Sifat Koligatif Larutan

Kompetensi
Indikator:
  • Mendeskripsikan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan Osmotik, termasuk sifat koligatif larutan.
  • Membandingkan sifat koligatif larutan elektrolit dengan sifat koligatif larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama.
Materi
Pendahuluan
Sifat koligatif larutan adalah sifat fisis larutan yang hanya tergantung pada jumlah partikel zat terlarut dan tidak tergantung dari jenis zat terlarut.
Dengan mempelajari sifat koligatif larutan, akan menambah pengetahuan kita tentang gejala-gejala di alam, dan dapat di manfaatkan untuk kehidupan, misalnya: mencairkan salju di jalan raya, menggunakan obat tetes mata atau cairan infuse, mendapatkan air murni dari air laut, menentukan massa molekul relative zat terlarut dalam larutan, dan masih banyak lagi.
Yang tergolong sifat koligatif larutan adalah: penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan Osmotik dari larutan.
Konsentrasi Larutan
Konsentrasi larutan menyatakan banyaknya zat terlarut dalam suatu larutan. Ada banyak cara untuk menyatakan konsentrasi larutan diantaranya adalah:
- Konsentrasi Molar
- Konsentrasi Molar
- Fraksi Molar
1. Konsentrasi Molar (Molaritas): menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter
larutan (mol/L).
Contoh: Jika dalam 500 ml (0,5 liter) larutan terdapat 6 gram urea
(Mr = 60), maka molaritas larutan adalah: =
= 0,2 mol/L = 0,2 Molar.

2. Konsentrasi molar (molaritas) menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram
(1kg) pelarut.
Contoh: Jika dalam 250 gram (0,25 kg) air, terdapat 6 gram urea (Mr = 60), maka molaritas larutan adalah: = 0,4 molar = 0,4 m.
3. Fraksi mol (X) zat terlarut atau zat pelarut menyatakan perbandingan mol (n) zat
terlarut atau n pelarut dengan n total larutan (terlarut + pelarut).
Jadi:
Contoh: Sebanyak 2 mol urea terdapat dalam 8 mol air,
maka: X terlarut (urea) = = 0,2 mol
X pelarut (urea) =  = 0,8 mol
Penurunan Tekanan Uap Jenuh Larutan
Tekanan uap adalah ukuran kecenderungan molekul-molekul cairan untuk melepaskan diri dari molekul-molekul cairan di sekitarnya dan berubah jadi uap, umumnya molekul cairan yang berubah jadi uap adalah yang berada di permukaan.

Jika kedalam pelarut tersebut di masukkan suatu zat terlarut yang sukar menguap, sehingga terbentuk suatu larutan, maka hanya sebagian pelarut akan menguap pada suhu tertentu, karena sebagian lagi terhalang oleh partikel-partikel zat terlarut untuk menguap. Karena uapnya sedikit, maka tekanan uap jenuhnya lebih kecil.

Selisih antara tekanan uap pelarut murni dengan tekanan uap pelarut dalam larutan disebut penurunan tekanan uap jenuh larutan yang disimbolkan dengan dengan ∆P.
Besarnya penurunan tekanan uap jenuh larutan diselidiki oleh Raoult, yang dirumuskan sebagai berikut:
 
∆P = penurunan tekanan uap jenuh larutan
P0 = tekanan uap jenuh pelarut
P = tekanan uap jenuh larutan
x terlarut = fraksi mol zat terlarut
x pelarut = fraksi mol zat pelarut
Contoh I:
Tekanan uap jenuh larutan dari 60 gram zat X dalam 180 gram air (Mr = 18) pada suhu tertentu adalah 100 mm Hg. Jika tekanan uap air pada suhu tersebut adalah 110 mmHg.
Hitunglah Mr zat x!
Jawab:
n terlarut = x mol
n pelarut = = 10 mol
Gunakan salah satu rumus di atas.
P2 = 100 mm Hg
p0 = 110 mm Hg
P2 = p0 x pelarut
100 = 110.
+ 1000 = 1100
Mr X = = 60
Contoh II :
Sebanyak 34,2 gram gula (Mr = 342) dilarutkan ke dalam 90 gram air (Mr = 18), jika tekanan uap jenuh air = 102 mm Hg, hitunglah penurunan tekanan uap jenuh larutan.
Jawab:
n terlarut (gula) = = 0,1 mol
n pelarut (air) = = 5 mol
∆P = p0 x pelarut
∆P = 102 x
= 102 x
= 2 mm Hg
Kenaikan Titik Didih Larutan dan Penurunan Titik Beku larutan
Kenaikan titik didih larutan (∆Tb) dan penurunan titik beku larutan (∆Tf).
Perhatikan diagram P-T untuk pelarut misalnya air.

AB adalah garis didih air
AC adalah garis beku air
B1 adalah titik didih air
C1 adalah titik beku air
Pada 1 atom:
Titik didih air = 100°C
Titik beku air = 0°C
Perhatikan diagram P-T untuk larutan dan pelarut.

B1 - Q1 adalah ∆ Tb
C1 - R1 adalah ∆Tf
Q1 adalah titik didih larutan
R1 adalah titik beku larutan
Dari diagram di atas dapat diamati bahwa:
- Titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut
- Titik beku larutan selalu lebih rendah dari titik beku pelarut
Makin besar molaritas larutan, makin tinggi kenaikan titik didih larutan dan makin tinggi pula penurunan titik beku larutan.
Oleh karena itu kenaikan titik didih larutan (∆Tb) dan penurunan titik beku larutan (∆Tf), berbanding lurus dengan molaritas larutan.
Jadi:
Keterangan: m = molaritas larutan
Kb = tetapan kenaikan titik didih molar pelarut
Kf = tetapan penurunan titik beku molar pelarut
Perhatikan proses pembekuan pelarut dan larutan berikut.

Contoh:
Hitunglah titik didih dan titik beku larutan, yang mengandung 68,4 gram gula (Mr = 342) dalam 500 gram air, jika Kb air = 0,52°C mol-1 dan Kf air = 1,85°C mol-1.
Jawab:
m larutan = = 0,4 molar.
∆Tb = m.Kb
= 0,4.0,52
= 0,208
Titik didih larutan = 100°C + 0,208°C
= 100,208°C
∆Tf = m.Kf
= 0,4.1,85
= 0,74
Titik beku larutan = 0°C - 0,74°C
= -0,74°C
Tekanan Osmotik Larutan
Perhatikan proses berikut:

Proses berpindahnya molekul air dari gelas kimia ke dalam corong tistel melalui selaput semi permeable disebut Osmosis atau Osmotik.
Osmosis dapat dihentikan apabila pada permukaan larutan gula dalam corong tistel diberikan suatu tekanan. Tekanan yang diberikan ini disebut tekanan Osmotik.
Besarnya tekanan Osmotik larutan, telah diselidiki oleh Vanit Hoff, yang dinyatakannya dengan rumus:
= M R T
= tekanan osmotik larutan (atmosfir)
M = molaritas larutan (mol/L)
R = konstanta gas = 0,08205 L atm mol-1 K-1
T = suhu mutlak (°C + 273) K
Contoh:
Sebanyak 18 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan kedalam air sampai volumenya 500 ml (0,5 liter). Jika suhu percobaan 27°C, tentukan tekanan osmotik larutan.
Jawab:
M larutan =  = 0,2 mol/L.
T = (27°C + 273) = 300 K.
= M R T
= 0,2 mol/L x 0,08205 L atm mol-1 K-1 x 300 K-1
= 4,923 atm.
Dua larutan yang mempunyai tekanan Osmotik sama disebut larutan Isotonik. Jika salah satu larutan mempunyai tekanan Osmotik lebih rendah dari yang lain, larutan itu disebut hipotonik dan jika lebih tinggi dari yang lain, larutan itu disebut hipertonik. Osmotik memiliki peranan penting dalam kehidupan, misalnya cairan infus, harus Isotonik dengan darah.
Osmosis balik (Reverse Osmosis)
Osmosis balik dapat terjadi, apabila gaya atau tekanan yang diberikan di atas permukaan larutan melebihi tekanan osmotik larutan, sehingga partikel pelarut bergerak dari larutan ke air.
Proses ini dapat digunakan untuk memperoleh air bersih dari air laut atau air kali.
Sifat Koligatif Larutan Elektrolit
Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, karena larutan elektrolit itu terurai menjadi partikel-pertikel yang berupa ion-ion.
Perhatikan data percobaan tentang penurunan titik beku larutan-larutan berikut:
Dari data di atas, dapat diamati bahwa:
Pada percobaan 1 dan 3, molalitas kedua larutan sama, tetapi ∆Tf garam dapur (NaCl) = 2 x ∆Tf urea, hal ini disebabkan karena NaCl terurai menjadi 2 ion (2 partikel).
NaCl adalah elektrolit, sementara urea adalah non elektrolit, jadi tidak terionisasi, sehingga tetap sebagai molekul. Itulah sebabnya ∆Tf NaCl 2x lebih besar dari ∆Tf urea pada konsentrasi yang sama. Coba amati data percobaan 2 dan 4.
Menghitung mol elektrolit sesudah ionisasi
Jika a mol elektrolit A terurai menjadi n ion (n = jumlah ion + dan ion - dan derajat ionisasinya = (), maka
Mula-mula a mol terionisasi a mol --> na  mol
setelah (a-a ) mol na mol
ionisasi
Jumlah mol zat sesudah ionisasi = A sisa + jumlah ion yang terbentuk
= (a - a ) + (n a ) mol
= a - a + n a
= a {1 + (n - 1) }
Jika jumlah mol sebelum ionisasi = a mol, sesudah ionisasi = a {1 + (n - 1) } mol
Maka jumlah mol sesudah ionisasi adalah {1 + (n - 1) } lebih besar dari semula.
Harga {1 + (n - 1) } disebut faktor Vanit Hoff, yang disimbolkan dengan i.
Jadi:
Karena sifat koligatif larutan ditentukan oleh jumlah partikel zat terlarut, maka untuk larutan elektrolit berlaku rumus sifat koligatif sebagai berikut:
Contoh:
Sebanyak 5,85 gram NaCl (Mr=58,5) dilarutkan ke dalam 500 gram air. Jika Kf air = 1,86, dan derajat ionisasi NaCl = 0,80, hitunglah titik beku larutan.
Jawab: