Sifat koligatif larutan adalah
Sifat fisik
larutan yang tidak bergantung pada identitas zat terlarut, tetapi hanya bergantung pada konsentrasi partikel zat terlarutnya relatif terhadap
larutan atau pelarut. Konsentrasi yang dimaksud dapat berupa molaritas, molalitas, dan fraksi mol.
Sifat koligatif larutan didasari oleh keadaan ideal
larutan, yakni keadaan ketika
larutan mencerminkan
Sifat termodinamika yang ideal. Dalam hal ini,
Sifat-
Sifat larutan yang sangat encer mirip dengan
larutan ideal sehingga
Sifat-
Sifat koligatif dihitung seperti seolah-olah
larutan ideal.
Sifat koligatif larutan digunakan untuk menjelaskan karakter
larutan yang terdiri dari pelarut volatil 'mudah menguap' dan zat terlarut nonvolatil. Senyawa yang tidak terdisosiasi, atau nonelektrolit, dapat langsung ditentukan dengan mudah, tetapi untuk senyawa yang terdisosiasi, seperti
larutan garam, maka terdapat faktor van't Hoff.
Sifat koligatif larutan terdiri dari empat macam, yaitu:
Penurunan tekanan uap
larutan
Kenaikan titik didih
Penurunan titik beku
Tekanan osmotik
Molaritas, molalitas dan fraksi mol
= Molaritas (M)
=
Molaritas (kemolaran) adalah jumlah mol zat yang terlarut dalam 1 liter (L)
larutan. Apabila volume
larutan tersebut masih dalam mililiter (mL), ada baiknya dikonversi terlebih dahulu dengan membaginya dengan 1000 (1 mL = 1/1000 L). Molaritas didefinisikan dengan persamaan berikut:
M
=
n
V
=
w
M
r
V
{\displaystyle \mathrm {M} ={\frac {n}{V}}={\frac {w}{M_{\text{r}}V}}}
Keterangan: M = molaritas, n = jumlah zat (mol), V = volume
larutan (L), w = massa (gram), dan Mr = massa molar zat terlarut (g/mol)
= Molalitas (m)
=
Molalitas (kemolalan) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg (1000 gram) pelarut. Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut:
m
=
n
w
pelarut
=
w
terlarut
M
r
×
1000
w
pelarut,gram
{\displaystyle m={\frac {n}{w_{\text{pelarut}}}}={\frac {w_{\text{terlarut}}}{M_{\text{r}}}}\times {\frac {1000}{w_{\text{pelarut,gram}}}}}
Keterangan: m = molalitas (mol/kg), n = jumlah zat (mol), wpelarut = massa zat pelarut (kg), wpelarut = massa zat terlarut (g), dan Mr = massa molar zat terlarut (g/mol).
= Fraksi mol
=
Fraksi mol merupakan satuan konsentrasi yang semua komponen (senyawa, ion, atau zat) larutannya dinyatakan berdasarkan mol. Fraksi mol komponen
i
{\displaystyle i}
, dilambangkan dengan
x
i
{\displaystyle x_{i}}
adalah jumlah mol komponen
i
{\displaystyle i}
dibagi dengan jumlah mol semua komponen dalam
larutan. Fraksi mol dari komponen
j
{\displaystyle j}
adalah
x
j
{\displaystyle x_{j}}
dan seterusnya. Jumlah fraksi mol dari semua komponen adalah 1. Persamaannya dapat ditulis dengan:
x
i
=
n
i
n
i
+
n
j
{\displaystyle x_{i}={\frac {n_{i}}{n_{i}+n_{j}}}}
Penurunan tekanan uap
Molekul-molekul yang menyusun zat cair, apabila memiliki energi yang cukup, dapat keluar dari permukaan menjadi gas yang memiliki tekanan sehingga menghasilkan tekanan uap. Tekanan uap mencerminkan volatilitas zat cair tersebut, atau dengan kata lain, seberapa mudah zat cair tersebut berubah menjadi uap pada suhu tertentu. Makin mudah suatu cairan menguap, makin tinggi tekanan uap yang dimiliki cairan tersebut, dan makin rendah pula titik didihnya.
Apabila zat cair tersebut ditambahkan zat terlarut yang tidak menguap, maka partikel-partikel zat terlarut ini akan mengurangi penguapan molekul-molekul zat cair. Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis:
Δ
P
=
P
∘
−
P
{\displaystyle \Delta P=P^{\circ }-P}
P
∘
>
P
{\displaystyle P^{\circ }>P}
P° = tekanan uap zat cair murni (pelarut)
P = tekanan uap
larutan
Pada tahun 1878, Marie Francois Raoult, seorang kimiawan asal Prancis, melakukan percobaan mengenai tekanan uap jenuh
larutan (keadaan ketika nilai tekanan uap tidak berubah lagi). Ia menyimpulkan adanya hubungan antara tekanan uap jenuh
larutan dengan fraksi mol pelarut dan tekanan uap jenuh pelarut murni. Penemuannya ini dirumuskan dalam Hukum Raoult sebagai berikut:
P
=
P
∘
×
X
p
{\displaystyle P=P^{\circ }\times X_{\text{p}}}
Δ
P
=
P
∘
×
X
t
{\displaystyle \Delta P=P^{\circ }\times X_{\text{t}}}
P = tekanan uap jenuh
larutan
P° = tekanan uap jenuh pelarut murni
Xp = fraksi mol zat pelarut
Xt = fraksi mol zat terlarut
Laut mati adalah contoh dari terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang tidak mudah menguap. Air berkadar garam sangat tinggi ini terletak di daerah gurun yang sangat panas dan kering, serta tidak berhubungan dengan laut bebas, sehingga konsentrasi zat terlarutnya semakin tinggi.
Kenaikan titik didih
Titik didih zat cair adalah suhu tetap pada saat zat cair mendidih. Pada suhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya. Keberadaan zat terlarut menyebabkan
larutan memiliki titik didih lebih tinggi daripada pelarut murni. Partikel-partikel zat terlarut dalam suatu
larutan menghalangi peristiwa penguapan pelarut sehingga partikel pelarut membutuhkan energi yang lebih besar dan suhu lebih tinggi untuk mendidih.
Perbedaan titik didih
larutan dengan titik didih pelarut murni di sebut kenaikan titik didih dan dinyatakan dengan
Δ
T
b
{\displaystyle \Delta T_{\text{b}}}
. Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut:
Δ
T
b
=
K
b
×
m
{\displaystyle \Delta T_{\text{b}}=K_{\text{b}}\times \ m}
Δ
T
b
=
T
b,
larutan
−
T
b,pelarut
{\displaystyle \Delta T_{\text{b}}=T_{\text{b,
larutan}}-T_{\text{b,pelarut}}}
Δ
{\displaystyle \Delta }
Tb = kenaikan titik didih (°C)
Kb = tetapan kenaikan titik didih molal (°C kg/mol)
m = molalitas
larutan (mol/kg)
Mr = massa molekul relatif
Penurunan titik beku
Adanya zat terlarut dalam
larutan akan mengakibatkan titik beku
larutan lebih kecil daripada titik beku pelarutnya. Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut:
Δ
T
f
=
K
f
×
m
{\displaystyle \Delta T_{\text{f}}=K_{\text{f}}\ \times \ m}
Δ
T
f
=
T
f,pelarut
−
T
f,
larutan
{\displaystyle \Delta T_{\text{f}}=T_{\text{f,pelarut}}-T_{\text{f,
larutan}}}
Δ
{\displaystyle \Delta }
Tf = penurunan titik beku (°C)
Kf = tetapan perubahan titik beku (°C kg/mol)
m = molalitas
larutan (mol/kg)
Tekanan osmotik
Apabila suatu
larutan disimpan di dalam selaput semipermeabel (dapat dilalui pelarut, tetapi tidak oleh terlarut) dan dikelilingi oleh pelarut, terdapat aliran zat pelarut ke dalam
larutan melalui peristiwa osmosis. Tekanan osmotik adalah tekanan yang diperlukan untuk mengimbangi desakan zat pelarut yang masuk melalui peristiwa tersebut Menurut van't Hoff, tekanan osmotik
larutan dirumuskan sebagai berikut:
Π
=
M
×
R
×
T
{\displaystyle \Pi =M\times R\times T}
Π
{\displaystyle \Pi }
= tekanan osmotik (atm)
M = molaritas
larutan (M)
R = tetapan gas (0,082 L atm/mol K)
T = suhu mutlak (K)
Faktor van't Hoff
Beberapa senyawa di dalam air mengalami disosiasi di dalam air. Hal ini khususnya terjadi pada
larutan garam yang membentuk ion-ion sehingga membentuk
larutan elektrolit. Misalnya,
larutan 100 mL glukosa 1 M memiliki 100 mmol molekul glukosa, tetapi 100 mL NaCl 1 M memiliki 200 mmol partikel terlarut (100 mmol ion Na+ dan 100 mmol ion Cl-). Akibatnya, zat yang berlebih di dalam
larutan elektrolit menyebabkan
Sifat koligatif larutan tersebut lebih besar daripada
Sifat koligatif larutan nonelektrolit.
Jumlah partikel zat terlarut setelah terjadi reaksi ionisasi dalam elektrolit dirumuskan dalam faktor van't Hoff (
i
{\displaystyle i}
) dengan persamaan sebagai berikut:
i
=
1
+
(
n
−
1
)
α
{\displaystyle i=1+(n-1)\alpha }
Keterangan:
i
{\displaystyle i}
= faktor Van't Hoff, n = jumlah ion terbentuk, dan
α
{\displaystyle \alpha }
= derajat ionisasi
Perhitungan
Sifat koligatif larutan elektrolit selalu dikalikan dengan faktor van't Hoff ini, sebagaimana berikut:
Lihat Pula
Kelarutan
Kelarutan elektrolit
Kelarutan Nonelektrolit
larutan
Referensi
Pranala luar
(Indonesia)
Sifat koligatif larutan
(Indonesia) Materi Kimia Diarsipkan 2012-07-12 di Wayback Machine.
(Inggris) Raoult Law