LARUTAN

Larutan adalah campuran homogen antara dua zat atau zat lebih.

Zat pelarut (solven) adalah zat yang paling banyak massanya atau volumenya.

Zat terlarut (solut) adalah zat yang sedikit massanya atau volumenya

A. Sifat larutan

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat

terlarut, tetapi hanya bergantung pada banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan.

Sifat koligatif larutan terbagi dua yaitu:

- Sifat koligatif non elektrolit

- Sifat koligatif elektrolit

Sifat koligatif larutan meliputi :

- Penurunan tekanan uap jenuh (ΔP)

- Kenaikan titik didih (ΔTb)

- Penurunan titik beku (ΔTf)

- Tekanan osmotik

B. Konsentrasi

Konsentrasi larutan adalah satuan yang menyatakan zat terlarut dalam suatu

larutan. Jumlah zat terlarut dihitung menurut konsentrasinya. Salah satu cara

mengukur konsentrasi adalah dengan mengukur berat atom relatif unsur-unsurnya,

yang biasanya ditulis dengan persen berat. Untuk memeriksa konsentrasi larutan yang

menyatakan kuantitas zat terlarut dalam kuantitas pelarut (larutan). Dengan demikian,

setiap sistem konsentrasi harus menyatakan sbb:

- Satuan yang digunakan larutan

- Kuantitas kedua dapat berupa pelarut atau larutan keseluruhan

- Satuan yang digunakan untuk kuantitas kedua

Satuan-satuan konsentrasi:

Jumlah mol (n)

Jumlah mol adalah jumlah suatu zat yang sama dalam gram terhadap jumlah berat

atom.

Persentase (%)

Persentase (%) adalah jumlah massa (gram) zat terlarut dalam tiap 100 gram

larutan. Bisa juga dengan volume zat yang disebut % volume.

Misal dalam suatu zat terdapat 20 % NaOH = 20 gram NaOH dan 80 gram air.

Fraksi mol (X)

Fraksi mol menyatakan perbadingan jumlah mol zat terlarut terhadap jumlah

mol larutan. Jumlah mol zat terlarut nt, jumlah mol pelarut np dan fraksi mol terlarut

Xt, fraksi mol pelarut Xp, maka diperoleh rumus sebagai berikut:

dan

Keterangan: Xt = fraksi mol zat terlarut

Xp = fraksi mol zat pelarut

nt = mol zat terlarut

np = mol zat pelarut

Jika Xt dan Xp dijumlahkan maka:

=

Jadi :

Soal:

Xt + Xp = 1

1. Tentukan fraksi mol zat terlarut dan zat pelarut, jika ke dalam 90 gram air Mr= 18

g/mol di larutkan 15 gram asam cuka (CH3COOH) Mr= 60 g/mol

Jawab:

n CH3COOH =

n H2O =

Xt = =

Xp =

Atau :

2. Larutan NaOH mempunyai konsentrasi 0,5 m (molal). Tentukan fraksi mol

NaOH dalam air:

Jawab:

Setiap 1000 gram air terdapat 0,5 mol NaOH (rumus kemolalan), jadi:

n NaOH = 0,5 mol

n H2O =

X NaOH =

X H2O = 1- 0,09 = 0,91

3. Larutan asam klorida 18,25 % massa Mr = 36.5 g/mol, mempunyai massa jenis

1,1 g/mL. Tentukan fraksi mol masing-masing zat dalam larutan tersebut?

Jawab:

Massa larutan = 1000 mL x 1,1 g/mL = 1100 gram

Massa HCl = massa x massa larutan

=

Massa H2O = (1100-200,75) g = 899,25 g

n HCl =

n H2O =

X HCl =

X H2O = 1 – 0,1 = 0,9

Kemolaran (M)

Jumlah mol zat terlarut dalam tiap 1 liter (dm3) larutan. Satuan adalah M atau

molaritas.

M =

Kemolalan (m)

Jumlah mol zat yang terlarut dalam 1000 gram atau 1 Kg zat pelarut. Satuan

yang dipakai adalah m atau molalitas.

m =

Keterangan: P = massa zat pelarut dalam gram.

Jadi, beda Molaritas (M) dan molalitas (m) masing-masing berlawanan, hal ini

disebabkan molal (m) menunjukkan jumlah relatif zat terlarut terhadap massa zat

pelarut, bukan volume larutan.

Soal:

1. Tentukan kemolalan larutan yang dibuat dengan melarutkan 4,5 gram glukosa

(C6H12O12, Mr= 180 g/mol) dalam 100 gram air!

Jawab:

m =

2. Berapa gram urea (CO(NH2)2, Mr = 60 g/mol) hyarus dilarutkan dalam 50 mL air

(massa jenis air 1 g/mL) agar kemolaran larutan sama dengan 0,1 m!

Jawab:

Massa air = v x = 50 mL x 1 g/mL = 50 g

m =

0,1m =

300 = 1000 g

g = 0,3 gram

Hubungan kemolalan (m) dan Fraksi mol terhadap sifat koligatif

Pada sifat koligatif larutan, kemolalan (m) digunakan untuk menentukan

kenaikan titik didih (ΔTb) dan penurunan titik beku (ΔTf). Sedangkan fraksi mol

digunakan untuk menentukan tekanan uap jenuh (ΔP).

A. Penurunan tekanan uap jenuh (ΔP)

Apabila suatu zat cair (bisa juga untuk zat padat) dimasukkan kedalam suatu

ruangan tertutup, maka zat cair tersebut akan menguap sampai ruangan itu jenuh.

Pada keadaan jenuh itu terdapat kesetimbangan dinamis antara zat cair (padat) dengan

uap jenuhnya. Tekanan ini yang ditimbulkan oleh uap jenuh itu disebut tekanan uap

jenuh(P). besarnya tekanan uap jenuh bergantung pada jenis zat dan suhu. Zat yang

memiliki gaya terik-menarik antar partikel relatif besar berarti sukar menguap,

sehingga mempunyai tekanan uap jenuh yang relatif kecil. Misal garam, gula, glikol

dan gliserol. Dan sebaliknya, zat yang memiliki gaya tarik-menarik antar partikelnya

relatif lemah berarti mudah menguap, sehingga mempunyai tekanan uap jenuh yang

relatif besar. Zat seperti ini dikatakan mudah menguap atau atsiri (volatile),

contohnya etanol dan eter.

Tekanan uap jenuh suatu zat akan bertambah jika suhu dinaikkan. Jika sutu

pelarut dilarutkan zat yang tidak menguap, ternyata tekanan uap jenuh larutan

menjadi lebih rendah dari pada tekanan uap jenuh pelrut murni. Jadi selisih antara

tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh disebut penurunan

tekanan uap jenuh (P). Jika tekanan uap jenuh pelarut murni dinyatakan dengan P0

dan tekanan uap jenuh larutan dengan P, maka (P) = P0- P

Tabel : Tekanan uap jenuh air pada berbagai temperatur (mmHg)

T(0C) P

05

101418202123252729303540455055607080909496

100102104106

4.586.549.2111.9915.4817.5418.6521.0723.7626.7430.0431.8242.2055.3071.9092.50118.00149.40233.7355.1525.8610.9657.6760.0815.9875.1937.9

Misalnya, tekanan uap jenuh air pada temperatur 300C adalah 31,82 mmHg.

Ketika kedalam air dimasukkan sejumlah gula, tekan uapnya menjadi 31,10 mmHg.

Dengan demikian penurunan tekanan uap jenuh = (31,82-31,10) mmHg = 0,72

mmHg.

TekananUap P1

P

P2

Cair

Padat

Gas

Temperatur Keterangan:

Tekanan uap pelarut murni Tekanan uap larutan

Penurunan tekanan uap pelarut murni karena adanya zat terlarut

Pada tahun 1887, Raoult menemukan bahwa semakin besar fraksi mol zat

terlarut dalam larutan, semakin besar penurunan tekanan uap.

P = P0. Xt

atau

P =

Untuk menghitung tekanan uap larutan berdasarkan persamaan diatas dapat

diturunkan sebagai berikut:

Diketahui : P = P0- P

Xt + Xp = 1

Xt = 1 - Xp

P = P0. Xt

Diperoleh : P0 – P = P0 (1-Xp)

P0 – P = P0 - P0Xp

Maka:

Atau :

P = P0.Xp

Keterangan:

P = penurunan tekanan uap jenuh

P0 = tekanan uap jenuh pelarut murni

P = tekanan uap jenuh larutan

Xt = fraksi mol zat terlarut

Xp = fraksi mol zat pelarut

nt = mol zat terlarut

np = mol zat pelarut

Soal:

1. Tekanan uap jenuh air pada suhu 250C adalah 23,76 mmHg. Tentukan penurunan

tekanan uap jenuh air, jika ke dalam 90 g air dilarutkan dalam 18 g glukosa

(C6H12O6, Mr = 180 g/mol)!

Jawab:

P0 = 23,76 mmHg

mol glukosa = = Xt

mol H2O =

Xt = = 0,02

P = P0 . Xt = 23,76 mmHg x 0,02 = 0,48 mmHg

2. Tentukan tekanan uap jenuh air pada larutan yang mengandung 12% massa

uerea CO(NH2)2 Mr= 60 g/mol, jika tekanan uap jenuh air pada temperatur 300C

adalah 31,82 mmHg!

Jawab:

Massa urea = 12% =

Massa H2O = 100 g – 12 g = 88 g

Mol urea =

Mol H2O = = Xp

Xp =

P = P0 . Xp

= 31,82 mmHg x 0,96

= 30,55 mmHg

B. Kenaikan titik didih (Tb)

Titik titih adalah temperatur dimana zat cair berubah menjadi gas. Suatu zat

cair yang mendidih jika tekanan uap jenuh zat cair sama dengan tekanan udara

sekitarnya. Apabila air murni dipanaskan pada tekanan 1 atm (760 mmHg) maka air

akan mendiddih pada temperatur 1000C, karena pada temperatur itu tekanan uap air

sama dengan tekanan udara di sekitarnya. Temperatur pada tekanan uap jenuh zat cair

yang sama dengan 1 atm disebut titik didih normal zat cair.

Selisih antara titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni disebut

kenaikan titik didih (Tb).

Kenaikan titik didih yang disebabkan oleh 1 mol zat yang dilarutkan dalam

1000 g zat pelarut mempunyai harga yang tetap dan disebut kenaikan titik didih (Kb).

Setiap zat mempunyai masing-masing harga Kb, sbb:

Pelarut Titik didih (0C) Kb(0C)AirAlkoholEter KloroformBenzenaAsetonAsam asetat

100.078.534.561.280.156.511.8

0.521.192.113.882.521.673.07

Tb = titik didih larutan –titik didih pelarut

Keterangan : Tb = kenaikan titik didih larutan

Kb = tetapan kenaikan titik didih larutan

m = kemolalan

g = massa zat terlarut dalam gram

p = massa pelarut dalam gram

Mr = massa molekul relatif zat terlarut

Soal :

1. Tentukan kenaikan titik didih larutan 0,2 molal gula dimana Kb air = 0,520C!

Jawab:

= 0,2 m x 0,520C

= 0,14040C

2. Berapa titik titih 3,6 gram C6H12O6 (Mr= 180 g/mol) dalam 250 gram benzen, jika

diketahui titik didih benzen 80,10C dan Kb benzen adalah 2,520C!

Jawab:

Titik didih glukosa = titik didih benzen + kenaikan titik didih

= (80,1 + 0,2)0C

= 80,30C

C. Penurunan titik beku (Tf)

Titik beku adalah tempertur dimana zat cair berubah menjadi padat. Air

murni membeku pada temperatur 00C dan tekanan 1 atm. Temperatur tersebut

dinamakan titik beku normal air. Dengan adanya zat terlarut, ternyata pada

temperatur 00C air belum membeku. Pada temperatur itu tekanan uap jenuh larutan

lebih kecil dari 1 atm. Agar larutan membeku tempertur larutan harus diturunkan

Tf = titik beku pelarut – titik beku larutan

sampai tekan uap jenuh larutan mencapai 1 atam. Selisih antara titik beku zat denagn

titik beku larutan disebut dengan penurunan titik beku (Tf).

Penurunan titik beku disebabkan oleh 1 mol zat terlarut dalam 1000 gram zat

pelarut dinamakan penurunan titik beku molal (Kf).

Keterangan : Tf = penurunan titik beku larutan

Kf = tetapan penurunan titik beku molal

m = kemolalan

g = massa zat terlarut dalam gram

p = massa pelarut dalam gram

Mr = massa molekul relatif zat terlarut

Soal:

1. Tentukan penurunan titik beku jika 0,05 mol naftalen dilarutkan kedalam 400 g

air Kf air =1,860C!

Jawab :

= 0,230C

2. Larutan urea dalam air yang volumenya 100 mL mengandung 10% massa

CO(NH2)2. Hitunglah titik beku larutan urea tersebut jika massa jenis larutan 1,04

g/mL Kf air =1,860C!

Jawab:

Massa larutan = 100 mL x 1,04 g/mL = 104 g

Massa CO(NH2)2 =

Massa air = 104 g – 10,4 g = 93,6 g

= 3,440C

Titik beku = 00C – 3,440C = -3,440C

D. Tekanan osmotik

Osmosis adalah proses merembesnya pelarut dari larutan yang lebih encer ke

larutan yang lebih pekat atau dari pelarut murni ke suatu larutan.

Tekanan osmotik adalah tekanan hidrostatis yang dihasilkan dari proses osmosis

yang menahan merembesnya moleku-molekul pelarut. Tekanan osmotis

bergantung pada banyaknya volume, petakan dan suhu tertentu.

pV = nRT

p =

= M.R.T

Untuk larutan, karena p = maka,

Keterangan : = tekanan osmotik

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

T = suhu (Kelautan)

M = molaritas

g = massa zat terlarut dalam gram

V = Volume larutan (mL)

Mr = massa molekul relatif zat terlarut

Hal-hal yang harus diperhatikan dalam menentukan sifat koligatif suatu larutan

adalah:

Keempat rumus diatas disebut hukum Raoult dan hanya cocok untuk larutan

non elektrolit.

Untuk larutan elektrolit (asam, basa, garam), kempat hukum diatas harus

dikalikan dengan faktor van’tangkap Hoff (i)

dimana :

n = jumlah ion

= derajat ionisasi

Khusus untuk elektrolit kuat ( = 1)

i = n

C. Sifat koligatif elektrolit

Elektrolit adalah suatu zat yang membentuk ion ketika dilarutkan dalam air.

Dalam bentuk larutan zat ini bisa menghantarkan arus listrik, jika dalam percobaan di

laboratorium larutan tersebut bisa menimbulkan nyala lampu dan ada gelembung gas.

Contoh dari elektrolit ini adalah senyawa asam, basa dan garam. Zat elektrolit dalam

air akan mengurai ikatan antara ion positif dan ion negatif, dimana ikatan tersebut

terputus dan ion-ion tersebut berinteraksi dengan molekul air. Penguraian senyawa

elektrolit dalam air dinyatakan dengan persamaan reaksi yang disebut reaksi ionisasi.

Contoh:

NaCl(s) + H2O(l) Na+(aq) + Cl-

(aq)

Penguraian zat elektrolit menyebabkan penambahan banyaknya partikel,

sedangkan sifat koligatif bergantung pada banyaknya partikel dalam larutan. Oleh

karena itu, sifat koligatif larutan elektrolit lebih besar dari pada sifat koligatif larutan

non elektrolit untuk larutan-larutan yang konsentrasinya sama. Ciri-ciri zat elektrolit:

1. Dapat terionisasi (terurai menjadi ion-ion)

2. Larutannya dapat menghantarkan listrik

3. Meliputi asam, basa, garam

Untuk menyatakan banyaknya atau sedikitnya zat elektrolit yang trionisasi

digunakan istilah derajat ionisasi atau derajat disosiasi ()

Untuk elektrolit kuat karena zatnya mudah terionisasi, mempunyai gharga

derajat ionisasi mendekati satu (1). Untuk larutan yang encer atau konsentrasinya

kecil, jarak antar ion-ion cukup jauh, sehingga gaya tarik-menarik ion-ionny dianggap

sama dengan satu. Sedangkan elektrolit lemah mempunyai harga derajat ionisasi

sangat kecil sehingga sukar terionisasi.

Untuk membedakan sifat koligatif non elektrolit yang mempunyai

konsentrasi yang sama, dapat dibedakan dengan menggunakan faktor i yang dikenal

sebagai faktor van’tangkap Hoff.

dimana :

n = jumlah koefisien ion

= derajat ionisasi

Khusus untuk elektrolit kuat ( = 1)

i = n, sehingga akan diperoleh sebagai berikut:

♥ Penurunan tekanan uap jenuh ( )

♥ Kenaikan titik titih ( )

♥ Penurunan titik beku ( )

♥ Tekanan osmotik ()

Soal:

1. Hitung titik didh 6,84 gram aluminum sulfat (Al2(SO4)3) dalam 250 gran air, jka

derajat ionisasi Al2(SO4)3 pada konsentrasi tersebut 0,9, Kb air = 0,520C.

Jawab:

Reaksi ionisasi untuk menentukan harga n:

Al2(SO4)3(zq) 2Al+3(aq) + 3SO4

2-(aq)

n = 3+2 = 5 (jumlah ion positif + ion negatif (abaikan tanda + dan -)

=

=

Titik didih = 1000C + 0,1910C = 100,1910C

2. berapa gram garam dapur NaCl harus dilarutkan dalam 100 gram air agar

larutannya membeku pada –20C (Kf air = 1,860C)!

Jawab:

NaCl(aq) Na+(aq) + Cl-

(aq)

n = 2

Jika derajat ionisasi tidak diketahui maka dianggap = 1

20C =

20C =

g =

D. Sifat koligatif non elektrolit

Non elektrolit adalah suatu zat yang tidak dapat membentuk ion ketika

dilarutkan dalam air. Dalam bentuk larutan zat tersebut tidak bisa menghantarkan

arus listrik, tidak menimbulkan gelembung gas. Larutan no elektrolit ini tidak bisa

terionisasi. Untuk sifat koligatif larutan non elektrolit berlaku rumus sebelunya yaitu

Hukum Raoult.