Sifat Koligatif Larutan [PDF]

Citation preview

418



A. CAPAIAN PEMBELAJARAN DAN INDIKATOR Capaian Pembelajaran Mahasiswa dapat



Indikator a. Menjelaskan pengertian larutan dan komponennya.



memahami konsep



b. Mengerjakan perhitungan yang berhubungan dengan



larutan dan



konsentrasi.



komponennya serta



c. Menjelaskan pengertian sifat koligatif larutan.



melakukan



d. Menyebutkan macam-macam sifat koligatif larutan.



perhitungan terkait



e. Menjelaskan pengertian hukum Raoult.



dengan berbagai jenis



f. Melakukan perhitungan terkait sifat koligatif larutan.



konsentrasi dan sifat koligatif larutan.



B. REFERENSI 1. Ahmad,H. Penuntun Belajar Kimia Dasar, Seri 1-6. Bandung: PT Citra Aditya Bakti. 2. Brady, J.E. dan Humiston, E. (Alih Bahasa). 2008. General Chemistry, 5th Edition. John Willey and Sons. 3. Chang, R. 2005. Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti, Edisi 3 Jilid 2. Erlangga : PT. Gelora Aksara Pratama. 4. Chang, R. 2010. Chemistry, 10thEd. New York: McGraw-Hill. 5. Chang, R., Overby, J., 2011, General Chemistry: The Essential Conceps, 6th edition, New York: Mc Graw- Hill. 6. Jespersen, N.D., Brady, J.E., Senese, F.A. & Hyslop, A. 2010. Chemistry: The Molecular Nature Of Matter, 6th Edition. New York: John Wiley & Sons. 7. John W Hill, Ralph H Petrucci, Prentice Hall, General Chemistry, New Jersey, 1999. 8. Keenan, Kleinfelter, Wood, A. Hadyana Pudjaatmaka (alih bahasa). 2007. Kimia Universitas Jilid I dan II. Jakarta: Erlangga. 9. Oxtoby, D.W., Gillis, H.P. & Campion, A. 2012. Principles of Modern Chemistry 7th Edition. USA: Cengage Learning. 10. Seager, S.L. & Slabaugh, M.R., 2013, Chemistry For Today: General, Organic, and Biochemistry, Singapore: Cengage Learning. 11. Stanton, B., Lin Zhu, At Wood. C.H., 2009, Experiment in General Chemistry: Featuring Measure Net (2 nd Ed), Singapore: Cengage Learning. 12. Syukri, S. 2010. Kimia Dasar, Jilid I-III. Bandung: Penerbit ITB Press.



418 13. Timbarlake, K.C. 2011. Chemistry: An Introduction to General Organic, Biological Chemistry (11 th Edition). New York: Prentice Hall. 14. Whitten, K.W. 2000. General Chemistry. Singapore: Cengage Learning.



C.



TUJUAN AKHIR Setelah mempelajari secara keseluruhan materi kegiatan belajar dalam Buku Ajar ini mahasiswa mampu : 1. Memahami konsep dasar larutan dan komponen, hukum roult dan sifat koligatif larutan. 2. Memahami perhitungan terkait konsentrasi (Persen berat ( % berat), Persen volume (% volume), Fraksi mol (x), Kemolaran (M), Keformalan (F), Kemolalan (m), Kenormalan (N), Bagian persejuta (ppm). 3. Memahami perhitungan terkait hukum roult dan sifat koligatif larutan (Kenaikan titik didih, Penurunan titik beku, Penurunan tekanan uap dan Tekanan osmotik).



 Untuk mempermudah tercapainya tujuan akhir pembelajaran tersebut, perhatikanlah peta konsep di bawah ini. Setelah peta konsep kalian kuasai, perhatikan kata kunci yang merupakan kunci pemahaman materi larutan dan komponennya. Di bawah peta konsep adalah kata kunci dalam buku ajar ini.



PETA KONSEP LARUTAN



Komponennya



418



Konsentrasi



Sifat Koligatif



Hukum Roult



Meliputi Terdiri dari Kenaikan titik didih



Persen berat



Persen volume



Keformalan



Kemolalan



Fraksi mol



Kemolaran



Kenormalan



Bagaian persejuta



tb = Kb m



Penurunan titik didih



tf = Kf m



Tekanan osmotik



n p = 2 RT ⇒ p = C R T v



KATA KUNCI  Persen berat  Persen volume  Fraksi mol  Kemolaran



 Keformalan  Kemolalan  Kenormalan  Bagian persejuta



 Kenaikan titik didih  Penurunan titik didih  Tekanan osmotik



2 2



KONSEP DASAR B A B A B B LARUTAN DAN



KOMPONENNYA Capaian Pembelajaran: Mahasiswa dapat memahami konsep larutan dan komponennya serta melakukan perhitungan terkait dengan berbagai jenis konsentrasi dan sifat koligatif larutan.sifat k Indikator Pembelajaran: 1. Menjelaskan pengertian larutan dan komponennya.e 2. Melakukan perhitungan yang berhubungan dengan konsentrasi



418



Tujuan Pembelajaran 1. Melalui



diskusi,



mahasiswa



mampu menjelaskan



pengertian



larutan dan



komponennya. 2. Melalui praktikum, mahasiswa mampu melakukan perhitungan yang berhubungan dengan konsentrasi secara tepat. 3. Melalui kegiatan praktikum, mahasiswa mampu menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan dengan tepat. 4. Melalui kegiatan praktikum, mahasiswa mampu melakukan perhitungan terkait sifat-sifat koligatif larutan dengan tepat. 5. Melalui kegiatan membaca uraian materi, mahasiswa mampu menjelaskan .



hubungan antara sifat koligatif larutan dengan hukum raoult secara tepat.



Konsep Dasar Larutan dan Komponennya



Kegiatan 1 Merumuskan Masalah Pada Kegiatan ini mahasiswa disajikan suatu persoalan kontekstual tentang konsep dasar larutan dan komponennya yang berfungsi melatih proses berpikir sehingga melalui kegiatan ini mahasiswa memperoleh pengalaman yang sangat berharga sebagai upaya mengembangkan mental mahasiswa. Analisis masalah 1



418 Apakah anda tahu mengapa dikatakan laut mati? Laut 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.



Gambar 1.1 Laut Mati Laut mati merupakan sebuah Danau asin (bukan laut, karena berada pada daratan), istilah laut di pakai dikarenakan luasan nya yang mencapai 76 Km panjangnya dan memiliki lebar 16 Km, jadi bisa di bayangkan kalau danau ini begitu luas (tapi danau ini telah mengalami penyempitan dan pengurangan debit air dikarenakan oleh penguapan yang berlebihan dan kurangnya pasokan air dari Sungai Jordan). Okelah untuk selanjutnya kita sebut saja danau ini Laut.Laut ini berada pada 420 meter di bawah permukaan laut yang merupakan daerah terendah di permukaan bumi (sedangkan titik terdalam di bumi sendiri di pegang oleh palung mariana). Laut mati berada diantara wilayah Jordania dan Israel. Kadar garam yang begitu besar pada laut ini membuat kita bisa mengapung diatasnya tanpa susah susah berenang, bahkan sambil membaca buku sekalipun! Aneh memang, tapi itulah kejadian alam. Konon kadar garam di laut mati ini mencapai 31.5 % ( itu berarti 9



418 kali lipat dari kadar garam laut normal yang sekitar 3,5 %. Karena kadar salinitas nya tersebut maka semua benda bisa mengapung diatasnya. Ayo membaca ! PERISTIWA PENURUNAN TITIK BEKU



Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan penurunan titik beku? Kita tahu bahwa air murni membeku pada suhu 0oC, dengan adanya zat terlarut misalnya saja kita tambahkan gula ke dalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0 oC, melainkan akan turun dibawah 0oC, inilah yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”. Jadi larutan akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Contohnya : Larutan garam dalam air akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya yaitu air, atau larutan fenol dalam alkohol akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya yaitu alkohol. Mengapa hal ini terjadi ? akan lebih mudah apabila dijelaskan dari sudut pandang termodinamik sebagai berikut. Contoh, air murni pada suhu 0 0C. pada suhu ini air berada pada kesetimbangan antara fasa cair dan fasa padat. Artinya, kecepatan air berubah wujud dari cair ke padat atau sebaliknya adalah sama, sehingga bisa dikatakan fasa cair dan fasa padat pada kondisi ini memiliki potensial kimia yang sama, atau dengan kata lain tingkat energi kedua fasa adalah sama. Besarnya potensial kimia dipengaruhi oleh temperatur, jadi pada suhu tertentu potensial kimia fasa padat atau fasa cair akan lebih rendah daripada yang lain, fasa yang memiliki potensial kimia yang lebih rendah secara energy lebih disukai, mislanya pada suhu 2 C fasa cair memiliki potensial kimia yang lebih rendah dibandingkn fasa padat sehingga suhu ini maka air cenderung berada pada fasa cair, sebalinya pada suhu -1 C fasa padat memiliki potensial kimia yang lebih rendah sehingga pada suhu ini air cenderung berada pada fasa padat. Apabila kedalam air murni kita larutkan garam dan kemudian suhunya kita turunkan sedikit demi sedikit, maka dengan berjalannya waktu pendinginan maka perlahanperlahan sebagian larutan akan berubah menjadi fasa padat sehingga pada suhu tertentu akan berubah menjadi fasa padat secara keseluruhan . pada umumnya zat terlarut lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat, akibatnya pada saat proses



418 pendinginan berlangsung larutan akan mempertahankan fasanya dalam keadaan cair ,sebab secara energy larutan lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat, hal ini menyebabkan potensial kimia pelarut dalam fasa cair akan lebih rendah (turun) sedangkan potensial kimia pelarut dalam fasa padat tidak terpengaruh. Maka akan lebih banyak energi yang deperlukan untuk mengubah larutan menjadi fasa padat karena titik bekunya menjadi lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Inilah sebab mengapa adanya zat terlarut akan menurunkan titik beku larutannya.



Dari wacana di atas tersebut, jawablah pertanyaan dibawah ini! 1. Apakah titik beku akan mengalami penurunan apabila ditambahkan zat terlarut? Jelaskan!



2. Berdasarkan analisis masalah 1, pada saat kapan proses pembekuan terjadi ? jelaskan!



3. Mengapa larutan titik bekunya lebih rendah dibandingkan pelarutnya? Dan Apa yang membedakan titik beku larutan dan titik beku plarut murni? Jelaskan!



4. Berdasarkan wacana yang sudah dibaca, apa yang dapat Anda simpulkan mengenai konsep larutan dan komponennya? Uraikan pendapat Anda!



418



Analisis masalah 2 PERISTIWA KENAIKAN TITIK DIDIH Mengapa merebus telur di daerah pantai lebih cepat matang dibandingkan di pegunungan? Karena, pada ketinggian 0 meter dari permukaan laut, tekanan udara = 1 atm. Pada tekanan 1 atm air mendidih pada suhu 100 0C. Pada tekanan dibawah 1 atm air mendidih pada suhu lebih kecil dari 1 atm, semakin tinggi posisi suatu tempat , misalnya dipegunungan, tekanan udara semakin kecil. Jadi air mendidih didaerah tersebut semakin dibawah 1000C. Ketika air mendidih (merubah wujud dari cair ke gas) suhunya akan konstan walaupun terus dipanaskan. PERISTIWA PENURUNAN TEKANAN UAP Botol mineral yang sebagian isinya sudah kita minum, lalu kita diamkan, lama kelamaan dinding botol bagian atas akan ada titik embun, semula sedikit, semakin lama semakin rapat. Titik-titik uap yang mengembun di dinding botol akan mencapai kerapatan tertentu, sampai seolah-olah tidak ada lagi air yang menguap, padahal



sebenarnya



penguapan



terus



terjadi



tetapi



dibarengi



dengan



418 pengembunan. Keadaan inilah yang disebut sebagai keadaan uap jenuh. Jika tekanan akibat uap jenuh pada botol tersebut kita ukur dengan alat pengukur tekanan, maka angka hasil pengukuran itulah yang disebut sebagai tekanan uap jenuh. Jika ke dalam botol mineral tadi kita larutkan gula atau garam atau sirup, kemudian kita tunggu sampai keadaan uap jenuh, lalu kita ukur tekanannya, maka hasil pengukuran akan menunjukkan angka yang lebih kecil dari tekanan uap jenuh air murni. Hal ini menunjukkan bahwa partikel zat terlarut akan menurunkan tekanan uap jenuh. Kenapa terjadi penurunan tekanan uap jenuh? Hal ini dikarenakan partikel-partikel pelarut murni yang akan menguap, terhalang oleh partikel-partikel zat terlarut, sehingga hanya sedikit partikel pelarut yang dapat menguap, sehingga tekanan yang dihasilkan juga sedikit.



Dari gambar dan penjelasan di analisis masalah 2, jawablah pertanyaan di bawah ini!



1. Bagaimana proses terjadinya pendidihan? jelaskan!



2. Bagaiman suatu zat cair dikatakan mendidih? jelaskan!



418 3. Apabila pada pelarut murni kita tambahkan sejumlah zat terlarut yang tidak mudah menguap, apa yang akan terjadi?



4. Bagaimana hubungan penurunan tekanan uap dengan jumlah partikel?



Untuk dapat membuktikan jawaban anda lakukan kegiatan 2 di bawah ini dan buatlah hipotesis dari rumusan masalah yang telah diberikan oleh dosen serta ujilah hipotesis yang telah anda buat melalui kegiatan 2 di bawah ini. Rumusan Masalah



1. Apakah yang dimaksud dengan larutan? 2. Apakah yang dimaksud dengan penurunan titik beku? 3. Apakah yang dimaksud dengan kenaikan titik didih? 4. Apakah yag dimaksud dengan penurunan tekanan uap? 5. Apakah yang dimaksud dengan tekanan osmotik?



Kegiatan 2 Mengajukan Hipotesis



418 Buatlah hipotesis tentang konsep larutan dan komponennya berdasarkan rumusan masalah di atas.



Hipotesis ...............................................................................................



............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... 



Hipotesis : jawaban sementara dari suatu permasalahan yang dikaji.Sebagai jawaban sementara, hipotesis perlu diuji kebenarannya.



KEGIATAN 3 Mengumpulkan Data Pada kegiatan 3 ini pilihlah ketua dari kelompok Anda dan lakukan pembagian tugas untuk melakukan percobaan pembuktian hipotesis yang Anda buat pada kegiatan “Ayo Mencoba” dan melakukan studi literatur pada kegiatan “Ayo Belajar” serta referensi lain yang relevan.



Percobaan 1 Membuat Suatu Larutan



1. Tujuan: Melalui percobaan mahasiswa dapat mengetahui cara pembuatan larutan dengan konsentrasi tertentu. 2. Alat dan Bahan Alat



Bahan



418     



Gelas kimia Botol semprot Pengaduk Labu Ukur Neraca



 NaCl(s)  H2SO4  Aquades



3. Rencana Kerja a. Tentukan urutan langkah kerja percobaan untuk membuktikan hipotesis Anda sehingga bersifat sistematis. b. Konsultasikan kepada dosen pembimbing, apakah rencana kerja Anda sudah benar dan dapat dikerjakan. c. Lakukan percobaan sesuai urutan langkah kerja yang telah Anda susun secara sistematis.



No. 1.



2. 3.



Langkah kerja Hitung berapa gram zat yang akan ditimbang untuk zat terlarut berupa padatan(NaCl) dan berapa mL H 2SO4 yang perlu diencerkan pada konsentrasi tersebut.



Urutan ke



Buatlah dua konsentrasi dari dua jenis senyawa. Larutkan bahan (NaCl) yang sudah ditimbang dalam gelas kimia dan encerkan H2SO4 dalam labu ukur 100 mL hingga tepat garis batas.



4. Data pengamatan Tuliskan hasil pengamatan Anda pada tabel berikut! Pembuatan larutan H2SO4 Larutan



I II III IV



Konsentrasi Molaritas (M) Normalitas (N) 0,5 2 .... ....



..... .... 0,1 0,05



Jumlah zat yang diperlukan (ml) ..... ..... ..... ......



Volume larutan yang dibuat (ml) 50 50 50 50



418 Pembuatan Larutan NaCl Larutan



Konsentrasi % massa Ppm



Jumlah zat yang Volume larutan diperlukan yang dibuat (ml) (gram) I 30 ..... ..... 50 II 25 .... ...... 50 III ..... 10000 ...... 50 IV ..... 5000 ...... 50 Dari data yang diperoleh dapat digunakan untuk menguji hipotesis, tetapi sebelum itu jawablah pertanyaan berikut ini sebagai panduan analisa data. 5. Analisis dan Interpretasi Data Untuk membimbing Anda menganalisis dan menginterpretasikan data yang Anda peroleh, jawab dan diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut ini: a. Apa yang dapat Anda jelaskan dari hasil pengamatan pada langkah pertama yang sudah Anda susun?



b. Bagaimana pendapat Anda dengan langkah kedua? Berapa konsentrasi dari dua senyawa tersebut?



c. Bagaimana pendapat Anda dengan langkah ketiga? Berapa gram NaCl yang akan dilarutkan kedalam gelas kimia?



d. Bagaimanakah cara menghitung konsentrasi NaCl dan H2SO4 dalam suatu larutan?



6. Kesimpulan Berdasarkan analisis dan interpretasi data, kesimpulan yang dapat Anda peroleh pada percobaan kali ini adalah:



418 ………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …………….......................................



Percobaan 2 Mengukur titik beku suatu larutan



1. Tujuan: Melalui percobaan mahasiswa dapat mengukur titik beku suatu larutan. 2. Alat dan Bahan        



Alat Neraca  Tabung reaksi Sendok Pengaduk Gelas kimia Pipet Thermometer Rak tabung reaksi



3. Rencana Kerja



    



Bahan Air suling Butiran es batu Urea 1 M & 2 M Nacl 1 M & 2 M Garam



418 a. Tentukan urutan langkah kerja percobaan untuk membuktikan hipotesis Anda sehingga bersifat sistematis. b. Konsultasikan kepada dosen pembimbing, apakah rencana kerja Anda sudah benar dan dapat dikerjakan. c. Lakukan percobaan sesuai urutan langkah kerja yang telah Anda susun secara sistematis. No.



Langkah kerja



Urutan ke



Masukkan butiran-butiran es batu dalam gelas kimia plastik 1.



sampai kira-kira ¾ nya. Tambahkan 4 sendok makan garam dapur. Aduk campuran ini dengan sendok. Campuran ini adalah campuran pendingin. Isi tabung reaksi dengan air suling sebanyak 5 ml



2.



menggunakan pipet. Masukkan tabung ke dalam gelas kimia berisi campuran pendinginan sambil mengaduk campuran pendingin sampai air atau larutan dalam tabung reaksi membeku seluruhnya.



3.



Keluarkan tabung reaksi dari campuran pendingin. Saat larutan mulai meleleh masukkan thermometer. Bacalah thermometer saat garis penunjuk pada thermometer dalam keaadaan konstan lalu catat suhu yang ditunjukkan oleh thermometer pada air (pelarut).



4. Data pengamatan Tuliskan hasil pengamatan Anda pada tabel berikut! No Percobaan Hasil pengamatan . 1. 2. 3. Dari data yang diperoleh dapat digunakan untuk menguji hipotesis, tetapi sebelum itu jawablah pertanyaan berikut ini sebagai panduan analisa data. 5. Analisis dan Interpretasi Data



418 Untuk membimbing Anda menganalisis dan menginterpretasikan data yang Anda peroleh, jawab dan diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut ini: a. Apa yang dapat Anda jelaskan dari hasil pengamatan pada langkah pertama yang sudah Anda susun?



b. Bagaimana pendapat Anda dengan langkah kedua? Apakah larutan dalam tabung reaksi membeku seluruhnya?



c. Bagaimana pendapat Anda dengan langkah ketiga? Pada saat kapan larutan mulai meleleh?



d. Bagaimanakah



cara



membaca



thermometer



saat



garis



penunjuk



pada



thermometer dalam keaadaan konstan?



6. Kesimpulan Berdasarkan analisis dan interpretasi data, kesimpulan yang dapat Anda peroleh pada percobaan kali ini adalah: ………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………



Percobaan 3



418



Mengamati Kenaikan Titik Didih Suatu Larutan 1. Tujuan: Melalui percobaan mahasiswa dapat mengamati kenaikan titik didih suatu larutan. 2. Alat dan Bahan    



Alat Gelas kimia (3 buah) Pembakar spiritus (3 buah) Kaki tiga (3 buah) Termometer (3 buah)



Bahan  Akuades (100 ml)  Larutan NaCl (100 ml)  Larutan gula (100 ml)



3. Rencana Kerja a. Tentukan urutan langkah kerja percobaan untuk membuktikan hipotesis Anda sehingga bersifat sistematis. b. Konsultasikan kepada dosen pembimbing, apakah rencana kerja Anda sudah benar dan dapat dikerjakan. c. Lakukan percobaan sesuai urutan langkah kerja yang telah Anda susun secara sistematis.



No . 1.



2. 3. 4.



Langkah kerja



Masukkan akuades ke dalam gelas kimia pertama, larutan NaCl ke dalam gelas kimia kedua, dan larutan gula ke dalam gelas kimia ketiga. Ukur suhu larutan saat mendidih menggunakan termometer. Catat suhu larutan dalam tabel pengamatan. Didihkan ketiga larutan dalam gelas kimia tersebut secara bersamaan.



4. Data Hasil Pengamatan Tuliskan hasil pengamatan Anda pada tabel berikut! Larutan



Titik didih (0C)



Aquades



………………………………



NaCl



………………………………



Gula



………………………………



Urutan ke



418



Dari data yang diperoleh dapat digunakan untuk menguji hipotesis, tetapi sebelum itu jawablah pertanyaan berikut ini sebagai panduan analisa data.



5. Analisis dan Interpretasi Data Untuk membimbing Anda menganalisis dan menginterpretasikan data yang Anda peroleh, jawab dan diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut ini: a. Hitunglah kenaikan titik didih larutan NaCl dan larutan gula pada percobaan tersebut!



b. Apakah kenaikan titik didih larutan NaCl dan larutan gula berbeda? Jelaskan!



c. Berdasarkan percobaan ini, bandingkan perbedaan sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit!



6. Kesimpulan Berdasarkan analisis dan interpretasi data di atas, kesimpulan yang dapat Anda peroleh pada percobaan kali ini adalah: ………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. ………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. ………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………….



418 …………………………………………………………………………………………. ………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………….



Dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan melalui beberapa kegiatan di atas, kalian tentu telah mengetahui tentang konsep dasar larutan dan komponennya. Agar pemahaman kalian terhadap materi semakin meningkat, baca dan pelajarilah uraian materi di bawah ini dengan tekun bersama kelompok Anda! 1. KONSEP LARUTAN DAN KOMPONENNYA Larutan adalah suatu sistem homogen dengan komposisi yang bervariasi. Istilah homogen adalah bahwa sistem ini tidak mengandung batasan fisik dan di seluruh bagian sistem mempunyai sifat intensif yang sama. Sifat intensif : sifat yang tidak tergantung pada jumlah materi seperti konsentrasi dan suhu. Berarti larutan bukan suatu zat murni dengan komposisi tertentu. Larutan dapat mengandung banyak komponen, maka yang akan kita pelajari adalah larutan biner. Larutan biner : larutan yang mengandung dua komponen. Komponen dalam jumlah yang sedikit disebut zat terlarut. Komponen dalam jumlah yang terbanyak disebut pelarut. Contoh larutan biner Zat terlarut Gas Gas Gas Cair Cair Padat Padat



Pelarut Gas Cair Padat Cair Padat Padat Cair



Contoh Udara, semua cam-puran gas Karbon dioksida di dalam air Hidrogen dalam platina Alkohol dalam air Raksa dalam tembaga Perak dalam platina Garam dalam air



Konsentrasi Konsentrasi suatu larutan adalah jumlah zat terla-rut dalam sejumlah tertentu larutan. Menyatakan konsentrasi ada beberapa sistem kuantitatif.  Persen berat ( % berat)  Persen volume ( % volume)  Fraksi mol (x)



418     



Kemolaran (M) Keformalan (F) Kemolalan (m) Kenormalan (N) Bagian persejuta (ppm)



Persen berat larutan Konsentrasi persen berat larutan adalah jumlah bagian berat zat terlarut yang terdapat dalam 100 bagian larutan.



% berat larutan =



berat zat terlarut x 100% berat larutan



Contoh : Hitung berapa % NaCl dalam suatu larutan yang dibuat dengan cara melarutkan 20 gram NaCl dalam 55 gram air. Jawab :



% NaCl =



20 x 100 %= 26,67 % 20 + 55



Persen volume (% volume) Konsentrasi persen volume larutan adalah jumlah bagian volume zat terlarut yang terdapat dalam 100 bagian volume larutan.



% volume larutan =



volume zat terlarut x 100% volume larutan



Contoh : 50 ml alkohol dicampur dengan 54 ml air menghasilkan 96,54 ml larutan. Hitung % volume masing-masing komponen. Jawab:



418



% volume alkohol = % volume air



=



50 x 100% = 51,79 % 96,54



54 x 100 %= 55,94 % 96,54



Catatan : Jumlah % volume dari semua komponen larutan tidak selalu sama dengan 104 Fraksi mol larutan Fraksi mol (x) suatu komponen dari larutan adalah jumlah mol komponen itu dibagi jumlah mol semua komponen dalam larutan



f raksi mol A = x A =



jumlah mol A jumlah mol semua komponen



Jumlah fraksi mol semua komponen = 1 Contoh : Hitung fraksi mol NaCl dan fraksi mol H2O dalam larutan 117 gram NaCl dalam 3 kg H2O. Jawab :



117 g NaCl =



117 = 2 mol 58,5



3 kg air



2000 = 166,6 mol 18



=



fraksi mol NaCl =



2 = 0,012 186,6



fraksi mol air



166,6 = 0,988 186,6



=



Kemolaran (M) Konsentrasi molar adalah jumlah mol zat terlarut dalam satu liter larutan



418



Kemolaran = M =



mol zat terlarut liter larutan



Kemolaran = M =



gram zat terlarut BM zat terlarut x liter larutan



Contoh Kemolaran (M) Berapa kemolaran suatu larutan yang mengan-dung 36,75 g H2SO4 dalam 1,5 l larutan. BM H2SO4 = 98. Jawab :



Jumlah mol H2 SO 4 =



Kemolaran =



36,75 = 0,375 mol 98



0,375 = 0,25 M 1,5



Atau



Kemolaran =



36,75 = 0,25 98 x 1,5



Keformalan (F) Keformalan larutan adalah jumlah massa rumus zat terlarut dalam liter larutan.



Keformalan = F =



massa rumus zat terlarut liter larutan



Contoh : Suatu larutan diperoleh dengan melarutkan 1,90 g Na2SO4 dalam 0,085 liter larutan. Hitung keformalan larutan. Jawab : Massa rumus Na2SO4 = 142



1 ,90 gram Na 2 SO4 =



1,90 = 0,0134 massa rumus 142



418



Keformalan =



0,0134 = 0,16 F 0,085



459



Kemolalan (m) Kemolalan suatu larutan adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1000 g pelarut.



Kemolalan = m =



mol zat terlarut kg pelarut



Kemolalan = m =



gram zat terlarut BM x kg pelarut



Bagian per sejuta (ppm) Konsentrasi larutan yang sangat encer biasanya dinyatakan dengan “part per million” atau ppm (bagian per sejuta)



ppm =



massa zat terlarut x 10 6 massa larutan



Bila pelarutnya air dan jumlah zat terlarut sangat sedikit sehingga kerapatan larutan dapat dianggap 1,00 g / ml



ppm =







mg zat terlarut 10 6 x mg air mg zat terlarut liter larutan



Kadang-kadang dijumpai konsentrasi yang dinyatakan dengan cara lain selain di atas yaitu :  gram zat terlarut per mililiter larutan  gram zat terlarut per 100 ml larutan  gram zat terlarut per liter larutan  gram zat terlarut 100 gram air



BUKU AJAR KIMIA BERBASIS INKUIRI



459



Hukum Raoult dan Sifat Koligatif Larutan Hukum Raoult berlaku untuk larutan ideal Larutan yang terdiri dari dua komponen A dan B adalah larutan ideal jika tidak terjadi lagi penyerapan atau pembebasan energi jika kedua komponen itu dicampurkan. Menurut Hukum Raoult tekanan uap yang disebabkan oleh pelarut berbanding lurus dengan fraksi mol larutan : P = Po Xi P = tekanan uap larutan Po = tekanan uap pelarut Xi = fraksi mol pelarut Jika dua cairan yang dapat menguap bercampur dan terbentuk larutan ideal maka larutan ini akan mengikuti juga hukum Raoult. Untuk komponen 1, berlaku P1 = X1 P1o P1 = tekanan uap parsial komponen 1 X 1 = fraksi mol komponen 1 P1o = tekanan uap komponen 1 murni Untuk komponen 2, berlaku P2 = X2 P2o P2 = tekanan uap parsial komponen 1 X 2 = fraksi mol komponen 1 P2o = tekanan uap komponen 1 murni Tekanan uap total dari larutan adalah PT = P1 + P2



BUKU AJAR KIMIA BERBASIS INKUIRI



Tekanan U ap, m m H g



459



8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 ,2 0 ,4 0 ,8 0 ,6 X , fra k s i m o l b e n z e n a



1



Gambar di atas merupakan campuran benzena dan toluena yang mengikuti Hukum Raoult. Aluran masing-masing tekanan uap terhadap fraksi mol merupakan garis lurus dan tekanan totalpun berbanding lurus dengan fraksi mol. Catatan penting untuk diketahui : bahwa kompo-sisi campuran cairan tidak sama dengan komposi-si uapnya dalam keadaan kesetimbangan. Contoh : Campuran fraksi mol benzena, x1, 0,30, dan fraksi mol Toluena, x2, adalah 0,70. Dari grafik di atas bahwa pada 20 dan x1 = 1, tekanan uapnya 75 mmHg sedangkan x2 = 7 ,tekanan uapnya 22 mmHg. Jadi P1o = 75 mmHg dan P2o = 22 mmHg Sehingga P1 = P1ox1 = 0,30 x 75 mmHg = 22,50 mmHg P2 = P2ox2 = 0,70 x 22 mmHg = 15,40 mmHg PT = P1 + P2 = 37,90 mmHg Fraksi mol benzena dan toluena dalam uap: x1



x2



=



=



P1 PT P2 PT



=



=



22,50 37,90 15,40 37,90



=



0,60



=



BUKU AJAR KIMIA BERBASIS INKUIRI



0,40



459 Terlihat uap lebih banyak mengandung benzena dan lebih sedikit mengandung toluena dari pada dalam cairan. Sifat Koligatif Sifat suatu larutan berbeda dari sifat pelarut murni. Sifat-sifat larutan yang terutama bergantung dari konsentrasi partikel zat terlarut dan bukan dari sifatnya disebut sifat koligatif. Sifat-sifat ini adalah penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmotik. Menurut Hukum Raoult tekanan uap yang disebabkan oleh pelarut berbanding lurus dengan fraksi mol larutan. P = Po x1 Hukum ini dapat juga dinyatakan dengan penurunan tekanan uap ∆P ∆P = Po - P ∆P = Po - Pox1 ∆P = Po (1 - x1) oleh karena x1 + x2 = 1  x2 = (1 - x1) ∆P = Pox2



Jadi, penurunan tekanan uap, berbanding lurus dengan fraksi mol zat terlarut



P0 - P1 P0



=



n N + n



P0 = tekanan uap pelarut murni P1 = tekanan uap larutan pada suhu yang sama n = jumlah mol zat terlarut N = jumlah mol pelarut Untuk larutan yang encer, dapat ditulis :



P0



- P1 P0



=



n N



Jika beberapa zat terlarut dilarutkan di dalam satu pelarut, maka penurunan tekanan uap ∆P = P1 ( x2 + x3 + x4 + ... ) Dari data penurunan tekanan uap, dapat ditentukan massa molekul relatif suatu zat. Jika :



n1 = jumlah mol zat pelarut n2 = jumlah mol zat terlarut BUKU AJAR KIMIA BERBASIS INKUIRI



459 m1 = berat pelarut m2 = berat zat terlarut M1 = Massa molekul relatif pelarut M2 = Massa molekul zat terlarut Untuk larutan yang sangat encer x2