SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
Kompetensi Dasar
3.1 Menganalisis fenomena sifat koligatif larutan (penurunan tekanan uap jenuh, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis)
4.1 Menyajikan hasil penelusuran informasi tentang kegunaan prinsip sifat koligatif larutan dalam kehidupan sehari-hari
Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar
1. Menghitung konsentrasi suatu larutan (molaritass, molalitas dan fraksi mol).
2. Menganalisa fenomena sifat koligatif (penurunan tekanan uap larutan, penurunan titik beku larutan, kenaikan titik didih larutan, tekanan osmotik larutan)
3. Menganalisa perhitungan yang berlaku dalam fenomena sifat koligatif (penurunan tekanan uap larutan, penurunan titik beku larutan, kenaikan titik didih larutan, tekanan osmotik larutan)
Materi Pembelajaran
PETA KONSEP
1. Konsentrasi Larutan
a. Molaritas (M)
Sifat koligatif merupakan sifat larutan yang dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut dan tidak tergantung dari sifat zat terlarut. Jumlah partikel zat terlarut dalam suatu larutan dinyatakan dalam suatu besaran yaitu Konsentrasi Larutan.Molaritas menyatakan banyaknya mol zat terlarut didalam setiap 1 liter larutan
Keterangan :
M = molaritas (M) m = massa terlarut (gr)
n = mol zat (mol) Mr = molekul relatif (gr/mol)
V = volume (L atau mL) % = persen kadar zat
ρ = massa jenis (gr/mL)
b. Molalitas (m)
Molalitas menyatakan banyaknya mol zat terlarut di dalam setiap 1.000 gram pelarut.
Keterangan :
m = molalitas (m) p = massa pelarut (gr)
gr = massa terlarut (gr) Mr = molekul relatif (gr/mol)
c. Fraksi Mol (X)
Fraksi mol (X) menyatakan perbandingan banyaknya mol dari zat pelarut dan pelarut terhadap jumlah mol seluruh komponen dalam larutan. Dalam suatu larutan terdapat 2 fraksi mol yakni fraksi mol terlarut (Xt) dan fraksi mol pelarut (Xp).
Keterangan :
Xt = fraksi mol terlarut nt = mol terlarut
Xp = fraksi mol pelarut np = mol pelarut
p = massa pelarut (gr)
2. Sifat koligatif larutan
Sifat Koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi tergantung pada banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan.
a. Penurunan tekanan uap
Apabila ke dalam suatu pelarut dilarutkan zat yang tidak mudah menguap, ternyata tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni. Dalam hal ini uap jenuh larutan dapat jenuh dianggap hanya mengandung uap zat pelarut.
Pada tahun 1880-an F.M. Raoult, seorang ahli kimia Prancis, menyatakan bahwa melarutkan zat terlarut mempunyai efek menurunkan tekanan uap dari pelarut.
Gambar 2.1 Perbandingan tekanan uap jenuh pelarut dan larutan
Hukum Raoult tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut. ΔP = Xt . Pᵒ
Jika tekanan uap pelarut di atas larutan dilambangkan P maka ∆P = Po – P
Jika komponen larutan terdiri pelarut dan zat terlarut dengan tetapan rumus berikut:
Xp + Xt = 1 , maka Xt = 1 – Xp.
Persamaan akan menjadi:
ΔP = Xt . Pᵒ
Pᵒ – P = (1 – Xp) Pᵒ
Pᵒ – P = Pᵒ – Xp . Pᵒ
Keterangan :
ΔP = Penurunan tekanan uap (mmHg)
Xp = Fraksi mol pelarut
Xt = Fraksi mol terlarut
P° = Tekanan uap jenuh pelarut murni (mmHg)
P = Tekanan uap larutan (mmHg)
Contoh:
Tentukan tekanan uap jenuh air pada larutan yang mengandung 12 % massa urea CO(NH2)2, jika diketahui Mr = 60 gram/mol
Penyelesaian :
b. Kenaikan titik didih
Titik didih dari suatu larutan adalah suhu pada saat tekanan uap jenuh air sama dengan tekanan luar . Oleh karena terjadinya penurunan tekanan uap larutan oleh keberadaan zat terlarut non-volatil, dibutuhkan kenaikan suhu untuk menaikkan tekanan uap larutan hingga sama dengan tekanan luar . Jadi, keberadaan zat terlarut dalam pelarut mengakibatkan terjadinya kenaikan titik didih, maka titik didih larutan, Tb, lebih tinggi dari titik didih pelarut murni, Tb°.Jadi selisih antara titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni disebut kenaikan titik didih (ΔTb ).
ΔTb = Tb larutan – Tb pelarut
ΔTb = Tb – Tb°
Secara umum semakin banyak zat terlarut yang dilarutkan maka kenaikan titik didih akan semakin besar sehingga persamaan untuk menentukan perubahan titik didih sebanding dengan hasil kali molalitas (m) dengan nilai Kb pelarut.
ΔTb = m x Kb
Keterangan :
Tb larutan (Tb) = Titik didih larutan (°C)
Tb pelarut (Tb°) = Titik didih pelarut (°C)
ΔTb = Kenaikan titik didih (°C)
m = Molalitas larutan (molal)
Kb = Tetapan kenaikan titik didih molal (°C/molal )
c. Penurunan titik beku
Titik beku larutan adalah suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatannya atau titik dimana air mulai membeku. Titik beku normal suatu zat adalah suhu pada saat zat meleleh atau membeku pada tekanan 1 atm (keadaan normal)
Gambar 2.2 Pengaruh Zat Terlarut Terhadap Proses Pembekuan Pelarut
Jika suatu zat terlarut ditambahkan pada suatu pelarut murni, maka titik beku pelarut murni akan mengalami penurunan. Hal ini terjadi karena molekul molekul pelarut sulit berubah menjadi fase cair sebab partikel terlarut menghalangi pergerakan partikel pelarut. Dengan demikian larutan membeku pada temperatur yang lebih rendah dibanding titik beku pelarut murni air. Jadi selisih titik beku pelarut (Tfo) dengan titik beku larutan (Tf) disebut penurunan titik beku (ΔTf).
ΔTf = Tf pelarut – Tf larutan
ΔTf = Tf° – Tf
Menurut Hukum Backman dan Raoult bahwa penurunan titik beku dan kenaikan titik didih berbanding langsung dengan molalitas yang terlarut di dalamnya.
ΔTf = m x Kf
Keterangan :
Tf larutan (Tb) = Titik beku larutan (°C)
Tf pelarut (Tb°) = Titik beku pelarut (°C)
ΔTf = Penurunan titik beku (°C)
m = Molalitas larutan (molal)
Kf = Tetapan penurunan titik beku molal (°C/molal )
Contoh:
Tentukan titik didih dan titik beku larutan urea CO(NH2)2 30 gram dalam 500 gram air. (Kb air = 0,52 dan Kf air = 1,86 °C/m)
Jawab:
∆Tb = m x ∆Kb
= 30 gram x 1.000 gram x 0,52 °C/m
60 500
= 0,5 gram x 2 gram x 0,52 °C/m
= 0,52 °C
Titik didih larutan = 100 °C + 0,52 °C = 100,52 °C.
∆Tb = m x ∆Kb
= 30 gram x 1.000 gram x 1,86 °C/m
60 500
= 0,5 gram x 2 gram x 1,86 °C/m
= 1,86 °C
Titik beku larutan = 0 °C – 1,86 °C = –1,86 °C.
d. Teknan osmotik
Apabila dua jenis larutan yang berbeda konsentrasinya dipisahkan oleh suatu membran semipermeabel, apa yang terjadi? Coba perhatikan bgambar berikut:
Gambar 2.3. osmosis
(Sumber: www. siswapedia.com)
Proses perpindahan molekul pelarut dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat atau dari pelarut murni ke suatu larutan melalui selapu semipermeabel disebut peristiwa osmosis. Peristiwa osmosis akan berlangsung hingga dicapai suatu kesetimbangan atau hingga kedua larutan isotonis. Hal ini ditandai dengan berhentinya perubahan volume larutan. Perbedaan volume dua larutan pada kesetimbangan menghasilkan suatu tekanan yang disebut tekanan osmosis. Tekanan osmosis dapat juga diartikan sebagai tekanan yang diberikan untuk mencegah terjadinya peristiwa osmosis.
Menurut Van’t Hoff, tekanan osmotik larutan-larutan encer dapat dihitung dengan rumus yang serupa dengan persamaan gas ideal, yaitu:
PV = nRT atau П V = nRT
П = nRT
V
П = MRT
Keterangan :
П = Tekanan osmosis (atm)
M = Molaritas (mol/L)
R = Tetapan gas (0,082 atm L/mol K)
T = Suhu (K)
n = Mol terlarut (mol)
V = Volume larutan (L atau mL)
3. Aplikasi Sifat Koligati Larutan dalam Kehidupan sehari-hari
a. Penurunan Tekanan Uap Pelarut
1. Mendapatkan Benzena Murni
Untuk mendapatkan benzena murni menggunakan pemisahan campuran dengan distilasi bertingkat, dengan mengguakan prinsip berbedaan tekanan uap antara zat pelarut dengan zat terlarut.
2. Kolam Apung
Kolam apung dalah kolam yang memiliki kadar garam yang sangat tinggi, bahkan 10 kali lipat tingginya dibandingkan kadar garam rata-rata dilautan, sehingga air sulit menguap karena tekanan uap pelarut menurun disebabkan karena konsentrasi kadar garam yang sangat tinggi. Oleh karena itu pada saat kita berenang di sini akan mengapung atau tidak tenggelam.
b. Kenaikan Titik Didih Larutan
1. Distilasi
Distilasi adalah proses pemisahan senyawa dalam suatu larutan dengan cara pendidihan. Larutan yang akan dipisahkan dengan zat terlarutnya, suhunya dinaikkan secara perlahan agar zat terlarut menguap dan dapat dipisahkan dengan pelarutnya.
2. Penambahan Garam Ketika Memasak
Pada umumnya ketika sedang memasak atau merebus sesuatu, penambahan garam biasanya dilakukan setelah air mendidih. Hal ini bertujuan mencegah agar pada proses pemasakan tidal terlalu lama.
Coba perhatikan diagram di bawah ini!
Gambar 3.1 diagram 3 fasa ( digram P-T)
Dari diagram 3 fasa tersebut, hal apakah yang dapat kalian kemukakan?
c. Penurunan Titik Beku
1. Membuat Campuran Pendingin pada Es Putar
Untuk membuat es putar diperlukan cairan pendingin. Cairan pendingin merupakan larutan berair yang memiliki titik beku jauh di bawah 0°C. Pada pembuatan es putar cairan pendingin dibuat dengan mencampurkan garam dapur dengan kepingan es batu dalam sebuah bejana berlapis kayu. Pada pencampuran itu, es batu akan mencair sedangkan suhu campuran turun. Sementara itu, campuran bahan pembuat es putar dimasukkan dalam bejana lain yang terbuat dari bahan stainless steel. Bejana ini kemudian dimasukkan ke dalam cairan pendingin, sambil terus-menerus diaduk sehingga campuran membeku.
2. Membuat Zat Antibeku pada Radiator Mobil
Untuk mengatasi agar air radiator tidak mudah membeku, maka ditambahkan cairan yang sulit membeku yakni etilen glikol, sehingga air radiator tidak mudah membeku karena terjadi penurunan titik beku cairan radiator.
3. Mencairkan Salju di Jalan Raya
Untuk membersihkan salju di jalan raya biasanya ditaburi dengan campuran garam NaCl dan CaCl2. Penaburan garam ini akan menurunkan titik beku salju tersebut, sehingga salju kembali menjadi air. Semakin tinggi konsentrasi garam, maka makin menurun titik bekunya, sehingga salju akan makin banyak yang mencair
4. Antibeku dalam Tubuh Hewan
Hewan-hewan yang berada di kutub utara maupun di kutub selatan tidak membeku atau mati, karena dalam tubuh hewan tersebut terdapat zat antibeku.
5. Penambahan Antibeku Pada Minyak Kelapa
Jika kita membuat minyak kelapa tradisional, minyak yang dihasilkan akan akan cepat membeku. Pada pagi hari minyak kelapa akan membeku karena memiliki titik beku yang tinggi. Untuk mengatasi hal tersebut maka pada minyak kelapa ditambahkan garam-garaman atau vitamin E agar terjadi penurunan titik beku, sehingga minyak kelapa tidak mudah membeku pada suhu rendah.
d. Tekanan osmotik
1. Mengontrol Bentuk Sel untuk mengontrol bentul sel agar tidak pecah atau mengalami kerusakan. Pasien yang dipasangi infus di rumah sakit
2. Mesin Cuci Darah
Pasien penderita gagal ginjal harus menjalani terapi cuci darah (hemodialisis) dengan menggunakan mesin dialisis
3. Pengawetan Selai
4. Membasmi Lintah
Dengan menaburkan sejumlah garam dapur (NaCl) ke permukaan tubuh lintah atau pacet.
5. Penyerapan Air oleh Akar Tanaman
Dalam tanaman mengandung zat-zat terlarut sehingga konsentrasinya lebih tinggi daripada air yang ada di dalam tanah sehingga air dalam tanah dapat diserap oleh tanaman dan diedarkan ke seluruh bagian tanaman.
6. Desalinasi Air Laut Melalui Osmosis Balik
Osmosis balik adalah perembesan pelarut dari larutan ke pelarut, atau dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer.Osmosis balik digunakan untuk membuat air murni dari air laut.
DAFTAR PUSTAKA
Sutresna, Nana, dkk. 2016, Aktif dan Kreatif Belajar Kimia Untuk Sekolah Menengah Atas/ Madrasah Aliyah Kelas XII Peminatan Matematika dan Ilmu-ilmu Alam,Bandung,Grafindo Media Pratama
Sudarmo, Unggul. 2014, Kimia untuk SMA /MA kelas III, Surakarta, Erlangga
Vinsiah,Rananda, S.Pd.. 2020, Modul Pembelajaran SMA Kimia Kelas XI, Kemendikbud
Johari, J.M.C. dan Rachmawati, M, 2010. Chemistry 2A for Senior High School Grade XI Semester 1 , Esis, Jakarta
Harnanto, Ari dan Ruminten. 2009. Kimia 3 Untuk Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Pangajuanto, Teguh dan Rahmidi, Tri. 2009. Kimia 3 Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Partana, Crys Fajar dan Wiyarsi, Antuni. 2009. Mari Belajar Kimia 3 Untuk SMA/MA Kelas XII. Bandung : Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional
https://tambahpinter.com/satuan-konsentrasi-larutan/ (diakses 14 juni 2021)
https://blog.edukasystem.com/sifat-koligatif-larutan/(diakses 14 juni 2021)
https://www.ruangguru.com/blog/apa-itu-tekanan-osmotik (diakses 14 juni 2021)
https://mafia.mafiaol.com/2017/08/contoh-sifat-klogatif-larutan-dalam.html(diakses 14 juni 2021)
