Sifat Koligatif Larutan

Peta Konsep

1.1 Sifat koligatif larutan

Sifat koligatif larutan adalah merupakan salah satu sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat yang terlarut tetapi hanya bergantung pada banyak nya partikel partikel atau  konsentrasi pertikel zat terlarutnya ( kosentrasi zat terlarut). Sifat koligatif larutan terdiri dari dua jenis, yaitu sifat koligatif larutan elektrolit dan sifat koligatif larutan non elektrolit. Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut (Gambar 6.1), maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:

Penurunan tekanan uap jenuh Kenaikan titik didih Penurunan titik beku Tekanan osmotik

Di dalam suatu larutan banyaknya partikel ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat larutan itu sendiri. Jumlah partikel yang ada dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel yang ada dalam larutan elektrolit, walaupun keduanya mempunyai konsentrasi yang sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit dapat terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak dapat terurai menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat koligatif larutan dapat dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit.

Sifat koligatif larutan ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut.

Molalitas dan Fraksi Mol

1. Molalitas (m)

Yaitu jumlah partikel zat terlarut (mol) setiap 1 kg zat pelarut (bukan larutan). Sehingga dapat didefinisikan dengan persamaan berikut:

Molalitas dapat diukur pada saat pelarut dalam wujud padatan dan hanya dapat diukur massanya, bukan volumenya sehingga tidak mungkin dinyatakan dalam bentuk molaritas.

Contoh :

1. Sebanyak 30 gr urea (Mr = 60 gr/mol) dilarutkan ke dalam 100 g air. Hitunglah molalitas larutan.

    Jawab :

2. Berapa gram NaCl yang harus dilarutkan dalam 500 g air untuk menghasilkan larutan 0,15 m?

              Jawab :

3. Berapakah kemolaran dari larutan 10% (w/w) NaCl ? (w/w = persen berat)

               Jawab :

2. Fraksi Mol

Merupakan satuan konsentrasi yang semua komponen larutannya dinyatakan berdasarkan mol.

Contoh :

1. Larutan glukosa dibuat dengan melarutkan 18 gr glukosa ( Mr = 180 gr/mol ) ke dalam 250 gr air. Hitunglah fraksi mol glukosa.

         Jawab :

2. Berapa fraksi mol dan persen mol setiap komponen dari campuran 0,2 mol O2 dan 0,5 mol N2?

              Jawab :

1.2 Macam-macam sifat koligatif larutan

1. Sifat koligatif larutan noneloktrolit

Sifat koligatif larutan non elektrolit sangat berbeda dengan Sifat koligatif larutan elektrolit, disebabkan larutan non elektolit tidak dapat mengurai menjadi ion – ion nya. Maka Sifat koligatif larutan non elektrolit dapat di hitung dengan menghitung  tekanan uap, titik didih, titik beku, dan tekanan osmosis. Menurut hukum sifat koligatif, selisih tekanan uap, titik beku, dan titik didih suatu larutan dengan tekanan uap, titik beku, dan titik didih pelarut murninya, berbanding langsung dengan konsentrasi molal zat terlarut. Larutan yang bisa memenuhi hukum sifat koligatif ini disebut larutan ideal. Kebanyakan larutan mendekati ideal hanya jika sangat encer.

Meskipun sifat koligatif melibatkan larutan, sifat koligatif tidak bergantung pada interaksi antara molekul pelarut dan zat terlarut, tetapi bergatung pada jumlah zat terlarut yang larut pada suatu larutan. Sifat koligatif terdiri dari penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotic

2. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

Larutan elektrolit memperlihatkan sifat koligatif yang lebih besar dari hasil perhitungan dengan persamaan untuk sifat koligatif larutan nonelektrolit di atas. Perbandingan antara sifat koligatif larutan elektrolit yang terlihat dan hasil perhitungan dengan persamaan untuk sifat koligatif larutan nonelektrolit, menurut Van’t Hoff besarnya selalu tetap dan diberi simbul i (i = tetapan atau faktor Van’t Hoff ). Dengan demikian dapat

dituliskan:

i = sifat koligatif larutan eklektrolit dengan kosentrasi m / sifat koligatif larutan nonelektrolit dengan kosentrasi m

Semakin kecil konsentrasi larutan elektrolit, harga i semakin besar, yaitu semakin mendekati jumlah ion yang dihasilkan oleh satu molekul senyawa elektrolitnya. Untuk larutan encer, yaitu larutan yang konsentrasinya kurang dari 0,001 m, harga i dianggap sama dengan jumlah ion.

1.3 Sifat-sifat koligatif larutan dipengaruhi oleh:a. Penurunan tekanan uap jenuh

Molekul - molekul zat cair yang meninggalkan permukaan menyebabkan adanya tekanan uap zat cair. Semakin mudah molekul - molekul zat cair berubah menjadi uap, makin tinggi pula tekanan uap zat cair. Apabila tekanan zat cair tersebut dilarutkan oleh zat terlarut yang tidak menguap, maka partikel - partikel zat terlarut ini akan mengurangi penguapan molekul - molekul zat cair. Laut mati adalah contoh dari terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang tidak mudah menguap. Air berkadar garam sangat tinggi ini terletak di daerah gurun yang sangat panas dan kering, serta tidak berhubungan dengan laut bebas, sehingga konsentrasi zat terlarutnya.

Penguapan adalah peristiwa yang terjadi ketika partikel-partikel zat cair meninggalkan kelompoknya.

Semakin lemah gaya tarik-menarik antarmolekul zat cair, semakin mudah zat cair tersebut mudah menguap. Semakin mudah zat cair

menguap, semakin besar pula tekanan uap jenuhnya.

Dalam suatu laerutan, partikel-partikel zat terlarut menghalangi gerak molekul pelarut untuk berubah sari bentuk cair menjadi bentuk uap sehingga tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah dari tekanan uap jenuh larutan murni.

Hukum Raoult :

   Keterangan :

∆P : perbedaan tekanan uap larutan murni dengan tekanan uap zat pelarut

: tekanan uap zat pelarut murni

: tekanan uap zat terlarut murni

Xt : fraksi mol zat terlarut

Xp : fraksi mol zat pelarut

Pp : tekanan uap zat pelarut

Pt : tekanan uap zat terlarut

Tekanan uap total :

Contoh :

1. Hitunglah tekanan uap larutan 2 mol sukrosa dalam 50 mol air pada 300oC jika tekanan uap air murni pada 300oC adalah 31,80 mmHg.

          Jawab :

Yang ditanya dalam soal ini adalah tekanan uap air murni. Jadi, yang dicari adalah tekanan uap pelarut murni atau Pp.

b. Kenaikan Titik DidihTitik didih zat cair adalah suhu tetap pada saat zat cair mendidih.

Pada suhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya. Hal ini menyebabkan terjadinya penguapan di seluruh bagian zat cair. Titik didih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer. Dari hasil penelitian, ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya. Hal ini disebabkan adanya partikel - partikel zat terlarut dalam suatu larutan menghalangi peristiwa penguapan partikel - partikel pelarut. Oleh karena itu, penguapan partikel - partikel pelarut membutuhkan energi yang lebih besar. Perbedaan titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni di sebut kenaikan titik didih. Contohnya air mendidih pada 100 oC.

 Hukum sifat koligatif dapt diterapkan dalam meramalkan titik didih larutan yang zat terlarutnya bukan elektrolit dan tidak mudah menguap.

Dengan :

Kb : tetapan kenaikan titik molal dari pelarut (oC/m)

∆Tb : kenaikan titik didih

Tb : titik didih larutan

 : titik didih pelarut murni

Tetapan Kenaikan Titik Didih (Kb) Beberapa Pelarut

 

 

Contoh :

1. Hitunglah titik didih larutan yang mengandung 18 gr glukosa C6H12O6. (Ar C = 12 gr/mol; H = 1 gr/mol; O = 16 gr/mol) dalam 250 gr air. (Kb air adalah 0,52 oC/m)

Jawab :

2. Titik didih larutan yang mengandung 1,5 gr gliserin dalam 30 gr air adalah 100,28 oC. Tentukan massa molekul relatif gliserin. (Kb air = 0,52 oC/m)

Jawab :

c. Penurunan titik beku

Adanya zat terlarut dalam larutan akan mengakibatkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik beku pelarutnya. Contohnya garam dapur dapat mencairkan salju. Contoh lainya  ialah tumpukan salju di jalan di negara bermusim dingin mudah dibersihkan dengan menambahkan garam, sehingga menurunkan titik beku larutan, jadi titik beku larutan (garam + salju ) akan lebih rendah dari pada titik beku salju mencairkan es di jalan dengan cara menaburkan garam. Serta pada campuran es krim tidak membeku karena penurunan titik beku. Selain itu Pencegahan pembekuan air radiator mobil pada saat musim dingin di daerah Eropa juga menggunakan aplikasi dari sifat koligatif. Bahkan beberap hewan yang ada dikutub atau laut dengan suhu dingin juga menggunakan senyawa kimia ( garam ) dalam darah nya supaya tidak mati membeku.

∆Tf = Penurunan titik beku

Kf = tetapan penuruan titik beku molal pelarut (oC/m)

Tof = titik beku pelarut murni

Tf = titik beku larutan

Tetapan Penurunan Titik Beku (Kf) Beberapa Pelarut

Contoh :

1. Berapakan titik beku larutan yang terbuat dari 10 gr urea CO(NH2) dalam 100 gr air? ( Mr urea = 60 gr/mol; Kf air = 1,86 oC/m)

Jawab :

2. Hitunglah titik beku suatu larutan yang mengandung 2 gr kloroform, CHCl3 (Mr = 119 gr/mol) yang dilarutkan dalam 50 benzena (Kf benzene = 5,12 oC/m; Tf

benzene = 5,45 oC/m)

Jawab :

3. Larutan yang dibuat dengan melarutkan 5,65 gr suatu senyawa yang tidak diketahui dalam 110 gr benzena (Tf benzena = 5,45 oC)  membeku pada 4,39 oC. Berapakan massa molar senyawa tersebut?

Jawab :

d. Tekanan Osmotik

Osmosis adalah merembesnya partikel-partikel pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat melalui suatu membran semipermeabel. Membran semipermeabel hanya melewatkan molekul zat tertentu sementara zat yang lainnya tertahan.

Gambar di atas merupakan peristiwa osmosis. Pada gambar (a), diperlihatkan keadaan awal, kemudian setelah beberapa saat, tinggi air pada tabung naik (gambar (b)) hingga kesetimbangan tercapai. Tekanan balik dibutuhkan untuk mencegah terjadinya proses osmosis (gambar (c)).

Tekanan osmotik adalah gaya yang diperlukan untuk mengimbangi desakan zat pelarut yang melalui selaput semipermiabel ke dalam larutan. Membran semipermeabel adalah suatu selaput yang dapat dilalui molekul - molekul pelarut dan tidak dapat dilalui oleh zat terlarut. danya zat terlarut dalam larutan akan mengakibatkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik beku pelarutnya cairan infus harus isotonik dengan darah, isotonik artinya tekanan osmotiknya sama tekanan osmotic. Contoh aplikasi dalam bidang kesehatan, yaitu tekanan osmosis dalam cairan infus. jika seseorang memerlukan nutrisi dari injeksi cairan infus, maka tekanan osmotik cairan infus harus sesuai dengan tekanan osmotik darah (isotonik/isoosmotik) jika tekanan dalam sel darah merah > tekanan cairan infus (hipertonik), maka air dalam sel darah merah akan keluar, sehingga sel akan mengkerut.  jika tekanan dalam sel darah merah < tekanan cairan infus (hipotonik),maka sel darah merah akan menyerap air sehingga dinding sel akan mengembang dan pecah.

Menurut Van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal:

PV = nRT

Karena tekanan osmosis = Π , maka :

π° = tekanan osmosis (atmosfir)C   = konsentrasi larutan (M)R   = tetapan gas universal.  = 0,082 L.atm/mol KT   = suhu mutlak (K)

Tekanan osmosis

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah dari yang lain disebut larutan Hipotonis.

Larutan yang mempunyai tekanan lebih tinggi dari yang lain disebut larutan Hipertonis.

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis sama disebut Isotonis.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit  di  dalam pelarutnya  mempunyai  kemampuan  untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama.

Contoh :

1. Berapakah tekanan osmotik pada 25oC dari larutan sukrosa 0,001 M?

Jawab :

2. Dalam larutan encer, 0,001 M gula dalam air dipisahkan dari air murni dengan menggunakan membran osmosis. Berapakah tekanan osmotik dalam torr pada suhu 25oC?

Jawab :

3. Suatu larutan dengan volume 100 mL mengandung 0,1222 gr zat non elektrolit terlarut dan memiliki tekanan osmotik 16 torr pada suhu 20oC. Berapakah massa molar zat terlarut tersebut?

Jawab :

Osmosis terbalik adalah suatu cara untuk memulihkan pelarut murni dari dalam suatu larutan. Contohnya adalah pemulihan air murni dari limbah industry dan menawarkan air laut (desalinasi).

1.4 Penerapan sifat koligatif larutan

A. PENERAPAN PENURUNAN TEKANAN UAP

Laut mati adalah contoh dari terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang tidak mudah menguap. Air berkadar garam sangat tinggi ini terletak di daerah gurun yang sangat panas dan kering, serta tidak berhubungan dengan laut bebas, sehingga konsentrasi zat terlarutnya semakin tinggi.

Pada saat berenang di laut mati, kita tidak akan tenggelam karena konsentrasi zat terlarutnya yang sangat tinggi. Hal ini tentu saja, dapat dimanfaatkan sebagai sarana hiburan atau rekreasi bagi manusia. Penerapan prinsip yang sama dengan laut mati dapat kita temui di beberapa tempat wisata di Indonesia yang berupa kolam apung.

B. PENERAPAN PENURUNAN TITIK BEKU

Membuat Campuran Pendingin

Cairan pendingin adalah larutan berair yang memiliki titik beku jauh di bawah 0oC. Cairan pendingin digunakan pada pabrik es, juga digunakan untuk membuat es putar. Cairan pendingin dibuat dengan melarutkan berbagai jenis garam ke dalam air.

Pada pembuatan es putar cairan pendingin dibuat dengan mencampurkan garam dapur dengan kepingan es batu dalam sebuah bejana berlapis kayu. Pada pencampuran itu, es batu akan mencair

sedangkan suhu campuran turun. Sementara itu, campuran bahan pembuat es putar dimasukkan dalam bejana lain yang terbuat dari bahan stainless steel. Bejana ini kemudian dimasukkan ke dalam cairan pendingin, sambil terus-menerus diaduk sehingga campuran membeku.

Antibeku pada Radiator Mobil

Di daerah beriklim dingin, ke dalam air radiator biasanya ditambahkan etilen glikolDi daerah beriklim dingin, air radiator mudah membeku. Jika keadaan ini dibiarkan, maka radiator kendaraan akan cepat rusak. Dengan penambahan etilen glikol ke dalam air radiator diharapkan titik beku air dalam radiator menurun, dengan kata lain air tidak mudah membeku.

Antibeku dalam Tubuh Hewan

an yang tinggal di daerah beriklim dingin, seperti beruang kutub, memanfaatkan prinsip sifat koligatif larutan penurunan titik beku untuk bertahan hidup. Darah ikan-ikan laut mengandung zat-zat antibeku yang mempu menurunkan titik beku air hingga 0,8oC. Dengan demikian, ikan laut dapat bertahan di musim dingin yang suhunya mencapai 1,9oC karena zat antibeku yang dikandungnya dapat mencegah pembentukan kristal es dalam jaringan dan selnya. Hewan-hewan lain yang tubuhnya mengandung zat antibeku antara lain serangga , ampibi, dan nematoda. Tubuh serangga mengandung gliserol dan dimetil sulfoksida, ampibi mengandung glukosa dan gliserol darah sedangkan nematoda mengandung gliserol dan trihalose. Antibeku untuk Mencairkan Salju

Di daerah yang mempunyai musim salju, setiap hujan salju terjadi, jalanan dipenuhi es salju. Hal ini tentu saja membuat kendaraan sulit untuk melaju. Untuk mengatasinya, jalanan bersalju tersebut ditaburi campuran garam NaCL dan CaCl2. Penaburan garam tersebut dapat mencairkan salju. Semakin banyak garam yang ditaburkan, akan semakin banyak pula salju yang mencair.

Menentukan Massa Molekul Relatif (Mr)

Pengukuran sifat koligatif larutan dapat digunakan untuk menentukan massa molekul relatif zat terlarut. Hal itu dapat dilakukan karena sifat koligatif bergantung pada konsentrasi zat terlarut. Dengan mengetahui massa zat terlarut (G) serta nilai penurunan titik bekunya, maka massa molekul relatif zat terlarut itu dapat ditentukan.

C. PENERAPAN TEKANAN OSMOSIS

Mengontrol Bentuk Sel

  Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis yang sama disebut isotonik. Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah daripada larutan lain disebut hipotonik. Sementara itu, larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih tinggi daripada larutan lain disebut hipertonik.

Contoh larutan isotonik adalah cairan infus yang dimasukkan ke dalam darah. Cairan infus harus isotonik dengan cairan intrasel agar tidak terjadi osmosis, baik ke dalam ataupun ke luar sel darah. Dengan demikian, sel-sel darah tidak mengalami kerusakan.

Mesin Cuci Darah

Pasien penderita gagal ginjal harus menjalani terapi cuci darah. Terapi menggunakan metode dialisis, yaitu proses perpindahan molekul kecil-kecil seperti urea melalui membran semipermeabel dan masuk ke cairan lain, kemudian dibuang. Membran tak dapat ditembus oleh molekul besar seperti protein sehingga akan tetap berada di dalam darah.

Pengawetan Makanan

Sebelum teknik pendinginan untuk mengawetkan makanan ditemukan, garam dapur digunakan untuk mengawetkan makanan. Garam dapat membunuh mikroba penyebab makanan busuk yang berada di permukaan makanan.

Membasmi Lintah

Garam dapur dapat membasmi hewan lunak, seperti lintah. Hal ini karena garam yang ditaburkan pada permukaan tubuh lintah mampu menyerap air yang ada dalam tubuh sehingga lintah akan kekurangan air dalam tubuhnya.

Penyerapan Air oleh Akar Tanaman

Tanaman membutuhkan air dari dalam tanah. Air tersebut diserap oleh tanaman melalui akar. Tanaman mengandung zat-zat terlarut sehingga konsentrasinya lebih tinggi daripada air di sekitar tanaman sehingga air dalam tanah dapat diserap oleh tanaman.

Desalinasi Air Laut Melalui Osmosis Balik

Osmosis balik adalah perembesan pelarut dari larutan ke pelarut, atau dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer. Osmosis balik terjadi jika kepada larutan diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotiknya.

Osmosis balik digunakan untuk membuat air murni dari air laut. Dengan memberi tekanan pada permukaan air laut yang lebih besar daripada tekanan osmotiknya, air dipaksa untuk merembes dari air asin ke dalam air murni melalui selaput yang permeabel untuk air tetapi tidak untuk ion-ion dalam air laut. Tanpa tekanan yang cukup besar, air secara spontan akan merembes dari air murni ke dalam air asin.

Penggunaan lain dari osmosis balik yaitu untuk memisahkan zat-zat beracun dalam air limbah sebelum dilepas ke lingkungan bebas.

Sumber:

http://indonesiakutercinta.wordpress.com/2010/08/13/penggunaan-sifat-koligatif-larutan/Justiana, Sandri dan Muchtaridi.2009.Chemistry for Senior High School Year XII.Jakarta:Yudistira.Purba, Michael.2007. Kimia untuk SMA kelas XII Semester 1. Jakarta:Erlangga.8/23/2013  Pelajaran  1 comment