Pintar Pelajaran Perbedaan Larutan Elektrolit Dan Non Elektrolit, Pengertian, Contoh, Komposisi, Sifat Daya Hantar Listrik, Pola Soal, Pembahasan

Perbedaan Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit, Pengertian, Contoh, Komposisi, Sifat Daya Hantar Listrik, Contoh Soal, Pembahasan- Reaksi-reaksi kimia sanggup terjadi dalam keadaan gas, cair, larutan, dan padatan. Reaksi kimia dalam gas memerlukan pengendalian suhu dan tekanan. Reaksi dalam padatan memerlukan suhu sangat tinggi, sedangkan reaksi dalam larutan gampang dikendalikan. Reaksi dalam larutan secara teknologi lebih sederhana dan umumnya dilakukan dalam larutan. Untuk melakukan reaksi dalam larutan, Anda perlu memahami komposisi dan sifat-sifat larutan. Salah satunya ialah sifat kelistrikan larutan. Air bahari merupakan larutan elektrolit lantaran mengandung berbagai mineral, menyerupai NaCl, MgCl₂  dan garam-garam kalium. Larutan dibedakan menjadi larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit. Apakah larutan elektrolit itu? Apakah perbedaan larutan elektrolit dan larutan non elektrolit? Semua jawaban tersebut sanggup Anda jawab sesudah mempelajari cuilan ini.

A. Pengertian dan Komposisi Larutan

Setiap hari, Anda bekerjasama dengan air yang digunakan untuk minum, mandi, mencuci, dan keperluan lainnya. Semua air yang Anda gunakan sudah dalam bentuk larutan. Di alam, semua air berupa larutan, tidak ada air dalam keadaan murni (sebagai H₂O). Jika ada, itu merupakan hasil rekayasa manusia.

1. Pengertian Larutan

Larutan didefinisikan sebagai adonan dua atau lebih zat yang membentuk satu macam fasa (homogen) dan sifat kimia setiap zat yang membentuk larutan tidak berubah. Arti homogen mengatakan tidak ada kecenderungan zat-zat dalam larutan terkonsentrasi pada bagian-bagian tertentu, melainkan menyebar secara merata di seluruh campuran. Sifat-sifat fisika zat yang dicampurkan sanggup berubah atau tidak, tetapi sifat-sifat kimianya tidak berubah.

Catatan :

Larutan homogen ialah larutan dengan penyebaran molekul yang merata dalam suatu campuran.

Contoh :

1. Larutan dari adonan alkohol dan air. Sifat fisika dan kimia setiap zat tidak berubah.
2. Larutan dari adonan gula pasir dan air. Sifat fisika gula berubah dari kristalin menjadi molekuler, tetapi sifat-sifat kimianya tidak berubah.
3. Larutan dari adonan NaCl dan air. Sifat-sifat fisika NaCl berubah dari kristalin menjadi ion-ionnya, tetapi sifat kimia NaCl tidak berubah.

Ada dua komponen yang bekerjasama dengan larutan, yaitu pelarut dan zat terlarut. Pelarut ialah zat yang digunakan sebagai media untuk melarutkan zat lain. Umumnya, pelarut merupakan jumlah terbesar dari sistem larutan. Zat terlarut ialah komponen dari larutan yang memiliki jumlah lebih sedikit dalam sistem larutan. Selain ditentukan oleh kuantitas zat, istilah pelarut dan terlarut juga ditentukan oleh sifat fisikanya (struktur). Pelarut mempunyai struktur tidak berubah, sedangkan zat terlarut sanggup berubah (perhatikan Gambar 1).

Gambar 1. Peristiwa pelarutan dari tablet effervescent (air sebagai pelarut dan tablet zat terlarut)

Contoh:

Sirup tergolong larutan. Di dalam sirup, jumlah air lebih banyak daripada gula. Oleh lantaran struktur air tidak berubah (air tetap berupa cair), sedangkan struktur gula berubah dari kristalin menjadi molekuler. Air tetap dinyatakan sebagai pelarut. Larutan tidak terbatas pada sistem cairan, sanggup juga berupa padatan atau gas. Udara di atmosfer ialah teladan larutan sistem gas (pelarut dan terlarut berwujud gas). Logam kuningan ialah teladan sistem larutan padat (campuran tembaga dan seng).

2. Komposisi Larutan

Apa yang dimaksud komposisi larutan? Komposisi larutan adalah perbandingan zat-zat di dalam campuran. Untuk memilih komposisi larutan digunakan istilah kadar dan konsentrasi. Kedua istilah ini menyatakan kuantitasm zat terlarut dengan satuan tertentu. Satuan yang digunakan untuk menyatakan kadar larutan ialah persen berat (%b/b), persen volume (%V/V), dan bagian per sejuta (bpj) atau ppm (part per million).

Kadar Larutan

Persen berat menyatakan fraksi berat zat terlarut terhadap berat larutan dalam satuan persen. Persen berat biasa diterapkan dalam campuran padat-cair atau padat-padat. Secara matematika, persen berat suatu zat dirumuskan sebagai berikut.

Contoh Soal Menghitung Komposisi Larutan Persen Berat :

Bata tahan api dibentuk melalui pembakaran adonan 250 g Al₂O₃  300 g MgO, 2.000 g SiO₂  dan 150 g C. Berapa persen berat MgO dalam adonan bata tersebut?

Kunci Jawaban :

Berat total adonan = 2700 g

Persen berat MgO dalam adonan ialah :

Persen volume menyatakan fraksi volume zat terlarut terhadap volume larutan dalam satuan persen. Persen volume biasa diterapkan untuk campuran cair-cair atau gas-cair. Secara matematik, persen volume suatu zat dirumuskan sebagai berikut.

Contoh Soal Menghitung Komposisi Larutan Persen Volume :

Di dalam kemasan botol minuman tertera 5% alkohol. Berapa volume alkohol yang terdapat dalam 250 mL minuman tersebut?

Kunci Jawaban :

Volume alkohol dalam 250 mL minuman dengan kadar alkohol 5% ialah :

Untuk menyatakan kadar suatu zat yang kuantitasnya sangat sedikit, biasanya diungkapkan dalam satuan cuilan per sejuta (bpj) atau dalam bahasa inggrisnya part per million (ppm). Ungkapan bpj suatu zat dinyatakan dengan rumus:

Satuan pelarut dan terlarut sanggup merupakan satuan berat atau satuan volume, dengan syarat kedua satuan sama atau disamakan terlebih dulu.

Contoh Soal Menghitung Bpj Suatu Zat :

Air dari PDAM mengandung kaporit dengan kadar sangat sedikit, berfungsi sebagai desinfektan. Jika dalam 10 liter air PDAM ditemukan kaporit sebanyak 30 mg, berapa kadar kaporit dalam air itu?

Kunci Jawaban :

Oleh lantaran kedua komponen larutan berbeda satuan (air dalam liter, kaporit dalam gram) maka perlu dilakukan penyamaan satuan lebih dulu. Besaran yang menghubungkan massa dan volume ialah berat jenis. Massa jenis air ialah 1 g/mL.

Berat air = berat jenis air × volume air

Berat air = 1 g/mL ×10.000 mL = 10.000 g

Berat kaporit = 30 mg atau 0,03 g

Kadar kaporit =

Jadi, kadar kaporit dalam air PDAM ialah 3 bpj.

B. Sifat Listrik Larutan

Pada cuilan sebelumnya, Anda sudah mencar ilmu perihal sifat-sifat logam. Salah satunya, logam merupakan konduktor listrik yang baik (ingat teori lautan elektron pada logam). Apakah larutan sanggup menghantarkan listrik? Jika ya, bagaimana prosesnya? Apakah sama dengan teori lautan elektron?

1. Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit

Logam sanggup menghantarkan listrik alasannya ialah adanya elektron yang dapat bergerak bebas. Aliran listrik sendiri ialah aliran elektron yang bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah. Air murni tersusun atas molekul-molekul H₂O. Adakah elektron bebas dalam molekul H₂O  Molekul H₂O bersifat netral, tidak mempunyai elektron bebas. Akibatnya, Anda sanggup menduga bahwa air murni tidak memiliki potensi untuk menghantarkan listrik.

Bagaimana kalau dalam air terdapat zat terlarut? Bergantung pada sifat zat terlarut, ada larutan yang sanggup menghantarkan listrik ada juga yang tidak sanggup menghantarkan listrik. Larutan yang sanggup menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit, sedangkan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan nonelektrolit.

Untuk mengetahui daya hantar listrik dari larutan, Anda dapat mempelajari hasil percobaan berikut. Terdapat beberapa macam larutan dengan kadar tertentu, yang dilewatkan aliran listrik ke dalamnya. Indikator yang digunakan ialah lampu listrik kecil menyerupai pada Gambar 2.

Gambar 2. Pengujian daya hantar listrik pada larutan.

Gambar 3. Desain pengujian daya hantar listrik larutan.

Skema / desain percobaan (Gambar 3)

Keterangan gambar :

1. Larutan uji

2. Elektrode

3. Lampu baterai

4. Sumber arus (AC/DC)

No.	Larutan
1.	Garam dapur 5% berat
2.	Alkohol 10% volume
3.	Gula pasir 5% berat
4.	Cuka 10% volume
5.	Asam Klorida 10% volume

Berdasarkan data hasil pengamatan, diketahui bahwa garam dapur (NaCl) dan asam klorida (HCl) sanggup menyala dengan terang. Asam asetat atau cuka (CH₃COOH) menyala, tetapi redup. Adapun alkohol (C₂H₅OH) dan gula pasir (C₁₂H₂₂O₁₁) tidak menyala, mengapa? 

Pada Bab Ikatan Kimia, Anda sudah mencar ilmu perihal senyawa ion dan senyawa kovalen. Bagaimana sifat listrik dari kedua senyawa itu? Senyawa ion terbentuk melalui transfer elektron menghasilkan kation dan anion. Kedua spesi kimia ini mempunyai muatan listrik positif dan negatif. Contohnya ialah garam dapur atau NaCl.

Jika garam dapur dilarutkan ke dalam air, akan terurai membentuk ion-ionnya sehingga dalam larutan NaCl terdapat spesi yang bermuatan listrik, yakni Na⁺ dan Cl^– (perhatikan Gambar 4). 

NaCl(aq) → Na⁺(aq) + Cl^–(aq)

Gambar 4. Model pelarutan NaCl.

Pada dikala elektrode dihubungkan dengan sumber arus, ion-ion Na⁺ dan Cl^– akan bergerak menuju elektrode-elektrode yang berlawanan muatan dengan membawa muatan listrik. Jadi, listrik sanggup mengalir dari satu elektrode ke elektrode lain melalui ion-ion dalam larutan. Alkohol dan gula pasir tergolong senyawa kovalen. Apa yang terjadi jika kedua senyawa ini dilarutkan dalam air?

Oleh lantaran pembentukan ikatan kovalen tidak melalui transfer elektron maka senyawa kovalen tidak terionisasi (dengan beberapa pengecualian), melainkan terurai secara molekuler (perhatikan Gambar 5). 

Gambar 5. Model pelarutan gula pasir.

Akibatnya, di dalam larutan tidak ada spesi yang dapat menghantarkan arus litrik.

C₂H₅OH(l) → C₂H₅OH(aq)

C₁₂H₂₂O₁₁(s) → C₁₂H₂₂O₁₁(aq)

Contoh Soal Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit :

Perhatikan data hasil percobaan yang ditabulasikan ke dalam tabel berikut.

Larutan	Nyala Lampu	Gejala Di Elektroda
A	Terang	Terjadi gelembung
B	Terang	Terjadi gelembung
C	Redup	sedikit gelembung
D	Tidak	–

Manakah yang tergolong larutan elektrolit?

Kunci Jawaban :

Larutan elektrolit sanggup menghantarkan arus listrik yang ditandai dengan lampu yang menyala dan di elektrode terbentuk gelembung gas akhir peristiwa elektrolisis. Jadi, larutan A, B, dan C, tergolong larutan elektrolit.

2. Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah

Pada percobaan yang lain, HCl dan CH₃COOH terbentuk melalui ikatan kovalen, tetapi sanggup menghantarkan arus listrik, mengapa?

Harus diingat bahwa semua asam terbentuk melalui ikatan kovalen, tetapi di dalam pelarut air, asam-asam akan terurai menjadi ion H⁺ dan ion negatif sisa asam, dalam kasus ini ialah ion Cl^– dan ion CH₃COO^–. Oleh lantaran semua asam terionisasi di dalam pelarut air maka dapat diduga bahwa larutan asam sanggup menghantarkan arus listrik melalui proses yang serupa dengan senyawa-senyawa ion.

Mengapa asam-asam yang berikatan kovalen sanggup terionisasi dalam pelarut air? Mengapa HCl sanggup menyalakan lampu dengan terang (perhatikan Gambar 6), sedangkan CH₃COOH kurang terang?

Gambar 6. Larutan elektrolit besar lengan berkuasa (seperti HCl) sanggup menghantarkan arus listrik ditunjukkan oleh nyala lampu yang terang.

Atom hidrogen hanya mempunyai satu elektron dan berperan sebagai elektron valensi. Jika elektron valensi lepas maka yang tersisa hanya inti atom hidrogen yang bermuatan positif. Gugus sisa asam mempunyai kekuatan untuk menarik pasangan elektron pada ikatan yang digunakan bersama dengan atom hidrogen. Kekuatan tarikan bergantung pada sifat dan struktur gugus sisa asam.

Jika asam dilarutkan dalam air, gugus sisa asam akan menarik pasangan elektron ikatan sehingga terurai membentuk ion sisa asam yang bermuatan negatif (kelebihan elektron) dan atom hidrogen yang sudah kehilangan elektron valensinya (membentuk ion H⁺. Oleh lantaran daya tarik gugus sisa asam terhadap pasangan elektron ikatan bermacam-macam maka pembentukan ion H⁺ dan ion sisa asam dalam pelarut air tidak sama.

Asam-asam besar lengan berkuasa menyerupai HCl, HNO₃, dan H₂SO₄, gugus sisa asamnya memiliki daya tarik relatif besar lengan berkuasa terhadap pasangan elektron ikatan sehingga hampir semua molekul asam dalam air terionisasi. Dapat dikatakan bahwa asam-asam tersebut terionisasi sempurna.

HCl(aq) → H⁺(aq) + Cl^–(aq)

Asam-asam lemah seperti CH₃COOH, H₂S, HCN, dan H₂SO₃, gugus sisa asamnya mempunyai daya tarik kurang besar lengan berkuasa sehingga tidak semua molekul-molekul asam ini dalam air terionisasi, tetapi hanya sebagian kecil. Sisanya tetap dalam bentuk molekulnya.

CH₃COOH(aq)  H⁺(aq) + CH₃COO^–(aq)

Tanda panah dua arah mengatakan hanya sebagian kecil dari asam asetat terurai menjadi ion-ionnya. Umumnya tetap sebagai molekul (perhatikan Gambar 7).

Gambar 7. Model pelarutan asam asetat.

Sekilas Kimia

Svante Arrhenius

(1859–1927)

Arhenius ialah ilmuwan Swedia yang memenangkan hadiah Nobel atas karya di bidang ionisasi. Dia memperkenalkan pemikiran tentang senyawa yang terurai menjadi ion-ion dalam larutan. Dia menjelaskan bahwa suatu senyawa kovalen asam bersifat elektrolit kalau suatu atom cukup kuat menarik elektron ikatan. Atom itu kemudian menjadi gugus sisa asam.

Contoh Soal Larutan Elektrolit Kuat dan Elektrolit Lemah :

Mengapa larutan NH₄ l 5% di dalam air sanggup menghantarkan arus listrik dengan baik (lampu menyala terang), sedangkan larutan NH₃ 10% menyala redup? Jelaskan.

Kunci Jawaban :

NH₄Cl tergolong senyawa ion. Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi membentuk ion NH₄ ⁺ dan ion Cl^–.

Persamaan ionisasinya :

NH₄Cl(aq) → NH₄ ⁺ (aq) + Cl^– (aq)

Oleh lantaran daya hantar listrik NH₄Cl baik, berarti ionisasinya sempurna.

NH₃ tergolong senyawa kovalen. Jika dilarutkan dalam air, sebagian kecil NH₃ dapat bereaksi dengan molekul-molekul air membentuk spesi bermuatan listrik.

Persamaan reaksinya:

NH₃(aq) + H₂O(l)  NH₄ ⁺(aq) + OH^–(aq)

Oleh lantaran hanya sebagian kecil dari molekul NH₃ yang bereaksi dengan air maka hanya ada sedikit ion-ion NH₄ ⁺ dan OH– dalam larutan NH₃ yang dapat menghantarkan arus listrik.

Dengan demikian, larutan NH₃ tergolong larutan elektrolit lemah.

Sekilas Kimia

Batuan Pembentuk Gua 

CaCO₃ (batu kapur) adalah senyawa yang tidak larut dalam air, tetapi sanggup larut kalau direaksikan dengan air asam (H₂CO₃). Karbondioksida (CO₂) dalam udara dan tanah bereaksi dalam air membentuk asam karbonat (H₂CO₃). Asam karbonat bereaksi dengan batu kapur berdasarkan persamaan reaksi:

H₂CO₃(aq) + CaCO₃(s  Ca²⁺ (aq) + 2HCO₃^– (aq)

Proses ini membentuk seluruh gua-gua di dunia, selain zat-zat lainnya yang dinamakan stalaktit dan stalagnit. Keduanya mendekorasi bentuk gua dikala karbondioksida menguap dan CaCO₃ terbentuk ulang.

Rangkuman :

1. Larutan ialah adonan homogen antara zat terlarut dan pelarut. Pelarut yang banyak digunakan adalah air lantaran kemampuannya melarutkan banyak zat.
2. Komposisi larutan sanggup dinyatakan dengan kadar atau konsentrasi. Satuan yang digunakan untuk menyatakan kadar larutan ialah persen berat, persen volume, dan bpj (ppm).
3. Berdasarkan daya hantar listriknya, larutan digolongkan menjadi larutan elektrolit dan nonelektrolit.
4. Larutan elektrolit bersifat menghantarkan arus listrik yang disebabkan oleh adanya ion positif dan negatif dalam larutan. Larutan elektrolit sanggup dibentuk dari senyawa ion dan kovalen.
5. Zat terlarut pada larutan elektrolit sanggup terionisasi sempurna dan menghasilkan ion dalam jumlah maksimum, zat terlarut ini dinamakan elektrolit kuat. Jika zat terlarut hanya terionisasi sebagian maka hanya dihasilkan sedikit ion-ion dalam larutan zat terlarut dan dinamakan elektrolit lemah.
6. Larutan nonelektrolit ialah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik lantaran mengandung zat terlarut yang tidak sanggup terionisasi.

Anda kini sudah mengetahui Larutan Elektrolit dan Larutan Non Elektrolit. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Praktis dan Aktif Belajar Kimia 1 : Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 226.

Pintar Pelajaran Sifat Koligatif Larutan Elektrolit Dan Non Elektrolit, Pola Soal, Pembahasan

Sifat Koligatif Larutan Elektrolit dan Non Elektrolit, Contoh Soal, Pembahasan - Di alam bebas hampir tidak ditemukan zat cair murni 100 %. Hampir semua cairan yang ada di bumi berbentuk larutan atau campuran. Larutan merupakan adonan yang homogen, yaitu suatu adonan serba sama, antara zat terlarut (solute) dan zat pelarut (solvent), sehingga tidak sanggup dibedakan satu sama lain. Adanya zat terlarut di dalam pelarut menimbulkan perubahan sifat fisik pada pelarut dan larutan tersebut. Sifat fisik yang mengalami perubahan contohnya penurunan tekanan uap, penurunan titik didih, kenaikan titik didih, dan tekanan osmosis.

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

Beberapa sifat koligatif yang akan dibicarakan dalam penggalan ini meliputi penurunan tekanan uap pelarut, penurunan titik beku larutan, kenaikan titik didih larutan, dan tekanan osmosis larutan. Misalnya kristal garam. Kristal garam diperoleh dari air laut yang diuapkan. Kristal garam tersebut, jika dilarutkan dalam air berubah menjadi partikel yang sangat kecil, sehingga garam dapat larut dalam air. Larutan garam merupakan campuran homogen.

Jumlah zat terlarut dalam suatu larutan dinyatakan dengan konsentrasi larutan. Konsentrasi menyatakan komposisi secara kuantitatif perbandingan zat terlarut dengan pelarut dan atau larutan. Ada beberapa cara untuk menyatakan secara kuantitatif komposisi tersebut, antara lain yaitu molaritas, molalitas, dan fraksi mol. Ketiganya akan menjadi dasar untuk mempelajari sifat koligatif larutan, sehingga ketiganya harus dipelajari terlebih dahulu.

A. Molalitas dan Fraksi Mol

Dalam larutan, terdapat beberapa sifat zat yang hanya ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut. Sifat ini disebut sebagai sifat koligatif larutan. Oleh lantaran sifat koligatif larutan ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut, penggalan ini akan diawali dengan pembahasan mengenai konsentrasi larutan.

1. Molalitas

Pada pelajaran sebelumnya, kita menyatakan konsentrasi dengan persentase (%) dan molaritas (M). Dalam perhitungan molaritas, kuantitas larutan didasarkan pada volume. Anda tentu ingat, volume merupakan fungsi suhu (zat akan memuai ketika dipanaskan). Oleh lantaran sifat koligatif larutan dipengaruhi suhu, diharapkan suatu besaran yang tidak bergantung pada suhu. Besaran tersebut dinyatakan berdasarkan massa lantaran massa tidak bergantung pada suhu, baik dari kuantitas zat terlarut maupun pelarutnya. Untuk itu, digunakan molalitas yang menyatakan jumlah partikel zat terlarut (mol) setiap 1 kg pelarut (bukan larutan). Larutan yang dibentuk dari 1 mol NaCl yang dilarutkan dalam 1.000 g air dinyatakan sebagai larutan 1 molal dan diberi lambang 1 m NaCl.

Gambar 1. Satuan konsentrasi molalitas memegang peranan penting dalam kegiatan di laboratorium

Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut.

Molalitas (m) = 

atau,

m = 

Keterangan :

m = molalitas (mol/kg)

M_r = massa molar zat terlarut (g/mol)

massa = massa zat terlarut (g)

p = massa zat pelarut (g)

Molalitas juga berkhasiat pada keadaan lain, contohnya lantaran pelarut merupakan padatan pada suhu kamar dan hanya sanggup diukur massanya, bukan volumenya sehingga mustahil dinyatakan dalam bentuk molaritas. Perhatikanlah referensi soal penentuan molalitas berikut.

Contoh Soal Molalitas (1) :

Sebanyak 30 g urea (Mr = 60 g/mol) dilarutkan ke dalam 100 g air. Hitunglah molalitas larutan!

Pembahasan :

Mol urea = massa urea / Mr urea = 30 g / 60 g/mol = 0,5 mol

Massa pelarut = 100 g = 100 / 1.000 = 0,1 kg

Molalitas (m) = 0,5 mol / 0,1 kg = 5 m

Jadi, molalitas larutan urea yaitu 5 m.

Contoh Soal Molalitas (2) :

Berapa gram NaCl yang harus dilarutkan dalam 500 g air untuk menghasilkan larutan 0,15 m?

Penyelesaian :

Molalitas artinya jumlah mol zat terlarut per kilogram pelarut. 0,15 m berarti 0,15 mol NaCl dalam 1 kg (1.000 g) air.

0,15 mol NaCl dalam 1.000 g H₂O

Untuk menghitung jumlah mol NaCl yang diharapkan untuk 500 g H₂O, kita dapat menggunakan korelasi tersebut sebagai faktor konversi. Kemudian, kita dapat menggunakan massa molar NaCl untuk mengubah mol NaCl menjadi massa NaCl.

500 g H₂O x  = 4,38 g NaCl

Jadi, massa NaCl yang harus dilarutkan pada 500 g air untuk menghasilkan larutan 0,15 m yaitu 4,38 g.

Contoh Soal Molalitas (3) :

Molalitas suatu larutan 20% berat C₂H₅OH (M_r = 46 g/mol) adalah....

Jawaban :

C₂H₅OH 20% artinya 20 gram

C₂H₅OH dalam 80 gram air :

m =  =  = 5,4

Jadi, kemolalan larutan 20% berat C₂H₅OH adalah 5,4 m.

Contoh Soal Molalitas (4) :

Berapakah kemolalan dari larutan 10% (w/w) NaCl? (w/w = persen berat)

Penyelesaian :

Larutan 10% (w/w), artinya = 

w berasal dari kata weight.

Untuk mengetahui kemolalan, kita harus mengetahui jumlah mol NaCl. 10 g NaCl sanggup diubah menjadi mol dengan menggunakan massa molar NaCl (58,44 g/mol). Untuk mengetahui massa air, sanggup dilakukan dengan cara pengurangan 100 g larutan NaCl oleh 10 g NaCl.

massa air = 100 g – 10 g = 90 g

Untuk menentukan kemolalan, sanggup dilakukan konversi sebagai berikut.

Jadi, larutan 10% (w/w) NaCl mempunyai konsentrasi 1,9 m.

2. Fraksi Mol

Fraksi mol merupakan satuan konsentrasi yang semua komponen larutannya dinyatakan berdasarkan mol. Fraksi mol komponen i, dilambangkan dengan x_i adalah jumlah mol komponen i dibagi dengan jumlah mol semua komponen dalam larutan. Fraksi mol j adalah x_j dan seterusnya. Jumlah fraksi mol dari semua komponen larutan yaitu 1.

x_i = 

x_j = 

Total fraksi mol = x_i + x_j = 1

Perhatikanlah referensi soal penggunaan fraksi mol berikut.

Contoh Soal Fraksi mol (5) :

Larutan glukosa dibentuk dengan melarutkan 18 g glukosa (Mr = 180 g/mol) ke dalam 250 g air. Hitunglah fraksi mol glukosa.

Jawaban :

Jadi, fraksi mol glukosa yaitu 0,01.

Contoh Soal Fraksi mol (6) :

Berapa fraksi mol dan persen mol setiap komponen dari adonan 0,2 mol O₂ dan 0,5 mol N₂?

Kunci Jawaban : 

Fraksi mol N₂ bisa juga dihitung dengan cara: 

X_N2 = 1 – X_O2 = 1 – 0,29 = 0,71

% mol O₂ = 0,29 × 100% = 29%

% mol N₂ = 0,71 × 100% = 71%

Jadi, fraksi mol O₂ adalah 0,29 dan fraksi mol N₂ adalah 0,71, sedangkan persen mol O₂ adalah 29% dan persen mol N₂ adalah 71%.

Contoh Soal UMPTN 1998 (7) :

Fraksi mol suatu larutan metanol CH₃OH dalam air yaitu 0,50. Konsentrasi metanol dalam larutan ini jikalau dinyatakan dalam persen berat yaitu ....

Kunci Jawaban :

mol metanol = mol air (misalkan 1 mol)

massa metanol = mol x Mr = 1 x 32 = 32

massa air = mol x Mr = 1 x 18 = 18

%w/w =  x 100 % =  x 100 % = 64 %

Jadi, konsentrasi metanol dalam larutan dalam persen berat yaitu 64 % (C)

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

Untuk mengetahui imbas zat terlarut yang sukar menguap terhadap tekanan uap pelarut, lakukanlah kegiatan berikut.

Percobaan / Praktikum Penurunan Tekanan Uap (1) :

Tujuan :

Mengamati imbas zat terlarut terhadap tekanan uap jenuh larutan

Alat dan Bahan :

Data percobaan

Langkah Kerja :

1. Perhatikan gambar hasil eksperimen berikut.

2. Pada buku latihan Anda, isilah tabel berikut.

Zat	Tekanan Uap Jenuh pada 25 oC (mmHg)
Air	...
Larutan glukosa 1 m	...
Larutan urea 1 m	...

Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.

1. Hitunglah selisih penurunan tekanan uap jenuh larutan glukosa dengan tekanan uap jenuh air.
2. Hitunglah selisih penurunan tekanan uap jenuh urea dengan tekanan uap jenuh air.
3. Mengapa selisihnya sama antara dua larutan dengan konsentrasi sama?
4. Apabila larutan sukrosa 1 m diamati, akankah nilainya sama?

Diskusikan hasil yang Anda peroleh dengan teman Anda.

Penguapan yaitu kejadian yang terjadi ketika partikel-partikel zat cair meninggalkan kelompoknya. Semakin lemah gaya tarik-menarik antarmolekul zat cair, semakin gampang zat cair tersebut menguap. Semakin gampang zat cair menguap, semakin besar pula tekanan uap jenuhnya. Dalam suatu larutan, partikel-partikel zat terlarut menghalangi gerak molekul pelarut untuk berubah dari bentuk cair menjadi bentuk uap sehingga tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah dari tekanan uap jenuh larutan murni.

Dari eksperimen yang dilakukan Marie Francois Raoult (1878), didapatkan hasil bahwa melarutkan suatu zat terlarut menyebabkan penurunan tekanan uap larutan. Banyaknya penurunan tekanan uap (ΔP) terbukti sama dengan hasil kali fraksi mol zat terlarut () dan tekanan uap pelarut murni ( ), yaitu:

Pada larutan yang terdiri atas dua komponen, pelarut A dan zat terlarut B,  maka . Apabila tekanan uap pelarut di atas larutan dilambangkan , .

Persamaan akan menjadi:

Persamaan tersebut dikenal sebagai Hukum Raoult.

Tekanan uap pelarut () sama dengan hasil kali tekanan uap pelarut murni () dengan fraksi mol pelarut dalam larutan ().

Apabila zat terlarut gampang menguap, sanggup pula ditulis:

Tekanan uap total sanggup ditulis:

Contoh Soal Penurunan Tekanan Uap (8) :

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

Pembahasan :

Fraksi mol sukrosa =  =  = 0,038

x_B = 0,038
x_A = 1 – 0,038 = 0,962

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

Jadi, tekanan uap larutan yaitu 30,59 mmHg.

Contoh Soal Penurunan Tekanan Uap (9) :

Berapakah tekanan uap parsial dan tekanan uap total pada suhu 25 °C di atas larutan dengan jumlah fraksi mol benzena (C₆H₆) sama dengan jumlah fraksi mol toluena (C₇H₈)? Tekanan uap benzena dan toluena pada suhu 25 °C berturut-turut adalah 95,1 mmHg dan 28,4 mmHg.

Kunci Jawaban :

Jika larutan terdiri atas dua komponen dengan jumlah fraksi mol yang sama, fraksi mol keduanya yaitu 0,5.

Tekanan uap parsial :

P_benzena = x_benzena × P_benzena = 0,5 × 95,1 mmHg = 47,6 mmHg

P_toluena = x_toluena × P_toluena = 0,5 × 28,4 mmHg = 14,2 mmHg

Tekanan uap total:

P_total = P_benzena + P_toluena = 47,6 + 14,2 = 61,8 mmHg

Jadi, tekanan uap parsial benzena dan toluena yaitu 47,6 mmHg dan 14,2 mmHg, sedangkan tekanan uap total yaitu 61,8 mmHg.

Contoh Soal UN 2002 (10) :

Sembilan gram zat nonelektrolit dan 360 g air dicampur, ternyata tekanan uap jenuhnya 40 mmHg. Jika tekanan uap jenuh air pada suhu yang sama yaitu 40,1 mmHg, M_r zat tersebut yaitu .....

A. 90 g/mol
B. 126 g/mol
C. 180 g/mol
D. 342 g/mol
E. 360 g/mol

Pembahasan :

Diketahui:

Zat nonelektrolit = 9 gram
pelarut air (p) = 360 gram
P° = 40,1 mmHg
P = 40 mmHg

Ditanyakan: Mr?

Jawaban:

P = x_p x P°

40 = x_p x 40,1 xP = 0,9975
n_p = 31/680 = 20 mol

x_p = 

0,9975 = 

19,95 + 0.9975 n_t = 20
0,9975 n_t = 20 - 19,95

0,05 mol = massa / M_r → 0,05

0,05 mol = 9 g / M_r

M_r = 9 g / 0,05 mol = 180 g/mol

Jadi, massa molar relatif zat tersebut yaitu (C) 180 g/mol. 

2. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

Adanya zat terlarut pada suatu larutan tidak hanya memengaruhi tekanan uap saja, tetapi juga memengaruhi titik didih dan titik beku. Pada larutan dengan pelarut air, kita sanggup memahami hal tersebut dengan mempelajari diagram fase air pada Gambar 2. berikut.

Gambar 2. Diagram fase air

Adanya zat terlarut pada suatu larutan menimbulkan penurunan tekanan uap yang menimbulkan terjadinya penurunan garis kesetimbangan antarfase sehingga terjadi kenaikan titik didih dan penurunan titik beku.

a. Kenaikan Titik Didih Air (∆T_b)

Titik didih zat cair yaitu suhu tetap pada ketika zat cair mendidih. Pada suhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya. Hal ini menimbulkan terjadinya penguapan di seluruh penggalan zat cair. Titik didih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer. Contohnya, titik didih air 100 °C, artinya pada tekanan udara 1 atm air mendidih pada suhu 100 °C.

Dari hasil eksperimen yang dilakukan pada penentuan titik didih larutan, ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya. Hal ini disebabkan adanya partikel-partikel zat terlarut dalam suatu larutan menghalangi kejadian penguapan partikel-partikel pelarut. Oleh lantaran itu, penguapan partikel-partikel pelarut membutuhkan energi yang lebih besar.

Perbedaan titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni disebut kenaikan titik didih yang dinyatakan sebagai ∆T_b (b berasal dari kata boil). Titik didih suatu larutan lebih tinggi atau lebih rendah daripada titik didih pelarut, bergantung pada akomodasi zat terlarut itu menguap dibandingkan dengan pelarutnya. Jika zat terlarut tersebut tidak mudah menguap, contohnya larutan gula, larutan tersebut mendidih pada suhu yang lebih tinggi daripada titik didih pelarut air. Sebaliknya, jikalau zat terlarut itu mudah menguap contohnya etanol, larutan akan mendidih pada suhu di bawah titik didih air.

Hukum sifat koligatif sanggup diterapkan dalam meramalkan titik didih larutan yang zat terlarutnya bukan elektrolit dan tidak gampang menguap. Telah ditentukan secara eksperimen bahwa 1,00 mol (6,02 × 1023 molekul) zat apa saja yang bukan elektrolit dan tidak gampang menguap yang dilarutkan dalam (1.000 g) air akan menaikkan titik didih kira-kira 0,51 °C. Perubahan pelarut murni ke larutan, yakni ∆T_b, berbanding lurus dengan molalitas (m) dari larutan tersebut:

∆T_b ¥ m atau ∆T_b = K_b . M

Tabel 1. Tetapan Kenaikan Titik Didih (K_b) Beberapa Pelarut

Pelarut	Titik didih (oC)	Kb (oC /m)
Aseton	56,2	1,71
Benzena	80,1	02,53
kamfer	204,0	05,61
Karbon tetraklorida	76,5	04,95
Sikloheksana	80,7	02,79
Naftalena	217,7	05,80
Fenol	182	03,04
Air	100,0	00,52

Sumber: Chemistry Matter and Its Changes, 2004

K_b adalah tetapan kenaikan titik molal dari pelarut (°C/m). Kenaikan titik didih (ΔT_b) yaitu titik didih larutan (T_b) dikurangi titik didih pelarut murni (T_b^o).

Contoh Soal UN2002 (11) :

Berdasarkan Diagram P-T tersebut yang menggambarkan kenaikan titik didih larutan adalah

A. G¹M¹ 

B. F¹K¹

C. DD¹

D. CC¹ 

E. B¹D¹

Pembahasan :

Berdasarkan Diagram P-T tersebut yang menggambarkan kenaikan titik didih larutan yaitu (C) DD¹. Alasannya, semakin tinggi tekanan temperatur awal, contohnya pada suhu 100 °C ditunjukkan oleh grafik F pada larutan temperatur ditunjukkan oleh K¹ (fasa gas). Jadi, kenaikan titik didih ditunjukkan oleh (C)

Contoh Soal Kenaikan Titik Didih Air (12) :

Hitunglah titik didih larutan yang mengandung 18 g glukosa, C₆H₁₂O₆. (Ar C = 12 g/mol, Ar H = 1g/mol, dan Ar O = 16 g/mol) dalam 250 g air. (K_b air = 0,52 °C/m)

Kunci Jawaban :

molalitas =  = = 0,4 m

ΔT_b = K_b m

ΔT_b = 0,52 °C/m × 0,4 m

ΔT_b = 0,208 °C

Titik didih larutan = 100 + ΔT_b

Titik didih larutan = 100 °C + 0,208 °C

Titik didih larutan = 100,208 °C

Jadi, titik didih larutan yaitu 100,208 °C.

Contoh Soal Kenaikan Titik Didih Air (13) :

Titik didih larutan yang mengandung 1,5 g gliserin dalam 30 g air yaitu 100,28 °C. Tentukan massa molekul relatif gliserin. (K_b air = 0,52 °C/m)

Jawaban :

Titik didih larutan = 100 + ΔT_b

100,28 = 100 + ΔT_b

ΔTb = 0,28 °C

∆T_b = K_b . M

∆T_b = K_b  x 

0,28 °C = 0,52 °C/m x 

M = 92,8 g/mol

Jadi, massa molekul relatif gliserin yaitu 92,8 g/mol.

Contoh Soal SPMB 2004 (14) :

Sebanyak 75 g zat dengan rumus empiris (CH₂O) (A_r H = 1 g/mol, C = 12 g/mol, O = 16 g/mol) yang terlarut dalam 500 gram air, mendidih pada suhu 100,52 °C (K_b air = 0,52 °C/m) Zat tersebut termasuk ...

A. triosa
B. tetrosa
C. pentosa
D. heksosa
E. heptosa

Pembahasan :

∆T_b = K_b x 

0,52 = 0,52 x 

M_r = 150

M_r (CH₂O) = 30 

(CH₂O)n = 150 

30n = 150 

n = 5 

(CH₂O)₅ = C₅H₁₀O₅.

Senyawa karbonat dengan 5 atom C disebut dengan pentosa. Jadi, zat tersebut termasuk (C) pentosa. 

b. Penurunan Titik Beku (ΔT_f)

Seperti halnya pada kenaikan titik didih, adanya zat terlarut dalam larutan akan menimbulkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik beku pelarutnya. Penurunan titik beku, ΔT_f (f berasal dari kata freeze) berbanding lurus dengan molalitas (m) larutan:

ΔT_f  ∞ m atau ΔT_f = K_f m

dengan K_f adalah tetapan penurunan titik beku molal pelarut (°C/m). Penurunan titik beku (T_f) yaitu titik beku pelarut murni (T_f^o) dikurangi titik beku larutan (T_f).

ΔT_f  = ΔT_f^o - T_f

Berikut ini yaitu beberapa harga tetapan penurunan titik beku (K_f) dari beberapa pelarut.

Tabel 2. Tetapan Penurunan Titik Beku (K_f) Beberapa Pelarut

Pelarut	Titik beku (oC)	Kf(oC/m)
Aseton	–95,35	2,40
Benzena	5,45	5,12
Kamfer	179,8	39,7
Karbon tetraklorida	–23	29,8
Sikloheksana	6,5	20,1
Naftalena	80,5	6,94
Fenol	43	7,27
Air	0	1,86

Contoh Soal Penurunan Titik Beku (15) :

Berapakah titik beku larutan yang terbuat dari 10 g urea CO(NH₂)₂ dalam 100 g air? (massa molar urea 60 g/mol, K_f air = 1,86 °C/m)

Penyelesaian :

Mol urea = massa urea / Mr urea = 10 g / 60 g/mol = 0,17 mol

Molalitas urea = mol urea / massa air = 0,17mol / 0,1 kg = = 1,7 m

ΔT_f =K_f m

ΔT_f = 1,86 °C/m × 1,7 m

ΔT_f = 3,16 °C

Jadi, larutan tersebut mempunyai titik beku 3,16 °C di bawah 0 °C atau pada –3,16 °C.

Contoh Soal Penurunan Titik Beku (16) :

Hitunglah titik beku larutan yang terdiri atas 10 gram glukosa (Mr = 180 g/mol) dalam 500 g air (K_f air = 1,86 °C/m).

Kunci Jawaban :

molalitas =  =  = 0,11 m

ΔT_f = K_f m

ΔT_f = 1,86 °C/m × 0,11 m

ΔT_f = 0,20 °C

Titik beku larutan

ΔT_f = T_f air – T_f larutan

0,20 °C = 0 – T_f larutan

T_f larutan = – 0,20 °C

Jadi, titik beku larutan yaitu –0,20 °C.

Contoh Soal Penurunan Titik Beku (17) :

Hitunglah titik beku suatu larutan yang mengandung 2 g kloroform, CHCl₃ (M_r = 119 g/mol) yang dilarutkan dalam 50 g benzena (K_f benzena = 5,12 °C/m, T_f benzena = 5,45 °C).

Pembahasan :

Molalitas =  = 0,34 m

ΔT_f = K_f m = 5,12 °C/m × 0,34 m = 1,74 °C

Titik beku larutan :

ΔT_f = Tf benzena – T_f larutan

1,74 = 5,45 – T_f larutan

T_f larutan = 3,71 °C

Jadi, titik beku larutan tersebut yaitu 3,71 °C.

Contoh Soal Penurunan Titik Beku (18) :

Larutan yang dibentuk dengan melarutkan 5,65 g suatu senyawa yang tidak diketahui dalam 110 g benzena membeku pada 4,39 °C. Berapakah massa molar senyawa tersebut?

Kunci Jawaban :

Pada Tabel 2. diketahui titik beku benzena = 5,45 °C dan K_f benzena = 5,12 °C/m

ΔT_f = 5,45 °C – 4,39 °C = 1,06 °C

ΔT_f = K_f  m

m = ΔT_f / K_f = 1,06 °C / 5,12 °C/m = 0,207 m

0,207 m artinya setiap kg benzena pada larutan mengandung 0,207 mol zat terlarut maka jumlah mol pada 110 g benzena sanggup dihitung. 

0,11 kg benzena x (0,207 mol zat terlarut / 1 kg benzena) = 0,023 mol

massa molar zat terlarut = 5,65 g / 0,023 mol = 245,65 g/mol

Jadi, massa 1 mol zat terlarut tersebut yaitu 245,65 g.

Gejala penurunan titik beku juga mempunyai terapan simpel di antaranya adalah penurunan titik beku air. Zat antibeku (biasanya etilen glikol) yang ditambahkan ke dalam sistem pendingin mesin kendaraan beroda empat mencegah pembekuan air radiator pada animo dingin. Penggunaan CaCl₂ dan NaCl untuk menurunkan titik leleh es juga sering diterapkan, contohnya untuk menyiapkan campuran pendingin dalam pembuatan es krim. Contoh penerapan Hukum Raoult dipakai pada alat distilasi untuk memisahkan adonan berdasarkan perbedaan titik didihnya.

Gambar 3. Alat distilasi dirancang menggunakan prinsip aturan Raoult.

3. Tekanan Osmotik

Osmosis yaitu merembesnya partikel-partikel pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat melalui suatu membran semipermeabel. Membran semipermiabel hanya melewatkan molekul zat tertentu sementara zat yang lainnya tertahan.

Bagaimanakah kejadian osmosis sanggup terjadi? Untuk menyelidikinya, lakukanlah kegiatan berikut.

Percobaan / Praktikum Tekanan Osmotik (2) :

Tujuan :

Mengamati kejadian osmosis pada larutan elektrolit dan nonelektrolit

Alat dan Bahan :

1. Corong 
2. Kertas perkamen/selopan 
3. Gelas kimia 1 L 
4. Larutan gula
5. Larutan garam
6. Air

Langkah Kerja :

1. Susunlah 2 buah alat ibarat gambar berikut.

2. Corong yang penggalan bawahnya ditutup dengan kertas perkamen/selaput semipermeabel berisi larutan gula dimasukkan ke dalam kolam (gelas kimia 1 L) yang berisi air.
3. Amatilah naiknya larutan dalam corong dari ketinggian h₁ hingga h₂.
4. Ulangi langkah kerja 1–3.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.

1. Mengapa air di dalam kolam masuk ke dalam corong melalui selaput semipermeabel?
2. Mungkinkah larutan gula atau garam yang masuk ke dalam air? Mengapa?
3. Apabila corong diganti ukurannya, apakah naiknya zat cair dalam corongsama?
4. Samakah beban pada kedua corong yang berbeda?
5. Samakah ΔH untuk larutan gula dan garam?

Kerjakanlah secara berkelompok dan diskusikanlah hasil yang Anda peroleh.

Kesimpulan apakah yang sanggup Anda peroleh dari percobaan di atas? Untuk lebih memahami proses osmosis, pelajarilah uraian berikut.

Perhatikanlah Gambar 4, gambar tersebut memperlihatkan larutan A dan larutan B dengan konsentrasi yang berbeda yang dipisahkan oleh suatu membran semipermeabel yang hanya sanggup ditembus oleh molekul air.

Gambar 4. Proses osmosis dengan membran semi permeabel

Gambar 4. menggambarkan kejadian osmosis. Pada Gambar 4a, diperlihatkan keadaan awal, kemudian sesudah beberapa saat, tinggi air pada tabung naik (Gambar 4b) hingga kesetimbangan tercapai. Tekanan balik dibutuhkan untuk mencegah terjadinya proses osmosis (Gambar 4c). Jumlah tekanan balik yang dibutuhkan merupakan tekanan osmotik larutan.

Dua larutan yang mempunyai tekanan osmotik sama disebut larutan isotonik. Jika salah satu larutan mempunyai tekanan osmotik lebih tinggi dari larutan yang lainnya, larutan tersebut dinamakan hipertonik. Adapun jika larutan mempunyai tekanan osmotik lebih rendah dari larutan yang lainnya, larutan tersebut dinamakan hipotonik.

Tekanan osmotik termasuk dalam sifat-sifat koligatif lantaran besarnya hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut persatuan volume larutan. Tekanan osmotik tidak tergantung pada jenis zat terlarut. Persamaan berikut (dikenal sebagai Persamaan Van’t Hoff) dipakai untuk menghitung tekanan osmotik dari larutan encer.

π = MRT

Keterangan:

π = tekanan osmotik (atm)

R = tetapan gas (0,082 L atm/mol K)

M = molaritas larutan

T = suhu (Kelvin)

Contoh Soal Tekanan Osmotik (19) :

Berapakah tekanan osmotik pada 25 °C dari larutan sukrosa (C₁₂H₂₂O₁₁) 0,001 M?

Kunci Jawaban :

Diketahui :

T = 25 °C = (25 + 273) K = 298 K

M = 0,001 mol/L

R = 0,082 L atm/mol K

π = MRT

π = 0,001 mol/L × 0,082 L atm/mol K × 298 K = 0,024 atm

Jadi, tekanan osmotik larutan tersebut yaitu 0,024 atm.

Contoh Soal Tekanan Osmotik (20) :

Dalam larutan encer, 0,001 M gula dalam air dipisahkan dari air murni dengan menggunakan membran osmosis. Berapakah tekanan osmotik dalam torr pada suhu 25 °C?

Penyelesaian :

π = MRT

π = (0,001 mol/L) (0,0821 L atm/mol K) (298 K) = 0,0245 atm

π dalam torr = 0,0245 atm x (760 torr / 1 atm) = 18,6 torr

Jadi, tekanan osmotik 0,001 M gula dalam air yaitu 18,6 torr.

Contoh Soal Tekanan Osmotik (21) :

Suatu larutan dengan volume 100 mL mengandung 0,122 g zat non elektrolit terlarut dan mempunyai tekanan osmotik 16 torr pada suhu 20 °C. Berapakah massa molar zat terlarut tersebut?

Penyelesaian :

T dalam kelvin = (273 + 20) = 293 K

π dalam atm = 16 torr x (1 atm/760 torr) = 0,0211 atm

π = MRT

0,0211 atm = (M) (0,082 L atm/mol K) (298 K)

M = 8,63 × 10^–4 x (mol zat terlarut / L larutan)

M = n/V

n = M × V

n = 8,63 x 10^–4 x (mol zat terlarut / L larutan) x 0,1 L larutan = 8,63 × 10^–5 mol

n = 8,63 x 10^–5 mol

massa molar zat terlarut = 0,122 g / 8,63 x 10^–5 mol = 1,41 × 10³ g/mol

Jadi, massa molar zat terlarut tersebut adalah 1,41 × 10³ g/mol.

Contoh Soal Tekanan Osmotik (22) :

Suatu larutan dibentuk dengan melarutkan 1,08 g protein, yaitu serum albumin insan yang diperoleh dari plasma darah (dalam 50 cm³ air). Larutan memperlihatkan tekanan osmotik 5,85 mmHg pada 298 K. Tentukan massa molekul relatif albumin.

Pembahasan :

Tekanan osmotik (π ) dikonversikan terlebih dahulu menjadi atm.

5,85 mmHg = 5,85 / 760 = 7,70 x 10^–3 atm



Mr = massa RT / nV =  = 6,86 x 10⁴ g/mol

Jadi, massa molekul relatif albumin yaitu 6,86 x 10⁴ g/mol.

Gambar 6. Osmosis terbalik, memperlihatkan jikalau tekanan mekanis lebih besar daripada tekanan osmotik , pelarut dipaksa melewati membran semipermeabel dari dalam larutan menuju ke pelarut murni.

Jika tekanan mekanis pada suatu larutan melebihi tekanan osmotik, pelarut murni akan terperas ke luar dari suatu larutan lewat suatu membran semipermeabel (Gambar 6). Proses ini disebut osmosis terbalik (reverse osmosis) dan merupakan suatu cara untuk memulihkan pelarut murni dari dalam suatu larutan. Contoh penerapan osmosis balik yaitu pemulihan air murni dari limbah industri dan memperlihatkan air maritim (desalinasi).

Proses osmosis sangat penting bagi flora dan binatang lantaran dengan proses osmosis, air dibagikan ke semua sel organisme hidup. Dinding sel merupakan membran semipermeabel, membran sel hidup ini juga sanggup ditembus oleh zat-zat terlarut tertentu sehingga materi makanan dan produk buangan dipertukarkan lewat dinding sel ini. Permeabilitas dinding sel terhadap zat terlarut seringkali bersifat memilih-milih dan hingga batas tertentu tidak bergantung pada ukuran partikel zat terlarut dan konsentrasi mereka. Misalnya, ion magnesium yang terhidrasi simpel tidak menembus dinding terusan pencernaan, sedangkan molekul glukosa sanggup melewati dinding sel.

Desalinasi Air Laut 

Banyak daerah di banyak sekali pelosok di dunia yang berdampingan dengan lautan, tetapi penduduknya terancam kekurangan air tawar Untuk itu, negara Arab Saudi menggunakan suatu metode pemisahan air tawar dari garam-garam pekat air laut. Membuang garam-garam yang terlarut dalam air disebut desalinasi. Banyak penelitian dan pengembangan dipusatkan pada lima metode desalinasi, yaitu penyulingan, pembekuan, osmosis terbalik, elektro-dialisis, dan pertukaran ion. Desalinasi osmosis terbalik merupakan metode yang ekonomis. Dalam metode ini, garam terpisah dari airnya oleh tekanan pada membran semipermeabel yang memisahkan sumber air (air maritim dari produknya (air tawar).

C. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

Jika zat terlarut membentuk larutan bersifat asam, basa, dan garam, ternyata rumus-rumus sifat koligatif larutan mempunyai nilai yang tidak sama dengan data percobaan. Harga-harga ΔP, ΔTb , ΔTf , dan π dari larutan-larutan asam, basa, dan garam yang diamati melalui eksperimen selalu lebih besar daripada harga-harga yang dihitung berdasarkan perhitungan ideal.

Bagaimanakah menentukan perbandingan nilai sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolit? Untuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatan berikut.

Praktikum Sifat Koligatif Larutan Elektrolit (3) :

Tujuan :

Menentukan perbandingan nilai sifat koligatif larutan elektrolit dan non elektrolit

Alat dan Bahan :

Data hasil percobaan

Langkah Kerja :

Amatilah data hasil percobaan berikut. Larutan yang diamati mempunyai konsentrasi yang sama yaitu 0,005 m.

Larutan	ΔTf (oC)
Glukosa	0,0093
NaCl	0,0183
KCl	0,0180
K2SO4	0,0275
H2SO4	0,0270

Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.

1. Hitunglah perbandingan nilai ΔT_f NaCl terhadap ΔT_f glukosa, ΔT_f KCl terhadap ΔT_f glukosa, dan seterusnya hingga dengan H₂SO₄.
2. Manakah nilai perbandingan di antara keempat larutan terhadap glukosa yang bernilai hampir sama?
3. Bandingkanlah nilai perbandingan itu dengan jumlah ion masing-masing zat yang membentuk larutan elektrolit (NaCl mempunyai ion Na⁺ dan Cl^–).
4. Apakah nilai perbandingan tersebut sama dengan jumlah ionnya? Mengapa demikian?

Diskusikan hasil yang Anda peroleh dengan teman Anda.

Menurut Arrhenius, suatu zat elektrolit yang dilarutkan dalam air akan terurai menjadi ion-ion penyusunnya sehingga jumlah partikel zat pada larutan elektrolit akan lebih banyak dibandingkan dengan larutan nonelektrolit yang konsentrasinya sama. Hal ini menimbulkan sifat koligatif pada larutan elektrolit lebih besar daripada larutan nonelektrolit.

Perilaku elektrolit sanggup digambarkan dengan memerhatikan fenomena di atas. Penurunan titik beku ΔT_f rutan 0,005 m NaCl 1,96 kali (2 kali) ΔT_f glukosa sebagai zat non elektrolit, demikian juga ΔT_f ntuk K₂SO₄ hampir 3 kali dari ΔT_f glukosa. Keadaan ini sanggup dinyatakan dengan persamaan berikut.

ΔT_f elektrolit = i × ΔT_f nonelektrolit

Hubungan sifat koligatif larutan elektrolit dan konsentrasi larutan dirumuskan oleh Van’t Hoff, yaitu dengan mengalikan rumus yang ada dengan bilangan faktor Van’t Hoff yang merupakan faktor penambahan jumlah partikel dalam larutan elektrolit.

i = 1 + (n – 1)α

Keterangan :

i = faktor yang memperlihatkan bagaimana larutan elektrolit dibandingkan dengan larutan nonelektrolit dengan molalitas yang sama. Faktor i inilah yang lebih lanjut disebut faktor Van’t Hoff.
n = jumlah ion dari elektrolit
α = derajat ionisasi elektrolit

Contoh elektrolit biner :

NaCl(s) →Na⁺(aq) + Cl^–(aq)................................................(n = 2)

KOH(s) → K⁺(aq) + OH^–(aq)...............................................(n = 2)

Contoh elektrolit terner :

H₂SO₄(l) + 2H₂O(l) → 2H₃O⁺(aq) + SO₄^2–(aq)................(n = 3)

Mg(OH)₂(s) → Mg²⁺(aq) + 2OH^–(aq)..................................(n = 3)

Contoh elektrolit kuarterner :

K₃PO₄(s) → 3K⁺(aq) + PO₄^3–(aq).....................................(n = 4)

AlBr₃(s) → Al³⁺(aq) + 3Br^–(aq)............................................(n = 4)

Untuk larutan elektrolit berlaku Hukum Van’t Hoff

1. Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Rumus penurunan tekanan uap jenuh dengan menggunakan faktor Van’t Hoff hanya berlaku untuk fraksi mol zat terlarutnya saja (zat elektrolit yang mengalami ionisasi), sedangkan pelarut air tidak terionisasi. Oleh lantaran itu, rumus penurunan tekanan uap jenuh untuk zat elektrolit yaitu :

ΔP = X_BP° {1 + (n – 1)α }

Perhatikanlah referensi soal penerapan rumus tekanan uap untuk zat elektrolit berikut .

Contoh Soal Penurunan Tekanan Uap Jenuh (23) :

Hitunglah tekanan uap larutan NaOH 0,2 mol dalam 90 gram air jikalau tekanan uap air pada suhu tertentu yaitu 100 mmHg.

Penyelesaian :

X NaOH = 

X NaOH =  = 0,038

Karena NaOH merupakan elektrolit berpengaruh (α = 1) dan n = 2 maka :

ΔP = P°X_B {1 + (n – 1)α }
ΔP = 100 × 0,038 {1 + (2 – 1)1}
ΔP = 7,6 mmHg

Tekanan uap larutan = 100 mmHg – 7,6 mmHg = 92,4 mmHg

Jadi, tekanan uap larutan NaOH yaitu 92,4 mmHg.

2. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

Seperti halnya penurunan tekanan uap jenuh, rumus untuk kenaikan titik didih dan penurunan titik beku untuk larutan elektrolit juga dikalikan dengan faktor Van't Hoff.

∆T_b = K_b m {1 + (n-1) α}

∆T_f = K_f m {1 + (n-1) α}

Perhatikanlah contoh-contoh soal berikut.

Contoh Soal Penurunan Tekanan Uap Jenuh (24) :

Sebanyak 4,8 gram magnesium sulfat, MgSO₄ (M_r = 120 g/mol) dilarutkan dalam 250 g air. Larutan ini mendidih pada suhu 100,15 °C. Jika diketahui K_b air 0,52 °C/m, K_f air = 1,8 °C/m, tentukan:

a. derajat ionisasi MgSO₄;
b. titik beku larutan.

Kunci Jawaban :

a. Reaksi ionisasi MgSO₄ adalah MgSO₄(s) → Mg²⁺(aq) + SO₄^2–(aq)..............(n = 2)

Kenaikan titik didih :

∆T_b = T_b larutan – T_b air
∆T_b = 100,15 °C – 100 °C = 0,15 °C

∆T_b = K_b. m. i

∆T_b = K_b x  x {1 + (n – 1)α }

0,15 = 0,52 °C/m x  x {1 + (2 – 1) α}

α = 0,8

Jadi, derajat ionisasi MgSO₄ adalah 0,8.

b. Untuk menghitung titik bekunya, kita cari dulu penurunan titik bekunya dengan rumus:

ΔT_f = K_f x  x {1 + (n – 1)α}

ΔT_f = 1,8 °C/m x  x {1 + (2 – 1) 0,8}

ΔT_f = 0,52 °C

T_f larutan = T_f air – ΔT_f = 0 °C – 0,52 °C = – 0,52 °C

Jadi, titik beku larutan tersebut yaitu – 0,52 °C.

Contoh Soal SPMB 2004 (25) :

Agar 10 kg air tidak membeku pada suhu -5 °C perlu ditambahkan garam NaCl. Jika diketahui K_b air = 1,86 °C/m dan A_r H = 1 g/mol, O = 16 g/mol, Na = 23 g/mol, dan Cl = 35,5 g/mol maka pernyataan berikut benar, kecuali ...

A. diharapkan NaCI lebih dari 786 gram
B. larutan NaCI yaitu elektrolit kuat
C. bentuk molekul air tetrahedral
D. NaCI sanggup terionisasi sempurna
E. dalam air terdapat ikatan hidrogen

Pembahasan :

Molekul air berbentuk angular (huruf V). Jadi, pernyataan yang salah yaitu (C) bentuk molekul air tetrahedral.

3. Tekanan Osmotik

Tekanan osmotik untuk larutan elektrolit diturunkan dengan mengalikan faktor van't Hoff.

π = MRT {1 + (n – 1)α}

Perhatikanlah contoh-contoh soal berikut.

Contoh Soal Penurunan Tekanan Osmotik (26) :

Sebanyak 5,85 gram NaCl (M_r = 58,5 g/mol) dilarutkan dalam air hingga volume 500 mL. Hitunglah tekanan osmotik larutan yang terbentuk jikalau diukur pada suhu 27 °C dan R = 0,082 L atm/mol K.

Kunci Jawaban :

Diketahui, NaCl (n = 2) dan α = 1

π = M R T i

π =  x RT x {1 + (n – 1)α}

π =   x 0,082 L atm/mol K x 300 K x {1 + (2 – 1)1}

α = 0,016

Jadi, derajat ionisasi larutan tersebut yaitu 0,016.

Contoh Soal SPMB 2004 (27) :

Jika diketahui tekanan osmotik larutan 10 gram asam benzoat, C₆H₅COOH, dalam benzena yaitu 2 atm pada suhu tertentu, larutan 20 gram senyawa binernya (C₆H₅COOH)₂ dalam pelarut yang sama mempunyai tekanan osmotik sebesar ...

A. 0,5 atm
B. 1 ,0 atm
C. 2,0 atm
D. 4,0 atm
E. 8,0 atm

Pembahasan :

Oleh lantaran perbandingan massa/Mr, sama, molaritas akan sama dan tekanan osmotik pun sama. Jadi, tekanan osmotiknya sebesar (A) 2 atm.

Rangkuman :

1. Molalitas yaitu besaran yang berkhasiat untuk menghitung jumlah zat terlarut yang dinyatakan dalam mol dan jumlah pelarut dalam kilogram.

Molalitas (m) = 

atau,

m = 

2. Fraksi mol merupakan satuan konsentrasi yang semua komponen larutannya dinyatakan berdasarkan mol. Total fraksi mol = 1

x_i = 

3. Sifat koligatif bergantung pada jumlah zat yang terlarut pada larutan. Sifat koligatif terdiri atas penurunan tekanan uap (ΔP), kenaikan titik didih (ΔT_b) dan penurunan titik beku (ΔT_f), dan tekanan osmotik.

a. Penurunan tekanan uap (ΔP)











b. Kenaikan titik didih (ΔT_b) dan penurunan titik beku (ΔT_f)









c. Tekanan osmotik (π )

π =MRT

4. Sifat koligatif larutan elektrolit bergantung pada bilangan faktor Van’t Haff. Jadi, perhitungan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, dan tekanan osmotik dikalikan dengan faktor Van’t Hoff (i).

i = 1 + (n – 1)α

Anda kini sudah mengetahui Sifat Koligatif Larutan. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Rahayu, Imam. 2009. Mudah Belajar Kimia untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, p. 194.