Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit

Materi di alam banyak dijumpai sebagai larutan. Komponen pembentuk larutan adalah zat terlarut (solut) dan pelarut (solven). Pada artikel kali ini akan dibahas sifat fisis larutan yang hanya bergantung pada “jumlah partikel zat terlarut dan bukan pada jenis zat terlarut itu”. Sifat larutan seperti ini dikenal sebagai sifat koligatif larutan. Zat apapun, jika melarut dengan memberikan jumlah partikel yang sama maka larutannya akan memperlihatkan sifat koligatif yang sama.

Penurunan Tekanan Uap

Zat cair murni selalu berada dalam kesetimbangan dengan uapnya pada suhu tertentu. Jadi jumlah uap zat cair murni di atas permukaan cairannya bergantung pada suhu, dan biasanya dicirikan oleh tekanan uapnya.

Pertanyaan pertama berhasil dijawab oleh Von Babo pada awal abad 19. Tetapi pertanyaan terakhir baru terjawab pada 1886 oleh F.M. Raoult. Menurut Raoult bahwa tekanan uap dari larutan yang mengandung zat terlarut tidak mudah menguap secara kuantitatif dapat di perkirakan berdasarkan fraksi mol zat terlarut. Tepatnya, Hukum Raoult berbunyi:

Tekanan uap suatu larutan (P) sama dengan hasilkali antara fraksi mol pelarut (XA) dan tekanan uap pelarut murninya (P°).

Secara matematis:

Plarutan = Xpelarut.P0pelarut

Tekanan uap larutan (Plarutan) akan selalu lebih rendah dari tekanan uap pelarut murni (P°pelarut) oleh adanya zat terlarut.

Dalam pelarut murni. Fraksi-mol total (Xtotal) = fraksi-mol pelarut (Xpelarut). Adanya zat terlarut menyebabkan XpeIarut turun.

Dalam larutan berlaku: Xtotal = Xpelarut + Xzat telarut = 1.

Jadi semakin besar jumlah zat terlarut, semakin rendah nilai Xpelarut, dan semakin rendah tekanan uap larutannya.

Terhadap hubungan di atas dapat diubah seperti berikut:

P = (1 – Xzat terlarut).P°

P = P0 – Xzat terlarut.P0 Û P0 – P = Xzat terlarut.P0

DP = Xzat terlarut

Dengan demikian persamaan 1.2 dapat dinyatakan dalam bentuk:

DP = Xzat terlarut.P0

DP = besarnya penurunan tekanan uap

Persamaan 1.2 menunjukkan semakin besar jumlah zat terlarut semakin tinggi penurunan tekanan uapnya.

Kenaikan Titik Didih Larutan

Titik didih dan titik beku dari suatu zat cair merupakan salah satu ciri dari kemurnian zat cair itu.

titik didih zat cair didefinisikan sebagai,

suhu di mana tekanan uap zat cair itu sama dengan tekanan udara sekitar.

 

Hubungan antara banyaknya zat terlarut dan kenaikan titik didih larutannya adalah:

ΔTb = m.Kb

Dimana: ΔTb kenaikan titik didih; m = molalitas zat terlarut, dan Kd = tetapan titik didih molal

Persamaannya dapat dinyatakan ke dalam bentuk;

Persamaan

Dimana; WA = massa zat terlarut A; WP = massa pelarut P, dan MA = Mr zat terlarut A.

Penurunan Titik Beku Larutan

Selain mengakibatkan penurunan tekanan uap dan kenaikan titik didih, adanya zat terlarut tidak mudah menguap juga mengakibatkan penurunan titik beku larutan. Dalam hubungan ini juga dikenal tetapan penurunan titik beku molal (simbol: Kr).

Tabel. Titik Beku (Tf) dan Harga Kf dari beberapa Pelarut

Pelarut Tf (0C) Kf (0C/molal)
Air, H2O 0,0 1,86
Benzena, C6H6 5,5 4,9
Kloroform, CHCl3 -63,5 4,7
Karbontetraklorida,CCl4 23,9 28,8

 

Hubungan antara banyaknya zat terlarut dan penurunan titik beku adalah:

ΔTf = m.Kf

Dimana. ΔTf = penurunan titik beku. m = molalitas zat terarut, dan Kf = tetapan titik beku molal

Persamaan di atas dapat dinyatakan ke dalam bentuk:

Persamaan 2

Dimana; WA = massa zat terlarut A ; WP = massa pelarut P ; dan MA = Mr zat terlarut A.

Tekanan Osmotik Larutan

Perhatikanlah gambar berikut ini.

Gejala Osmosis
Gambar. Gejala Osmosis (a) keadaan awal, dan (b) keadaan akhir

Gambar. Gejala Osmosis: (a) keadaan awal, dan (b) keadaan akhir.

Gambar di atas memperlihatkan gejala osmosis pada larutan. Osmosis merupakan suatu proses pergerakan molekul pelarut dari pelarut murni (atau larutan encer) ke larutan lebih pekat melalui dinding/selaput semipermiabel. Dinding/selaput semipermiabel adalah benda yang hanya dapat dilewati oleh molekul-molekul pelarut (air).

Ketika Raoult (1897) menemukan hubungan tekanan uap antara larutan encer dan pelarut murninya, J.H. van`t Hoff menemukan bahwa tekanan osmotik (simbol: p) dari larutan encer memenuhi sebuah persamaan yang analog dengan persamaan gas ideal (PV = nRT), yaitu:

persamaan 3

Dimana;

π = tekanan osmosis (dalam Tan)

n = jumlah mol zat terlarut (dalam mol)

V = volume larutan (dalam liter)

T = suhu larutan (dalam Kevin), dan

R = tetapan gas ideal (dalam L Tan.mol-1.K-1)

Persamaan 4

Di mana;

π = tekanan osmosis (dalam atm)

C = konsentrasi larutan (dalam molar),

wA = massa zat terlarut A (dalam g), dan

MA = Mr zat terlarut A (dalam g/mol).

Persamaan di atas memperlihatkan bahwa tekanan osmotik larutan merupakan sifat larutan yang termasuk sifat koligatif larutan. Mengapa? Karena gejala tekanan osmotik juga bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dan bukan pada jenisnya.

Menurut persamaan a atau b, suatu larutan berkonsentrasi 1,0 M mempunyai tekanan osmotik larutan sebesar 22,4 atm pada 0°C.

π = C.R.T

= (1,0 mol.L-1)(0,082 atm.mol-1.K-1)(273 K) = (1,0)( 0.082)( 273) atm.

= 22,4 atm.

Dua larutan yang terpisah oleh selaput semipermiabel tidak akan mengalami osmosis apabila konsentrasi (kepekatan) keduanya sama. Kedua larutan yang tidak mengalami osmosis ini di sebut sebagai larutan isotonik. Sementara untuk larutan encer disebut larutan hipotonik terhadap larutan yang lebih pekat sebaliknya larutan pekat disebut larutan hipertonik terhadap larutan yang lebih encer.

Related Posts