Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada jenis zat terlarutnya tetapi hanya ditentukan oleh banyaknya (konsentrasi) zat terlarut. dan 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.
A. Sifat Koligatif Larutan Non-elektrolit
1. Tekanan Uap Larutan
Tekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Pada larutan ideal, menurut hukum Raoult, tiap komponen dalam suatu larutan melakukan tekanan yang sama dengan fraksi mol kali tekanan uap dari pelarut murni.
PA = XA . PoA
PA = tekanan uap yang dilakukan oleh komponen A dalam larutan.
XA = fraksi mol komponen A.
PoA = tekanan uap zat murni A.
Dalam larutan yang mengandung zat terlarut yang tidak mudah menguap (nonvolatile), tekanan uap hanya disebabkan oleh pelarut, sehingga PA dapat dianggap sebagai tekanan uap pelarut maupun tekanan uap larutan.
Contoh soal:
Pada suhu 30oC tekanan uap air murni adalah 31,82 mmHg. Hitunglah tekanan uap larutan sukrosa 2 m pada suhu 30oC.
Jawab:
A. Sifat Koligatif Larutan Non-elektrolit
1. Tekanan Uap Larutan
Tekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Pada larutan ideal, menurut hukum Raoult, tiap komponen dalam suatu larutan melakukan tekanan yang sama dengan fraksi mol kali tekanan uap dari pelarut murni.
PA = XA . PoA
PA = tekanan uap yang dilakukan oleh komponen A dalam larutan.
XA = fraksi mol komponen A.
PoA = tekanan uap zat murni A.
Dalam larutan yang mengandung zat terlarut yang tidak mudah menguap (nonvolatile), tekanan uap hanya disebabkan oleh pelarut, sehingga PA dapat dianggap sebagai tekanan uap pelarut maupun tekanan uap larutan.
Contoh soal:
Pada suhu 30oC tekanan uap air murni adalah 31,82 mmHg. Hitunglah tekanan uap larutan sukrosa 2 m pada suhu 30oC.
Jawab:
Jika dimisalkan pelarutnya 1 000 g, maka:
Mol sukrosa = 2 mol
Mol air = 1 000 g : 18 g/mol = 55,6 mol
Tekanan uap larutan = tekanan uap pelarut = PA = XA . P0A
= [55,6 mol : (55,6 + 2) mol] x 31,82 mmHg
= 30,7 mmHg
2. Titik Didih Larutan
Titik didih larutan bergantung pada kemudahan zat terlarutnya menguap. Jika zat terlarutnya lebih mudah menguap daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih rendah), maka titik didih larutan menjadi lebih rendah dari titik didih pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan turun. Contohnya larutan etil alkohol dalam air titik didihnya lebih rendah dari 100 oC tetapi lebih tinggi dari 78,3 oC (titik didih etil alkohol 78,3 oC dan titik didih air 100 oC). Jika zat terlarutnya tidak mudah menguap (tak-atsiri atau nonvolatile) daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih tinggi), maka titik didih larutan menjadi lebih tinggi dari titik didih pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan naik. Pada contoh larutan etil alkohol dalam air tersebut, jika dianggap pelarutnya adalah etil alkohol, maka titik didih larutan juga naik. Kenaikan titik didih larutan disebabkan oleh turunnya tekanan uap larutan. Berdasar hukum sifat koligatif larutan, kenaikan titik didih larutan dari titik didih pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan.
∆tb = kb . m
∆tb = kenaikan titik didih larutan.
kb = kenaikan titik didih molal pelarut.
m = konsentrasi larutan dalam molal.
Contoh soal:
Hitunglah titik didih larutan glukosa 0,1 m jika kenaikan titik didih molal air 0,512 oC /m !
Jawab:
∆tb = kb . m = 0,512 oC /m x 0,1 m = 0,0512 oC
Jadi tb larutan = tb air + ∆tb = 100 oC + 0,0512 oC = 100,0512 oC
Titik didih larutan bergantung pada kemudahan zat terlarutnya menguap. Jika zat terlarutnya lebih mudah menguap daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih rendah), maka titik didih larutan menjadi lebih rendah dari titik didih pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan turun. Contohnya larutan etil alkohol dalam air titik didihnya lebih rendah dari 100 oC tetapi lebih tinggi dari 78,3 oC (titik didih etil alkohol 78,3 oC dan titik didih air 100 oC). Jika zat terlarutnya tidak mudah menguap (tak-atsiri atau nonvolatile) daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih tinggi), maka titik didih larutan menjadi lebih tinggi dari titik didih pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan naik. Pada contoh larutan etil alkohol dalam air tersebut, jika dianggap pelarutnya adalah etil alkohol, maka titik didih larutan juga naik. Kenaikan titik didih larutan disebabkan oleh turunnya tekanan uap larutan. Berdasar hukum sifat koligatif larutan, kenaikan titik didih larutan dari titik didih pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan.
∆tb = kb . m
∆tb = kenaikan titik didih larutan.
kb = kenaikan titik didih molal pelarut.
m = konsentrasi larutan dalam molal.
Contoh soal:
Hitunglah titik didih larutan glukosa 0,1 m jika kenaikan titik didih molal air 0,512 oC /m !
Jawab:
∆tb = kb . m = 0,512 oC /m x 0,1 m = 0,0512 oC
Jadi tb larutan = tb air + ∆tb = 100 oC + 0,0512 oC = 100,0512 oC
3. Titik Beku Larutan
Penurunan tekanan uap larutan menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih rendah dari titik beku pelarut murninya. Hukum sifat koligatif untuk penurunan titik beku larutan berlaku pada larutan dengan zat terlarut atsiri (volatile) maupun nonvolatile. Sehingga penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan.
∆tf = kf . m
∆tf = penurunan titik beku larutan.
kf = penurunan titik beku molal pelarut.
M = konsentrasi larutan dalam molal.
Contoh soal:
Hitunglah titik beku larutan glukosa 0,1 m jika penuruan titik beku molal air 1,86 oC /m !
Jawab:
∆tf = kf . m = 1,86 Co /m x 0,1 m = 0,186 oC
Jadi tf larutan = tf air – ∆tf = 0 oC – 0,186 oC = – 0,186 oC
Besarnya tetapan titik didih molal (kb) dan titik beku molal (kf) beberapa pelarut adalah seperti pada tabel berikut:
Penurunan tekanan uap larutan menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih rendah dari titik beku pelarut murninya. Hukum sifat koligatif untuk penurunan titik beku larutan berlaku pada larutan dengan zat terlarut atsiri (volatile) maupun nonvolatile. Sehingga penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan.
∆tf = kf . m
∆tf = penurunan titik beku larutan.
kf = penurunan titik beku molal pelarut.
M = konsentrasi larutan dalam molal.
Contoh soal:
Hitunglah titik beku larutan glukosa 0,1 m jika penuruan titik beku molal air 1,86 oC /m !
Jawab:
∆tf = kf . m = 1,86 Co /m x 0,1 m = 0,186 oC
Jadi tf larutan = tf air – ∆tf = 0 oC – 0,186 oC = – 0,186 oC
Besarnya tetapan titik didih molal (kb) dan titik beku molal (kf) beberapa pelarut adalah seperti pada tabel berikut:
4. Osmosis Larutan
Peristiwa lewatnya molekul pelarut menembus membran semipermeabel dan masuk ke dalam larutan disebut osmosis. Tekanan osmosis larutan adalah tekanan yang harus diberikan pada larutan untuk mencegah terjadinya osmose (pada tekanan 1 atm) ke dalam larutan tersebut. Hampir mirip dengan tekanan pada gas ideal, pada larutan ideal, besarnya tekanan osmosis berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut.
ᴫ = (n.R.T) : V = M.R.T
ᴫ = tekanan osmosis (atm).
n = jumlah mol zat terlarut (mol).
R = tetapan gas ideal = 0,08206 L.atm/mol.K
T = suhu larutan (K).
V = volume larutan (L).
M = molaritas (M = mol/L).
Peristiwa lewatnya molekul pelarut menembus membran semipermeabel dan masuk ke dalam larutan disebut osmosis. Tekanan osmosis larutan adalah tekanan yang harus diberikan pada larutan untuk mencegah terjadinya osmose (pada tekanan 1 atm) ke dalam larutan tersebut. Hampir mirip dengan tekanan pada gas ideal, pada larutan ideal, besarnya tekanan osmosis berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut.
ᴫ = (n.R.T) : V = M.R.T
ᴫ = tekanan osmosis (atm).
n = jumlah mol zat terlarut (mol).
R = tetapan gas ideal = 0,08206 L.atm/mol.K
T = suhu larutan (K).
V = volume larutan (L).
M = molaritas (M = mol/L).
Jika tekanan yang diberikan pada larutan lebih besar dari tekanan osmosis, maka pelarut murni akan keluar dari larutan melewati membran semipermeabel. Peristiwa ini disebut osmosis balik (reverse osmosis), misalnya pada proses pengolahan untuk memperoleh air tawar dari air laut.
Contoh soal:
Hitunglah berapa tekanan osmosis yang harus diberikan pada 1 liter larutan gula 0,1 M pada suhu 27 oC supaya air tidak dapat menembus membran semipermeabel masuk ke dalam larutan tersebut !
Jawab:
ᴫ = (n.R.T) : V = M.R.T
= 0,1 M x 0,08206 L.atm/mol.K x (27 + 273) K
= 2,46 atm
V = volume larutan (L).
M = molaritas (M = mol/L
Contoh soal:
Hitunglah berapa tekanan osmosis yang harus diberikan pada 1 liter larutan gula 0,1 M pada suhu 27 oC supaya air tidak dapat menembus membran semipermeabel masuk ke dalam larutan tersebut !
Jawab:
ᴫ = (n.R.T) : V = M.R.T
= 0,1 M x 0,08206 L.atm/mol.K x (27 + 273) K
= 2,46 atm
V = volume larutan (L).
M = molaritas (M = mol/L
B. 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:
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 = 1 + (n-1) α
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.
Contoh soal:
Terdapat tiga macam larutan, yaitu:
(i) 0,360 gram C6H12O6 dilarutkan ke dalam 2 liter air.
(ii) 0,320 gram CuSO4 dilarutkan ke dalam 2 liter air.
(iii) 0,267 gram AlCl3 dilarutkan ke dalam 2 liter air.
Jika massa jenis air = 1 g/mL, kb air = 0,512 oC/m, kf air = 1,86 oC/m, massa atom relatif H =1, C = 12, O = 16, Al = 27, S = 32, Cl = 35,5, dan Cu = 64, maka hitunglah:
a. Titik didih masing-masing larutan tersebut.
b. Titik beku masing-masing larutan tersebut.
c. Tekanan uap masing-masing larutan tersebut, jika tekanan uap air 1 atm.
d. Tekanan osmosis untuk mencegah osmosis pada masing-masing larutan tersebut pada suhu
27oC.
Terdapat tiga macam larutan, yaitu:
(i) 0,360 gram C6H12O6 dilarutkan ke dalam 2 liter air.
(ii) 0,320 gram CuSO4 dilarutkan ke dalam 2 liter air.
(iii) 0,267 gram AlCl3 dilarutkan ke dalam 2 liter air.
Jika massa jenis air = 1 g/mL, kb air = 0,512 oC/m, kf air = 1,86 oC/m, massa atom relatif H =1, C = 12, O = 16, Al = 27, S = 32, Cl = 35,5, dan Cu = 64, maka hitunglah:
a. Titik didih masing-masing larutan tersebut.
b. Titik beku masing-masing larutan tersebut.
c. Tekanan uap masing-masing larutan tersebut, jika tekanan uap air 1 atm.
d. Tekanan osmosis untuk mencegah osmosis pada masing-masing larutan tersebut pada suhu
27oC.