BAB I
SIFAT-SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
Prior knowlegde:
1. Di negara eropa yang memiliki musim dingin, radiator mobil diberi tambahan etilen glikol agar air tidak membeku saat musim dingin dan tidak mendidih saat mesin panas (-48oC dan 113oC)
2. Air mendidih pada suhu 100oC, apakah jika dimasukkan gula atau garam akan mendidih pada suhu yang sama?
3. Saat memasak mie atau sayur, saat air mendidih kemudian dilanjutkan dengan menambah mie atau sayur, air seakan berhenti mendidih, mengapa?
1.1. Pengertian sifat koligatif
Sifat koligatif adalah sifat-sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi partikel terlarutnya.
Sifat koligatif meliputi tekanan uap, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan tekanan osmotik.
Larutan elektrolit mempunyai sifat koligatif yang lebih besar daripada non elektrolit berkonsentrasi sama, karena laruatn elektrolit mempunyai jumlah partikel terlarut yang lebih banyak.
1.2. Kemolalan dan fraksi mol
a. kemolalan
| Kemolaran: Jumlah zat terlarut dalam satu liter larutan (NB: sedikit bergantung pada suhu) | Kemolalan: Jumlah mol terlarut dalam 1 kg pelarut |
| M = M = x | m = m = X |
| molal campuran m = X | |
| Kadar (%) / pph (part per hundred) % = x 100 % = | |
| ppm ( part per million)/ bpj setara dengan 1 mg zat terlarut dalam 1liter larutan ppm = x 106 = x 106 | |
| ppb (part per billion) setara dengan 1 µg zat terlarut dalam 1 liter larutan ppb = x 109 = x 109 | |
| Berapakah kemolalan larutan urea yang mengandung 12% massa urea (mr 60)? | |
| Tentukan kadar glukosa dalam larutan glukosa 2 molal | |
b. fraksi mol
fraksi mol : perbandingan jumlah mol zat terlarut atau pelarut terhadap jumlah mol larutan. Misalkan mol pelarut = np dan mol terlarut = nt
| Xt = | Xp = |
| Xt + Xp = 1 | |
| Xt = m = molal, dalam 1000 gram air (Mr = 18) | |
| Soal | |
| Hitunglah fraksi mol glukosa dalam larutan glukosa 20% (Mr = 180) | |
| Fraksi mol glukosa dalam air diketahui sebesar 0,1. Berapa kadar glukosa dalam larutan itu? | |
1.3. Penurunan tekanan uap larutan
Tekanan uap zat adalah tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh suatu zat. Besarnya tekanan uap bergantung pada jenis zat dan suhu. Zat yang memiliki gaya tarik menarik antarpartikel relatif besar, berarti sukar menguap dan mempunyai tekanan uap yang relatif rendah, contoh garam, gula, glikol, dan gliserol. Sebaliknya zat yang memiliki gaya tarik menarik antarpartikel relatif kecil, berarti mudah menguap dan mempunyai tekanan uap yang relatif tinggi, contoh etanol dan eter. Tekanan uap suatu zat akan bertambah jika suhu dinaikkan.
| PA = XA x PoA (hukum Raoult) dengan PA = tekanan uap komponen A PoA = tekanan uap A murni XA = fraksi mol komponen A | |
| jika mudah menguap P larutan = Pair + Palkohol | jika sukar menguap Plarutan = Xpelarut x Popelarut ΔP = Po – P ΔP = Xterlarut x Po P = tekanan uap larutan ΔP = penurunan tekanan uap |
| soal ; tekanan uap air pada 100oC adalah 76 cmHg. Berapakah tekanan uap jenuh larutan glukosa 18 % pada suhu 100oC? Mr = 180 | |
1.4. Kenaikan titik didih dan penurunan titik beku
Menguap dapat terjadi pada suhu di bawah 100OC sedangkan mendidih hanya dapat terjadi pada titik didih. Mendidih merupakan uap yang sudah naik pada permukaan dan pecah dipermukaannya. Titik didih adalah suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan di permukaan. Titik beku adalah suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatannya.
| titik beku ΔTf = Tf pelarut – Tf larutan ΔTf = Kf x m Kf = tetapan penurunan titik beku molal | titik didih ΔTb = Tb larutan – Tbpelarut ΔTb = Kb x m Kb = tetapan kenaikan titik didih molal |
| tentukan titik beku larutan yang mengandung 6 gram urea (Mr 60) dalam 500 gram air!Kf air = 1,86 oC/m | |
| tentukan titik didih larutan yang mengandung 6 gram urea (Mr 60) dalam 500 gram air!Kb air = 0,52 oC/m | |
Diagram fase atau diagram P – T
Garis didih, garis beku, garis sublimasi dan titik tripel dapat dilihat dari gambar diatas.
1.5. Tekanan osmotik larutan
Osmosis adalah perembesan molekul pelarut dari pelarut ke dalam larutan atau dari larutan encer ke lebih pekat. Osmosis dapat dicegah dengan memberikan tekanan pada permukaan larutan (tekanan osmosis). Tekanan osmosis sendiri artinya perbedaan tekanan hidrostastis maksimum antara suatu larutan dengan pelarutnya. Jika tekanan yang diberikan melampaui tekanan osmotiknya maka akan terjadi osmosis balik, yaitu air mengalir dari larutan ke pelarut.
| tekanan osmotik πV = n R T π = RT π = MRT | dengan π = tekanan osmotik V = volume larutan (L) n = jumlah mol T = suhu (kelvin) R = 0,082 L atm mol-1K-1 |
| soal berapa gram urea (Mr 60) yang diperlukan untuk membuat 500 mL larutan dengan tekanan osmotik 760mmHg pada suhu 25oC? | |
1.6. Sifat koligatif larutan elektrolit
Sifat koligatif larutan elektrolit mempunyai harga lebih besar daripada sifat koligatif larutan non elektrolit, karena memiliki lebih banyak jumlah partikel. Perbandingan harga elektrolit menggunakan faktor van Hoff yaitu:
| i = 1 + ( n – 1) α n = jumlah ion α = derajat ionisasi | kenaikan titik didih elektrolit ΔTb = Kb x m x i |
| penurunan titik beku elektrolit ΔTf = Kf x m x i | |
| tekanan osmotik elektrolit π = MRT x i | |
| fraksi mol terlarut Xt = | |
| fraksi mol pelarut Xp = |
| soal: 9,5 gram MgCl2 dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukanlah: a. titik didih b. titik beku c. tekanan osmotik jika α = 0,9 pada suhu 298 K Kb = 0,52 Kf =1,86 Ar Mg = 24, Cl =35,5 | |
1.7. Penggunaan sifat koligatif
a. Membuat campuran pendingin
b. Membuat cairan anti beku
c. Mencairkan salju di jalan raya
d. Menentukan massa molekul relatif
e. Membuat cairan infus
f. Desalinasi air laut (osmosis balik)
7:13 AM
Sifat koligatif adalah sifat-sifat fisis larutan yang hanya bergantung pada konsentrasi partikel zat terlarut, tetapi tidak pada jenisnya. Sifat koligatif larutan meliputi tekanan uap, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan tekanan osmotik. Sifat koligatif terutama penurunan titik beku dan tekanan osmosis memiliki banyak kegunaan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa penerapan penurunan titik beku dapat mempertahankan kehidupan selama musim dingin. Penerapan tekanan osmosis ditemukan di alam, dalam bidang kesehatan, dan dalam ilmu biologi. Berikut ini penjelasan mengenai penerapan sifat koligatif larutan dalam kehidupan sehari-hari.
A. PENERAPAN PENURUNAN TEKANAN UAP
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.
Pada saat berenang di laut mati, kita tidak akan tenggelam karena konsentrasi zat terlarutnya yang sangat tinggi. Hal ini tentu saja, dapat dimanfaatkan sebagai sarana hiburan atau rekreasi bagi manusia. Penerapan prinsip yang sama dengan laut mati dapat kita temui di beberapa tempat wisata di Indonesia yang berupa kolam apung.
B. PENERAPAN PENURUNAN TITIK BEKU
1. Membuat Campuran Pendingin
Cairan pendingin adalah larutan berair yang memiliki titik beku jauh di bawah 0oC. Cairan pendingin digunakan pada pabrik es, juga digunakan untuk membuat es putar. Cairan pendingin dibuat dengan melarutkan berbagai jenis garam ke dalam air.
Pada pembuatan es putar cairan pendingin dibuat dengan mencampurkan garam dapur dengan kepingan es batu dalam sebuah bejana berlapis kayu. Pada pencampuran itu, es batu akan mencair sedangkan suhu campuran turun. Sementara itu, campuran bahan pembuat es putar dimasukkan dalam bejana lain yang terbuat dari bahan stainless steel. Bejana ini kemudian dimasukkan ke dalam cairan pendingin, sambil terus-menerus diaduk sehingga campuran membeku.
2. Antibeku pada Radiator Mobil
Di daerah beriklim dingin, ke dalam air radiator biasanya ditambahkan etilen glikol. Di daerah beriklim dingin, air radiator mudah membeku. Jika keadaan ini dibiarkan, maka radiator kendaraan akan cepat rusak. Dengan penambahan etilen glikol ke dalam air radiator diharapkan titik beku air dalam radiator menurun, dengan kata lain air tidak mudah membeku.
3. Antibeku dalam Tubuh Hewan
Hewan-hewan yang tinggal di daerah beriklim dingin, seperti beruang kutub, memanfaatkan prinsip sifat koligatif larutan penurunan titik beku untuk bertahan hidup. Darah ikan-ikan laut mengandung zat-zat antibeku yang mempu menurunkan titik beku air hingga 0,8oC. Dengan demikian, ikan laut dapat bertahan di musim dingin yang suhunya mencapai 1,9oC karena zat antibeku yang dikandungnya dapat mencegah pembentukan kristal es dalam jaringan dan selnya. Hewan-hewan lain yang tubuhnya mengandung zat antibeku antara lain serangga , ampibi, dan nematoda. Tubuh serangga mengandung gliserol dan dimetil sulfoksida, ampibi mengandung glukosa dan gliserol darah sedangkan nematoda mengandung gliserol dan trihalose.
4. Antibeku untuk Mencairkan Salju
Di daerah yang mempunyai musim salju, setiap hujan salju terjadi, jalanan dipenuhi es salju. Hal ini tentu saja membuat kendaraan sulit untuk melaju. Untuk mengatasinya, jalanan bersalju tersebut ditaburi campuran garam NaCL dan CaCl2. Penaburan garam tersebut dapat mencairkan salju. Semakin banyak garam yang ditaburkan, akan semakin banyak pula salju yang mencair.
5. Menentukan Massa Molekul Relatif (Mr)
Pengukuran sifat koligatif larutan dapat digunakan untuk menentukan massa molekul relatif zat terlarut. Hal itu dapat dilakukan karena sifat koligatif bergantung pada konsentrasi zat terlarut. Dengan mengetahui massa zat terlarut (G) serta nilai penurunan titik bekunya, maka massa molekul relatif zat terlarut itu dapat ditentukan.
C. PENERAPAN TEKANAN OSMOSIS
1. Mengontrol Bentuk Sel
Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis yang sama disebut isotonik. Larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah daripada larutan lain disebut hipotonik. Sementara itu, larutan-larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih tinggi daripada larutan lain disebut hipertonik.
Contoh larutan isotonik adalah cairan infus yang dimasukkan ke dalam darah. Cairan infus harus isotonik dengan cairan intrasel agar tidak terjadi osmosis, baik ke dalam ataupun ke luar sel darah. Dengan demikian, sel-sel darah tidak mengalami kerusakan.
2. Mesin Cuci Darah
Pasien penderita gagal ginjal harus menjalani terapi cuci darah. Terapi menggunakan metode dialisis, yaitu proses perpindahan molekul kecil-kecil seperti urea melalui membran semipermeabel dan masuk ke cairan lain, kemudian dibuang. Membran tak dapat ditembus oleh molekul besar seperti protein sehingga akan tetap berada di dalam darah.
3. Pengawetan Makanan
Sebelum teknik pendinginan untuk mengawetkan makanan ditemukan, garam dapur digunakan untuk mengawetkan makanan. Garam dapat membunuh mikroba penyebab makanan busuk yang berada di permukaan makanan.
4. Membasmi Lintah
Garam dapur dapat membasmi hewan lunak, seperti lintah. Hal ini karena garam yang ditaburkan pada permukaan tubuh lintah mampu menyerap air yang ada dalam tubuh sehingga lintah akan kekurangan air dalam tubuhnya.
5. Penyerapan Air oleh Akar Tanaman
Tanaman membutuhkan air dari dalam tanah. Air tersebut diserap oleh tanaman melalui akar. Tanaman mengandung zat-zat terlarut sehingga konsentrasinya lebih tinggi daripada air di sekitar tanaman sehingga air dalam tanah dapat diserap oleh tanaman.
6. Desalinasi Air Laut Melalui Osmosis Balik
Osmosis balik adalah perembesan pelarut dari larutan ke pelarut, atau dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer. Osmosis balik terjadi jika kepada larutan diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmotiknya.
Osmosis balik digunakan untuk membuat air murni dari air laut. Dengan memberi tekanan pada permukaan air laut yang lebih besar daripada tekanan osmotiknya, air dipaksa untuk merembes dari air asin ke dalam air murni melalui selaput yang permeabel untuk air tetapi tidak untuk ion-ion dalam air laut. Tanpa tekanan yang cukup besar, air secara spontan akan merembes dari air murni ke dalam air asin.
Penggunaan lain dari osmosis balik yaitu untuk memisahkan zat-zat beracun dalam air limbah sebelum dilepas ke lingkungan bebas.
Sumber:
http://indonesiakutercinta.wordpress.com/2010/08/13/penggunaan-sifat-koligatif-larutan/
Justiana, Sandri dan Muchtaridi.2009.Chemistry for Senior High School Year XII.Jakarta:Yudistira.
Purba, Michael.2007. Kimia untuk SMA kelas XII Semester 1. Jakarta:Erlangga.
Membuat cairan Fisiologi
Cairan infus dan berbagai cairan fisiologilainya, seperti obat tetes mata, harus isotonik dengan cairan tubuh kita. Oleh karena itu , konsentrasinya perlu disesuaikan. Anda tentu mengetahui bahwa salah satu masalah yang dihadapi korban kecelakaan ditengah laut yang terpaksa harus terapung-apung berhari-hari yaitu rasa haus. Meminum air laut tidak akan menghilangkan rasa haus, malah sebaliknya akan menambah rasa haus. Hal itu terjadi karena air laut hipertonik terhadap cairan tubuh kita. Akibatnya air laut justru akan menarik air dari jaringan tubuh.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar