kesetimbangan fase.

  Pernahkah Anda merebus air? Berapakah titik didihnya? Pada tekanan 1 atm, titik didih air adalah 100

  o C.

  Perhatikan kurva B - D pada diagram P - T air!

  C D A B _o C 100 ^o C gas

suhu

1 atm padat cair

  Tek anan

  murni = 0,0138 atm? (Mr C

  18

  8 H

  C, jika tekanan uap C

  1. Tekanan uap larutan 10 gram C

  12 O

  

6

  dalam 100 gram etanol (C

  2 H

  5 OH)

  adalah 55 mmHg. Berapakah tekanan uap pelarut murni etanol tersebut? (Mr C

  6 H

  12 O

  6

  = 180 dan Mr C

  2 H

  5 OH = 46)

  2. 15 gram C

  16 H

  22 O

  4

  dilarutkan ke dalam 100 gram oktana C

  8 H

  18 .

  a. Berapakah tekanan uap larutan pada suhu 20

  o

16 H

2. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

a. Kenaikan titik didih (∆ ∆ Tb)

  KIMIA

XII SMA

  10 o

  Jika P < 1 atm maka titik didih < 100 C

  o

  Jika P > 1 atm maka titik didih > 100 C Bagaimanakah titik didih suatu larutan bila dibandingkan dengan titik didih pelarut murninya?

  Lakukan kegiatan eksperimen berikut!

  Percobaan 1.1 : Menentukan Titik Didih Siapkan 2 gelas beker 400 mL. Isi gelas beker pertama dengan 200 mL air. Isilah gelas beker kedua dengan 200 mL larutan gula 0,1 M. Panaskan kedua gelas tersebut. Setelah mendidih, ukurlah suhu masing-masing dengan termometer termometer _{4 3 4 3} termometer air ₂ larutan _{2 1} gula ₁ Anda akan memperoleh data bahwa titik didih larutan gula lebih

  tinggi daripada titik didih air, mengapa? Adanya zat terlarut nonvolatil di dalam larutan mengakibatkan penurunan tekanan uap larutan. Pelarut murni akan mendidih jika tekanan uapnya sama dengan tekanan luar, demikian juga untuk larutan, agar mendidih tekanan uap larutan harus sama dengan tekanan luar yang berarti sama dengan tekanan uap pelarut murninya. Perbedaan tekanan uap larutan dan pelarut murni ditunjukkan oleh kurva larutan dan kurva pelarut murni pada diagram P - T dalam gambar. Karena tekanan uap larutan lebih kecil dari tekanan uap pelarut murni maka kurva larutan terletak di bawah kurva pelarut murninya.

  KIMIA

XII SMA

  11 C C' pelarut

  1 atm murni cair

  Larutan B anan padat Tek

  1 B _∆

gas

_∆ Tb Tf

1 D D'

  A A o suhu (

  C)

Gambar 1.4 Diagram PT air dan larutan

  Agar tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni (1 atm) maka suhu yang lebih tinggi dari titik didih pelarut murni dibutuhkan agar larutan mendidih. Inilah yang dinamakan kenaikan titik didih larutan relatif terhadap titik didih pelarut murni dan dapat dirumuskan:

  ∆Tb = Tb larutan - Tb pelarut murni Kenaikan titik didih juga tergantung pada jumlah partikel dalam larutan. Persamaan berikut menggambarkan hubungan ∆Tb dengan jumlah partikel dalam larutan (dinyatakan dalam molal).

  Kb = tetapan larutan ∆Tb = Kb . m

  Nilai Kb bergantung pada jenis pelarut Nilai Kb dan Tb untuk beberapa pelarut dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1.1 o o Pelarut Tb (

  C) Kb ( C kg/mol)

  air (H O) 100 0,512

  2

  etanol (C H OH) 78,5 1,22

  2

  5

  asam asetat (CH COOH) 117,9 3,07

  3

  benzena (C H ) 80,1 2,53

  6

6 Pengukuran ∆Tb suatu larutan dapat digunakan untuk menentukan Mr zat terlarut.

  

a 1.000

=

  ∆Tb = Kb . m karena m x

  Mr b

  KIMIA

XII SMA

  12 a 1.000 ∆ =

  Tb Kb x x

  maka

  Mr b

  dari persamaan ini, Mr zat terlarut dapat ditentukan a = gram zat terlarut

  Kb 1.000 = Mr x x a

  b = gram pelarut

  ∆ Tb b Contoh

  1. 8 gram C H O dilarutkan dalam 60 gram air. (Mr C H O = 342,

  12

  22

  11

  12

  22

  11

o o

  Kb air = 0,512 C kg/mol, dan Tb air = 100

  C) Hitunglah!

  a. ∆Tb larutan

  b. Tb larutan Jawab:

  a 1.000 ∆ =

  a.

  Tb Kb x x Mr b 8 1.000 =

  , 512 x x 342

60

=

  0 512 , x , 0234 x 16, 67 = 0,19968 o

  ≈ 0 2 , C

  b. Tb = Tb + ∆Tb

  larutan air

o o o

  = 100 C + 0,2 C = 100,2 C

  2. Sebanyak 1,41 gram zat organik dilarutkan dalam 20 gram aseton

  o

  sehingga terjadi kenaikan titik didih 0,5

  C. Berapa Mr zat organik

  

o

  tersebut? (Kb aseton = 1,67 C kg/mol) Jawab:

  Kb 1.000 = Mr x x a ∆

  Tb b 1 67 , 1.000 = x x 1 41 ,

  0 5 ,

  20 = 3 34 , x 50 x 1, 41 = 235, 5

  Latihan

  3

  1. Diketahui 1000 gram larutan gula (C H O ) dalam air dengan kadar 30%

  12

  22

  11 o

  massa. (Mr gula = 342 dan Kb air = 0,512 C kg/mol, Mr air = 18 dan Tb air

  o

  = 100

  C). Pada suhu berapa larutan akan mendidih?

  KIMIA

  XII SMA

  13

  2. Suatu zat X sebanyak 12,5 gram dilarutkan dalam 170 gram air sehingga

  o

  titik didih larutan menjadi 100,63

  C. Hitunglah Mr zat X tersebut! (Kb air

  o

  = 0,512 C kg/mol)

  o

  3. Diketahui titik didih karbontetraklorida adalah 76,8 C dan tetapan kenaikan

  o

  titik didih molalnya = 5,02 C kg/mol. Jika 0,25 molal naftalena dilarutkan dalam karbontetraklorida, berapakah titik didih larutan? 4. 1,065 gram suatu zat organik di larutkan dalam 30,14 gram dietil eter

  o sehingga terjadi kenaikan titik didih 0,296 C dan Kb eter = 2,11 kg/mol.

  Hitunglah Mr zat organik tersebut!

  b. Penurunan Titik Beku (∆Tf)

  Pernahkah Anda melihat orang sedang membuat ice cream? Zat apakah yang ditambahkan ke dalam es batu? Titik beku adalah suhu di mana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan uap zat padat. Bila air

  o

  pada suhu kamar 25 C dan tekanan 1 atmosfir didinginkan maka sewaktu air mulai membeku, akan berada dalam dua fase, yaitu cair dan padat.

  o

  Pada tekanan 1 atm titik beku air adalah 0 C. Bagaimanakah titik beku larutan bila dibanding- kan dengan titik beku pelarutnya? Untuk lebih jelasnya lakukan kegiatan sebagai berikut!

  Gambar 1.5 Percobaan 1.2 : Mengamati Penurunan Titik Beku Larutan

• masuk dalam gelas kimia. Ukur dan catatlah suhu

  Ambillah 500 mL air yang dicampur es batu dan

  termometer air es tersebut.

• gelas kimia catat suhunya.

  Tambahkan 50 gram urea ke dalamnya dan aduk,

  es batu urea Tambahkan 50 gram urea lagi, aduk kembali dan

• 500ml air catat suhunya.
• Lakukan terus, sejauh mana suhu akan turun?
• Buatlah data pengamatan seperti di bawah ini.

  Volum air Berat urea (g) Suhu _o (mL) Ditambahkan Total ( C)

  500 ...

  50 50 ... 50 100 ... 50 150 ... 50 200 ... 50 250 ...

  KIMIA

XII SMA

14 Kita sudah mengetahui dari keterangan sebelumnya, bahwa adanya

  zat terlarut ternyata menyebabkan penurunan tekanan uap larutan relatif terhadap tekanan uap pelarut murninya. Menurut pengertian titik beku bahwa pelarut murni akan membeku apabila tekanan uapnya sama dengan tekanan uap pelarut murni padat. Demikian juga larutan, akan membeku bila tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni padat.

  Bagaimana agar tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni padat? Perhatikan kurva kesetimbangan cair-padat untuk pelarut murni dan larutan pada diagram P - T (Gambar 6 ). Supaya tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni padat maka kurva larutan harus bertemu dengan kurva pelarut murni padat di B' dan titik beku larutan (A') lebih rendah dari titik beku pelarut murni (A). Inilah yang disebut penurunan titik beku larutan relatif terhadap titik beku pelarut murninya. Maka dapat dirumuskan sebagai berikut.

  ∆Tf = Tf pelarut murni – Tf larutan Penurunan titik beku larutan tergantung pada jumlah partikel dalam larutan, karena itu penurunan titik beku merupakan sifat koligatif larutan. Persamaan berikut menyatakan hubungan ∆T dengan

  f jumlah partikel dalam suatu larutan.

  ∆Tf = Kf . m Kf = tetapan penurunan titik beku molal m = molalitas larutan Nilai Kf tergantung pada jenis pelarut Nilai Kf dan Tf untuk beberapa pelarut dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1.2 o o

  

Pelarut Tf (

  C) Kf ( C kg/mol)

  air (H O) 1,86

  2

  asam asetat (CH COOH) 16,6 3,90

  3

  benzena (C H ) 5,5 5,10

  6

6 Pengukuran ∆Tf suatu larutan, dapat digunakan untuk menentukan Mr zat terlarutnya.

  a 1.000

=

  ∆Tf = Kf . m karena

  m x Mr b

  KIMIA

XII SMA

  15 a 1.000

∆ =

  Tf Kf x x

  maka bila disubstitusi menjadi

  Mr b

  dari persamaan ini, Mr zat terlarut dapat ditentukan a = gram zat terlarut

  Kf 1.000 = Mr x x a

  b = gram pelarut

  ∆ Tf b Contoh

  1. Bila 50 gram etilen glikol (C H O , Mr = 62) dilarutkan dalam 100 gram

  2

  6

  2

  air. Hitunglah titik beku larutan tersebut! (Kf air = 1,86) Jawab:

  a 1.000 50 1.000 = = = m C H O x x 8 06 ,

  2

  6

  2 Mr b 62 100 o ∆ = Tf Kf x m = 1, 86 x 8, 06 = 14, 99 C o o

  − ∆ = − Tf larutan = Tf air Tf 14 99 , C o o

  ≈ − = -14, 99 C

  15 C

  2. Sebanyak 0,4 gram zat X dilarutkan dalam 20 gram benzena, ternyata

  

o

  terjadi penurunan titik beku 0,57

  C. Berapa Mr zat X! (Kf benzena =

  o

  5,10 C kg/mol) Jawab:

  Kf 1.000 = Mr x x a ∆

  Tf b

  50 5,10 1.000 ≈

  = x x 0, 4 = 178, 9 179 0, 57

20 Latihan

  4

  1. Sebanyak 8 gram suatu zat yang Mr-nya 246 dilarutkan ke dalam 125 gram

  o o

  benzena. Jika Tf benzana 5,4 C dan Kf benzena 5,10 C kg/mol maka pada suhu berapakah larutan tersebut akan membeku?

  2. Ke dalam 52,8 gram benzena ditambahkan 1,25 gram naftalena dan membeku pada suhu 277,5 K. Bila titik beku benzena 278,5 K dan tetapan

  o

  penurunan titik beku molal benzena 5,1 C kg/mol, berapakah massa molekul relatif dari naftalena?

  3. Bila air radiator mobil mengandung 75% massa air dan 25% massa etilen glikol C H (OH) , Mr = 62. Pada suhu berapa air radiator mobil tersebut

  2

  4

  2 o

  mulai membeku? (Kf air = 1,86 C kg/mol)

XII SMA

3. Tekanan Osmosis (π)

  Hal ini karena dalam kulit tumbuhan terdapat

  Gambar 1.6

  Mengapa air tanah dapat masuk ke dalam tanaman, tetapi zat dalam sel tanaman tidak dapat keluar?

  Gambar peristiwa osmosis larutan semi permiabel pelarut tekanan osmosis ^∆ h pelarut larutan ^{pipa kaca beaker glass wortel larutan garam air stopper}

  Kita akan mengamati bahwa permukaan larutan garam pada pipa kaca naik. Air dari gelas beker masuk ke dalam larutan garam melalui sel-sel wortel yang berfungsi sebagai selaput semi- permeabel. Selanjutnya perhatikan gambar di bawah.

  Percobaan 1.3 : Mengamati Proses Osmosis dan Tekanan Osmosis

  partikel pelarut dan tidak dapat dilewati oleh partikel zat terlarut. Contoh selaput semipermeabel adalah: kertas perkamen, kulit ari telur, dan dinding sel hidup pada tumbuhan maupun hewan.

  selaput semipermeabel yang hanya dapat dilewati oleh

  Dalam memahami tekanan osmosis, kita harus tahu dahulu apa itu osmosis. Salah satu contoh peristiwa osmosis adalah masuknya air tanah ke dalam tanaman melalui sel-sel akar.

  5. Suatu larutan yang mengandung 7,5 gram urea (Mr = 60) dalam 200 gram air membeku pada suhu yang sama dengan larutan yang mengandung 15 gram zat X dalam 200 gram air. Berapa Mr zat X? (Kf air = 1,86)

  C kg/mol?

  o

  dan Kf benzena 5,1

  o

  4. Berapakah besar penurunan titik beku larutan yang mengandung 5 gram antrasena (Mr = 178) dan 35 gram benzena, jika titik beku benzena 5,5

  16

  KIMIA

• Ambillah 1 buah wortel besar dan lubangi tengahnya

• Letakkan stopper dan pipa kaca sempit di atas wortel

• Isilah lubangnya tadi dengan larutan garam yang berwarna
• Letakkan wortel di dalam gelas beker yang berisi air murni (aquades)
• Perhatikan apa yang terjadi dengan permukaan larutan garam?

  KIMIA

XII SMA

  17 Partikel air dalam pelarut murni lebih banyak maka aliran yang

  terjadi dari pelarut murni ke larutan. Perpindahan partikel pelarut dari pelarut murni (larutan encer) ke dalam larutan yang lebih pekat melalui selaput semipermeabel disebut proses osmosis. Akibat aliran yang terjadi maka permukaan larutan akan naik, proses ini berlanjut sampai jumlah partikel air di kedua sisi sama. Perbedaan ketinggian ∆h ini disebut tekanan osmosis larutan. Jadi, tekanan osmosis adalah tekanan yang diperlukan untuk menghentikan proses osmosis. Tekanan osmosis dapat berupa tekanan dari luar atau tekanan hidrostatik larutan.

  Hubungan tekanan osmosis dengan jumlah partikel dalam larutan dinyatakan secara matematis melalui persamaan Van't Hoff yang identik dengan persamaan gas ideal.

  n n π =

  atau x R x T karena = π x V = n x R x T M

  v v

  maka persamaan dapat ditulis π = M x R x T π = tekanan osmosis larutan (atm) v = volum larutan (L) n = jumlah mol zat terlarut T = suhu mutlak (K)

  3 R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K = 8,3145 m Pa/mol K

  M = molaritas larutan

  Contoh

  Berapakah tekanan osmosis larutan naftalena dalam benzena yang mengandung 10 gram naftalena (Mr = 128) tiap 1 liter larutan pada

  o

  suhu 15 C? (R = 0,082 L atm/mol K) Jawab:

  10 = mol naftalena, n = 0 078 , mol 128 n 0 078 , mol = =

  M = 0 078 , mol/L v

1 L

  o

  T = 15 C + 273 = 288 K π = M x R x T = 0,078 x 0,082 x 288 = 1,84 atm

  Pengukuran tekanan osmosis sulit dilakukan dan hasilnya tidak akurat karena sangat sensitif. Namun dapat juga untuk menentukan massa molekul relatif (Mr) dari protein, polimer, dan molekul besar lainnya karena pengukuran dapat dilakukan pada suhu kamar.

  KIMIA

XII SMA

18 Persamaan Van't Hoff, Mr zat terlarut dapat dihitung sebagai berikut.

  massa (gram) =

  π = M x R x T karena M maka bila disubstitusi

  Mr x L gram g ram x R x T π =

  menjadi dan x R x T

  Mr = Mr x L π x L

  Contoh

  Ke dalam 1 L larutan ditambahkan 1,82 gram zat antibeku (etilen glikol)

  o

  pada suhu 10 C tekanan osmosisnya adalah 0,68 atmosfer. Hitunglah Mr etilen glikol! (R = 0,082 L atm/mol K) Jawab:

  o

  T = 10 C + 273 = 283 K

  1 82 , x 0, 082 x 283

= ≈

Mr = 62 11 62 , 0 68 , x 1

  Apabila setetes sel darah merah diletakkan dalam air murni apa yang terjadi? Air akan mengalir masuk ke dalam sel darah melalui selaput sel sehingga sel darah menjadi menggelembung dan pecah. Air dikatakan bersifat hipotonik terhadap sel darah merah. Jika sel darah merah diteteskan ke dalam larutan NaCl ± 5%, air akan mengalir dari dalam sel ke larutan NaCl dan sel darah merah akan mengerut kecil karena kehilangan pelarutnya. Larutan NaCl 5% bersifat hipertonik terhadap sel darah merah. Jika darah merah diteteskan dalam larutan NaCl ± 0,9%, ternyata sel darah merah tetap dalam kondisi semula, tidak menggelembung dan tidak mengerut. Berarti jumlah air yang masuk dan keluar sel sama banyak. Kondisi demikian dinamakan isotonik. Untuk selaput semipermeabel sempurna maka kedua larutan yang isotonik akan mempunyai tekanan osmosis yang sama (iso-osmosis). _{Α Hipotonik Hipertonik Isotonik Η Ο 2 Α Α Η Ο 2 Η Ο 2 air murni Β larutan NaCl 5%} Β Β _{larutan NaCl 0,9%}

  Gambar 1.7

  jika πA < πB maka A bersifat hipotonik relatif terhadap B jika πA = πB maka A bersifat isotonik relatif terhadap B jika πA > πB maka A bersifat hipertonik relatif terhadap B

  KIMIA

XII SMA

  19 Catatan: Larutan NaCl 0,9% bersifat isotonik terhadap plasma darah, larutan ini digunakan untuk larutan infus di rumah sakit.

  Selaput sel darah merah tidak semipermeabel sempurna sehingga walaupun isotonik terhadap cairan infus tetapi tidak iso-osmosis.

  Latihan

  5

  1. Sebanyak 4 gram urea (CO(NH ) (Mr = 60) dilarutkan dalam air sehingga

  2

  2

  volum larutan menjadi 100 ml. Berapakah tekanan osmotik larutan pada

  o

  suhu 20 C!

  2. Suatu larutan sebanyak 200 ml mengandung 1,6 gram gula tebu, ternyata

  o

  pada suhu 20 C mempunyai tekanan osmotik larutan 0,562 atm. Hitunglah Mr gula tebu! (R = 0,082 L atm/mol K)

  3. Hitunglah tekanan osmotik dari larutan glukosa 0,75% (Mr = 180) pada

  o

  suhu 27 C! (ρ larutan = 1,2 gram/ml, R = 0,082 larutan atm/mol K)

  4. Hitunglah konsentrasi (M) suatu larutan glukosa yang bersifat isotonik

  o

  dengan darah yang mempunyai tekanan osmosis 7,65 atm pada suhu 37 C dan Mr glukosa = 180! (R = 0,082 L atm/mol K)

  5. Rumus perbandingan dalam senyawa Gom Arab adalah C H O . Jika

  12

  22

  11 o

  larutan 1 gram Gom Arab dalam 100 ml pada 27 C mempunyai tekanan osmotik 7,7 mmHg.

  a. Berapakah Mr dari Gom Arab tersebut?

  b. Bagaimanakah kira-kira rumus molekul Gom Arab tersebut?

D. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT

  Masih ingatkah Anda, apakah larutan elektrolit? Mengapa larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik? Larutan elektrolit dapat menghantarkan listrik karena terurai menjadi ion positif dan ion negatif

  → yang bergerak bebas dalam larutan. Contohnya: NaCl Na + Cl

  (aq) (aq) (aq)

  Bagaimanakah sifat-sifat koligatif larutan elektrolit encer bila dibandingkan dengan larutan nonelektrolit?

  ion Cl- molekul

• urea ion Na larutanNaCl encer larutan urea encer 0,005M 0,01M

  KIMIA

XII SMA

20 Bandingkan larutan urea 0,01 M dan larutan garam 0,005 M secara teoretis.

  Walaupun kedua larutan konsentrasinya berbeda ternyata dari pengukuran menunjukkan bahwa sifat koligatif dari kedua larutan tersebut sama.

• Mengapa? Diketahui bahwa larutan NaCl terion sempurna menjadi Na

  (aq)

  dan Cl maka larutan garam 0,005 M akan menghasilkan 0,005 M Na

  (aq)

• dan 0,005 M Cl . Total mol larutan NaCl sama dengan mol larutan urea. Maka untuk konsentrasi larutan yang sama, larutan elektrolit mempunyai sifat koligatif yang lebih besar dibandingkan dengan larutan nonelektrolit.

  Dalam menghitung nilai sifat koligatif larutan elektrolit maka persamaan-persamaan dalam larutan nonelektrolit dapat digunakan dengan menambahkan faktor i yang diusulkan oleh Van't Hoff (1880). Nilai faktor Van't Hoff merupakan perbandingan antara efek koligatif larutan elektrolit dengan nonelektrolit pada konsentrasi yang sama.

  efek koligatif larutan elektrolit = i efek koligatif larutan nonelektrolit

  

∆ ∆ ∆ π

P Tb Tf elektrolit elektrolit elektrolit elektrolit

  = = = = i ∆ ∆ ∆ π P Tb Tf nonelektrolit nonelektrolit nonelektrolit nonelektrolit

  Kita dapat menuliskan kembali persamaan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmosis untuk larutan elektrolit sebagai berikut.

  o

  ∆Tf = Kf x m x i ∆P = P x X x i

  elektrolit elektrolit B

  ∆Tb = Kb x m x i π = M x R x T x i

  elektrolit elektrolit Contoh soal 1.7

  Berapakah faktor Van't Hoff (i) dari larutan HF 0,1 M jika titik beku larutan

  o o

• 0,197 C (Kf = 1,86 C kg/mol)

  air

  Jawab: ∆Tf = Tf - Tf

  air larutan o o

  = 0 C - (-0,197) = 0,197 C ∆Tf = Kf x m x i

  0,197 = 1,86 x 0,1 x i

  0 197 ,

  i = = 1,06

  0 186 ,

  KIMIA

XII SMA

  21 Hubungan faktor Van't Hoff (i) dengan derajat ionisasi (α) adalah

  sebagai berikut: terion larutan elektrolit n n ion-ion

  1 - mula-mula : α ionisasi : nα setimbang : 1 - α nα

  Larutan elektrolit 1 mol menghasilkan n ion. Derajat ionisasinya α dan jumlah partikel dalam keadaan setimbang = (1 - α) + nα sehingga diperoleh faktor Van't Hoff.

  − α α ( 1 ) n

• = = + − α i

  1 ( n 1 ) jadi i = 1 + (n - 1)α

  1

  di mana: n = jumlah ion α

  = derajat ionisasi

  Contoh

  Tekanan osmosis larutan MgCl adalah 0,6 atm dan larutan glukosa 0,25

  2

  atm. Apabila kedua larutan molaritasnya sama, hitunglah:

  a. faktor Van't Hoff (i)

  b. derajat ionisasi MgCl (α)

  2 Jawab: π π

  MgCl ^{2 0 6 ,} elektrolit = = = = i 2 4 ,

  a.

  π π 0 25 , nonelektrolit glukosa

• 2+

  b. MgCl terion menjadi Mg + 2Cl (n = 3)

  2

  i = 1 + (3 - 1)α 2,4 = 1 + 2α

  2 4 1 , −

  α = = 0,7

2 Latihan

  6

  1. Hitunglah faktor Van't Hoff (i) dan tekanan osmosis larutan (π) dari larutan

  o

  BaCl pada suhu 15 C yang mengandung 2,08 gram BaCl dalam 600 mL

  2

  2

  larutan, jika α = 06 dan Mr BaCl = 208!

  2 o

  2. Hitunglah tekanan osmosis larutan KCl 0,01 M pada suhu 27 C jika α

  KCl = 86%!

  KIMIA

XII SMA

  2 2 o

  3. Larutan 2,9 gram NaCl dalam 98 mL larutan mempunyai titik beku -1,8 C.

  Berapa derajatkah ionisasi NaCl dalam larutan tersebut jika massa jenis larutan 1,02 gram/mL dan Kf = 1,86?

  air

  4. Larutan 0,1 molal nonelektrolit P dalam air mempunyai titik beku yang sama dengan larutan 0,05 mol zat Q dalam 900 gram air. Perkirakan apakah zat Q suatu elektrolit atau nonelektrolit dan berapakah derajat ionisasinya jika dianggap sebagai elektrolit biner?

  5. Sebanyak 5,85 gram NaCl dalam 1.000 gram air mempunyai penurunan titik beku 1,8 kali penurunan titik beku 3 gram urea dalam 500 gram air.

  Berapa derajat ionisasi (α) larutan NaCl tersebut? (Ar Na = 23, Cl = 35,5, C = 12, O = 16, N = 14, dan H = 1) Kf = 1,86

  air ii ii cc cc n n n n uu uu

  RANGKUMAN KK KK aa aa tt tt a a

  KK KK

  fraksi mol Larutan adalah campuran dua zat atau

• lebih yang bersifat homogen.

  hukum Raoult Sifat koligatif larutan: sifat larutan yang

• hipertonik tergantung pada jumlah partikel zat hipotonik terlarut, bukan jenis terlarutnya.

  isotonik Ada tiga satuan konsentrasi yang

• molalitas digunakan dalam sifat koligatif larutan molaritas

  a. Fraksi mol (x): banyaknya mol zat solvent dalam jumlah mol larutan. solute Digunakan untuk perhitungan penurunan tekanan uap. sifat koligatif

  b. Molalitas (m): banyaknya mol zat selaput semipermeabel terlarut dalam 1 kg pelarut. tekanan osmotik

  Digunakan untuk perhitungan Van't Hoff penurunan titik beku dan kenaikan kenaikan titik didih titik didih larutan. penurunan titik didih

  c. Molaritas (M): banyaknya mol zat

  KIMIA

  XII SMA 2 3 yang terlarut dalam 1 liter larutan.

  Digunakan untuk perhitungan tekanan osmosis larutan. Penurunan tekanan uap (∆P) adalah

• fenomena di mana tekanan uap larutan lebih kecil bila dibandingkan dengan tekanan uap pelarut murninya. Tekanan uap adalah tekanan gas yang berada di atas zat air dalam tempat ter- tutup di mana terjadi kesetimbangan dinamis antara fase gas dan cairannya. Kenaikan titik didih (∆Tb) adalah fenomena
• di mana titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya. Titik didih larutan adalah suhu di mana tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murninya. Penurunan titik beku (∆Tf) adalah fenomena
• di mana titik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarut murninya. Titik beku larutan adalah suhu di mana tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni padatnya. Tekanan osmosis (π) adalah tekanan yang
• diperlukan untuk menghentikan proses osmosis larutan encer atau pelarut murni ke dalam larutan yang lebih pekat melalui selaput semipermeabel. Osmosis adalah perpindahan partikel pelarut dari suatu larutan encer atau pelarut murni ke larutan yang lebih pekat melalui suatu selaput/membran semi- permeabel. Selaput semipermeabel adalah selaput yang dapat dilalui oleh partikel pelarut, tetapi tidak dapat dilalui oleh partikel zat terlarut. Larutan elektrolit adalah larutan yang
• dapat menghantarkan arus listrik karena terurai menjadi ion-ion yang bebas ber- gerak. Pada konsentrasi yang sama larutan

  KIMIA

XII SMA

  2 4

  elektrolit mempunyai nilai sifat koligatif lebih besar daripada larutan nonelek- trolit. Perbandingan antara sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit ditunjukkan oleh faktor Van't Hoff (i).

  Hubungan sifat koligatif larutan dengan

• jumlah partikel dalam larutan. Larutan nonelektrolit:

  o

  a. ∆P = P

  X B

  b. ∆Tb = Kb x m

  c. ∆Tf = Kf x m

  d. π = M x R x T Untuk larutan elektrolit

  o

  a. ∆P = P X x i

  B

  b. ∆Tb = Kb x m x i

  c. ∆Tf = Kf x m x i

  d. π = M x R x T x i Menentukan Mr zat terlarut

• Kb 1.000 ∆ ⇒ a Dari . Tf Mr = x x a ∆ Tb b Kf 1.000

  ∆ ⇒ b Dari . Tf Mr = x x a ∆ Tf b gram x RT π ⇒ c Dari . Mr = π x L

  a = gram terlarut b = gram pelarut

  KIMIA

  )

  )

  2

  20% berat mempunyai molalitas ... m.

  a. 0,75 d. 4,16

  b. 2,40 e. 13,33

  c. 3,33

  6. Ke dalam 150 gram air dimasukkan sejumlah urea CO(NH

  2

  2

  5. Larutan urea CO(NH

  ternyata larutan mendidih pada suhu 100,12

  o C.

  Bila air mempunyai Kb = 0,52 maka banyaknya urea yang dimasukkan adalah ... gram.

  a. 0,69 d. 4,15

  b. 1,96 e. 5,0

  c. 2,077

  7. Untuk mengurangi rasa asin pada ikan asin dapat dilakukan dengan cara memasukkan ikan asin ke dalam larutan garam. Hal-hal yang membenarkan kejadian tersebut adalah ....

  a. larutan garam masuk ke dalam tubuh ikan b. daging ikan bersifat semi- permeabel c. garam pindah dari konsen- trasi rendah ke konsentrasi tinggi

  2

  e. untuk pembuatan larutan isotonik pada transfusi darah

  XII SMA 2 5 ELATIHAN SOAL P P

  a. urea (Mr = 60)

  I. Pilihlah huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang tepat!

  1. Berikut yang merupakan sifat koligatif larutan adalah ....

  a. penurunan larutan

  b. kenaikan titik didih

  c. kenaikan titik beku

  d. kenaikan tekanan uap

  e. kenaikan tekanan osmosis

  2. Larutan-larutan berikut dalam jumlah massa zat terlarut sama (dalam air) yang memiliki tekanan uap terbesar adalah ....

  b. glukosa (Mr = 180)

  d. untuk pembuatan larutan anti beku (anti freezing solution)

  c. garam dapur (Mr = 58,5)

  d. gula pasir (Mr = 342)

  e. gliserol (Mr = 92)

  3. Dalam mesin uap digunakan air tawar bukannya air laut.

  Alasan yang benar untuk itu adalah ....

  a. air tawar harganya lebih murah b. air tawar memiliki titik didih yang lebih tinggi dari air laut c. air tawar tidak asin sedang air laut asin d. air tawar bertekanan uap lebih besar daripada air laut e. air tawar memiliki titik beku lebih tinggi daripada air laut

  4. Berikut kegunaan sifat koligatif yang tidak benar adalah ....

  a. untuk pembangkit listrik tenaga uap b. dapat digunakan untuk menentukan larutan c. untuk menentukan massa

  d. air pindah dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi e. air pindah dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah

XII SMA

26 II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini!

  3