Sifat koligatif

Sifat koligatif adalah sifat-sifat fisik larutan yang hanya bergantung  pada konsentrasi partikel zat terlarut, tetapi tidak pada jenisnya.  Larutan elektrolit mempunyai sifat koligatif yang lebih besar dari pada larutan  non elektrolit berkonsentrasi sama karena larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel  terlarut yang  lebih banyak.

Tekanan Uap Larutan

Tekanan uap suatu zat adalah tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh zat itu. Semakin tinggi suhu, semakin besar tekanan uap. Jika  zat terlarut tidak menguap maka tekanan uap larutan menjadi lebih rendah dari tekanan uap pelarutnya. Selisih antara uap pelarut murni (P0) dengan tekanan uap larutan (P) disebut penurunan tekanan uap larutan (ΔP).

ΔP =  P0  – P

Menurut Roulth, jika zat terlarut tidak menguap, maka penurunan tekanan uap larutan sebanding dengan fraksi mol terlarut, sedangkan tekanan uap larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut.

P =  Xpel  x  P0

ΔP =  Xter x  P0

Zat terlarut menurunkan tekanan uap pelarut.

Contoh :

Tekanan uap air pada 1000C adalah 760 mmHg. Berapakah tekanan uap larutan glukosa 18% pada 1000C ( Ar H = 1, C = 12, O = 16 )

Jawab :

Dalam 100 gram larutan glukosa 18% terdapat :

Glukosa 18%  = 18/100  x  100 gram  =  18 g

Air  = 100 – 18 g  =  82 gram

Jumlah mol glukosa = 18 g/ 180 g mol-1  = 0,1 mol

Jumlah mol air  = 82 g/ 18 gmol-1 = 4,55 mol

Xpel  =       4,55/(4,55 + 0,1)

P   = Xpel x P0  =      ( 4,55 x  760 mmHg) /(4,55 + 0,1)

=  743,66 mmHg

Kenaikkan Titik Didih

Larutan mempunyai titik didih lebih tinggi dan titik beku lebih rendah dari pada pelarutnya. Selisih antara titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebut kenaikkan titik didih (ΔTb).  Rumus :    ΔTb  = Kb  x  m

Dimana :  m  = molalitas larutan

Kb = tetapan kenaikkan titik didih

Contoh :

Tentukan titik didih larutan yang mengandung 18 g glukosa (Mr = 180) dalam 500 g air. Kb air = 0,520C/m.

Jawab :

Jumlah mol glukosa = 18 g/ 180 g mol-1  =  0,1 mol

Kemolalan larutan   =  0,1 mol / 0,5 kg    =  0,2 mol kg-1

Titik didih ,  ΔTb  = Kb  x  m   = 0,2  x 0,520C  = 0,1040C

TITIK BEKU, DIAGRAM PT DAN TEKANAN

OSMOSIS LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT

Penurunan Titik Beku

Kenaikkan titik didih dan penurunan titik beku sebanding dengan kemolalan larutan :   ΔTb  = m x Kb    dan        ΔTf  = m x Kf . Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (ΔTf).  Kenaikkan  titik didih  dan penurunan titik beku larutan dapat dijelaskan dengan diagram fase.

Contoh soal :

Tentukan titik beku larutan yang mengandung 18 g glukosa (Mr = 180) dalam 500 g air. Kf air = 1,860C/m.

Jawab :

Jumlah mol glukosa = 18 g/ 180 g mol-1  =  0,1 mol

Kemolalan larutan   =  0,1 mol / 0,5 kg    =  0,2 mol kg-1

Titik didih ,  ΔTf  = Kb  x  m   = 0,2  x 1,860C  = 0,3720C

Diagram Fase (PT)

 Menyatakan  batas – batas suhu dan tekanan di mana suatu fase dapat stabil.

Suatu cairan mendidih  pada saat tekanan uap  jenuhnya  sama dengan tekanan permukaan

Oleh karena larutan mempunyai tekanan uap lebih rendah, maka larutan mempunyai  titik didih  lebih tibggi daripada pelarutnya.

 

 

Tekanan Osmotik

Osmosis adalah perembesan molekul pelarut dari pelarut  kedalam larutan, atau dari larutan  lebih encer ke larutan lebih pekat, melalui selaput semipermiable.

Tekanan osmotic adalah tekanan yang harus diberikan  pada permukaan  larutan untuk mencegah terjadinya osmosis dari pelarut murni.

o Rumus :  л  =  M . R .T

o Larutan – larutan yang mempunyai tekanan osmotic sama disebut isotonic

Contoh soal ;

Berapakah tekanan osmotic larutan sukrosa 0,0010 M pada 250C ?

   Jawab :    л  =  M . R .T

                        =  0,0010 mol L-1 x 0,08205 L atm mol-1K-1 x 298 K

=  0,024 atm ( = 18 mmHg)

A. Pengertian Sifat koligatif dan Jenis-jenisnya1.   Sifat Koligatif Larutan Non Elektrolit

Sifat  koligatif  larutan  adalah  sifat  larutan  yang  tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut (Gambar 6.2), maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:

1.      Penurunan tekanan uap jenuh2.      Kenaikan titik didih3.      Penurunan titik beku4.      Tekanan osmosis

Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat Larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat koligatif larutan dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit.

1.      Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Pada  setiap  suhu,  zat  cair  selalu  mempunyai  tekanan tertentu. Tekanan ini adalah tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut, sehingga kecepatan penguapan berkurang.Menurut Roult :p = po . XB

keterangan:p     : tekanan uap jenuh larutanpo  : tekanan uap jenuh pelarut murniXB  : fraksi mol pelarutKarena XA + XB = 1, maka persamaan di atas dapat diperluas menjadi :P = Po (1 – XA)P = Po – Po . XA

Po – P = Po . XA

Sehingga :ΔP = po . XA

keterangan:ΔP   : penuruman tekanan uap jenuh pelarutpo    : tekanan uap pelarut murniXA   : fraksi mol zat terlarut

Contoh :Hitunglah penurunan tekanan uap jenuh air, bila 45 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gram air ! Diketahui tekanan uap jenuh air murni pada 20oC adalah 18 mmHg.

2.      Kenaikan Titik DidihAdanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Untuk larutan non elektrolit kenaikan titik didih dinyatakan dengan:ΔTb = m . Kb

keterangan:ΔTb = kenaikan titik didih (oC)m      = molalitas larutanKb = tetapan kenaikan titik didihmolal

(W menyatakan massa zat terlarut), maka kenaikan titik didih larutan dapat dinayatakan sebagai:

Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai :Tb = (100 + ΔTb) oC

3.      Penurunan Titik BekuUntuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:

Keterangan:ΔTf = penurunan titik bekum     = molalitas larutan

Kf     = tetapan penurunan titik beku molalW     = massa zat terlarutMr   = massa molekul relatif zat terlarutp      = massa pelarutApabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai:Tf = (O – ΔTf)oC

4.      Tekanan Osmosis

Tekanan osmosis adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis) seperti ditunjukkan pada.Menurut Van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal:PV = nRTKarena tekanan osmosis = Π , maka :

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

2.   Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

Pada konsentrasi yang sama, sifat koligatif larutan elektrolit memliki nilai yang lebih besar daripada sifat koligatif larutan non elektrolit. Banyaknya partikel zat terlarut hasil reaksi ionisasi larutan elektrolit dirumuskan dalam faktor Van't Hoff. Perhitungan sifat koligatif larutan elektrolit selalu dikalikan dengan faktor Van't Hoff :

Keterangan :

= faktor Van't Hoffn = jumlah koefisien kation

= derajat ionisasi

1)      Penurunan Tekanan Uap JenuhRumus penurunan tekanan uap jenuh dengan memakai faktor Van't Hoff adalah :

=P0

2)      Kenaikan Titik Didih

Persamaannya adalah:=

3)      Penurunan Titik BekuPersamaannya adalah :

=

4)      Tekanan OsmotikPersamaannya adalah:

=

B.  Contoh penerapan sifat koligatif dalam kehidupan sehari-hari

a.     PENERAPAN PENURUNAN TEKANAN UAPLaut 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 BEKU1)      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.

2)      Antibeku pada Radiator Mobil

Di daerah beriklim dingin, ke dalam air radiator biasanya ditambahkan etilen glikol. Di 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

3)      Antibeku dalam Tubuh HewanHewan-hewan 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.

4)      Antibeku untuk Mencairkan SaljuDi 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.

5)      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 OSMOSIS1.                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.

2.                Mesin Cuci DarahPasien 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.

3.                Pengawetan MakananSebelum teknik pendinginan untuk mengawetkan makanan ditemukan,

garam dapur digunakan untuk mengawetkan makanan. Garam dapat membunuh mikroba penyebab makanan busuk yang berada di permukaan makanan.

4.                Membasmi LintahGaram 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.

5.                Penyerapan Air oleh Akar TanamanTanaman 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.

6.                Desalinasi Air Laut Melalui Osmosis BalikOsmosis 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.