Apakah yang dimaksud dengan sifat koligatif larutan elektrolit?

Pernahkah kamu membuat es putar?

Saat membuat es putar, digunakan es yang dicampur dengan garam sebagai pendinginnya.

Mengapa demikian? Hal itu akan terjawab saat kita mempelajari materi sifat koligatif larutan.

Mari kita pelajari lebih lanjut tentang sifat koligatif larutan.

Pengertian Sifat Koligatif Larutan

Sifat koligatif larutan adalah sifat fisik larutan yang hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut.

Sebelum mempelajari lebih lanjut, kita harus mengetahui jenis-jenis konsentrasi larutan terlebih dahulu, karena dalam perhitungannya akan banyak melibatkan rumus-rumus konsentrasi.

Berikut ini adalah beberapa jenis konsentrasi larutan.

1. Molaritas [M], adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan.

2. Molalitas [m], adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg pelarut.

3. Fraksi mol [X], adalah perbandingan mol bagian dengan mol seluruh komponen.

Fraksi mol pelarut [Xp]

Fraksi mol terlarut [Xt]

Xp + Xt = 1

Sifat koligatif larutan meliputi empat sifat, yaitu :

1. Penurunan tekanan uap [∆P]
2. Kenaikan titik didih [∆Tb]
3. Penurunan titik beku [∆Tf]
4. Tekanan osmotik [π]

Selanjutnya mari kita bahas satu per satu.

Baca juga Konfigurasi Elektron.

Penurunan Tekanan Uap [∆P]

Tekanan uap dari cairan murni bergantung pada jumlah molekul yang meninggalkan fase cair menjadi fase uap.

Jumlah partikel zat terlarut yang ditambahkan dalam cairan murni akan menjadi penghalang molekul cairan murni yang akan meninggalkan fase cair sehingga tekanan uap cairan murni [P⁰] lebih besar dari tekanan uap larutan [P].

Hal itu menunjukkan bahwa telah terjadi penurunan tekanan uap [∆P].

Dimana i = 1 + [n-1]α yang merupakan faktor Van’t Hoff

dengan derajat disosiasi, α =

, dan n = jumlah koefisien ion-ion.

Kenaikan Titik Didih [∆Tb]

Jika partikel zat terlarut ditambahkan dalam suatu pelarut, maka akan menyebabkan kenaikan titik didih [∆Tb], dimana titik didih larutan [Tblarutan] lebih besar dari titik didih pelarut [Tbpelarut].

Dimana :

• m = molal
• Kb = tetapan titik didih
• i = faktor Van’t Hoff

Penurunan Titik Beku [∆Tf]

Jika zat terlarut ditambahkan dalam suatu pelarut, maka akan menyebabkan penurunan titik beku [∆Tf], dimana titik beku pelarut [Tfpelarut] lebih besar dari titik beku larutan [Tflarutan].

Dimana :

• m = molal
• Kf = tetapan titik beku
• i = faktor Van’t Hoff

Tekanan Osmotik [π]

Osmosis adalah peristiwa berpindahnya zat pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat melalui membran semipermeabel.

Dimana :

• π = tekanan osmotik [atm]
• M = molaritas
• R = tetapan gas ideal = 0,082 L.atm/mol.K
• T = suhu Kelvin
• i = faktor Van’t Hoff

Berdasarkan tekanan osmosik larutan, larutan terbagi menjadi tiga, yaitu :

1. Larutan isotonik, adalah larutan yang memiliki tekanan osmotik sama.
2. Larutan hipertonik, adalah larutan yang memiliki tekanan osmotik lebih besar.
3. Larutan hipotonik, adalah larutan yang memiliki tekanan osmotik lebih kecil.

Baca juga Ikatan Hidrogen.

Contoh Soal Sifat Koligatif Larutan

1. Diketahui bahwa tekanan uap air murni sebesar 100 mmHg. Jika fraksi mol NaCl adalah 10%, maka besar penurunan tekanan uap adalah …

Pembahasan

P⁰ = 100 mmHg

Xt = 10% = 0,1

∆P = … ?

∆P = Xt . P⁰

∆P = 0,1 . 100 mmHg

∆P = 10 mmHg

Jadi, tekanan uap turun sebesar 10 mmHg.

2. Larutan yang isotonik dengan C6H12O6 0,3 M adalah …

• KI 0,1 M
• CaCl2 0,1 M
• FeCl2 0,2 M

Pembahasan

Larutan isotonik adalah larutan yang memiliki tekanan osmotik sama. Maka kita cari terlebih dahulu besar tekanan osmotik [π] dari C6H12O6 0,3 M [larutan non elektrolit].

π C6H12O6 = M . R . T

π C6H12O6 = 0,3 . 0,082 . T

π C6H12O6 = 0,0246 T

Selanjutnya kita cari larutan yang memiliki π sama dengan π C6H12O6, yaitu sebesar 0,0246 T.

KI 0,1 M [larutan elektrolit kuat, maka α = 1]

KI → K+ + I–

n = 2

π KI = M . R . T . i

π KI = 0,1 . 0,082 . T . [1+[n-1]α]

π KI = 0,0082 T . [1+[2-1]1]

π KI = 0,0164 T

CaCl2 0,1 M [larutan elektrolit kuat, maka α=1]

CaCl2 → Ca2+ + 2Cl–

n = 3

π CaCl2 = M . R . T . i

π CaCl2 = 0,1 . 0,082. T . [1+[n-1]α]

π CaCl2 = 0,0082 T . [1+[3-1]1]

π CaCl2 = 0,0246 T

FeCl2 0,2 M [larutan elektrolit kuat, maka α=1]

FeCl2 → Fe2+ + 2Cl–

n = 3

π FeCl2 = M. R . T . i

π FeCl2 = 0,2 . 0,082 . T . [1+[n-1]α]

π FeCl2 = 0,0164 T . [1+[3-1]1]

π FeCl2 = 0,0492 T

Jadi, larutan yang isotonik dengan C6H12O6 0,3 M adalah larutan CaCl2 0,1 M.

3. Tekanan uap jenuh air pada suhu 28⁰C adalah 100 mmHg. Apabila 30 gram urea [Mr=60] dilarutkan dalam 2 mol air tersebut, maka tekanan uap larutan pada suhu yang sama sebesar … mmHg.

Pembahasan

P⁰ air = 100 mmHg

Mr urea = 60 gram/mol

Massa urea = 30 gram

n. air = 2 mol

P = … ?

P = Xp . P⁰

P = Xp . P⁰

P = 0,8 . 100 mmHg

P = 80 mmHg

Jadi, tekanan uap larutan urea tersebut sebesar 80 mmHg.

Demikian pembahasan mengenai sifat koligatif larutan. Semoga dapat bermanfaat. Baca juga Larutan Penyangga.

Kembali ke Materi Kimia

Sifat koligatif larutan adalah sifat-sifat yang hanya bergantung pada jumlah [kuantitas] partikel zat terlarut dalam larutan dan tidak bergantung pada jenis atau identitas partikel zat terlarut – tidak peduli dalam bentuk atom, ion, ataupun molekul. Sifat koligatif merupakan sifat yang hanya memandang “kuantitas”, bukan “kualitas”

Sifat larutan seperti rasa, warna, dan kekentalan [viskositas] merupakan sifat-sifat yang bergantung pada jenis zat terlarut. Sebagai contoh, larutan NaCl [garam dapur] terasa asin, namun larutan CH3COOH [asam cuka] terasa asam.

Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Laju Reaksi
Termokimia

Sifat – sifat Koligatif Larutan

Berikut penjelasan lengkap sifat-sifatnya, yaitu:

Jika zat terlarut bersifat non-volatil [tidak mudah menguap; tekanan uapnya tidak dapat terukur], tekanan uap dari larutan akan selalu lebih rendah dari tekanan uap pelarut murni yang volatil. Secara ideal, tekanan uap dari pelarut volatil di atas larutan yang mengandung zat terlarut non-volatil berbanding lurus terhadap konsentrasi pelarut dalam larutan. Hubungan dalam sifat koligatif larutan ini dinyatakan secara kuantitatif dalam hukum Raoult: tekanan uap dari pelarut di atas larutan, Plarutan sama dengan hasil kali fraksi mol dari pelarut, Xpelarut dengan tekanan uap dari pelarut murni, P°pelarut. Penurunan tekanan uap, ΔP, yaitu P°pelarut−Plarutan berbanding lurus terhadap fraksi mol dari Xterlarut.

.

.

Titik didih dari suatu larutan adalah temperatur ketika tekanan uapnya sama dengan tekanan eksternal. Oleh karena terjadinya penurunan tekanan uap larutan oleh keberadaan zat terlarut non-volatil, dibutuhkan kenaikan temperatur untuk menaikkan tekanan uap larutan hingga sama dengan tekanan eksternal. Jadi, keberadaan zat terlarut dalam pelarut mengakibatkan terjadinya kenaikan titik didih; titik didih larutan, Tb, lebih tinggi dari titik didih pelarut murni, Tb°. Kenaikan titik didih, ΔTb, yaitu Tb−Tb° berbanding lurus terhadap konsentrasi [molalitas, m] larutan, sebagaimana:

.

di mana Kb adalah konstanta kenaikan titik didih molal [dalam satuan °C/m] dan m adalah molalitas larutan.

Yuk belajar materi ini juga:
Pembelahan Sel
Dimensi Tiga
Paragraf

Pada larutan dengan pelarut volatil dan zat terlarut non-volatil, hanya partikel-partikel pelarut yang dapat menguap dari larutan sehingga meninggalkan partikel-partikel zat terlarut. Hal serupa juga terjadi dalam banyak kasus di mana hanya partikel-partikel pelarut yang memadat [membeku], meninggalkan partikel-partikel zat terlarut membentuk larutan yang konsentrasinya lebih pekat. Titik beku dari suatu larutan adalah temperatur di mana tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni. Pada temperatur ini, dua fasa – pelarut padat dan larutan cair – berada dalam kesetimbangan.

Oleh karena terjadinya penurunan tekanan uap larutan dari tekanan uap pelarut, larutan membeku pada temperatur yang lebih rendah dibanding titik beku pelarut murni — titik beku larutan, Tf, lebih rendah dari titik beku pelarut murni, Tf°. Dengan kata lain, jumlah partikel-partikel pelarut yang keluar dan masuk padatan yang membeku per satuan waktu menjadi sama pada temperatur yang lebih rendah. Sifat koligatif larutan berupa penurunan titik beku, ΔTf, yaitu Tf° – Tf berbanding lurus terhadap konsentrasi [molalitas, m] larutan, sebagaimana:

di mana Kf adalah konstanta penurunan titik beku molal [dalam satuan °C/m] dan m adalah molalitas larutan.

Ketika dua larutan dengan konsentrasi yang berbeda dipisahkan oleh suatu membran semipermeabel — membran yang hanya dapat dilewati partikel pelarut namun tidak dapat dilewati partikel zat terlarut—maka terjadilah fenomena osmosis. Osmosis adalah peristiwa perpindahan selektif partikel-partikel pelarut melalui membran semipermeabel dari larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih rendah ke larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi.

Gambar 1. Ilustrasi peristiwa osmosis pada bejana U
[Sumber: Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change [5th edition]. New York: McGraw Hill]

Perhatikan Gambar 1. Tekanan osmosis didefinisikan sebagai tekanan yang diberikan untuk menahan perpindahan netto partikel pelarut dari larutan dengan konsentrasi pelarut tinggi menuju larutan dengan konsentrasi pelarut rendah. Bila tekanan eksternal sebesar tekanan osmosis diberikan pada sisi larutan, maka ketinggian pelarut dan larutan akan kembali seperti semula.

Yuk belajar materi ini juga:
Elektroskop
Adjective Clause
Metabolisme

Tekanan osmosis, π, berbanding lurus terhadap jumlah partikel zat terlarut, n, dalam suatu volum larutan tertentu, V—yang merupakan molaritas [M], sebagaimana:

.

di mana R adalah konstanta gas ideal [0,0821 L.atm/mol.K] dan T adalah temperatur [dalam satuan K].

Sifat koligatif larutan elektrolit kuat

Pendekatan sifat koligatif larutan elektrolit kuat sedikit berbeda dengan sifat koligatif larutan nonelektrolit. Hal ini dikarenakan sifat elektrolit yang dapat terdisosiasi menjadi ion-ion dalam larutan, misalnya satu unit senyawa CaCl2 dapat terdisosiasi menjadi 3 partikel ketika dilarutkan, yakni 1 ion Ca2+ dan 2 ion Cl− .Oleh karena itu, perlu ikut diperhitungkan faktor van’t Hoff [i] pada perhitungan larutan elektrolit.

.

di mana n = jumlah ion yang terdisosiasi dari 1 unit formula senyawa ; α = derajat disosiasi senyawa.

.

.

Contoh Soal Sifat Koligatif Larutan

Tekanan osmosis dari larutan KI 0,01 M pada 25°C adalah 0,465 atm. Hitunglah faktor van’t Hoff untuk KI pada konsentrasi ini.

Pembahasan:

Referensi
– Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science [13th edition]. New Jersey: Pearson Education, Inc.
– Chang, Raymond. 2010. Chemistry [10th edition]. New York: McGraw Hill
– Petrucci, Ralph H. et al. 2011. General Chemistry: Principles and Modern Applications [10th edition]. Toronto: Pearson Canada Inc. – Purba, Michael. 2006. Kimia 3A untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

– Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change [5th edition]. New York: McGraw Hill

Judul Artikel: Sifat Koligatif Larutan Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.

Alumni Kimia UI

Materi StudioBelajar.com lainnya:

1. Konfigurasi Elektron
2. Struktur Atom
3. Reaksi Redoks