Sifat Koligatif Larutan BAB 1 Sifat Koligatif Larutan

KOMPETENSI INTI 1.1 Menyadari adanya keteraturan dalam sifat koligatif larutan sebagai wujud kebesaran Tuhan YME dan pengetahuan tentang adanya keteraturan tersebut sebagai hasil pemikiran kreatif manusia yang kebenarannya bersifat tentatif. 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, disiplin, jujur, objektif, terbuka, mampu membedakan fakta dan opini, ulet, teliti, bertanggung jawab, kritis, kreatif, inovatif, demokratis, komunikatif) dalam merancang dan melakukan percobaan serta berdiskusi yang diwujudkan dalam sikap sehari-hari. 2.2 Menunjukkan perilaku kerja sama, santun, toleran, cinta damai dan peduli lingkungan serta hemat dalam memanfaatkan sumber daya alam. 2.3 Menunjukkan perilaku responsif dan proaktif serta bijaksana sebagai wujud kemampuan memecahkan masalah dalam membuat keputusan.

KOMPETENSI DASAR 3.1 Menganalisis penyebab adanya fenomena sifat koligatif larutan pada penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmosis. 3.2 Membedakan sifat koligatif larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit. 4.1 Menyajikan hasil analisis berdasarkan data percobaan terkait penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis larutan. 4.2 Mengolah dan menganalisis data percobaan untuk membandingkan sifat koligatif larutan elektrolit dengan sifat koligatif larutan nonelektrolit yang konsentrasinya sama.

INDIKATOR 1. Mendeskripsikan konsep konsentrasi larutan Menyebutkan satuan-satuan konsentrasi larutan Menghitung konsentrasi larutan Menjelaskan faktor van’t Hoff Mengidentifikasi faktor van’t Hoff Menghitung faktor van’t Hoff Menyebutkan sifat-sifat koligatif Menjelaskan sifat-sifat koligatif Menjelaskan penurunan tekanan uap jenuh (P) Menjelaskan penurunan titik beku (Tf) dan kenaikan titik didih (Tb) Menjelaskan tekanan osmotik () Menjelaskan sifat koligatif dalam aktivitas kehidupan Menjelaskan konsep penurunan tekanan uap jenuh (P) dalam aktivitas kehidupan Menjelaskan konsep penurunan titik beku (Tf) dan kenaikan titik didih (Tb) dalam aktivitas kehidupan Menjelaskan konsep tekanan osmotik ()

PENGANTAR Ketika Anda memanaskan sup yang mengandung garam dapur sampai mendidih, apa yang menguap, air atau garam dapurnya? Jika kedua proses pemanasan ini Anda bandingkan, manakah yang mendidih lebih lama? Manakah yang titik didihnya lebih tinggi? Fenomena seperti ini merupakan contoh SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

PILIHAN MATERI A D B E C Konsentrasi Larutan Sifat Koligatif dalam Aktivitas Kehidupan D Faktor van’t Hoff B Efisien dan Kreatif E Sifat-sifat Koligatif C

Konsentrasi Larutan Konsentrasi larutan menyatakan: banyaknya zat terlarut yang terkandung dalam suatu larutan. angka banding banyaknya zat terlarut terhadap jumlah pelarut maupun jumlah larutan. Konsentrasi larutan dapat dinyatakan dalam: % Massa bpj (ppm) Fraksi mol Molalitas Molaritas

Persen Massa Massa zat terlarut yang terkandung dalam 100 satuan massa larutan. Satuan persen massa: % Contoh 1 g NaOH dilarutkan dalam air hingga massa larutan mencapai 100 g. Jadi, konsentrasi NaOH dalam larutan adalah 1%.

Bagian per juta (bpj) Contoh Massa zat terlarut dalam 1.000.000 satuan massa larutan. Satuan persen massa: bpj atau ppm (part per millions) Contoh 3,5 g sampel mengandung 40,5 mg kalsium. Jadi, konsentrasiCadalamsampeladalah 1,16 ×104 bpj.

Fraksi Mol Jumlah mol salah satu komponen per jumlah mol total larutan. Fraksi mol zat terlarut Fraksi mol pelarut Fraksi mol tidak memiliki satuan. Contoh Larutan mengandung 1,25 mol etilen glikol (EG) dan 4,00 mol air (H2O). Jadi, fraksi mol etilen glikol 0,283 dan fraksi mol air 0,762.

Molalitas Banyaknya mol zat terlarut yang terkandung dalam 1 kilogram pelarut. Satuan molalitas: mol/kg atau molal (m) 29,25 g NaCl 1.000 g air Contoh 29,25 g NaCl dilarutkan dalam 1.000 gram air. (Ar Na = 23, Cl = 35,5) Jadi, konsentrasi larutan NaCl adalah 0,5 m.

Molaritas Banyaknya mol zat terlarut yang terkandung dalam 1 liter larutan. Satuan molaritas: mol/L atau molar (M) Contoh 1,8 gram glukosa (C6H12O6) dilarutkan dalam air hingga volume larutan mencapai 500 mL (Ar C = 12, H = 1, O = 16) Jadi, konsentrasi larutan glukosa adalah 0,02 M.

Hubungan antar Konsentrasi Contoh Larutan NaOH 10%, Mr NaOH = 40, larutan = air = 1 g/cm3. Massa zat terlarut (NaOH) = 10 g Persen massa NaOH = 10% Massa pelarut (air) = 90 g Fraksi mol Bagian per juta Molalitas Molaritas

Faktor van’t Hoff Faktor van’t Hoff menyatakan angka banding sifat koligatif larutan elektrolit dengan larutan nonelektrolit. Sifat koligatif bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan. Jika zat-zat terlarut elektrolit sebelum terurai dianggap sama dengan zat nonelektrolit, Faktor van’t Hoff dapat dihitung dengan membandingkan jumlah partikel zat elektrolit setelah terionisasi dengan yang sebelum terionisasi. Jacobus van’t Hoff (1852–1911)

Sebanyak a mol AxBy dengan derajat ionisasi  dilarutkan dalam air hingga terurai membentuk ion-ion Ay+ dan Bx. Jumlah mol sebelum terurai = a mol Jumlah mol setelah terurai = (a  a) + x(a) + y(a) = a + a(x + y – 1) = a + a(n – 1) dengan n = x + y = jumlah ion Faktor van’t Hoff

Contoh Faktor van’t Hoff dari beberapa zat. Asam asetat (CH3COOH) terurai sebagian dalam air sebanyak 1% ( = 0,01) CH3COOH elektrolit lemah,  = 0,01 i = 1 + (n – 1) = 1 + 0,01(2 – 1) = 1,01 Kalsium klorida (CaCl2) terurai sempurna dalam air CaCl2 elektrolit kuat,  = 1 i = 1 + (n – 1) = 1 + 1(n – 1) = 1 + n – 1 i = n = 3 Larutan glukosa (C6H12O6) Glukosa nonelektrolit,  = 0 i = 1 + (n – 1) = 1 + 0 = 1

Sifat-sifat Koligatif Sifat koligatif adalah suatu fenomena yang terjadi pada pelarut murni akibat penambahan zat terlarut yang sukar menguap (nonvolatile) membentuk larutan encer dalam suatu ruang tertutup. Sifat koligatif tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya bergantung pada jumlah partikel yang terbentuk dalam larutan. Contoh: NaCl 0,1 molal terurai sempurna dalam air menghasilkan ion Na+ dan Cl masing-masing dengan konsentrasi 0,1 molal sehingga [ion]total = 0,2 molal. Sukrosa 0,2 molal terurai menjadi molekul-molekulnya sebanyak 0,2 molal. Karena kedua larutan mengandung partikel-partikel zat terlarut dengan konsentrasi yang sama (0,2 molal), maka sifat koligatif keduanya sama, walaupun jenis partikel-partikel dalam kedua larutan berbeda.

Jumlah partikel dalam larutan dapat dinyatakan sebagai hasil kali konsentrasi larutan dengan faktor van’t Hoff. Contoh Samakah sifat koligatif antara kedua larutan berikut? Larutan gula 0,3 m dan larutan urea 0,1 m Cara 1: Cara 2: Gula (C12H22O11) dan urea (CO(NH2)2) keduanya nonelektrolit  i = 1 [molekul] gula = 0,3 m × 1 = 0,3 m [molekul] urea = 0,1 m × 1 = 0,1 m jumlah konsentrasi partikel tidak sama Karena jumlah konsentrasi patikel tidak sama, maka sifat koligatif kedua larutan tidak sama.

Larutan urea 0,2 m dan larutan HClO4 0,1 m Cara 1: Cara 2: Urea (CO(NH2)2) 0,2 m nonelektrolit  i = 1  [partikel] = 0,2 m × 1 = 0,2 m HClO4 0,1 m asam/elektrolit kuat  i = n = 2  [partikel] = 0,1 m × 2 = 0,2 m Karena jumlah konsentrasi patikel sama, maka sifat koligatif kedua larutan sama.

Sifat Koligatif Larutan Penurunan Tekanan Uap Jenuh Tekanan Osmotik Kenaikan Titik Didih Penurunan Titik Beku

Penurunan Tekanan Uap Jenuh (P ) Dalam suatu wadah tertutup yang hanya berisi pelarut murni, di dalam fasa cair tersebar partikel-partikel pelarut yang terus-menerus bergerak, walaupun antarpartikel juga terjadi gaya tarik-menarik. Pada suhu dan tekanan tertentu, gaya tarik antarpartikel relatif lemah sehingga sebagian partikel-partikel ini berubah menjadi uap dan berada pada ruang fasa uap. Dalam ruang fasa uap, partikel-partikel pelarut bergerak lebih cepat, tetapi tidak dapat keluar dari ruangan. Akibatnya, pergerakan partikel-partikel pelarut fasa uap menimbulkan tekanan uap. Tekanan uap pelarut murni pada keadaan jenuh disebut sebagai tekanan uap jenuh pelarut, dilambangkan sebagai P . Makin banyak jumlah partikel pelarut fasa uap, makin besar tekanan uap jenuhnya.

Apa yang terjadi pada tekanan uap jenuh pelarut ketika ke dalamnya ditambahkan suatu zat terlarut nonvolatile (tidak mudah menguap)? uap uap Pelarut murni Larutan Partikel pelarut Partikel zat terlarut

Ketika ke dalam pelarut murni ditambahkan zat terlarut nonvolatile….. Pergerakan molekul-molekul dalam fasa cair menjadi lebih terbatas karena sebagian ruangan dalam fasa cair terisi oleh partikel-partikel zat terlarut Jumlah partikel pelarut yang berubah menjadi fasa uap makin sedikit Tekanan uap jenuh pelarut di atas larutan jadi lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni Makin banyak partikel zat terlarut dalam fasa cair, makin terbatas pergerakan partikel-partikel pelarut Tekanan uap lebih rendah Tekanan uap lebih tinggi partikel-partikel pelarut murni partikel-partikel zat terlarut Pelarut murni Larutan

Pdi atas larutan < Pdi atas pelarut murni Plar < P  atau Selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh larutan disebut penurunan tekanan uap jenuh, dilambangkan P. P = P  – Plar Tekanan uap P  Tekanan uap P lar Penambahan zat terlarut nonvolatile Pelarut murni Larutan

Hukum Raoult Menurut Hukum Raoult, tekanan uap larutan berbanding lurus dengan fraksi mol pelarut. Hubungan antara Plar­ dengan fraksi mol pelarut dinyatakan dengan Hukum Raoult: Karena maka Jadi, penurunan tekanan uap jenuh larutan berbanding lurus dengan jumlah partikel zat terlarut.

Larutan elektrolit dan nonelektrolit dengan konsentrasi yang sama memiliki Xt dan Xp yang berbeda, karena jumlah mol seluruh partikel zat terlarut dalam kedua larutan tidak sama. Perbedaan ini terkait dengan perbedaan nilai tetapan van’t Hoff antara larutan elektrolit dan nonelektrolit. Dengan demikian Sehingga

Contoh Tekanan uap larutan Penurunan tekanan uap larutan 50,0 g NaCl (Mr = 58,44) dilarutkan dalam 1,00 kg air pada 22 C. Tekanan uap air murni pada 22 C adalah 19,8 mmHg. Mol zat terlarut Mol pelarut Tekanan uap larutan Penurunan tekanan uap larutan atau P = P  – Plar = 19,8 mmHg – 19,2 mmHg = 0,6 mmHg

Kenaikan Titik Didih (Tb) Suatu zat cair akan mendidih jika tekanan uapnya sama dengan tekanan atmosfer. Suhu pada saat zat cair mulai mendidih disebut titik didih (boiling point, Tb ). Titik didih normal adalah suhu pada saat tekanan zat cair sama dengan tekanan luar sebesar 1 atm. Air memiliki titik didih 100 oC. Pada suhu ini, molekul-molekul air berada dalam kesetimbangan cairgas pada diagram fasa.

Diagram Fasa (perubahan cair – gas) garis transisi kesetimbangan fasa pelarut   garis transisi kesetimbangan fasa larutan   100 (Tb) Tb Tb

Pengaruh penambahan zat terlarut nonvolatile pada pelarut: Titik didih larutan lebih besar daripada titik didih pelarut murni Tb > Tb  Tb = Tb – Tb  Terjadi kenaikan titik didih sebesar: Kenaikan titik didih merupakan sifat koligatif karena nilainya berbanding lurus dengan jumlah partikel semua zat terlarut dalam larutan. (Konsentrasi larutan dinyatakan dengan besaran molalitas) Kb = tetapan kenaikan titik didih molal (C/m) m = molalitas larutan i = faktor van’t Hoff (untuk nonelektrolit, i = 1)

Contoh Berapakah titik didih larutan NaCl 1,5 molal? (Kb H2O = 0,52 C/m) Faktor van’t Hoff NaCl  elektrolit kuat, i = n = 2 Kenaikan titik didih larutan Titik didih larutan Tb = m .Kb .i = 1,50 m  0,52 C/m  2 = 1,56 C Tb = Tb  + Tb = 100 C + 1,56 C = 101,56 C Jadi, titik didih larutan NaCl 1,50 molal adalah 101,56 C.

Penurunan Titik Beku (Tf ) Suhu pada saat zat cair mulai membeku disebut titik beku (freezing point, Tf ). Titik beku adalah suhu pada saat tekanan uap zat cair sama dengan tekanan uap zat padat. Air memiliki titik beku 0 oC. Pada suhu ini air berada dalam kesetimbangan cair–padat pada diagram fasa.

Diagram Fasa (perubahan cair – padat) garis transisi kesetimbangan fasa larutan   garis transisi kesetimbangan fasa pelarut   Padat Tf 0 (Tf) Tf

Pengaruh penambahan zat terlarut nonvolatile pada pelarut: Titik beku larutan lebih kecil daripada titik beku pelarut murni Tf < Tf  Tf = Tf  – Tf Terjadi penurunan titik beku sebesar: Penurunan titik beku merupakan sifat koligatif karena nilainya berbanding lurus dengan jumlah partikel semua zat terlarut dalam larutan. (Konsentrasi larutan dinyatakan dengan besaran molalitas) Kf = tetapan penurunan titik beku molal (C/m) m = molalitas larutan i = faktor van’t Hoff (untuk nonelektrolit, i = 1)

Contoh Perkirakan titik beku larutan yang dibuat dari 10,0 g urea, CO(NH2)2, (Mr = 60) dan 125 g air. (Kf H2O = 1,86 C/m) Faktor van’t Hoff CO(NH2)2  nonelektrolit, i = 1 Molalitas larutan Penurunan titik beku larutan Tf = m .Kf .i = 1,33 m  1,86 C/m  1 = 2,47 C Titik beku larutan Tf = Tf  – Tf = 0 C – 2,48 C = –2,47 C Jadi, titik beku larutan urea adalah –2,47 C.

Tekanan Osmotik () Dalam makhluk hidup, terdapat membran untuk menjaga campuran tertata dan terpisah sedemikian rupa sesuai dengan ukuran partikel-partikelnya. Membran ini harus memiliki permeabilitas selektif, yaitu menahan beberapa partikel suatu zat dan membiarkan beberapa partikel zat lain menembus pori-pori membran. Membran tersebut dinamakan membran semipermeabel. Jika membran semipermeabel hanya dapat ditembus oleh molekul-molekul pelarut air, proses yang terjadi disebut osmosis . Membran yang digunakan untuk proses ini disebut membran osmotik.

Jika membran osmotik ditempatkan di antara dua larutan dengan konsentrasi yang berbeda, molekul-molekul air akan berpindah menembus membran dari larutan encer (konsentrasi lebih rendah) menuju larutan pekat (konsentrasi lebih tinggi). Membran semipermeabel Air Zat terlarut Perpindahan air Larutan encer Larutan pekat

Ketika osmosis berlangsung, larutan dalam corong bergerak ke atas karena molekul-molekul air masuk melewati membran semipermeabel sehingga larutan menjadi terlihat lebih encer.

Kecepatan gerak partikel dipengaruhi oleh suhu. Molekul-molekul air dalam larutan yang lebih encer dapat bergerak lebih bebas dibandingkan dalam larutan yang lebih pekat. Adanya partikel-partikel zat terlarut memicu perpindahan molekul-molekul air menuju partikel-partikel zat terlarut. Makin banyak partikel zat terlarut yang ada dalam satu sisi larutan, makin banyak molekul-molekul air yang bergerak melewati membran menuju sisi larutan tersebut. Tekanan tambahan yang disebabkan oleh perpindahan molekul-molekul air menuju larutan yang lebih pekat disebut tekanan osmotik, dilambangkan dengan . Tekanan osmotik dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut atau konsentrasi (dinyatakan dalam molaritas). Kecepatan gerak partikel dipengaruhi oleh suhu. M = molaritas (M) R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K i = faktor van’t Hoff (untuk nonelektrolit, i = 1)

NaCl, gula, Ca(OH)2 dan Al2(SO4)3 Contoh Di antara larutan-larutan berikut dengan konsentrasi yang sama (0,1 M): NaCl, gula, Ca(OH)2 dan Al2(SO4)3 Pada suhu 25 oC, larutan yang manakah yang memiliki tekanan osmotik paling tinggi dan berapa atmosfer tekanan osmotiknya? Konsentrasi: M = 0,1 M = 0,1 mol/L Zat n  i = 1 + (n – 1) NaCl 2 1 Gula Ca(OH)2 3 Al2(SO4)3 5 Suhu: T = 25 C = (25 + 273) K = 298 K Persamaan tekanan osmotik:  = M R T i i terbesar   terbesar sama = MRT i = (0,1 mol/L) (0,082 L atm/mol K) (298 K) (5) = 12,218 atm ditentukan oleh Jadi, tekanan osmotik terbesar dimiliki oleh Al2S(O4)3 sebesar 12,218 atm.

Sifat Koligatif dalam Kehidupan Penurunan titik beku Menyebarkan garam pada permukaan jalan yang bersalju sehingga salju dapat mencair pada suhu di bawah titik beku air murni.

Penurunan titik beku Kenaikan titik didih Menambahkan etilen glikol pada cairan radiator kendaraan bermotor Cairan ini tidak hanya menurunkan titik beku air pada sistem pendingin, tetapi juga menaikkan titik didih yang membantu mencegah mesin dari panas berlebih. Kenaikan titik didih

NaCl dapat digunakan sebagai penurun titik beku dalam mesin pembuat es krim NaCl merupakan senyawa ionik yang lebih ekonomis dan efektif menurunkan titik beku sebesar dua kali lipat dibandingkan sukrosa (gula pasir) Penurunan titik beku

Cairan infus bagi pasien menggunakan larutan NaCl 0,9% Tekanan osmotik Cairan infus bagi pasien menggunakan larutan NaCl 0,9% Larutan NaCl 0,9 % (m/m) memiliki tekanan osmotik yang sama dengan tekanan osmotik larutan dalam sel darah merah. Pada kondisi ini, sel-sel darah merah mampu mempertahankan kandungan air normalnya.

Tekanan osmotik dalam sel darah manusia Konsentrasi larutan di luar sel lebih besar (hipertonik) Air di dalam sel berosmosis ke luar sel Sel mengerut dan akhirnya mati Konsentrasi larutan di luar sel sama dengan di dalam sel (isotonik) Sel darah mampu mempertahankan kandungan air normalnya Konsentrasi larutan di luar sel lebih kecil (hipotonik) Air di luar sel berosmosis ke dalam sel Sel mengembang dan akhirnya pecah

Tekanan osmotik dalam tubuh ikan Dalam tubuh ikan air tawar, kandungan garam dalam darahnya lebih pekat daripada konsentrasi garam dalam air tawar. Ikan menyerap air melalui osmosis dan membuang kelebihan airnya melalui ginjal untuk mempertahankan tekanan osmosis. Jika ikan air tawar dimasukkan ke dalam air laut, air dari dalam tubuh ikan akan berosmosis ke air laut karena konsentrasi garam air laut jauh lebih tinggi daripada konsentrasi garam dalam darah ikan air tawar. Akibatnya, ikan kekurangan cairan dan akhirnya mati.

Tekanan osmotik pada tumbuhan Kekurangan air, daun menjadi layu karena kerusakan membran sel (plasmolisis) Setelah disiram, daun menjadi lebih segar Apabila kelebihan air, akan terjadi turgid (tekanan osmotik dalam sel lebih besar) Hipertonik Isotonik Hipotonik

Osmosis balik Produksi air tawar dari air laut

Efisien dan Kreatif Dengan menambahkan zat antibeku seperti etilen glikol (yang harganya relatif murah dan tidak berbahaya) ke dalam cairan pendingin dalam radiator, Anda tidak perlu khawatir akan kehabisan cairan pendingin, bahkan untuk beberapa tahun Anda tidak perlu mengganti atau mengisi cairan pendingin radiator sehingga risiko kebakaran mesin akibat kelalaian Anda dapat diminimalkan. Untuk membuat es krim yang lunak dan lebih lezat, Anda tidak perlu menambahkan bahan-bahan aditif yang mahal, Anda cukup menambahkan beberapa gram garam dapur yang harganya sangat murah ke dalam beberapa kilogram es. Dengan menambahkan garam dapur (NaCl) dalam jumlah yang tidak terlalu banyak, salju akan lebih mudah mencair karena penambahan garam dapur pada salju dapat menurunkan titik leleh es.

Silahkan klik tautan di bawah ini Evaluasi Silahkan klik tautan di bawah ini

Tugas Portofolio Lihat Halaman 29