Sifat Koligatif Larutan, Penurunan Tekanan Uap Larutan Bab I Kimia Kelas XII SMA

Di alam  hampir tidak ditemukan zat cair murni 100 %. Hampir semua cairan yang ada di bumi berbentuk larutan atau campuran. Larutan merupakan campuran yang homogen, yaitu suatu campuran serba sama, antara zat terlarut (solute) dan zat pelarut (solvent), sehingga tidak dapat dibedakan satu sama lain. Adanya zat terlarut di dalam pelarut menyebabkan perubahan sifat fisik pada pelarut dan larutan tersebut. Sifat fisik yang mengalami perubahan misalnya penurunan tekanan uap, penurunan titik didih, kenaikan titik didih, dan tekanan osmosis.

Ada banyak hal yang menyebabkan larutan mempunyai sifat yang berbeda dengan pelarutnya. Salah satu sifat terpenting dari larutan adalah sifat koligatif larutan. Sifat koligatif didefinisikan sebagai sifat fisik larutan yang hanya ditentukan oleh jumlah partikel dalam larutan dan tidak tergantung jenis partikelnya.

Jenis sifat koligatif: penurunan tekanan uap larutan, penurunan titik beku larutan, kenaikan titik didih larutan, dan tekanan osmosis larutan. 

A.       Diagram P – T pada Larutan

Mengapa larutan (pelarut + zat terlarut) mendidih pada suhu yang lebih tinggi dan membeku pada suhu yang lebih rendah dari pada pelarutnya?

    

Gambar 1 . Diagram P-T  H₂O

Berikut penjelasan diagram P – T dengan pelarut H₂O:

1.         Garis didih

Garis B – C pada gambar di atas disebut garis didih. Garis didih merupakan transisi fase cair – gas. Setiap titik pada garis ini menyatakan suhu dan tekanan di mana air akan mendidih. titik didih tergantung pada tekanan gas di permukaan. Pada tekanan 1 atm atau 760 mmHg ( 1 atm), air mendidih pada suhu 100^oC.

Jika terdapat tempat di bumi ini yang mempunyai tekanan 4,58 mmHg, maka sudah dipastikan air akan mendidih pada kisaran 0,0098^oC.

2.         Garis beku

Garis B – D pada gambar di atas disebut garis beku. Garis beku merupakan transisi fase cair – padat. Setiap titik pada garis ini menyatakan suhu dan tekanan di mana air dapat membeku (es mencair). Pada tekanan 1 atm atau 760 mmHg, air membeku pada suhu 0^oC

3.         Garis sublimasi

Garis A – B pada diagram fase di atas disebut garis sublimasi. Garis sublimasi merupakan transisi fase pada gas. Setiap titik pada pada garis sublimasi menyatakan suhu dan tekanan di mana zat padat dan uapnya dapat menyublim.

4.         Titik tripel

Perpotongan antara garis didih dengan garis beku dan garis sublimasi disebut titik tripel. Titik tripel air adalah 0,0098^oC pada tekanan 4,58 mmHg. Pada titik tripelnya, ketiga bentuk fase, yaitu padat, cair, dan gas berada dalam kesetimbangan.

Mari kita bandingkan dengan diagram fase larutan dengan diagram fase pelarutnya yaitu H₂O, seperti tampak pada diagram P - T larutan berikut.

Gambar 2. Diagram P-T larutan

Larutan mempunyai tekanan uap lebih rendah dari pada pelarut murninya (dalam hal ini air) yang dinyatakan sebagai ΔP. Oleh karena itu garis didih dan garis beku larutan berada di bawah garis didih dan garis beku pelarutnya. Penurunan tekanan uap (ΔP) tersebut berpengaruh terhadap titik didih dan titik beku larutan. seperti yang tampak pada diagram P – T larutan di atas, tekanan uap larutan belum 760 mmHg pada suhu 100^oC. oleh karena itu belum mendidih. Larutan akan mendidih pada suhu di atas 100^oC  yaitu ketika tekanan uapnya mencapai 760 mmHg.

Dengan kata lain, larutan mempunyai titik didih lebih tinggi dari pada pelarutnya. Sebaliknya, penurunan tekanan uap menyebabkan titik beku larutan lebih rendah dibandingkan dengan titik beku pelarutnya.

(Sumber dari : jejaringkimia.web.id) 

B. Sifat Koligatif Larutan Non Elektrolit

Meskipun sifat koligatif melibatkan larutan, sifat koligatif tidak bergantung pada interaksi antara molekul pelarut dan zat terlarut, tetapi bergantung pada jumlah zat terlarut yang larut pada suatu larutan.

Sifat koligatif terdiri atas penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Apakah perbedaan di antara keempat sifat koligatif tersebut? Perhatikanlah uraian berikut.

1. Penurunan Tekanan Uap (∆P)

Bila kita memanaskan air (atau zat yang dapat menguap lainnya) dalam ketel yang tertutup, maka ketika air mendidih tutup ketel dapat terangkat, mengapa hal ini terjadi? Apa sebenarnya yang menekan tutup ketel tersebut, air atau uap airnya? Dalam ruang tertutup air akan menguap sampai ruangan tersebut jenuh, yang disertai dengan pengembunan sehingga terjadi kesetimbangan air dengan uap air.                 

H₂O_(l) ↔ H₂O_(g)

Terjadinya uap air  akan menimbulkan tekanan sehingga menekan ketel. Ketika air mendidih (suhu 100°C) banyak air yang menguap sehingga tekanan yang ditimbulkan lebih besar hingga tutup ketel terangkat. Tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh air ini disebut tekanan uap jenuh air (P⁰)

Besarnya tekanan uap jenuh untuk setiap zat tidak sama, bergantung pada jenis zat dan suhu. Zat yang lebih sukar menguap, misal glukosa, garam, gliserol memiliki uap yang lebih kecil dibanding zat yang lebih mudah menguap, misalnya eter.

Bila suhu dinaikkan, energi kinetik molekul-molekul zat bertambah sehingga semakin banyak molekul-molekul yang berubah menjadi gas akibatnya tekanan uap semakin besar. Perhatikan tekanan uap jenuh air pada berbagai suhu pada Tabel 1 berikut : 

No	Suhu (⁰C)	π (atm)
1	0.0	0,649
2	6,8	0,664
3	13,7	0,691
4	15,5	0,684
5	22.0	0,721
6	32.0	0,716
7	36.0	0,746

 Tabel 1.  tekanan uap jenuh air pada berbagai suhu

Apa yang terjadi terhadap tekanan uap bila ke dalam air (pelarut) ditambahkan zat terlarut yang sukar menguap?  

Bila zat yang dilarutkan tidak mudah menguap, maka yang menguap adalah pelarutnya(air), adanya zat terlarut menyebabkan partikel pelarut yang menguap menjadi berkurang akibatnya terjadi penurunan tekanan uap.

Adanya zat terlarut menyebabkan penurunan tekanan uap.  tekanan uap larutan lebih rendah dibanding tekanan uap pelarut 

Penurunan tekanan uap yang terjadi merupakan selisih dari tekanan uap jenuh pelarut murni (P°) dengan tekanan uap larutan (P).

 ∆P  = P⁰ - P

Tekanan uap larutan ideal dihitung berdasar hukum Raoult “ tiap komponen dalam suatu larutan melakukan tekanan yang sama dengan fraksi mol kali tekanan uap dari komponen (pelarut) murni.

P = X_pelarut  . P⁰

  Karena  ∆P  = P⁰ - P

                      = P⁰ - (X_pelarut  . P⁰)

                      = P⁰ - ((1-X_terlarut)  . P⁰)

                      = P⁰ - (P⁰-X_terlarut P⁰)                                   Jadi     ∆P = X terlarut . P⁰

 

∆P = Penurunan tekanan uap               

  P    = Tekanan uap larutan                                                   Xter = fraksi mol zat terlarut

  P⁰  = Tekanan uap pelarut murni                                       Xpel = fraksi mol pelarut

Contoh Soal  (6) :

Hitunglah tekanan uap larutan  larutan urea  berkadar 10% pada suhu t^oC. Jika tekanan uap air pada suhu t^oC = 100 mmHg.( Mr urea = 60 )

Jawab :

Urea  10 % berarti 10 gram urea dan 90 gram air

Mol Urea = 10/60 mol                      Mol  air = 90/18 mol  = 5 mol

Fraksi mol urea =  (10/60) / (10/60 + 90/18)    = 0,032            

Maka fraksi mol air =  1-0,032             =  0, 968

 Tekanan uap larutan urea  =>  P =  X _pel .  P^o        

           = 0,968 . 100 = 96,8 mmHg 

• Contoh soal (7)

Hitunglah tekanan uap larutan 2 mol sukrosa dalam 50 mol air pada 300 °C jika tekanan uap air murni pada 300 °C adalah 31,80 mmHg.

Jawab :   Fraksi mol sukrosa   =   (2 mol / (50 + 2 mol) )   = 0.038 

 Fraksi mol sukrosa = 0,038                Xpelarut = 1 – 0,038 = 0,962

P = x_A P^o   =   0,962 × 31,8 mmHg = 30,59 mmHg

Jadi, tekanan uap larutan adalah 30,59 mmHg.

      

Uji Kemampuanmu

• Sebanyak 46 gram gliserol (Mr=92) dicampur dengan 27 gram air (Mr=18). Jika tekanan uap air pada suhu tersebut = 30 mmHg, hitung tekanan uap larutan tersebut!
• Tekanan uap air pada 30⁰C adalah 31,84 mmHg. Untuk mendapatkan larutan yang mempunyai tekanan uap jenuh 27,86 mmHg pada suhu 30⁰C, berapa gram massa glikol (Mr=62) yang harus dilarutkan ke dalam 630 gram air.

Untuk mempelajari sifat koligatif larutan dalam bentuk file swf bisa klik tautan berikut 

Materi Kenaikan Titik Didih dan penurunan Titik Beku Larutan dapat klik di SINI 

Materi Sifat koligatif : Tekanan Osmosis dapat dibaca di SINI 

Materi Sifat Koligatif : Kemolalan dan Fraksi Mol dapat dibaca di SINI