SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Sifat Koligatif Larutan

Pengertian dan Penerapan Sifat Koligatif Larutan

Campuran dari satu atau lebih senyawa disebut dengan larutan. Pengertian larutanini memberikan penjelasan bahwa wujud larutan itu bisa saja padatan, cairan ataupun gas. Namun yang akan kita bahas kali ini ialah sifat koligatif larutan. Terutama pada larutan yang cair.

Di alam ini terdapat dua macam sifat larutan, yaitu; sifat koligatif larutan dan sifat non koligatif larutan. 

Kalau Pelajaran kimia di SMA kalian akan belajar hanya mengnai sifat koligatif larutan maka di sini kita akan belajar hal lainnya juga. 

Apa Pengertian Sifat Koligatif Larutan itu?

Sifat koligatif larutan ialah sifat yang hanya bergantung pada jumlah partikel yang terlarut di dalam suatu larutan. Sifat non koligatif larutan ialah sifat yang hanya bergantung kepada jenis zat terlarut dan pelarutnya. 

Untuk lebih memahami perbedaannya, perhatikan contoh berikut; Kita akan bandingkan sifat/karakteristik antara 1.0M dari larutan gula dengan 0.5 M larutan Garam Dapur(NaCl) di dalam air. 

Walaupun konsentrasi dari NaCl hanya setengah dari Gula, tetapi kedua larutan tersebut memiliki jumlah partikel yang sama banyak karena setiap molekul NaCl akan menghasilkan dua partikel dalam larutannya, yaitu ; ion Na+ dan Cl-.

Kedua larutan tersebut akan memiliki sifat koligatif yang sama persis, meliputi ; titik beku, titik didih, tekanan uap jenuh, dan tekanan osmotik larutan. Karena sifat koligatif larutan hanya bergantung kepada jumlah partikel yang terlarut dalam suatu larutan. 

Sehingga pada kedua larutan tersebut, perbedaan sifat yang ada hanyalah sifat non koligatif saja.

Kedua larutan akan memiliki rasa yang berbeda, larutan gula akan memiliki rasa manis sedangkan larutan garam berasa manis. Hal ini merupakan sifat non koligatif. Contoh lainnya ialah pada warna dari larutannya dan beberapa aspek yang tidak termasuk dalam sifat koligatif.

Penurunan Tekanan Uap Jenuh Larutan-- Hukum Raoult

Sifat koligati larutan yang pertama ialah Penurunan Tekanan Uap Jenuh Larutan.

Ketika zat ditambahkan ke dalam suatu pelarut (cair) untuk menghasilkan larutan, tekanan uap jenuh larutan yang dihasilkan akan lebih rendah dari tekanan uap jenuh pelarut murninya. 

Kenapa ini bisa terjadi?

Oke, mari kita bahas dengan menganalisa proses penguapan dari pelarut murni, kemudian kita bandingkan dengan proses penguapan pada larutan. 

Pada proses penguapan pelarut murni, molekul yang berada pada permukaan pelarut dapat menguap menjadi fasa gas(wujud gas) jika memiliki energi yang cukup untuk bebas dari gaya intermolekular. 

Proses penguapan semacam ini berlaku reversible, atau dalam kata lain ; jika energi fasa gas menurun maka partikel gas akan berubah menjadi perlarut cair  dan terikat oleh gaya intermolekuler lagi. 

Kecepatan pelarut murni untuk mendapat energi dan berubah menjadi gas ialah sama dengan kecepatannya terikat pada gaya intermolekular dan menjadi pelarut cair lagi sehingga konsentrasi cairan akan konstan.

Ilustrasi Pengaruh Zat Terlarut Terhadap Tekanan Uap Jenuh Larutan

Sedangkan pada proses penguapan larutan (campuran pelarut dan zat terlarut), yang terjadi ialah; jumlah partikel yang dapat bebas dari gaya intermolekuler akan berkurang karena bagian permukaan larutan telah diisi oleh zat terlarut.

Sehingga kemungkinan partikelnya untuk berubah ke fasa gas akan berkurang jika dibandingkan dengan partikel pada pelarut murni. Dikarenakan hal ini, maka tekanan uap jenuh larutan akan berkurang dari tekanan uap jenuh pelarut murninya. 

• P⁰ = tekanan uap pelarut murni
• P = tekanan uap larutan

Sifat ini hanya terjadi jika zat yang dilarutkan ialah zat nonvolatil.

Seorang kimiawan berkebangsaan perancis Francois Raoult melakukan penelitian pada fenomena ini, dan merumuskan sebuah hukum Raoult;

Persamaan Hukum Raoult

= Penurunan Tekanan Uap Jenuh

P⁰ = tekanan uap pelarut murni
X_t = fraksi mol zat terlarut

Sedangkan X_t dapat dihitung dengan persamaan:

Persamaan Fraksi Mol

Sehingga untuk mencari Tekanan Uap Jenuh dari Larutan(campuran) P dapat digunakan persamaan;

Dari persamaan di atas dapat diperoleh persamaan baru dengan penurunan sebagai berikut;
 

Contoh soal;

Di ketahui 10 gram parafin, C20H42, suatu zat terlarut yg tak mudah menguap (nonvolatile), dilarutkan dalam 50 gram benzen, C6H6. Pada temperatur 53'c, tekanan uap murni benzen adalah 300 tor. Berapakah tekanan uap jenuh larutan pada temperatur tersebut?

Pertama yang harus di cari ialah mol zat terlarut(parafin) dan mol pelarut(benzena);

Mr Parafin = 282
Mr Benzena = 78
sehinga,
n Parafin = massa/Mr = 10 gram/282= 0,035
n Benzena = massa/Mr = 50 gram/78= 0,641

Kemudian di hitung Fraksi mol pelarut (Xp)

Xp = np/np+nt
Xp = 0,641/ 0,641 + 0,035= 0,948

Setelah itu bisa menggunakan persamaan  yang paling bawah;
P= P^0 . Xp
P= 300 torr . 0,948
P= 284,4 torr 

P= 284 torr atau setara 0,374 atm *1atm=760 torr

Tambahan

Tambahan ini tidak diajarkan di kelas, tapi aku pengen kamu pada tahu.

Hukum Raoult di atas berlaku ke hampir semua larutan nonvolatile, tetapi ada beberapa yang menunjukkan deviasi(perbedaan). Deviasi ini bisa positif dan bisa negatif. Deviasi positif ialah ketika dalam pengukuran nyata, tekanan uap jenuh larutan yang dihasilkan ternyata lebih tinggi nilaianya dari yang dihitung. Sedangkan deviasi negatif bermakna sebaliknya.

Kenapa terjadi deviasi?

Deviasi terjadi karena pada persamaan hukum Raoult, kita menganggap tidak terjadi interaksi apapun antara zat terlarut dengan pelarutnya. Padahal kenyataannya, selalu ada interaksi antara keduanya.

Jika terjadi interaksi yang kuat antara zat terlarut dan pelarut, maka akan terjadi deviasi negatif; yaitu faktanya nilai tekanan uap jenuh sebenarnya lebih rendah dari tekanan uap jenuh dari hasil perhitungan hukum Raoult.

Sedangkan jika interaksi yang terjadi lemah, bahkan bertolakan maka yang akan terjadi ialah deviasi positif; dimana fata di lapangan nilai tekanan uap jenuh lebih tinggi dari hasil perhitungan hukum Raoult.

Larutan yang mengikuti hukum Raoult disebut dengan larutan ideal, karena dalam faktanya di lapangan berperilaku sesuai dengan prediksi kita menggunakan teori.

Larutan yang tidak mengikuti hukum Raoult disebut dengan larutan non ideal, karena perilakunya menyimpang dari prediksi kita menggunaka teori.

Pada dasarnya sangat sedikit sekali larutan yang benar-benar ideal. Tetapi hukum Raoult sendiri sudah cukup baik dalam memperkirakan perilaku larutan. Sehingga hukum Raoult masih terpercaya dan akurat.

Peningkatan Titik Didih Larutan

Sifat koligatif larutan yang lainnya ialah peningkatan titik didih larutan.

Salah satu konsekuensi dari hukum Raoult ialah adanya peningkatan titik didih larutan dibandingkan titik didih pelarut murninya.

Apa yang dimaksud dengan Titik Didih Larutan?

Titik didih larutan ialah temperatur dimana tekanan uap jenuh cairan sama dengan tekanan  atmosfer sehingga terjadi perubahan fasa dari cair menuju gas.

Dalam larutan, titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya pada setiap temperatur.

Sehingga diperlukan temperatur yang lebih tinggi untuk mendidihkan suatu larutan dibandingkan pelarut murni.

Berikut ini ialah diagram tiga fasa untuk membandingkan antara titik didih larutan dan titik didih pelarut murni.

Diagram tiga fasa untuk Perubahan Titik Didih Larutan dan Pelarut

Seperti yang bisa kita lihat, Tekanan uap jenuh larutan(garis biru) lebih rendah di bandingkan tekanan uap jenuh pelarut murni(garis pink), perhatikan perbedaannya pada garis y berlabel "Pressure (atm)".

Karena keduanya harus mencapai tekanan yang sama untuk bisa menguap (yaitu 1atm) maka larutan memerlukan temperatur yang lebih tinggi untuk bisa menguap, perhatikan garis biru terhadap garis x berlabel "Temperature('C)"

Perubahan yang terjadi akan kita simbolkan dengan ΔT_b, maka perubahan ini dapat dirumuskan dengan;

Molalitas larutan dapat diperoleh dari persamaan:

Faktor Van't Hoff untuk setiap larutan nonelektrolit ialah 1 dan untuk larutan elektrolit ialah sesuai dengan ion yang terbentuk pada larutan elektrolit. 

Penurunan Titik Beku Larutan

Sifat Koligatif Larutan lainnya ialah penurunan titik beku larutan.

Seperti pengaruhnya terhadap titik didih, perubahan tekanan uap jenuh larutan akan mempengaruhi titik beku larutan. 

Penurunan tekanan uap jenuh larutan akan menyebabkan penurunan titik didih.

Mari kita lihat diagram tiga fasanya: 

Diagram Tiga Fasa Untuk Perubahan Titik Beku Larutan

Fenomena sifat koligatif larutan ini memiliki proses yang sama dengan penurunan titik beku larutan. Sehingga persamaan yang serupa akan diperoleh:

Di dalam suatu cairan, zat harus mencapai fasa paling teratur untuk membentuk formasi kristal beku. Jika terdapat zat lain(zat terlarut) maka cairan memiliki fasa tidak teratur sehingga lebih sulit untuk membeku dibandingkan dengan cairan murni (pelarut).

Perubahan Tekanan Osmotik Larutan

Sifat Koligatif Larutan yang juga penting untuk dipelajari ialah tekanan osmotik larutan.

Pengertian sifat koligatif larutan

Osmosis merupakan perpindahan molekul pelarut melalui membran semipermiabel. 

Jika suatu larutan di letakkan pada satu sisi membran semipermiabel, sementara suatu pelarut di letakkan pada sisi lain dari membran, maka komponen pelarut akan bergerak melalui membran ke sisi larutan dan sebaliknya.

Perbedaan kecepatan kedua aliran ini akan menyebabkan volume dari larutan akan meningkat.

Dengan peningkatan volume larutan maka  perbedaan ketinggian antara kedua sisi membran menjadi terjadi. 

Ketika perbedaan ketinggian antara keduanya menjadi lebih besar, maka aliran pelarut akan berhenti karena tekanan yang diberikan oleh ketinggian cairan.

Ketika aliran dari keduanya telah sama, perbedaan volume akan tetap dan stabil.

Cara perhitungan Tekanan Osmotik Larutan 

Skema percobaan untuk menentukan tekanan osmotik ialah seperti pada gambar berikut;

Rangkaian alat percobaan tekanan osmotik larutan

 Tekanan osmotik dapat diperoleh dari persamaan berikut:

dengan, P= Tekanan Osmotik, ρ = Densitas larutan, g= gravitasi, h= perbedaan ketinggian.

Sedangkan persamaan lain mengenai tekanan(P), Volume (V) dan konsentrasinya (M) hampir sama dengan hukum gas ideal, yaitu;

Ref :
--Keenan W. Charles, Kleinfelter C Donald, Wood H. Jesse, 1984, Ilmu Kimia Untuk Universitas, Penerbit Erlangga, Jakarta, alih bahasa oleh Aloysius Hadyana Pudjaatmaka

--Ryerson, High School Chemistry Chemistry11, Mc Graw-Hill Companies Inc

Sumber : http://www.mystupidtheory.com/2014/07/pengertian-dan-penerapan-sifat.html