SIFAT – SIFAT CAMPURAN LARUTAN DAN KOLOID

Background Hampir semua gas, cairan dan padatan yang ada dimuka bumi terdiri dari campuran berbagai senyawa Campuran secara fisik dicirikan oleh komposisinya yang bervariasi dan masing-masing komponen masih mempertahankan sifat individualnya Ada 2 jenis campuran yang umum yaitu larutan dan koloid Larutan adalah campuran homogen dimana masing-masing komponennya tidak terbedakan dan berada dalam satu fasa Koloid adalah campuran heterogen dimana satu komponen terdispersi sebagai partikel halus pada komponen lainnya Dalam larutan  partikel-partikel adalah individual atom, ion atau molekul Dalam koloid partikel-partikel adalah makromolekul atau agregasi dari molekul kecil yang tidak cukup besar untuk mengendap

Jenis – jenis Larutan Biasanya larutan didefinisikan dengan adanya solut (zat terlarut) dan solven (pelarut). Solven adalah komponen yang jauh lebih banyak dibanding solut Pada beberapa kasus istilah bercampur (miscible) digunakan untuk larutan yang terbentuk pada berbagai proporsi (tidak harus solvennya banyak) Kelarutan (S) adalah jumlah maksimum solut yang terlarut pada solven dan suhu tertentu Solut yang berbeda akan memiliki kelarutan berbeda, misalnya: S NaCl = 39,12 g/100 mL air pada 100oC sedangkan S AgCl = 0,0021 g/100 mL air pada 100oC Istilah larutan encer dan pekat juga menunjukkan jumlah relatif solut namun secara kualitatif

Gaya Antar Molekul dalam Larutan

Kulit Hidrasi pada Larutan Ion

Larutan liquid-liquid dan solid-liquid Pengamatan ilmiah menunjukkan bahwa ada kecenderungan like dissolves like dalam kelarutan solut dalam solven Air mampu melarutkan garam karena gaya ion-dipole sama kuat dengan gaya ion-ion yang ada pada garam sehingga mampu menggantikannya Minyak tidak dapat larut dalam air karena gaya dipole-dipole terinduksi yang lemah tidak dapat menggantikan gaya dipole-dipole (ikatan-H) pada air sehingga minyak tidak dapat menggantikan molekul air Larutan yang memenuhi like dissolves like mensyaratkan adanya kesetaraan kekuatan gaya untuk dapat mengatasi gaya dalam solven dan solut

Kelarutan Alkohol dalam Air dan Heksan

Kelarutan Metanol dalam Air

Latihan Perkirakan solven yang mana akan melarutkan lebih baik untuk solut berikut NaCl dalam metanol (CH3OH) atau dalam propanol (CH3CH2CH2OH) Etilen glikol (OHCH2CH2OH) dalam heksan (CH3CH2CH2CH2CH2CH3) atau dalam air Dietil eter (CH3CH2OCH2CH3) dalam air atau dalam etanol

Dual Polaritas Sabun

Larutan Gas-Liquid Gas-gas yang bersifat non polar seperti N2 atau hampir non polar seperti NO memiliki titik didih rendah karena gaya antar molekulnya yang lemah Hal ini menyebabkannya tidak larut dalam air dan titik didihnya berkorelasi dengan kelarutan dalam air tersebut Gas non polar sebagian besar memiliki nilai kelarutan kecil, kecuali jika gas ini berinteraksi kimia dengan solven, seperti O2 dalam darah atau CO2 dalam air (membentuk HCO3-)

Korelasi antara Titik Didih dan Kelarutan dalam Air Gas Kelarutan (M) Titik didih (K) He Ne N2 CO O2 NO 4,2 x 10-4 6,6 x 10-4 10,4 x 10-4 15,6 x 10-4 21,8 x 10-4 32,7 x 10-4 4,2 27,1 77,4 81,6 90,2 121,4

Larutan Gas dan Larutan Solid

Perubahan Energi dalam Proses Pelarutan Agar suatu zat dapat larut ada 3 tahapan: Partikel solut harus terpisah satu sama lain Beberapa partikel solven harus terpisah untuk memberi ruang bagi partikel solut Partikel solut dan solven harus bercampur menjadi satu Energi akan diserap saat terjadi pemisahan partikel sebaliknya energi akan dilepas ketika partikel bergabung dan tertarik satu sama lain Kesimpulannya pelarutan akan disertai perubahan entalpi

Perubahan Entalpi Pelarutan Partikel solut terpisah satu sama lain Solut (agregat) + kalor  solut (terpisah) ΔHsolut > 0 Partikel solven terpisah satu sama lain Solven (agregat) + kalor  solven (terpisah) ΔHsolven > 0 Partikel solut dan solven bergabung Solut (terpisah) + solven (terpisah)  larutan + Kalor ΔHcamp < 0 Perubahan entalpi total pelarutan (ΔHlar) adalah jumlah seluruh entalpi yang ada yaitu: ΔHlar = ΔHsolut + ΔHsolven + ΔHcamp

Kalor Hidrasi Proses terpisahnya molekul air dan bergabungnya dengan solut adalah proses hidrasi dan ΔHsolven + ΔHcamp = ΔHhidrasi Sehingga: ΔHlar = ΔHsolut + ΔHhidrasi Kalor hidrasi selalu negatif karena energi yang dibutuhkan untuk memisah molekul air jauh dilampaui oleh energi yang dilepas ketika ion bergabung dengan molekul air (interaksi ion-dipole) ΔHsolut untuk padatan ionik nilainya sama dengan negatif ΔHkisi sehingga ΔHlarutan = -ΔHkisi + ΔHhidrasi

Proses Pelarutan dan Tendensi kearah Ketidakteraturan Dialam ada kecenderungan sebagian besar sistem menjadi lebih tak teratur dalam istilah termodinamik entropi sistem cenderung meningkat Entropi adalah ukuran ketidakteraturan sistem Dalam konteks larutan, pembentukan larutan secara alamiah terjadi, tetapi pembentukan solut murni atau solven murni tidak terjadi secara alami Pelarutan melibatkan perubahan entalpi dan juga entropi sistem

Kelarutan sebagai Proses Kesetimbangan Jika kita membayangkan solut terpisah dari agregatnya dan bergabung dengan solven, namun pada saat yang sama partikel solut lain menubruk solut yang bergabung dengan solven dan membuatnya terlepas maka terjadi 2 proses berlawanan yaitu solut bergabung dan terpisah lagi dari solven Dalam larutan jenuh, kedua proses ini terjadi dalam laju yang sama sehingga tidak ada perubahan konsentrasi larutan Solut (tak larut) ↔ solut (terlarut)

Larutan Lewat Jenuh

Efek Temperatur terhadap Kelarutan

Latihan Dari informasi berikut, perkirakan kelarutan tiap-tiap senyawa akankah naik atau turun dengan meningkatnya suhu ΔHlar NaOH(s) = -44,5 kJ/mol Ketika KNO3 terlarut dalam air, larutan menjadi semakin dingin CsCl(s) ↔ Cs+(aq) + Cl-(aq) ΔHlar = +17,8 kJ

Kelarutan Gas dalam Air Jika solut berupa solid atau liquid maka ΔHsolut > 0 karena dibutuhkan energi untuk membuat partikel terpisah, tetapi pada gas energi ini tidak diperlukan karena gas sudah terpisah satu sama lain sehingga ΔHsolut gas = 0 dan ΔHlar selalu < 0. Dalam kaitan ini kelarutan gas akan menurun drastis jika temperatur meningkat

Thermal Pollution

Efek Tekanan terhadap Kelarutan

Hukum Henry Kelarutan suatu gas (Sgas) berbanding lurus dengan tekanan parsial gas (Pgas) diatas larutan Sgas = kH x Pgas Dimana kH adalah konstanta Henry dan memiliki nilai tertentu untuk kombinasi gas-solven pada T tertentu Unit Sgas adalah mol/L dan Pgas adalah atm maka unit kH adalah mol/L . atm

Latihan Tekanan parsial gas CO2 didalam botol cola adalah 4 atm pada 25oC. Berapa kelarutan CO2? Konstanta Henry CO2 terlarut dalam air = 3,3 x 10-2 mol/L atm pada 25oC Berapa kelarutan N2 di air pada 25oC dan 1 atm jika udara mengandung 78% N2 (volume)? kH N2 dalam air pada 25oC adalah 7 x 10-4 mol/L atm

Ekspresi Kuantitatif Konsentrasi Kosentrasi adalah proporsi senyawa dalam campuran sehingga ia merupakan sifat intensif yaitu sifat yang tidak tergantung pada jumlah campuran yang ada 1 L NaCl 0,1 M sama konsentrasinya dengan 1 mL NaCl 0,1 M Konsentrasi sering dituliskan dalam rasio jumlah solut terhadap jumlah larutan, namun ada juga rasio solut terhadap solven

Beberapa Definisi Konsentrasi Molaritas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1 L larutan Molalitas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1000 g (1 kg) solven Bagian per massa : jumlah massa solut per jumlah massa larutan Bagian per volume : volume solut per volume larutan Fraksi mol : rasio jumlah mol solut terhadap jumlah total mol (solut + solven)

Soal Latihan Berapa molalitas larutan yang dibuat dengan melarutkan 32 g CaCl2 dalam 271 g air? Berapa gram glukosa (C6H12O6) yang harus dilarutkan dalam 563 g etanol (C2H5OH) untuk membuat larutan dengan konsentrasi 2,40 x 10-2 m? Hitung ppm (massa) kalsium dalam 3,50 g pil yang mengandung 40,5 mg Ca! Hidrogen peroksida adalah zat pengoksidasi yang berguna dalam pemutih, bahan bakar roket dll. Larutan encer H2O2 30% (m/m) memiliki densitas 1,11 g/mL hitung (a) molalitas (b) fraksi mol H2O2 (c) molaritas

Sifat Koligatif Larutan Ada 4 sifat larutan yang sangat dipengaruhi oleh kuantitas solut dalam larutan  4 sifat koligatif (kolektif) Sifat itu adalah penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmotik Awal mulanya sifat koligatif digunakan untuk melihat pengaruh solut elektrolit dan non elektrolit terhadap sifat larutan

Penurunan Tekanan Uap Untuk solut dengan karakter non volatil dan non elektrolit seperti gula, solut ini tidak terdisosiasi dan tidak menguap Tekanan uap pelarut murni lebih besar dari larutan karena pada yang murni kecenderungan uap memicu entropi besar Sedangkan pada larutan dengan solut entropi besar sudah ada dalam larutan sehingga penguapan menjadi berkurang Hukum Raoult: Psolven = Xsolven × P0solven Xsolven + Xsolut = 1 atau Xsolven = 1 - Xsolut

Latihan Hitung penurunan tekanan uap ΔP saat 10 mL gliserol (C3H8O3) ditambahkan ke 500 mL air pada 50oC. Pada suhu ini tekanan uap air murni 92,5 torr berat jenis 0,988 g/mL dan berat jenis gliserol 1,26 g/mL Hitung penurunan tekanan uap larutan 2 g aspirin (Mr: 180,15 g/mol) dalam 50 g metanol pada 21,2oC. Metanol murni memiliki tekanan uap 101 torr pada suhu ini.

Kenaikan Titik Didih Karena tekanan uap larutan lebih rendah (turun) dibanding pelarut murni, maka konsekuensinya larutan juga akan mendidih pada suhu yang lebih tinggi Titik didih larutan adalah suhu dimana tekanan uap sama dengan tekanan eksternal (1 atm) ΔTb ∞ m atau ΔTb = Kb × m Dimana m molalitas larutan dan Kb adalah konstanta kenaikan titik didih molal ΔTb = Tb(larutan) – Tb(solven)

Diagram Fasa Solven dan Larutan

Konstanta Kenaikan Titik Didih Molal dan penurunan Titik Beku beberapa Pelarut Solven Titik Didih (oC) Kb (oC/m) Titik Leleh (oC) Kf (oC/m) As. Asetat Benzen Karbon disulfid CCl4 Kloroform Dietil Eter Etanol Air 117,9 80,1 46,2 76,5 61,7 34,5 78,5 100,0 3,07 2,53 2,34 5,03 3,63 2,02 1,22 0,512 16,6 5,5 -111,5 -23 -63,5 -116,2 -117,3 0,0 3,90 4,90 3,83 30 4,70 1,79 1,99 1,86

Penurunan Titik Beku Seperti halnya dalam penguapan hanya solven yang menguap, dalam pembekuan juga hanya senyawa solven yang membeku Titik beku larutan adalah suhu dimana tekanan uap larutan sama dengan tekanan pelarut murni Pada suhu ini solven beku dan larutan yang masih mencair berada dalam kesetimbangan ΔTf ∞ m atau ΔTf = Kf × m ΔTf = Tf (solven) – Tf (larutan)

Latihan Jika anda menambahkan 1 kg senyawa antibeku etilen glikol (C2H6O2) kedalam radiator mobil yang berisi 4450 g air. Berapa titik didih dan titik beku air radiator?

Terjadinya Tekanan Osmotik

Tekanan Osmotik Tekanan osmotik didefinisikan sebagai tekanan yang harus diberikan untuk mencegah pergerakan air dari solven ke larutan seperti pada gambar sebelum ini Tekanan ini berbanding lurus dengan jumlah solut dalam volume larutan Π ∞ nsolut/Vlarutan atau Π ∞ M Π = (nsolut/Vlarutan) RT = MRT

Latihan Larutan 0,30 M sukrosa pada 37oC memiliki tekanan osmotik hampir sama dengan tekanan darah, hitung tekanan osmotik sukrosa tsb!