BAB 1 KOLIGATIF.pdf

8/20/2019 BAB 1 KOLIGATIF.pdf

1/26

A. KONSENTRASI LARUTAN

B. PENGERTIAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

C. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NONELEKTROLIT

D. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN1

Di dalam kehidupan sehari-hari, banyak kita temukan penerapan atauaplikasi dari sifat koligatif larutan. Pernahkah Anda mengamati cairan infusyang ada di rumah sakit? Contoh lain adalah teknologi pengolahan air lautuntuk menghasilkan air tawar. Di negara bermusim dingin, garam dapur

banyak ditaburkan di jalan-jalan raya untuk mencegah terbentuknya es yangdapat menyebabkan tergelincirnya kendaraan saat melaju. Etilen glikol jugaditambahkan ke dalam air radiator mobil agar tidak membeku pada musim

dingin dan tidak mendidih di musim panas. Semua gejala ini dapat dijelaskandengan sifat koligatif larutan.


2/26

KIMIA XII SMA

Dalam mempelajari sifat koligatif larutan Anda dapat menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan lebih jelasnya perhatikan peta konsep di bawah ini!

Peta konsep sifat koligatif larutan

A. KONSENTRASI LARUTANDalam 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.

maka apabila disubstitusi karena 1 L = 1.000 mL M

gram Mr

L=

/

karena

massamol =

massa zat (gram)

molar (Mr) M

mol

L=

SIFAT KOLIGATIF

LARUTANlarutan

elektrolitlarutan non

elektrolit

penurunantitik beku

kenaikantitik didih

tekananosmosis

penurunantekanan uap

penurunantitik beku

kenaikantitik didih

tekananosmosis

penurunantekanan uap

berbanding lurus dengan kemolaran

berbanding lurus dengan fraksimol

meliputi

terdiri

meliputi

Berbanding lurus dengan kemolalan


3/26

KIMIA XII SMA 3

sehingga persamaan tersebut dapat ditulis

2. Molalitas (m)

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

maka apabila disubstitusi karena 1 kg = 1.000 gram

sehingga persamaan tersebut dapat ditulis

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

3. Fraksi mol (X)

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

Contoh

1. Berapa gramkah urea CO(NH2)2 yang harus ditimbang untuk membuat

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

Jawab:

Mgram

Mrgram

gram

=

=

=

x1.000

mL

x1000

500 x 30 = 3 gram

0 160

0 1

,

,

Xterlarut + Xpelarut = 1

X

mol

molpelarut =

pelarut

terlarut+ mol pelarut

X

mol

molterlarut =

terlarut

terlarut+ mol pelarut

m gram a= Mr x 1.000gram (b)( )

m

gram Mr

kg=

/

karena

massamol =

massa zat (gram)

molar (Mr) m

mol

kg=

M

gram

Mr= x

1.000

mL


4/26

KIMIA XII SMA

2. Glukosa sebanyak 90 gram dilarutkan ke dalam 400 gram air, berapamolalitas larutan glukosa tersebut? (Mr C6H12O6 = 180)

Jawab:

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

Jawab:

Latihan 1

1. Hitunglah kemolaran (M) dari larutan berikut:

a. 2 gram NaOH dalam 100 mL larutan b. 6 gram CO(NH2)2 dalam 0,2 liter larutan

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

2. Hitunglah kemolaran (m) dari larutan berikut:

a. 17 gram NaNO3 dalam 2 kg air

b. 15,6 gram C6H6 dalam 0,5 kg CCl4

(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 MgCl2. Berapakah

molaritas K+ , Mg2+ , dan Cl- dalam larutan tersebut?

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

a. molaritas madu c. fraksi mol madu

b. molalitas madu

X NaOH

NaOH+mol airNaOH =

=+

= =

mol

mol0 25

0 25 5

0 25

5 250 0476

,

,

,

, ,

mol NaOH =10

40 mol

mol air =

90

18 mol

=

=

0 25

5

,

m =gram (a)

x1.000

gram (b)

x1.000

400 m

Mr

= = =90

180

10

81 25 ,


5/26

KIMIA XII SMA 5

B. PENGERTIAN SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Larutan adalah campuran antara dua zat atau lebih yang bersifathomogen. Salah satu zat berfungsi sebagai pelarut (solvent) dan yang lainsebagai 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 pelarutair gula dan urea terpecah menjadi molekul-molekul yang jumlah partikel-nya sama dalam wujud padat. Sedangkan titik didih 1 mol garam dapurlebih tinggi dibanding titik didih 1 mol gula. Jumlah partikel 1 mol gula

berbeda dengan jumlah partikel garam dapur dalam pelarut air. Garamdapur 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 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. Kitahanya mempelajari sifat-sifat koligatif larutan nonelektrolit yang encer danzat terlarutnya nonvolatil (tidak mudah menguap).

1. Penurunan Tekanan Uap

Dalam mempelajari fenomena penurunan tekanan uap, kita haruspaham mengenai pengertian tekanan uap jenuh, tekanan uap pelarutmurni, dan tekanan uap larutan.

- Tekanan uap jenuh , adalah tekanan suatu gas yang berada di atas zatcairnya dalam wadah/tempat yang tertutup, di mana terjadi

kesetimbangan dinamis antara gas/uap dan zat cair.- Tekanan uap pelarut murni , adalah tekanan gas yang berada di atas

permukaan pelarut murni dalam tempat tertutup di mana terjadikesetimbangan dinamis antara pelarut murni fase gas dan cairnya.

- Tekanan uap larutan , adalah tekanan gas yang berada di ataspermukaan larutan dalam tempat tertutup, di mana terjadikesetimbangan dinamis antara fase gas dari pelarut dan larutan fasecair.

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tergantung pada jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan tetapi tidak tergantungpada jenis zat terlarutnya.


6/26

KIMIA XII SMA

Perhatikan gambar berikut!

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

Gambar 1.1

Jika pelarut murni dimasukkan ke dalam wadah yang tertutupmaka akan terjadi perpindahan partikel fase cair ke fase gas dansebaliknya dari fase gas ke fase cair. Setelah beberapa saat jumlahpartikel 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 murnipada fase gas akan memberikan tekanan yang disebut tekanan uappelarut murni.

Bagaimanakah partikel-partikel dapat berpindah dari fase cair kefase gas atau sebaliknya? Mengapa suhu semakin tinggi tekanan uapsemakin besar? Bagaimanakah tekanan uap larutan bila dibandingdengan tekanan uap pelarut murninya? Apabila ke dalam pelarutmurni ditambahkan zat terlarut nonvolatil maka hanya partikel pelarutsaja yang berubah menjadi fase gas dan membentuk tekanan uap larutan.

Partikel zat terlarut tetap dalam larutan dan justru menghalang-halangi/menghambat penguapan partikel pelarutnya. Sehinggatekanan uap larutan lebih kecil dibandingkan tekanan uap pelarutmurninya.

Perhatikan gambar berikut!

(a) pelarut murni (b) larutan

Gambar 1.2

Menurut penjelasan dan gambar di atas, kita dapat melihat adanyafenomena penurunan tekanan uap akibat penambahan zat terlarut kedalam pelarut murni.

partikelpelarut partikel

pelarut

partikelterlarut

cair

cair

gas

cair

pelarutgas

pelarutgas

pelarut

cair

partikel pelarut

partikel terlarut(non volatil)

pelarut


7/26

KIMIA XII SMA 7

Francois Raoult (1830 - 1901) menyatakan bahwa besarnya tekananuap larutan bergantung pada jumlah partikel pelarut di dalam larutan,dan ini dikenal dengan Hukum Raoult.

P = tekanan uap larutan

XA = fraksi mol pelarut

P0 = tekanan uap pelarut murni

mol A = mol pelarut

mol B = mol terlarut

XB = fraksi mol terlarut

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

pelarut murni (Po) dan tekanan uap larutan (P) yang dirumuskansebagai:

Sehingga, penurunan tekanan uap larutan dapat dijabarkan sebagai berikut.

∆P = Po – P, karena P = XA . Po maka

∆P = Po – (XA . Po), karena XA = 1 – XB maka

∆P = Po – ((1 – XB)Po)

∆P = Po – Po + PoXB

ContohSebanyak 18 gram glukosa C6H12O6 (Mr = 180) dilarutkan dalam 180

gram air (Mr = 18) pada suhu 29oC, bila tekanan uap air pada suhu itu= 31,90 mmHg maka hitunglah:

a. tekanan uap larutan

b. penurunan tekanan uap larutan

∆P = PoXB

∆P = Po – P

XA + XB = 1

X

molA =

A

mol A+ mol B

P = XA . Po


8/26

KIMIA XII SMA

Jawab:

jumlah mol C6H12O6 = = 0,1 mol C6H12O6

jumlah mol H2O = = 10 mol H2O

a. tekanan uap larutan

P = XH2Ox Po = 0,99 x 31,90 mmHg = 31,581 mmHg

b. penurunan tekanan uap larutan

∆P = Po - 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:

9,6 gram lilin dilarutkan dalam 40 gram CCl4 pada suhu 25oC sehingga

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

CCl4 murni pada suhu 25oC = 0,131 atm dan Mr CCl4 = 154. Hitunglah Mr

lilin tersebut!

Jawab:

P = Po - ∆P

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

jumlah mol CCl4 =

fraksi mol pelarut =

Xmol

mol

mol

mol

CCl 444

CCl

CCl + mol lilin

lilin

lilin = 0,031 mol

Mr lilin =gram

mol

=

=+

= =

0 8930 26

0 26

9 6

0 031309 7

, ,

,

,

, ,

P

Po = =

0 117

0 1310 893 4

,

, , )(XCCl

40

1540 26= , mol CCl4

X

mol O

mol O H OH O2 12 6

10

10 0 10 99= =

+=

H

H + mol C2

2 6 , ,

180

18

18

180


9/26

KIMIA XII SMA 9

Latihan 2

Penurunan Tekanan Uap

1. Tekanan uap larutan 10 gram C6H12O6 dalam 100 gram etanol (C2H5OH)

adalah 55 mmHg. Berapakah tekanan uap pelarut murni etanol tersebut?(Mr C6H12O6 = 180 dan Mr C2H5OH = 46)

2. 15 gram C16H22O4 dilarutkan ke dalam 100 gram oktana C8H18.

a. Berapakah tekanan uap larutan pada suhu 20oC, jika tekanan uap C8H18murni = 0,0138 atm? (Mr C16H22O4 = 278 dan Mr C8H18 = 114)

b. Hitunglah penurunan tekanan uap larutan!

3. 10 gram zat nonvolatil dilarutkan dalam 100 gram aseton pada suhu 25oC.Akibatnya terjadi penurunan tekanan uap dari 195 mmHg menjadi 192,5mmHg. Berapakah Mr zat tersebut jika diketahui Mr aseton = 58?

2. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

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

a. Kenaikan titik didih (∆Tb)

Perhatikan diagram fase berikut!

Gambar 1.3 Diagram P - T untuk air

Diagram P - T (tekanan - suhu) ini menggambarkan hubunganantara tekanan dengan suhu suatu zat pada fase padat, cair, gas, dankesetimbangan fase.

Pernahkah Anda merebus air? Berapakah titik didihnya? Padatekanan 1 atm, titik didih air adalah 100oC.

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

C D

A B

0oC 100 oC

gas

suhu

1 atm

padat

cair

T e k a n a n


10/26

KIMIA XII SMA

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 gelastersebut. Setelah mendidih, ukurlah suhu masing-masing dengan termometer

Anda akan memperoleh data bahwa titik didih larutan gula lebihtinggi daripada titik didih air, mengapa? Adanya zat terlarut nonvolatildi dalam larutan mengakibatkan penurunan tekanan uap larutan.Pelarut murni akan mendidih jika tekanan uapnya sama dengantekanan luar, demikian juga untuk larutan, agar mendidih tekanan uaplarutan harus sama dengan tekanan luar yang berarti sama dengantekanan uap pelarut murninya. Perbedaan tekanan uap larutan danpelarut murni ditunjukkan oleh kurva larutan dan kurva pelarut murnipada diagram P - T dalam gambar. Karena tekanan uap larutan lebihkecil dari tekanan uap pelarut murni maka kurva larutan terletak di

bawah kurva pelarut murninya.

air

termometer

larutangula

termometer

1

2

3

4

0

1

2

3

4

0

Jika P < 1 atm maka titik didih < 100oC

Jika P > 1 atm maka titik didih > 100oC


11/26

KIMIA XII SMA

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 murnidibutuhkan agar larutan mendidih. Inilah yang dinamakan kenaikantitik didih larutan relatif terhadap titik didih pelarut murni dan dapatdirumuskan:

Kenaikan titik didih juga tergantung pada jumlah partikel dalamlarutan. Persamaan berikut menggambarkan hubungan ∆Tb dengan

jumlah partikel dalam larutan (dinyatakan dalam molal).

Kb = tetapan larutan

Nilai Kb bergantung pada jenis pelarut

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

Tabel 1.1

Pengukuran ∆Tb suatu larutan dapat digunakan untuk menentukanMr zat terlarut.

karena m

a

Mr= x

1.000

b∆Tb = Kb . m

Pelarut Tb (oC) Kb (oC kg/mol)

air (H2O) 100 0,512

etanol (C2H5OH) 78,5 1,22

asam asetat (CH3COOH) 117,9 3,07

benzena (C6H6) 80,1 2,53

∆Tb = Kb . m

∆Tb = Tb larutan - Tb pelarut murni

C'

B

(oC)suhu

gas

cair

padat

C

A D'DA1

B1

∆Tf ∆T b

pelarutmurni

Larutan

1 atm

T e k a n a n


12/26

KIMIA XII SMA2

maka

dari persamaan ini, Mr zat terlarut dapat ditentukan

a = gram zat terlarut b = gram pelarut

Contoh

1. 8 gram C12H22O11 dilarutkan dalam 60 gram air. (Mr C12H22O11 = 342,

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

Hitunglah!a. ∆Tb larutan

b. Tb larutan

Jawab:a.

b. Tblarutan = Tbair + ∆Tb

= 100o C + 0,2o C = 100,2o C

2. Sebanyak 1,41 gram zat organik dilarutkan dalam 20 gram asetonsehingga terjadi kenaikan titik didih 0,5o C. Berapa Mr zat organik

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

Jawab:

Latihan 3

1. Diketahui 1000 gram larutan gula (C12H22O11) dalam air dengan kadar 30%

massa. (Mr gula = 342 dan Kb air = 0,512o C kg/mol, Mr air = 18 dan Tb air= 100o C). Pada suhu berapa larutan akan mendidih?

MrKb

Tba=

∆

=

=

x1.000

b x

x1.000

20 x

x 50 x 1, 41

= 235, 5

1 67

0 51 41

3 34

,

, ,

,

∆ =

=

=

≈

Tba

Mr

Co

Kb x x1.000

b

0 x8

342 x

1.000

60 x , 0234 x 16,67

= 0,19968

,

,

,

512

0 512 0

0 2

Mr Kb

Tba=

∆ x 1.000

b x

∆ =Tba

MrKb x x

1.000

b


13/26

KIMIA XII SMA 3

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

titik didih larutan menjadi 100,63o C. Hitunglah Mr zat X tersebut! (Kb air= 0,512o C kg/mol)

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

titik didih molalnya = 5,02o

C kg/mol. Jika 0,25 molal naftalena dilarutkandalam karbontetraklorida, berapakah titik didih larutan?

4. 1,065 gram suatu zat organik di larutkan dalam 30,14 gram dietil etersehingga terjadi kenaikan titik didih 0,296oC 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? Zatapakah yang ditambahkan ke dalam es batu?

Titik beku adalah suhu di mana tekanan uap zat

cair sama dengan tekanan uap zat padat. Bila airpada suhu kamar 25oC dan tekanan 1 atmosfirdidinginkan maka sewaktu air mulai membeku,akan berada dalam dua fase, yaitu cair dan padat.Pada tekanan 1 atm titik beku air adalah 0oC.Bagaimanakah titik beku larutan bila dibanding-kan dengan titik beku pelarutnya? Untuk lebih jelasnya lakukan kegiatan sebagai berikut!

Percobaan 1.2 : Mengamati Penurunan Titik Beku Larutan

• Ambillah 500 mL air yang dicampur es batu danmasuk dalam gelas kimia. Ukur dan catatlah suhuair es tersebut.

• Tambahkan 50 gram urea ke dalamnya dan aduk,catat suhunya.

• Tambahkan 50 gram urea lagi, aduk kembali dancatat suhunya.

• Lakukan terus, sejauh mana suhu akan turun?

• Buatlah data pengamatan seperti di bawah ini.

Volum air Berat urea (g) Suhu(mL) Ditambahkan Total (oC)500 0 0 ...

50 50 ...50 100 ...50 150 ...50 200 ...50 250 ...50 300 ...

termometer

gelas kimia

es batuurea500ml air

Gambar 1.5


14/26

KIMIA XII SMA4

Kita sudah mengetahui dari keterangan sebelumnya, bahwa adanyazat terlarut ternyata menyebabkan penurunan tekanan uap larutanrelatif terhadap tekanan uap pelarut murninya. Menurut pengertiantitik beku bahwa pelarut murni akan membeku apabila tekanan uapnyasama dengan tekanan uap pelarut murni padat. Demikian juga larutan,

akan membeku bila tekanan uap larutan sama dengan tekanan uappelarut murni padat.

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

sebagai berikut.

Penurunan titik beku larutan tergantung pada jumlah partikeldalam larutan, karena itu penurunan titik beku merupakan sifatkoligatif larutan. Persamaan berikut menyatakan hubungan ∆Tf dengan

jumlah partikel dalam suatu larutan.

Kf = tetapan penurunan titik beku molalm = molalitas larutan

Nilai Kf tergantung pada jenis pelarut

Nilai Kf dan Tf untuk beberapa pelarut dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1.2

Pengukuran ∆Tf suatu larutan, dapat digunakan untuk menentukan Mrzat terlarutnya.

karena m

a

Mr= x

1.000

b∆Tf = Kf . m

Pelarut Tf (oC) Kf (oC kg/mol)

air (H2O) 0 1,86

asam asetat (CH3COOH) 16,6 3,90

benzena (C6H6) 5,5 5,10

∆Tf = Kf . m

∆Tf = Tf pelarut murni – Tf larutan


15/26

KIMIA XII SMA 5

maka bila disubstitusi menjadi

dari persamaan ini, Mr zat terlarut dapat ditentukan

a = gram zat terlarut b = gram pelarut

Contoh

1. Bila 50 gram etilen glikol (C2H6O2 , Mr = 62) dilarutkan dalam 100 gram

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

Jawab:

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

terjadi penurunan titik beku 0,57o C. Berapa Mr zat X! (Kf benzena =5,10o C kg/mol)

Jawab:

Latihan 4

1. Sebanyak 8 gram suatu zat yang Mr-nya 246 dilarutkan ke dalam 125 gram benzena. Jika Tf benzana 5,4o C dan Kf benzena 5,10o C kg/mol maka padasuhu berapakah larutan tersebut akan membeku?

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

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

3. Bila air radiator mobil mengandung 75% massa air dan 25% massa etilenglikol C2H4(OH)2 , Mr = 62. Pada suhu berapa air radiator mobil tersebut

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

MrKf

Tf

=

∆

≈

x1.000

b

x a

=5,10

0,57 x

1.000

20 x 0, 4 = 178, 9 179

50

m H Oa

Mr

Tf Kf C

Tf Tf C

C C

o o

o

C x1.000

b x

1.000

100

x m = 1,86 x 8,06 = 14,99

larutan = Tf air

= -14, 99

2

o

o

6 250

628 06

0 14 99

15

= = =

∆ =

− ∆ = −

≈ −

,

,

Mr Kf

Tf a=

∆ x 1.000

b x

∆ =Tf a

MrKf x x

1.000

b


16/26

KIMIA XII SMA6

4. Berapakah besar penurunan titik beku larutan yang mengandung 5 gram

antrasena (Mr = 178) dan 35 gram benzena, jika titik beku benzena 5,5o danKf benzena 5,1o C kg/mol?

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 gramzat X dalam 200 gram air. Berapa Mr zat X? (Kf air = 1,86)

3. Tekanan Osmosis (π)

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

Hal ini karena dalam kulit tumbuhan terdapatselaput semipermeabel yang hanya dapat dilewati olehpartikel pelarut dan tidak dapat dilewati olehpartikel zat terlarut.

Contoh selaput semipermeabel adalah: kertasperkamen, kulit ari telur, dan dinding sel hiduppada tumbuhan maupun hewan.

Percobaan 1.3 : Mengamati Proses Osmosis dan Tekanan Osmosis

•

Ambillah 1 buah wortel besar dan lubangi tengahnya• Isilah lubangnya tadi dengan larutan garam yang berwarna

• Letakkan stopper dan pipa kaca sempit di atas wortel

• Letakkan wortel di dalam gelas beker yang berisi air murni (aquades)

• Perhatikan apa yang terjadi dengan permukaan larutan garam?

Kita akan mengamati bahwa permukaan larutangaram pada pipa kaca naik. Air dari gelas bekermasuk ke dalam larutan garam melalui sel-selwortel yang berfungsi sebagai selaput semi-permeabel.

Selanjutnya perhatikan gambar di bawah.

Gambar peristiwa osmosis

larutan

semi permiabel

pelarut

tekananosmosis

∆h

pelarut larutan

pipa kaca

beaker glass

wortel

larutan

garamair

stopper

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

Gambar 1.6


17/26

KIMIA XII SMA 7

Partikel air dalam pelarut murni lebih banyak maka aliran yangterjadi dari pelarut murni ke larutan. Perpindahan partikel pelarut daripelarut murni (larutan encer) ke dalam larutan yang lebih pekatmelalui selaput semipermeabel disebut proses osmosis. Akibat aliranyang terjadi maka permukaan larutan akan naik, proses ini berlanjut

sampai jumlah partikel air di kedua sisi sama. Perbedaan ketinggian ∆hini disebut tekanan osmosis larutan. Jadi, tekanan osmosis adalahtekanan yang diperlukan untuk menghentikan proses osmosis.Tekanan osmosis dapat berupa tekanan dari luar atau tekananhidrostatik larutan.

Hubungan tekanan osmosis dengan jumlah partikel dalam larutandinyatakan secara matematis melalui persamaan Van't Hoff yangidentik dengan persamaan gas ideal.

atau karena

maka persamaan dapat ditulis

π = tekanan osmosis larutan (atm)

v = volum larutan (L)

n = jumlah mol zat terlarut

T = suhu mutlak (K)

R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K = 8,3145 m3 Pa/mol K

M = molaritas larutan

Contoh

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

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

Jawab:

T = 15oC + 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 menentukanmassa molekul relatif (Mr) dari protein, polimer, dan molekul besarlainnya karena pengukuran dapat dilakukan pada suhu kamar.Makromolekul cenderung bersifat kurang stabil pada suhu tinggi.

mol

L

naftalena, n =10

128 mol

M =n

v

mol

mol/L

=

= =

0 078

0 078

1

0 078

,

, ,

π = M x R x T

n

v

= M

π =n

v x R x Tπ x V = n x R x T


18/26

KIMIA XII SMA8

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

karena maka bila disubstitusi

menjadi dan

Contoh

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

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

Jawab:

T = 10o C + 273 = 283 K

Apabila setetes sel darah merah diletakkan dalam air murni apayang terjadi? Air akan mengalir masuk ke dalam sel darah melaluiselaput sel sehingga sel darah menjadi menggelembung dan pecah. Airdikatakan bersifat hipotonik terhadap sel darah merah. Jika sel darahmerah diteteskan ke dalam larutan NaCl ± 5%, air akan mengalir daridalam sel ke larutan NaCl dan sel darah merah akan mengerut kecilkarena 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 yangmasuk dan keluar sel sama banyak. Kondisi demikian dinamakanisotonik. Untuk selaput semipermeabel sempurna maka kedualarutan yang isotonik akan mempunyai tekanan osmosis yang sama(iso-osmosis).

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

Α

Β

Η2

Ο

air murni

Η2

Ο Α

Β

larutan NaCl 5%

Β

Η2

Ο Α

larutan NaCl 0,9%

Hipotonik Hipertonik Isotonik

Mr = = ≈1 820 68

62 11 62 , ,

,x 0,082 x 283 x 1

Mr =

ram x R x T

x L

g

ππ =

gram

Mr x L x R x T

M

massa

Mr=

(gram)

x Lπ = M x R x T


19/26

KIMIA XII SMA 9

Latihan 5

1. Sebanyak 4 gram urea (CO(NH2)2 (Mr = 60) dilarutkan dalam air sehingga

volum larutan menjadi 100 ml. Berapakah tekanan osmotik larutan pada

suhu 20o C!

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

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

3. Hitunglah tekanan osmotik dari larutan glukosa 0,75% (Mr = 180) padasuhu 27o C! (ρ larutan = 1,2 gram/ml, R = 0,082 larutan atm/mol K)

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

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

5. Rumus perbandingan dalam senyawa Gom Arab adalah C12H22O11. Jika

larutan 1 gram Gom Arab dalam 100 ml pada 27o C mempunyai tekananosmotik 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 larutanelektrolit dapat menghantarkan arus listrik? Larutan elektrolit dapatmenghantarkan listrik karena terurai menjadi ion positif dan ion negatif

yang bergerak bebas dalam larutan. Contohnya: NaCl(aq) → Na+

(aq) + Cl-(aq)

Bagaimanakah sifat-sifat koligatif larutan elektrolit encer bila

dibandingkan dengan larutan nonelektrolit?

Gambar 1.8

molekulurea

larutan urea encer0,01M

ion Na+

larutanNaCl encer0,005M

ion Cl-

Catatan: Larutan NaCl 0,9% bersifat isotonik terhadap plasmadarah, larutan ini digunakan untuk larutan infus di rumah sakit.Selaput sel darah merah tidak semipermeabel sempurna sehinggawalaupun isotonik terhadap cairan infus tetapi tidak iso-osmosis.


20/26

KIMIA XII SMA

Bandingkan larutan urea 0,01 M dan larutan garam 0,005 M secara teoretis.Walaupun kedua larutan konsentrasinya berbeda ternyata dari pengukuranmenunjukkan bahwa sifat koligatif dari kedua larutan tersebut sama.Mengapa? Diketahui bahwa larutan NaCl terion sempurna menjadi Na+(aq)

dan Cl

-

(aq) maka larutan garam 0,005 M akan menghasilkan 0,005 M Na

+

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

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

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

Contoh soal 1.7

Berapakah faktor Van't Hoff (i) dari larutan HF 0,1 M jika titik beku larutan-0,197o C (Kf air = 1,86

oC kg/mol)

Jawab:

∆Tf = Tf air - Tf larutan

= 0oC - (-0,197) = 0,197oC

∆Tf = Kf x m x i

0,197 = 1,86 x 0,1 x i

i = = 1,060 197

0 186

,

,

π elektrolit = M x R x T x i∆Tbelektrolit = Kb x m x i

∆Tf elektrolit = Kf x m x i∆Pelektrolit = Po x XB x i

iefek

efek

iP

P

Tb

Tb

Tf

Tf

=

= ∆

∆=

∆

∆=

∆

∆=

π

π

koligatif larutan elektrolit

koligatif larutan nonelektrolitelektrolit

nonelektrolit

elektrolit

nonelektrolit

elektrolit

nonelektrolit

elektrolit

nonelektrolit


21/26

KIMIA XII SMA 2

Hubungan faktor Van't Hoff (i) dengan derajat ionisasi (α) adalahsebagai berikut:

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

jadi

di mana: n = jumlah ion

α = derajat ionisasi

Contoh

Tekanan osmosis larutan MgCl2 adalah 0,6 atm dan larutan glukosa 0,25

atm. Apabila kedua larutan molaritasnya sama, hitunglah:

a. faktor Van't Hoff (i) b. derajat ionisasi MgCl2 (α)

Jawab:

a.

b. MgCl2 terion menjadi Mg2+ + 2Cl- (n = 3)

i = 1 + (3 - 1)α

2,4 = 1 + 2α

α = = 0,7

Latihan 6

1. Hitunglah faktor Van't Hoff (i) dan tekanan osmosis larutan (π) dari larutanBaCl2 pada suhu 15

o C yang mengandung 2,08 gram BaCl2 dalam 600 mL

larutan, jika α = 06 dan Mr BaCl2 = 208!

2. Hitunglah tekanan osmosis larutan KCl 0,01 M pada suhu 27o C jikaα KCl = 86%!

2 4 1

2

, −

i elektrolit

nonelektrolit

MgCl

glukosa=

π

π=

π

π= =2

0 6

0 252 4

,

, ,

i = 1 + (n - 1)αin

n= − +

= + −( )

( )1

11 1

α αα

mula-mula : 1 -ionisasi : α nα

setimbang : 1 - α nα

larutan elektrolit n n ion-ionterion


22/26

KIMIA XII SMA2

3. Larutan 2,9 gram NaCl dalam 98 mL larutan mempunyai titik beku -1,8o C.Berapa derajatkah ionisasi NaCl dalam larutan tersebut jika massa jenislarutan 1,02 gram/mL dan Kf air = 1,86?

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 apakahzat 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 penurunantitik 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 air = 1,86

fraksi mol

hukum Raoult

hipertonik

hipotonik

isotonik

molalitas

molaritas

solvent

solutesifat koligatif

selaput semipermeabel

tekanan osmotik

Van't Hoff

kenaikan titik didih

penurunan titik didih

• Larutan adalah campuran dua zat ataulebih yang bersifat homogen.

• Sifat koligatif larutan: sifat larutan yangtergantung pada jumlah partikel zatterlarut, bukan jenis terlarutnya.

• Ada tiga satuan konsentrasi yangdigunakan dalam sifat koligatif larutan

a. Fraksi mol (x): banyaknya mol zatdalam jumlah mol larutan.Digunakan untuk perhitunganpenurunan tekanan uap.

b. Molalitas (m): banyaknya mol zatterlarut dalam 1 kg pelarut.Digunakan untuk perhitunganpenurunan titik beku dan kenaikantitik didih larutan.

c. Molaritas (M): banyaknya mol zat

RANGKUMAN K K t t a a

K K u u n n c c i i


23/26

KIMIA XII SMA 23

yang terlarut dalam 1 liter larutan.Digunakan untuk perhitungantekanan osmosis larutan.

• Penurunan tekanan uap (∆P) adalah

fenomena di mana tekanan uap larutanlebih kecil bila dibandingkan dengantekanan uap pelarut murninya.

Tekanan uap adalah tekanan gas yang berada di atas zat air dalam tempat ter-tutup di mana terjadi kesetimbangandinamis antara fase gas dan cairannya.

• Kenaikan titik didih (∆Tb) adalah fenomenadi mana titik didih larutan lebih tinggidari titik didih pelarut murninya.

Titik didih larutan adalah suhu di manatekanan uap larutan sama dengantekanan uap pelarut murninya.

• Penurunan titik beku (∆Tf) adalah fenomenadi mana titik beku larutan lebih rendahdari titik beku pelarut murninya.

Titik beku larutan adalah suhu di manatekanan uap larutan sama dengantekanan uap pelarut murni padatnya.

• Tekanan osmosis (π) adalah tekanan yang

diperlukan untuk menghentikan prosesosmosis larutan encer atau pelarut murnike dalam larutan yang lebih pekat melaluiselaput semipermeabel.

Osmosis adalah perpindahan partikelpelarut dari suatu larutan encer ataupelarut murni ke larutan yang lebih pekatmelalui suatu selaput/membran semi-permeabel.

Selaput semipermeabel adalah selaput

yang dapat dilalui oleh partikel pelarut,tetapi tidak dapat dilalui oleh partikel zatterlarut.

• Larutan elektrolit adalah larutan yangdapat menghantarkan arus listrik karenaterurai menjadi ion-ion yang bebas ber-gerak.

Pada konsentrasi yang sama larutan


24/26

KIMIA XII SMA4

elektrolit mempunyai nilai sifat koligatif lebih besar daripada larutan nonelek-trolit.

Perbandingan antara sifat koligatif larutan

elektrolit dan nonelektrolit ditunjukkanoleh faktor Van't Hoff (i).

• Hubungan sifat koligatif larutan dengan jumlah partikel dalam larutan.

Larutan nonelektrolit:

a. ∆P = PoXB b. ∆Tb = Kb x m

c. ∆Tf = Kf x m

d. π = M x R x TUntuk larutan elektrolit

a. ∆P = PoXB x i

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

a = gram terlarut

b = gram pelarut

a Dari

b Dari

c Dari

.

.

.

Tf Mr =Kb

Tb x

1.000

b x a

Tf Mr = Kf Tf

x 1.000 b

x a

Mr =gram x RT

x L

∆∆

∆∆

⇒

⇒

⇒ππ


25/26

KIMIA XII SMA 25

ELATIHAN SOALP P

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

1. Berikut yang merupakan sifatkoligatif larutan adalah ....a. penurunan larutan

b. kenaikan titik didihc. kenaikan titik bekud. kenaikan tekanan uape. kenaikan tekanan osmosis

2. Larutan-larutan berikut dalam jumlah massa zat terlarut sama(dalam air) yang memilikitekanan uap terbesar adalah ....a. urea (Mr = 60)

b. glukosa (Mr = 180)c. garam dapur (Mr = 58,5)d. gula pasir (Mr = 342)e. gliserol (Mr = 92)

3. Dalam mesin uap digunakanair tawar bukannya air laut.Alasan yang benar untuk ituadalah ....

a. air tawar harganya lebihmurah

b. air tawar memiliki titik didihyang lebih tinggi dari air laut

c. air tawar tidak asin sedangair laut asin

d. air tawar bertekanan uaplebih besar daripada air laut

e. air tawar memiliki titik beku lebih tinggi daripadaair laut

4. Berikut kegunaan sifat koligatif yang tidak benar adalah ....a. untuk pembangkit listrik

tenaga uap b. dapat digunakan untuk

menentukan larutanc. untuk menentukan massa

jenis larutan

d. untuk pembuatan larutananti beku (anti freezingsolution)

e. untuk pembuatan larutanisotonik pada transfusidarah

5. Larutan urea CO(NH2)2 20%

berat mempunyai molalitas ... m.a. 0,75 d. 4,16

b. 2,40 e. 13,33c. 3,33

6. Ke dalam 150 gram airdimasukkan sejumlah ureaCO(NH2)2 ternyata larutan

mendidih pada suhu 100,12oC.Bila air mempunyai Kb = 0,52maka banyaknya urea yangdimasukkan adalah ... gram.a. 0,69 d. 4,15

b. 1,96 e. 5,0c. 2,077

7. Untuk mengurangi rasa asinpada ikan asin dapat dilakukandengan cara memasukkan ikanasin ke dalam larutan garam.Hal-hal yang membenarkankejadian tersebut adalah ....a. larutan garam masuk ke

dalam tubuh ikan b. daging ikan bersifat semi-

permeabelc. garam pindah dari konsen-

trasi rendah ke konsentrasitinggi

d. air pindah dari konsentrasirendah ke konsentrasi tinggi

e. air pindah dari konsentrasitinggi ke konsentrasi rendah


26/26

KIMIA XII SMA6

II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini!1. Sebanyak 23,25 gram garam dapur (NaCl) dilarutkan ke dalam 1 liter

air dan mendidih pada suhu 100,372oC, jika Kb air = 0,52, maka berapaderajat ionisasi NaCl tersebut!

2. Dalam suatu percobaan ditemukan bahwa dengan melarutkan 3 gramzat A dalam 100 gram CCl4 (Mr = 154) terjadi penurunan tekanan uap

pelarut sebesar 2%. Dari data ini hitunglah massa molekul relatif zat A!

3. Suatu larutan urea dalam air mempunyai penurunan titik beku 0,372oC.Bila Kf air = 1,86 dan Kb air = 0,52, maka tentukan kenaikan titik didih

larutan urea tersebut!4. Sebanyak 3,24 grm zat X yang tidak mudah menguap dan nonelektrolitdilarutkan dalam 200 gram air, ternyata mendidih pada suhu100,130oC. Jika Kb air = 0,52, maka tentukan massa molekul relatif zatX!

5. Berapa tekanan osmotik dari suatu larutan elektrolit biner 0,1 M yangpada suhu 20oC mempunyai derajat ionisasi 0,72!

8. Tekanan osmosis rata-ratadalam darah adalah 7,7 atmpada suhu 25oC. Berapakahkonsetrasi glukosa (C6H12O6)

yang isotonik dengan darahadalah .... (R = 0,08)a. 3,76 M d. 0,32 M

b. 0,376 M e. 0,032 Mc. 0,370 M

9. Data penurunan titik beku darisuatu percobaan

Dari data tersebut larutanelektrolit dan nonelektrolit

berbeda titik bekunya disebab-kan karena ....

a. sifat keasamannya b. daya larutnya dalam airc. jumlah peritkelnyad. kepekatannyae. massa jenisnya

10. Sebanyak 10 gram zat non-elektrolit yang tidak mudahmenguap dilarutkan ke dalam100 gram aseton

O||

((CH3–C–CH3)

pada suhu 25oC terjadi penu-runan tekanan uap dari 195mmHg menjadi 192,5 mmHg.

Dari data tersebut tentukan berapa massa molekul relatif zat nonelektrolit tersebut?a. 452

b. 440c. 440d. 342e. 180

Larutankonsentrasi titik beku

(molal) (toC)

urea 0,10 -0,1860

CO(NH2)2 0,01 -0,0186garam dapur 0,10 -0,3720(NaCl) 0,01 -0,0372

gula 0,10 -0,1860(C12H22O11) 0,01 -0,0186

BAB 1 KOLIGATIF.pdf

Documents

Transcript of BAB 1 KOLIGATIF.pdf