Pertemuan Kedua
Kompetensi dasar : 1. Menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan non-elektrolit dan elektrolit
Standar kompetensi :
2.1. Menjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan, dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan.
2.2. Membandingkan antara sifat koligatif larutan non elektrolit dengan sifat koligatif larutan elektrolit yang konsentrasinya sama berdasarkan data percobaan
Indikator :
1). Menjelaskan pengertian dan perhitungan penurunan tekanan uap pada larutan non elektrolit
2). Menjelaskan pengertian dan perhitungan kenaikan titik didih pada larutan non elektrolit
3). Menjelaskan pengertian dan perhitungan penurunan titik beku pada larutan non elektrolit
4). Menjelaskan pengertian dan perhitungan tekanan osmosis pada larutan non elektrolit
Pertemuan : Kedua
Alokasi waktu : 2 jam pelajaran ( 2 x 45 menit)
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajarai materi ini, diharapkan Siswa dapat :
1). Dapat menjelaskan pengertian dan perhitungan penurunan tekanan uap pada larutan non elektrolit
2). Dapat menjelaskan pengertian dan perhitungan kenaikan titik didih pada larutan non elektrolit
3). Dapat menjelaskan pengertian dan perhitungan penurunan titik beku pada larutan non elektrolit
4). Dapat menjelaskan pengertian dan perhitungan tekanan osmosis pada larutan non elektrolit
B. Materi Ajar
1). Larutan non elektrolit
2). Penurunan tekanan uap non elektrolit
3). Kenaikan titik didih non elektrolit
4). Penurunan titik beku non elektrolit
5). Tekanan osmosis non elektrolit
C. Sumber Belajar
Hermanto, Ari dan Ruminten.2009. Kimia 2 untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional
Liliasari . 1996 . Kimia 3 . Jakarta : Depdikbud
Muchtaridi dan Sandri Justiana . 2007 . Kimia 3 Untuk SMA Kelas XII . Jakarta : Yudistira
I. Materi
A. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN NON ELOKTROLIT
Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak mengion). Tergolong ke dalam jenis ini misalnya:
- Larutan urea
- Larutan sukrosa
- Larutan glukosa
- Larutan alkohol dan lain-lain
Larutan yang mengandung jumlah partikel zat terlarut yang sama,akan memperlihatkan harga ∆P (penurunan tekanan uap), ∆Tf (penurunan titik beku), ∆Tb (kenaikan titik didih), dan π (tekanan osmotic) yang sama. Makin banyak jumlah partikel zat yang terlarut, makin besar pula harga ∆P,∆Tf ,∆T,dan π.
1. Penurunan Tekanan Uap Jenuh
Jika suatu zat dimasukkan ke dalam suatu ruangan tertutup, zat itu akan menguap mengisi ruangan itu sampai jenuh. Dalam keadaan seperti itu, terjadi kesetimbangan dinamis antara zat tersebut (cair atau padat) dengan uapnya. Kita tahu bahwa setiap gas memiliki sifat menekan ke segala arah, begitupun yang dilakukan oleh uap zat tersebut. Tekanan yang ditimbulkan oleh uap yang mengisi ruangan tertutup disebut tekanan uap. Apabila dalam ruangan itu uapnya sudah jenuh, tekanan yang ditimbulkannya adalah tekanan uap jenuh.
Berdasarkan tekanan uapnya, zat terlarut dapat dibedakan menjadi zat yang mudah menguap (volatil) dan zat yang tidak mudah menguap (nonvolatil). Zat volatil memiliki gaya tarik antar partikel yang lemah sehingga mudah menguap, sedangkan zat nonvolatil memiliki gaya tarik antar partikel yang relatif besar sehingga tidak mudah menguap.
Dalam suatu larutan, tekanan uap larutan memiliki tekanan yang lebih kecil dibandingkan tekanan uap pelarut murninya. Mengapa demikian? Hal itu terjadi karena pada awalnya di dalam larutan hanya ada interaksi antara pelarut dengan pelarut saja. Setelah ada zat terlarut, molekul-molekul pelarut ‘terpaksa’ harus berinteraksi dengan zat terlarut sehinggga pelarut lebih sulit untuk menguap.
 |
| Chemistry |
Gb1. Tekanan uap pelarut Gb2. Tekanan uap larutan
Gambar memperlihatkan terjadinya kesetimbangan dinamis antara zat cair dengan uap jenuhnya
 |
| chemistry |
Tekanan uap jenuh dipengaruhi oleh jenis zat dan suhu. Jika zat yang memiliki gaya tarik-menarik antarpartikel relatif besar, maka zat tersebut sukar menguap sehingga memiliki tekanan uap jenuh yang relatif kecil. Contoh garam dan gula. Bagaimana jika zat yang memiliki gaya tarik-menarik antarpartikel relatif lemah? Untuk zat yang memiliki gaya tarik menarik antar partikel relatif lemah, maka zat tersebut akan mudah menguap. Sehingga, zat ini memiliki tekanan uap jenuh yang relatif tinggi. Contoh etanol dan eter.
Selain jenis zat, tekanan uap jenuh juga dipengaruhi oleh suhu. Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik molekulmolekul cairan bertambah besar sehingga lebih banyak molekul yang dapat meninggalkan permukaan memasuki fase gas. Hal ini mengakibatkan molaritas cairan makin besar yang artinya tekanan uap jenuhnya juga semakin besar. Apa yang dapat kalian simpulkan? Jika suhu dinaikan, maka tekanan uap jenuh akan bertambah besar.
Adakah pengaruh zat terlarut terhadap tekanan uap jenuh larutannya? Bagaimana pengaruh itu? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, perhatikan data tekanan uap jenuh beberapa larutan pada suhu 28 °C di bawah ini :
Tekanan uap jenuh air = 28,36 mmHg
Tekanan uap larutan urea 0,1 M = 27,85 mmHg
Tekanan uap larutan urea 0,2 M = 27,34 mmHg
Apa yang dapat kalian simpulkan tentang ketiga tekanan uap tersebut? Berdasarkan data di atas, dapat disimpulkan bahwa tekanan uap suatu larutan akan semakin kecil, jika molaritas larutan semakin besar (bertambahnya zat terlarut). Hal ini dikarenakan molaritas larutan yang semakin besar, mengakibatkan fraksi mol zat terlarut juga bertambah besar.
Francois Raoult (dikenal Raoult), seorang ahli kimia dari Perancis mendapatkan hubungan antara tekanan uap jenuh larutan dengan tekanan jenuh pelarut dari konsentrasi larutan. Menurut Raoult, jika zat nonelektrolit yang sukar menguap dilarutkan, maka besarnya tekanan uap larutan tersebut dirumuskan sebagai berikut.
P = P°. XA
P = tekanan uap jenuh larutan ................... (mmHg)
Po = tekanan uap jenuh pelarut murni ........ (mmHg)
XA = fraksi mol pelarut
Karena zat terlarut sukar menguap(nonvolatil), maka diperoleh hubungan P larutan sebagai berikut.
P = P° . XA di mana XA < 1 sehingga P < P°
Dari persamaan ini nampak bahwa terjadi penurunan tekanan uap dari pelarut. Besarnya penurunan tekanan uap tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut.
ΔP = P° - P
= P° - (P° . XA)
= P° (1 - XA)
karena XA + XB = 1, maka ΔP = P° . XB
Jadi, penurunan tekanan uap pelarut tergantung pada banyaknya molaritas zat terlarut, sehingga tidak tergantung pada jenis zat terlarut. Larutan yang memenuhi hukum-hukum di atas disebut larutan ideal dan itu terdapat pada larutan encer.
Berdasarkan pada Hukum Raoult yang telah diuraikan di atas, dapat ditentukan penurunan tekanan uap pelarut (ΔP) jika Mr zat terlarut diketahui. Sebaliknya, Mr zat terlarut dapat ditentukan jika ΔP dapat diukur.
Contoh :
1. Tentukan tekanan uap jenuh air pada larutan yang mengandung 12 % massa urea CO(NH2)2, jika diketahui tekanan uap jenuh air pada suhu 30°C = 31,82 mmHg.
Jawab :
Dalam 100 gram larutan terdapat Massa urea 12 % =12/100 × 100 g = 12 g
Jumlah mol urea = 12/60 mol = 0,2 mol
Massa pelarut (air) = (100 - 12) g = 88 g
Jumlah mol air = 88 g/18 = 4,89 mol
P = P° . XA = 31,82 mmHg × 0,96 = 30,55 mmHg
Jadi, tekanan uap jenuh air dengan adanya zat terlarut menurun menjadi 30,55 mmHg.
2. Larutan nonelektrolit terdiri atas 10 gram zat terlarut B yang sukar menguap dan 200 gram zat pelarut A. Pada suhu tertentu, tekanan uap larutan adalah 434,10 mmHg. Jika pada suhu tersebut tekanan uap jenuh pelarut A murni sama dengan 442,20 mmHg, maka hitung massa molekul relatif zat terlarut B (Mr A = 74).
Jawab :
Jumlah mol zat terlarut (B), nB =(10/Mr B ) mol
Jumlah mol pelarut (A) = 200/74 = 2,7 mol
……………(i)
P = P° . XA
434,10 mmHg = 442,20 mmHg . XA
XA = 0,98 ...................................................(ii)
Berdasarkan persamaan (i) dan (ii) diperoleh
Jadi, massa molekul relatif zat terlarut adalah 181,5
Rumus penurunan tekanan uap jenuh dengan memakai faktor Van't Hoff adalah :
2.Kenaikan Titik Didih
Adanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Masih ingat definisi titik didih? Yup, titik didih adalah suhu dimana terjadi perubahan wujud dari cair menjadi uap (gas). Tahukah kamu bahwa normalnya titik didih zat cair terjadi pada suhu dimana tekanan uapnya adalah 1 atm.
Apa artinya?
Apabila kita merebus air dalam panci tertutup, maka air tersebut akan mendidih saat tekanan uap dalam panci mencapai 1 atm, oleh sebab itulah merebus air dalam keadaan tertutup lebih cepat mendidih dibandingkan dengan keadaan terbuka.
Bagimana titik didih air apabila kita menambahkan gula didalamnya, apakah titik didihnya naik atau turun?
Titik didih larutan lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih pelarut murninya. Jadi apabila kita membandingkan titik didih air murni dengan larutan gula maka titik didih larutan gula akan lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih air murni. Hal ini dapat disimpulkan sebagai berikut, Untuk larutan non elektrolit kenaikan titik didih dinyatakan dengan:
Pelarut + zat terlarut non-volatil larutan tekanan uapnya rendah titik didih menjadi lebih tinggi dibandingkan pelarut murni. Dari sini muncul istilah kenaikan titik didih larutan yang dirumuskan sebagai :
ATb = kenaikan titik didih (oC)
m = molalitas larutan
Kb = tetapan kenaikan titik didih molal
Karena : m = (W/Mr) . (1000/p) ; (W menyatakan massa zat terlarut)
Maka kenaikan titik didih larutan dapat dinyatakan sebagai:
ATb = (W/Mr) . (1000/p) . Kb
Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai:
Tb = (100 + rTb)oC
Contoh :
Berapa titik didih 36 gram glukosa dengan Mr=180 g/mol dalam 250 gram air, jika diketahui Kb benzene 0,52 oC.Kg/mol?
ATb = (W/Mr) . (1000/p) . Kb
ATb = (36/180) . (1000/250) . 0,52 oC.Kg/mol = 0,24 oC
Tb untuk glukosa =Tb air-Tb= 100,24 oC
Coba sendiri !!!
Berapa titik didih 4,9 gram asam sulfat dengan Mr=98 g/mol dalam 250 gram air, jika diketahui Kb air 0,52 oC.Kg/mol?
3. Penurunan titik beku ( )
Didaerah yang dingin biasanya didalam air radiator ditambahkan etilen glukol. Mengapa? Didaerah dingin air radiator mudah membeku sehingga kendaraan akan mudah rusak. Mengatasi maslah ini maka ditambah etilenglukol supaya air yang ada di air radiator tidak cepat membeku. Pada prinsip dimana air secara normal pada 1 atm akan membeku pada suhu 0 oC, namun dengan penambahan etilen glukol air tidak membeku pada suhu tersebut. Selain dari etilen glukol (antifreeze) ada juga methanol, etanol, isopropyl alcohol, dan lainya yang digunakan sebagai antifreeze.
Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai :
ATf = m . Kf = W/Mr . 1000/p . Kf
dimana:
ATf = penurunan titik beku
m = molalitas larutan
Kf = tetapan penurunan titik beku molal
W = massa zat terlarut
Mr = massa molekul relatif zat terlarut
p = massa pelarut
Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai:
Tf = (O - Tf)oC
Tabel Tetapan kenaikan Titik didih Molal (Kb) dan Tetapan penurunan Titik Beku Molal (Kf) dari beberapa Pelarut (tekanan 1 atm)
Pelarut Titik Didih (oC) Kb Titik Beku (oC) Kf
Air 100,0 0,52 0,00 1,86
Asan asetat 118,3 3,07 16,6 3,57
Benzena 80,20 2,53 5,45 5,07
Klorofrom 61,20 2,63 - -
Contoh :
Tentukan penurunan titik beku jika 0,05 mol naftalena dilarutkan kedalam 400 gram air, diketahui Kf air sebesar 1,86 oC.Kg/mol dan Mr naftalena sebesar 128 g/mol
ATf = m . Kf = W/Mr . 1000/p . Kf
ATf = m . Kf = 400/128 . 1000/0,05 . 1,86 = 0,23 oC
Coba sendiri!!!
Jika 0,2 mol sukrosa dilarutka ke dalam 250 gram air. Tentukan penurunan titik bekunya?
4. tekanan osmotik ( )
Tekanan osmotik adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis).
 |
| Chemistry |
Menurut VAN'T Hoff tekanan osmotik mengikuti hukum gas ideal:
PV = nRT
Karena tekanan osmotik = , maka :
= n/V R T = C R T = M R T
dimana :
M= molaritas
= tekanan osmotik (atmosfir)
C = konsentrasi larutan (mol/liter= M)
R = tetapan gas universal = 0.082 liter.atm/moloK
T = suhu mutlak (oK)
- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih rendah dari yang lain
disebut larutan Hipotonis.
- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih tinggi dari yang lain
disebut larutan Hipertonis.
- Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmotik sama disebut
Isotonis.
Contoh:
Jika 3,6 gram glukosa dengan Mr sebesar 180 g/mol dilarutkan kedalam air sampai volumenya 200 mL pada suhu 27 oC, berapa tekanan osmosis larutan tersebut?
200 mL= 0,2 L
27 oC= 27=273 = 300 K
= n/V R T= (3,6/180.0,2). (0,082).(300) =2,46 atm
Coba sendiri!!!
Jika diketahui tekanan osmosis larutan 10 gram asam benzoate, dalam benzene adalah 2 atm pada suhu tertentu, larutan 20 gram senyawa dimernya dalam pelarut yang sama mempunyai tekanan osmosis sebesar?
II. Rangkuman
1. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion-ion.
2. Hubungan antara tekanan uap jenuh larutan dengan tekanan jenuh pelarut dari konsentrasi larutan dengan rumus : P = P°. XA, maka :
ΔP = P° - P
= P° - (P° . XA)
= P° (1 - XA)
karena XA + XB = 1, maka ΔP = P° . XB
3. kenaikan titik didih larutan dapat dinyatakan sebagai:
ATb = (W/Mr) . (1000/p) . Kb
Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai:
Tb = (100 + rTb)oC
4. penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai :
ATf = m . Kf = W/Mr . 1000/p . Kf
5. tekanan osmotik = , maka :
= n/V R T = C R T = M R T
III. Penugasan / latihan dan evaluasi
1. Apakah yang dimaksud dengan penurunan titik beku, kenaikan titik didih, tekanan osmotic , tekanan uap jenuh?
2. Tentukan tekanan uap air pada larutan yang mengandung 18% massa urea, jika tekanan air murni pada temperature 30 oC adalah 33 mmHg
3. Berapakah Mr zat nonelektrolit jika diketahui massanya 3,42 gram dilarutkan pada 200 gram air yang mendidih pada temperature 100, 026 oC dengan Kb air 0,52 oC?
4. Suatu alkena sebanyak 28 gram dilarutkan dalam 250 gram benzene ( Kf = 5, 0 ). Ternyata larutan itu membeku pada suhu -30 C. jika titik beku benzene adalah 50 C, tentukan rumus molekul alkena tersebut ( C = 12 ; H = 1 )
5. Seorang pasien memerlukan larutan infus glukosa. Jika tekanan osmotic cairan tubuh adalah 7,7 atm berapakah kemolaran larutan glukosa agar isotonis terhadap cairan tubuh ?
IV. Langkah Pratikum Sederhana
4. Alat dan Bahan
• wortel
• air
• garam
• wadah
• stopwatch
5. Pelaksanaan
ambillah umbi wortel yang kering dan keriput atau tidak segar lagi
siapkan larutan garam yang telah dilarut dengan air pada wadah
wortel yang keriput tadi diamati perubahn yang terjadi setiap 30 menit
1. Hasil
Amatilah perubahan yang terjadi setiap 10 menit dan simpulkan hasil pengamatan yang dilakukan!
