LARUTAN DAN SIFAT KOLIGATIF KIMIA DASAR

(1)

LARUTAN DAN SIFAT KOLIGATIF

KIMIA DASAR

(2)

LARUTAN

P E A L U R T

ZAT T E R A L U R T

1 2

TERDIRI DARI…

(3)

LARUTAN

PELARUT

ZAT TERLARUT

Campuran homogen dari dua atau lebih komponen yg berada dalam satu fase.

Komponen yg paling banyak terda- pat dalam larutan / yg paling me – nentukan sifat larutannya

Komponen yg lebih sedikit

(4)

TERLARUT ZAT PELARUT CONTOH

GAS GAS GAS CAIR PADAT CAIR PADAT

CAIR GAS PADAT

CAIR PADAT PADAT CAIR

UDARA

KARBONDIOKSIDA DLM AIR HIDROGEN DALAM PLATINA

ALKOHOL DALAM AIR RAKSA DALAM TEMBAGA

PERAK DALAM PLATINA GARAM DALAM AIR

Contoh larutan biner

(5)

1 GAYA ANTAR MOLEKUL

Terjadi antara molekul sejenis maupun tidak sejenis

Berdasarkan perbedaan kekuatan gaya antar molekul, dapat terbentuk campuran heterogen atau homogen.

Sampel yang mempunyai komposisi & sifat sera- gam secara keseluruhan disebut satu fase.

1. Air pada 25

^o

C, 1 atm → bentuk fase cair tunggal + sedikit NaCl → campuran homogen (terdiri dari 2 zat yang tercampur seragam) → larutan

2. Sedikit pasir (SiO

₂

) ditambahkan ke dalam H

₂

O → pasir mengendap / padatan tidak larut → campuran heterogen (campuran 2 fase)

CONTOH :

(6)

DAPAT MENJELASKAN HASIL PENCAMPURAN YANG TERJADI BILA MENCAMPURKAN 2 JENIS ZAT.

A B

A A ATAU B B A B

GAYA ANTAR MOLEKUL SEJENIS GAYA ANTAR MOLEKUL BERBEDA

(MENGHASILKAN 4 KEADAAN YG MUNGKIN TERJADI)

(7)

KEMUNGKINAN 1…

A B ≈ A A ≈ B B

Gaya antarmolekul yang sejenis / tidak sejenis ± sama kuat, molekul-molekul dalam campuran akan berpasang- pasangan secara acak → terbentuk campuran homogen (larutan).

Sifat larutannya dapat diramalkan dari sifat2 komponen pembentuknya → disebut larutan ideal.

Volume larutan ideal yg terbentuk → jumlah volume kom- ponen energi interaksi antar molekul-molekul yg serupa/

berbeda bernilai sama.

Tidak terdapat perubahan entalpi (∆H = 0)

CONTOH : Benzena - toluena

(8)

KEMUNGKINAN 2…

A B > A A , B B

Gaya antarmolekul yang berbeda > antarmolekul yang sejenis, terbentuk larutan tetapi sifat larutannya tidak dapat diramalkan berdasarkan sifat2 zat pembentuknya

→ disebut larutan non ideal.

Energi yang dilepas akibat interaksi molekul yang berbe- da > dibanding energi yang diperlukan untuk memisahkan molekul yang sejenis.

Energi dilepas kesekeliling dan proses pelarutan bersifat EKSOTERM (∆H < 0)

CONTOH : CHCl

₃

(kloroform) –aseton (CH

₃

COCH

₃

)

(9)

KEMUNGKINAN 3…

A B < A A , B B

Gaya tarik – menarik antarmolekul yang tidak sejenis

< yg sejenis. Pencampuran masih dpt terjadi, larutan yang terbentuk non ideal.

Proses pelarutannya bersifat ENDOTERM (∆H > 0 ).

CONTOH : aseton-CS

₂

etanol-heksana

(10)

KEMUNGKINAN 4…

A B << A A , B B

Gaya antarmolekul pada molekul yang tdk sejenis

<< antarmolekul yg sejenis → pelarutan tdk terjadi.

Kedua zat tetap terpisah sbg campuran heterogen.

CONTOH : air dan oktana (komponen bensin)

(11)

SIFAT SUATU LARUTAN

KONSENTRASI

DITENTUKAN OLEH

JUMLAH ZAT TERLARUT DLM SATUAN VOLUME/

BOBOT PELARUT MAUPUN LARUTAN DPT DINYATAKAN

DENGAN :

%W/W,%W/V,%V/V, MOLARITAS, NORMALITAS, MOLALITAS, FRAKSI MOL,FORMALITAS,

ppm/ppb.

2 KONSENTRASI LARUTAN

(12)

UNTUK MENYATAKAN KONSENTRASI DLM SETIAP SISTEM

Satuan yg digunakan utk menyatakan banyaknya zat terlarut

Apakah zat terlarut itu dibandingkan dgn pelarut saja atau dgn keseluruhan larutan;

Satuan yg digunakan untuk menyatakan banyaknya pembanding.

HARUS SELALU DITETAPKAN

(13)

Konsentrasi Larutan

KONSENTRASI DLM % a. Persen Berat (%W/W)

gram zat terlarut X 100 gram zat terlarut + gram pelarut

gram zat terlarut X 100

gram larutan

(14)

CONTOH SOAL …

Hitung berapa % berat NaCl yang dibuat

dengan melarutkan 20 g NaCl dalam 55 g air ? Jawab :

% berat NaCl : 20 X 100 20 + 55

= 26,67%

(15)

b. Persen Volume (%V/V)

mL zat terlarut X 100 mL larutan

Contoh Soal :

50 mL alkohol dicampur dengan 50 mL air mengha- silkan 96,54 mL larutan. Hitung % volume masing- masing komponen !

Jawab :

% Volume alkohol : (50/96,54) x 100 = 51,79%

% Volume air : (50/96,54) x 100 = 51,79%

(16)

c. Persen Berat / Volume(%W/V) gram zat terlarut X 100

mL larutan

KONSENTRASI DLM PPM DAN PPB 1 ppm : 1 mg zat terlarut

1 L larutan

1 ppm : berat zat terlarut x 10 ⁶

berat larutan

(17)

1 ppb : 1 µg zat terlarut 1 L larutan

1 ppb : berat zat terlarut x 10 ⁹ berat larutan

Contoh Soal :

Suatu larutan dalam air mengandung 8,6 mg aseton dalam 21,4 L larutan. Jika kerapatan larutan 0,997

g/cm ³ , hitung konsentrasi aseton dalam ppm!

Jawab :

ppm aseton : (berat aseton/berat air) x 106

Berat air = 21,4 L x 1000mL/L x 0,997 g/mL = 21,4.10 ⁴ g Ppm aseton = (8,60 g/21,4.10 ⁴ g air) x 10 ⁶

= 0,402 ppm

(18)

FRAKSI MOL (X)

Fraksi mol A = Xa = Jumlah mol A

Jml mol semua komponen Fraksi mol zat terlarut =

Jumlah mol zat terlarut

Jumlah mol zat terlarut + jumlah mol pelarut Fraksi mol zat pelarut =

Jumlah mol pelarut

Jumlah mol zat terlarut + jumlah mol pelarut

(19)

Contoh Soal :

Hitung fraksi mol NaCl dan fraksi mol H ₂ O dalam larutan 117 NaCl dalam 3 Kg H ₂ O !

Jawab :

117 g NaCl = 117/58,5 = 2 mol 3 Kg air = 3000/18 = 166,6 mol Maka :

Fraksi mol NaCl = 2/168,6 = 0,012

Fraksi mol air = 166,6/168,6 = 0,988

(20)

KEFORMALAN (F)

Keformalan = jumlah massa rumus zat terlarut liter larutan

Contoh Soal :

Suatu larutan diperoleh dengan melarutkan 1,9 g Na ₂ SO ₄ dalam 0,085 liter larutan. Hitung keforma- lannya!

Jawab :

Massa rumus Na ₂ SO ₄ = 142

1,9 g Na ₂ SO ₄ = 1,90/142 = 0,0134 berat rumus

Keformalan = 0,0134/0,085 = 0,16 F

(21)

KONS.MOLAR (M)

Kemolaran = mol zat terlarut liter larutan

Contoh Soal :

80 g NaOH dilarutkan dalam air kemudian diencer- kan menjadi 1 L larutan. Hitung kemolaran larutan Mr NaOH = 40

Jawab :

Jumlah mol NaOH = 80 g/40 g.mol ^-1 = 2 mol

Kemolaran = mol/L = 2 mol/1 L = 2 M

(22)

KONS.MOLAL (m)

Kemolalan = mol zat terlarut kg pelarut

Contoh Soal :

Hitung kemolalan larutan metil alkohol (Mr = 32) dengan melarutkan 37 g metil alkohol (CH ₃ OH) Dalam 1750 g air

Jawab :

Mol zat terlarut = 37 g/32 g.mol ^-1 = 1,156 mol

Kemolalan = 1,156 mol/1,1750 kg = 0,680 m

(23)

NORMALITAS (N)

Kenormalan = ekivalen zat terlarut (Normalitas) liter larutan

Contoh Soal :

Hitung kenormalan larutan yg mengandung 36,75 g H ₂ SO ₄ dalam 1,5 liter larutan. Massa molekul

H ₂ SO ₄ = 98 Jawab :

Massa ekivalen : 49

Kenormalan = 36,75 / (49 x 1,5) = 0,50 N

(24)

3 KESETIMBANGAN LARUTAN

KESETIMBANGAN LARUTAN AKAN BERUBAH KARENA ZAT TERLARUT KONSENTRASINYA

BERTAMBAH HINGGA JENUH ATAU MENGALAMI PENGENDAPAN ATAU LEWAT JENUH KARENA

KEPEKATANNYA.

(25)

ZAT

TERLARUT PELARUT

LARUTAN

TAK JENUH LARUTAN

JENUH BILA LARUTAN DAN

ZAT TERLARUT BER- CAMPUR PADA SEGA- LA PERBANDINGAN

BILA PELARUTAN SAMA CEPATNYA DGN PENGENDA- PAN

LARUTAN

LEWAT JENUH

BILA KESELURU-

HAN ZAT TERLA-

RUT TETAP BERA-

DA DLM LARUTAN

(26)

PENGARUH TEKANAN TERHADAP KELARUTAN HK.HENRY :

C = K.P _gas

Tetapan penyesuaian (k) mempunyai nilai yang tergantung pada satuan C

(konsentrasi) dan P (tekanan) yang dipilih.

Kesetimbangan antar gas di atas larutan dan gas terlarut di dalam larutan tercapai bila laju penguapan = pelarutan molekul gas. Laju pelarutan tergantung pada banyaknya molekul per satuan volume gas; sedang laju penguapan tergantung pada banyaknya molekul yang terlarut per satuan volume larutan.

Jadi, bila banyaknya molekul per satuan volume ditingkatkan

(dengan cara meningkatkan tekanan), maka banyaknya molekul

gas dalam larutan akan meningkat. Berarti, molekul zat terlarut

tidak berinteraksi dengan molekul pelarut, karena gas bersifat non

reaktif .

(27)

4 SIFAT KOLIGATIF

Sifat yg hanya tergantung pada banyaknya partikel zat yg terlarut dalam larutan dan tidak tegantung

pada jenis atau sifat zat pelarutnya.

PENURUNAN TEKANAN UAP KENAIKAN TITIK DIDIH

PENURUNAN TITIK BEKU TEKANAN OSMOSIS

(28)

PENURUNAN TEKANAN UAP

HK.F.M.RAOULT (1880) : P _A = X _A .P _A ⁰

P _B = X _B .P _B ⁰

∆P = X _A .P _A ⁰

(P

_A

) : Tekanan uap larut yg terdapat di atas larutannya (P

_A⁰

) : Hasil kali tekanan uap pelarut murni (P

_A⁰

)

(X

_A

) : fraksi molnya dlm larutan (X

_A

)

∆P : Tekanan uap pelarut

(X

_B

) : fraksi molnya dlm larutan (X

_B

)

BILA ZAT TERLARUTNYA BERSIFAT ATSIRI

∆P = X

_B

.P

_A⁰

= (1 – X

_A

).P

_A⁰

∆P = P

_A⁰

– P

_A

= P

_A⁰

– X

_A

.P

_A⁰

DALAM LAR.

BINER

(29)

Contoh Soal :

Bagaimana komposisi uap yg berada pada kesetimbangan

dalam larutan benzene/toluene yg jumlah molekulnya sama

pd 25

⁰

C ? Tekanan parsial benzene 47,6 mmHg dan toluene

14,2 mmHg. Lihat Tabel di bawah !

(30)

Komposisi cairan, Dinyatakan

sebagai fraksi mol

benzena

Tekanan uap, mmHG

Komposisi Dinyatakan uap, sebagai

fraksi mol benzene

P

_benzena

P

_toluena

P

_total

0,000 0,0 28,4 28,4 0,000

0,100 9,5 25,6 35,1 0,271

0,200 19,0 22,7 41,7 0,456

0,300 28,5 19,9 48,4 0,589

0,400 38,0 17,0 55,0 0,691

0,500 47,6 14,2 61,8 0,770

0,600 57,1 11,4 68,5 0,834

0,700 66,6 8,5 75,1 0,887

0,800 76,1 5,7 81,8 0,930

0,900 85,6 2,8 88,4 0,968

1,000 95,1 0,0 95,1 1,000

HUBUNGAN ANTARA TEKANAN UAP DAN KOMPOSISI

CAIRAN-UAP CAMPURAN BENZENA-TOLUENA PD 25

⁰

C

(31)

PENURUNAN TITIK BEKU DAN KENAIKAN TITIK DIDIH

∆t _b = K _b .m

∆t _d = K _d .m

MOLALITAS

TETAPAN TURUN TITIK BEKU

KRIOSKOPIK TETAPAN NAIK TITIK DIDIH EBULIOSKOPIK

ZAT TERLARUT NON ATSIRI AKAN MENYEBABKAN PENURUNAN

TITIK BEKU DAN KENAIKAN TITIK DIDIH

(32)

TETAPAN KRIOSKOPIK DAN EBULIOSKOPIK

Pelarut K

_b

(Tetapan Titik Beku) K

_d

(Tetapan Titik Didih)

Asam asetat 3,90 3,07

Benzena 4,90 2,53

Nitrobensena 7,00 5,24

Fenol 7,40 3,56

Air 1,86 0,512

(33)

Contoh Soal :

Berapakah molalitas zat terlarut dalam larutan berair yg titik bekunya -0,450

⁰

C? Bila larutan itu diperoleh dg melarutkan 2,12 g senyawa X dlm 48,92 g H

₂

O. Berapa bobot molekul

senyawa tersebut ? Jawab :

a. Molalitas zat terlarut dapat ditentukan dgn persamaan Roult menggunakan nilai dari tetapan pada tabel.

m = / K

_b

Tb air = 0 ; = 0,450

⁰

C

= 0,450/I,86

⁰

Ckg.air (mol zat terlarut)

= 0,242 mol zat terlarut/kg air

b. mol = gram/Mr atau Ar = 2,12 g/Mr

m = …../kg pelarut (air) = …../48,92.1000

^-1

g = 0,242 maka : Mr = 2,12 /(0,04892x 2,42) = 179

∆t

_b

∆t

_b

(34)

TEKANAN OSMOSIS

= (n/v)RT = MRT

TEKANAN OSMOSIS

TETAPAN GAS

(0,0821.1 atm.mol

^-1

.K

^-1

)

π

SUHU DLM KELVIN

BANYAKNYA MOL ZAT TERLARUT VOLUME LAR

Tekanan osmosis merupakan satu sifat koligatif karena besar nilainya hanya tergantung pd banyaknya partikel zat terlarut per satuan volume larutan. Tekanan osmosis tidak tergantung pada jenis zat terlarutnya.

PERSAMAAN VAN’T HOFF

(35)

CONTOH SOAL :

Berapakah tekanan osmosis larutan C

₆

H

₁₂

O

₆

(sukrosa) 0,0010 M dlm air pd suhu 25

⁰

C ?

JAWABAN :

Dengan menggunakan persamaan di atas :

0,0010 mol X 0,08211 atm.mol

^-1

.K

^-1

x 298

⁰

K π = ---

= 0,024 atm ∞ 18 mmHg 1

(36)

5. DISSOSIASI ELEKTROLIT

ZAT TERLARUT MEMILIKI KEMAMPUAN MENGHANTARKAN

ARUS LISTRIK

ELEKTROLIT LEMAH

ELEKTROLIT KUAT

NON ELEKTROLIT

KONDUKTIVITAS LISTRIKNYA SANGAT RENDAH, SEHINGGA TIDAK TERDAPAT ION DALAM

LARUTAN

ZAT TERLARUT SEBAGIAN KECIL BERDISSOSIASI DAN SEBAGIAN

BESAR BELUM TERDISSOSIASI TERDISSOSIASI SEMPURNA

α = 1

(37)

CATATAN:

AIR MERUPAKAN PENGHANTAR ARUS YG BURUK (NON KONDUKTOR), SE- INGGA PENAMBAHAN ZAT TERLARUT TERTENTU KE DLM AIR DAPAT

MEMBENTUK SUATU LARUTAN YG DAPAT MENGHANTARKAN ARUS LISTRIK DENGAN BAIK

Non elektrolit Elektrolit kuat Elektrolit lemah

H

₂

O (Air) NaCl HCl HCHO

₂

-asam

format

C

₂

H

₅

OH-etanol MgCl

₂

HBr HC

₂

H

₃

O

₂

-asam asetat

C

₆

H

₁₂

O

₆

-glukosa KBr HI HClO-asam hipokhlorit C

₁₂

H

₂₂

O

₁₁

-

sukrosa KClO

₄

HNO

₃

HNO

₂

-asam

nitrit

CO(NH

₂

)

₂

-urea CuSO

₄

H

₂

SO

₄

H

₂

SO

₃

-asam sulfit

C

₂

H

₆

O

₂

-etil-

glikol Al

₂

(SO

₄

)

₃

HClO

₄

NH

₃

-amoniak C

₃

H

₈

O

₃

-gliserol LiNO

₃

lainnya C

₆

H

₅

NH

₂

SIFAT ELEKTROLIT BEBERAPA JENIS LARUTAN DLM AIR

(38)

SIFAT ANOMALI DISOSIASI

Disosiasi elektrolit akan menyebabkan senyawa terlarut terurai dlm bentuk ion. Jumlah zat terlarut akan

tergantung pada α (derajat disosiasi).

Jika kita campurkan NaCl dan HCl dlm larutan akan berdisosiasi sempurna menjadi:

HCl ç== è H ⁺ + Cl ^-

NaCl ç == è Na ⁺ Cl ^-

(39)

nilai terukur nilai percobaan i = --- = ---

nilai yg diduga nilai teoritis

secara nyata partikel menjadi tiga jenis ion dan zat terlarut ini menghasilkan sifat koligatif yg lebih besar daripada satu jenis zat terlarut (diduga).