SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Transkripsi

1 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN PENURUNAN TEKANAN UAP Penurunan Tekanan Uap adalah selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh larutan. P = P - P P = Penurunan Tekanan Uap P = Tekanan uap jenuh pelarut murni P = Tekanan uap jenuh larutan Hubungan tekanan uap jenuh larutan dengan tekanan jenuh pelarut dan konsentrasi larutan adalah: P = X A. P P = X B. P X A = Fraksi mol zat terlarut X B = Fraksi mol zat pelarut Contoh Soal 1. Tekanan uap jenuh air pada 100 C adalah 760 mm Hg. Berapakah tekanan uap jenuh larutan glukosa 10% pada 100 C? (H = 1; C = 12; O = 16) Misal berat larutan = 100 gram, maka: Glukosa (C 6 H 12 O 6 ) = 10% x 100 gram = 10 gram = = 0,056 mol Air (H 2 O) = 90% x 100 gram = 90 gram = = 5 mol Tekanan uap larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut, sehingga: P = X Air. P = (0,99) (760 mmhg) = 752,4 mm Hg 2. Tentukan penurunan tekanan uap jenuh air untuk larutan 9% (m/m) glukosa dalam air, jika diketahui tekanan uap air 20 C adalah 17,54 mm Hg! Misal berat larutan = 100 gram, maka: Glukosa (C 6 H 12 O 6 ) = 09% x 100 gram = 09 gram = = 0,05 mol Air (H 2 O) = 91% x 100 gram = 91 gram = = 5,06 mol 1

2 Penurunan tekanan uap jenuh sebanding dengan fraksi mol terlarut, sehingga: P = X Glukosa. P = (0,0098) (17,54 mm Hg) = 0,1719 mm Hg KENAIKAN TITIK DIDIH Penurunan tekanan uap jenuh larutan terhadap tekanan uap jenuh pelarut murni mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Selisih antara titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebut kenaikan titik didih ( T d ). T d = T d larutan T d pelarut Hubungan kenaikan titik didih dengan konsentrasi larutan: Larutan Nonelektrolit Larutan Elektrolit T d = K d. m T d = K d. m [1 + (n 1) α] T d = kenaikan titik didih K d = tetapan kenaikan T d m = molalitas larutan n = jumlah ion α = derajat ionisasi Contoh Soal 1. Sebanyak 18 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukanlah titik didih larutan! (K d air = 0,52 C) 18 gram glukosa = = 0,1 mol molalitas glukosa = 0,1 x = 0,2 molal Kenaikan titik didih: T d = K d x m = (0,52) (0,2) = 0,104 C Titik didih larutan: T d larutan = T d + T d pelarut = ,104 = 100,104 C 2

3 2. Dalam 250 gram air terlarut 18 gram suatu zat. Titik didih larutan ini adalah 100,208 C. Tentukanlah massa molekul relatif zat terlarut tersebut! (K d air = 0,52 C) Kenaikan titik didih: T d = T d larutan T d pelarut = 100, = 0,208 C Massa molekul relatif: 3. Satu gram MgCl 2 dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukan titik didih larutan jika derajat ionisasi = 0,9 dan K d air = 0,52 C! (Mg = 24 ; Cl = 35,5) 1 gram MgCl 2 = = 0,011 mol molalitas MgCl 2 = 0,011 x = 0,022 molal MgCl 2 Mg 2+ + Cl - (n = = 3) Kenaikan titik didih: T d = K d. m [1 + (n 1) α] = (0,52) (0,022) [1 + (3 1) (0,9)] = 0,032 C Titik didih larutan: T d larutan = T d + T d pelarut = ,032 = 100,032 C PENURUNAN TITIK BEKU Selain mengakibatkan kenaikan titik didih, penurunan tekanan uap menyebabkan penurunan titik beku larutan terhadap titik beku pelarut murni. Selisih antara titik beku larutan dengan titik beku pelarut disebut penurunan titik beku ( T b ). T b = T b pelarut T b larutan 3

4 Hubungan penurunan titik beku dengan konsentrasi larutan: Larutan Nonelektrolit Larutan Elektrolit T b = K b. m T b = K b. m [1 + (n 1) α] T b = penurunan titik beku K b = tetapan penurunan T b m = molalitas larutan n = jumlah ion α = derajat ionisasi Contoh Soal 1. Tentukanlah titik beku larutan 6,4 gram naftalena dalam 100 gram benzena. Titik beku benzena murni adalah 5,46 C dan tetapan penurunan titik beku molal benzena (K b ) adalah 5,1 C! (H = 1 ; C = 12) 6,4 gram C 10 H 8 = = 0,05 mol molalitas benzena = 0,05 x = 0,5 molal Penurunan titik beku: T b = K b. m = (5,1) (0,5) = 2,25 C Titik beku larutan: T b larutan = T b pelarut T b = 5,46 2,25 = 2,91 C 2. Satu gram MgCl 2 dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukan titik beku larutan jika derajat ionisasi = 0,9 dan K b air = 1,86 C! (Mg = 24 ; Cl = 35,5) 1 gram MgCl 2 = = 0,011 mol molalitas MgCl 2 = 0,011 x = 0,022 molal MgCl 2 Mg 2+ + Cl - (n = = 3) Penurunan titik beku: T b = K b. m [1 + (n 1) α] = (1,86) (0,022) [1 + (3 1) (0,9)] = 0,115 C 4

5 Titik beku larutan: T b larutan = T d pelarut T d = 0 0,115 = 0,115 C TEKANAN OSMOTIK Osmosa adalah proses merembesnya pelarut ke dalam larutan melewati membran semi permeable. Osmosa juga bisa diartikan proses merembesnya larutan yang berkonsentrasi kecil ke dalam larutan yang berkonsentrasi melalui membran. Tekanan untuk mengimbangi desakan pelarutyang akan masuk melewati membran disebut tekanan osmotik. Larutan Nonelektrolit Larutan Elektrolit Π = C. R. T Π = C. R. T [1 + (n 1) α] Π = tekanan osmotik (atm) C = konsentrasi zat terlarut R = tetapan (0,082 atm.l/mol.k) T = suhu (K) n = jumlah ion α = derajat ionisasi Contoh Soal 1. Berapakah tekanan osmotik larutan sukrosa 0,0010 M pada 25 C? T = 25 C = 298 K Π = C. R. T = (0,0010) (0,082) (298) = 0,024 atm = 18,24 mmhg 2. Jika 2 gram sukrosa dilarutkan dalam air sampai volume larutan 100 ml pada suhu 27 C,berapakah tekanan osmotik larutan tersebut? Konsentrasi sukrosa (C 12 H 22 O 11 ) = = T = 27 C = 300 K = 0,058 M Tekanan osmotik: Π = C. R. T = (0,058) (0,082) (300) = 1,4268 atm = 1084 mmhg 5

6 3. Larutan 5 gram suatu zat dalam 500 ml larutan mempunyai tekanan osmotik sebesar 38 cm Hg pada 27 C. Tentukanlah massa molekul relatif zat tersebut! Π = C. R. T Π = 38 cm Hg = = 0,5 atm T = 27 C = 300 K Massa molekul relatif: 4. Satu gram MgCl 2 dilarutkan dalam 500 gram air pada 25 C. Tentukan tekanan osmotik larutan jika derajat ionisasi = 0,9! (Mg = 24 ; Cl = 35,5) 1 gram MgCl 2 = = 0,011 mol Molaritas MgCl 2 = 0,011 x = 0,022 M MgCl 2 Mg 2+ + Cl - (n = = 3) T = 25 C = 298 K Tekanan osmotik: Π = C. R. T [1 + (n 1) α] = (0,022) (0,082) (298) [1 + (3 1) (0,9)] = 1,51 atm = 1147,6 mm Hg Contoh soal di Slide 1. Fraksi mol larutan urea dalam air 0,2. Tekanan uap jenuh air murni pada suhu 20 C sebesar 17,5 mm Hg. Tentukan tekanan uap jenuh larutan pada suhu tersebut! Diketahui : X A = 0,2 ; P = 17,5 mm Hg ; T = 20 C Ditanya : P =? Tekanan uap jenuh larutan diperoleh dari fraksi mol pelarut, sehingga: X B = 1 0,2 = 0,8 6

7 Tekanan uap jenuh larutan: P = X B. P = (0,8) (17,5 mm Hg) = 14 mm Hg 2. Kelarutan CaCl 2 dalam air pada 0 C adalah sekitar 5,4 molal. Jika K b = 1,86 C, maka berapakah penurunan titik beku larutan CaCl 2 0,54 molal? Diketahui : [CaCl 2 ] = 0,54 m ; K b = 1,86 C ; n = 3 Ditanya : T b =? Misalkan α = 0,9,maka: T b = m. K b [1 + (n 1) α] = (0,54) (1,86) [1 + (3 1) (0,9)] = 2,8 C 3. Titik beku larutan 0,1 M NaCl dalam air adalah -0,36 C. Berapakah titik beku larutan kalsium klorida (CaCl 2 ) 0,05 M dalam air? Diketahui : [NaCl] = 0,1 M ; T b NaCl = -0,36 C Ditanya : [CaCl 2 ] = 0,05 M T b CaCl 2 =? Penurunan titik beku NaCl: T b NaCl = T b Air T b NaCl = 0 ( 0,36) = 0,36 C Derajat ionisasi NaCl: T b = m. Kb. i i = 1 + (n 1) α - Penurunan titik beku CaCl 2 : T b = K b. m [1 + (n 1) α] = (1,86) (0,05) [1 + (3 1) (0,935)] = 0,27 C Titik beku CaCl 2 : T b CaCl 2 = T b Air T b = 0 0,27 = 0,27 C 7

8 4. Tiga gram zat X yang dilarutkan dalam 100 gram benzena menghasilkan kenaikan titik didih sebesar 0,54 C. Bila diketahui kenaikan titik didih molal benzena = 2,7 C, berapakah massa molekul relatif (Mr) zat X? Diketahui : G X = 3 gr ; m p = 100 gram ; Ditanya : Mr X? T d = 0,54 C ; K d benzene = 2,7 C Massa molekul relatif zat X: 5. Bila diketahui titik beku asam asetat adalah 16,6 C dan penurunan titik beku molalnya adalah 3,6 C, berapakah titik beku larutan 12,8 gram belerang (S 8 ) dalam 100 gram asam asetat? Diketahui : T b CH 3 COOH = 16,6 C ; K b CH 3 COOH = 3,6 C Ditanya : T b larutan =? G belerang = 12,8 gram ; m p = 100 gram Penurunan titik beku larutan: = 1,8 C Titik beku larutan: T b larutan = T b asetat - T b = 16,6 1,8 = 14,8 C 6. Pada pembuatan sirup, kekentalan diukur dengan mengamati titik didihnya. Penelitian menunjukkan bahwa sirup yang baik harus mendidih pada suhu 105 C (K d air = 0,5). Jika sirup tersebut memakai gula pentose (Mr = 150), berapakah konsentrasi gula dalam sirup? Diketahui : T d larutan = 105 C ; Mr = 150 ; K d air = 0,5 Ditanya : % gula (m/m) 8

9 Kenaikan titik didih larutan T d = T d larutan T d pelarut = = 5 C Perbandingan massa gula dan massa pelarut: Konsentrasi gula di dalam sirup: 7. Untuk menaikkan titik didih 250 ml air menjadi 100,1 C pada tekanan 1 atm (K d = 0,5), berapakah jumlah gula (Mr = 342) yang harus dilarutkan? Diketahui : m p = 250 ml = 250 gram ; T d larutan = 100,1 C (1 atm) ; K d = 0,5 ; Mr = 342 Ditanya : G gula =? Kenaikan titik didih: T d = T d larutan T d pelarut = 100,1 100 = 0,1 C Massa gula yang harus dilarutkan: = 17,1 gram 8. Tiga gram senyawa nonelektrolit dalam 250 gram air, mempunyai penurunan titik beku yang setengahnya dari penurunan titik beku 5,85 gram garam dapur (Mr = 58,5) dalam 500 gram air. Tentukan massa molekul relatif zat nonelektrolit tersebut! 9

10 Diketahui : G X = 3 gr ; m p X = 250 gram ; T d X = ½ T d NaCl G NaCl = 5,85 gr ; Mr = 58,5 ; m p NaCl = 500 gr Ditanya : Mr nonelektrolit =? T d X = ½ T d NaCl Massa molekul relatif zat nonelektrolit: Mr = Suatu larutan urea dalam air mempunyai penurunan titik beku 0,372 C. Bila K b molal air = 1,86 C dan K d molal air = 0,52 C, tentukan kenaikan titik didih urea tersebut! Diketahui : Ditanya : T d =? T b = 0,372 C ; K b air = 1,86 C ; K d air = 0,52 C Kenaikan titik didih urea: = 0,104 C 10. Suatu zat nonelektrolit (Mr = 40) sebanyak 30 gram dilarutkan dalam 900 gram air. Penurunan titik beku larutan ini adalah -1,550 C. Berapa gram dari zat tersebut harus dilarutkan ke dalam 1,2 kg air agar diperoleh larutan dengan penurunan titik beku yang setengahnya dari penurunan titik beku di atas? Diketahui : G 1 = 30gr ; Mr = 40 ; m p1 = 900 gr ; m p2 = 1,2 kg = 1200 gr ; T b2 = ½ T b1 Ditanya : G 2 =? T b = -1,550 C T b2 = ½ T b1 10

11 Massa zat nonelektrolit yang harus dilarutkan: = 20 gram Soal 1. Tekanan uap air pada 102 C adalah 8,16 mmhg. Berapakah tekanan uap jenuh larutan urea 20% (m/m) pada suhu tersebut? 2. Manakah yang mempunyai titik didih lebih tinggi, air murni atau larutan air dari zat yang tidak mudah menguap? Hitunglah titik didih dari larutan urea 20% (m/m). (Mr urea = 60 ; K d air = 0,52 C) 3. Di suatu daerah pegunungan, air mendidih rata-rata pada 96 C. Tekanan uap air jenuh pada 96 C adalah 657,6 mmhg. a. Berapa tekanan udara rata-rata di daerah tersebut? b. Berapa gram urea harus dilarutkan dalam 1 kg air sehingga mendidih pada 100 C? K d air = 0,52 C ; Mr urea = Pada suhu 100 C tekanan normal air 760 mmhg, berapa tekanan uap larutan 6% urea dalam air? Bila Mr urea = 60, pada suhu berapa larutan urea tersebut mendidih dan pada suhu berapa larutan urea membeku? K d air dan K b air berturut-turut 0,52 C dan 1,86 C. 5. Tekanan uap jenuh air pada suhu tertentu adalah 43 cm Hg, berapakah tekanan uap larutan glukosa 0,1 m pada suhu tersebut? 6. Dalam suatu bejana plastik (bejana kedap panas) dicampurkan sejumlah air dan kepingan-kepingan es. Setelah sebagian es mencair, campuran mencapai kesetimbangan. a. Berapakah suhu sistem itu? b. Apabila kemudian ditambahkan Kristal natrium klorida, ke arah mana kesetimbangan bergeser? (Apakah air yang membeku atau es yang mencair?) Bagaimana suhu sistem setelah penambahan natrium klorida? 7. Tekanan uap larutan urea pada suhu 60 0 C adalah 38,6 cm Hg dan tekanan uap air pada suhu yang sama 38,8 cm Hg, tentukan: a. Fraksimol urea b. Kemolalan larutan urea c. Titik didih larutan urea bila K d air = 0,52 C 8. Tentukan titik didih dan titik beku larutan 15,5 gram glikol (C 2 H 6 O 2 ), suatu zat nonelektrolit dalam 250 gram air. K d air = 0,52 C ; K b air = 1,86 C. (H = 1 ; C = 12 ; O = 16) 9. Berapa gram sukrosa (Mr = 342) yang terlarut dalam 200 gram air agar titik bekunya lebih tinggi dari 9 gram glukosa (Mr= 180) dalam 200 gram air? 10. Berapa gram glikol (Mr= 62) harus ditambahkan dalam 500 gram air agar diperoleh larutan glikol dengan tekanan uap 4 mm Hg lebih rendah dari tekanan air jenuh pada suhu 25 0 C bila tekanan air pada suhu itu 24 mm Hg? 11

12 11. Tentukan titik didih dan titik beku larutan 32 gram belerang (S 8 ) dalam 400 gram asam asetat. Asam asetat murni mendidih pada 188,5 C dan membeku pada 16,6 C pada tekanan 1 atm. K d CH 3 COOH = 3,1 C ; K b CH 3 COOH = 3,6 C. (S = 32) gram larutan glukosa dalam air mendidih pada suhu 100,14 0 C, bila kedalam larutan glukosa tersebut ditambah 300 gram air, Pada suhu berapa larutan tersebut akan mendidih? (K d air = 0,52 C) 13. Suatu larutan mendidih pada 100,2 C. Tentukan titik beku larutan itu. Kd air = 0,52 C ; Kb air = 1,86 C. 14. BHT (Butylated Hydroxytoluene) adalah suatu bahan antioksidan yang banyak digunakan sebagai bahan aditif pada makanan olahan. Larutan 2,5 gram BHT dalam 100 gram benzena membeku pada 4,88 C. Tentukan massa molekul relatif (Mr) BHT tersebut! Titik beku normal benzena adalah 5,46 C dan K b benzena = 5,07 C. 15. Suatu senyawa organik mempunyai rumus empiris CH 2 O. Larutan 9 gram senyawa itu dalam 100 gram air membeku pada -0,93 C. Tentukan rumus molekul senyawa tersebut (H = 1 ; C = 12 ; O = 16) 16. Urea digunakan untuk mencairkan salju di jalan raya pada musim dingin. Larutan jenuh urea dalam air mengandung 44% massa urea. Tunjukkan dengan perhitungan apakah urea dapat mencairkan salju dari -30 C? K b air = 1,86 C. (Mr urea = 60) 17. Hitunglah tekanan osmotik larutan yang mengandung 17,1 gram sukrosa (Mr = 342) dalam 1 liter larutan pada 27 C! 18. Sebanyak 8 gram suatu zat nonelektrolit dilarutkan dalam air dan volume larutan dijadikan tepat 200 ml. Tekanan osmotik larutan itu pada 25 C adalah 2,86 atm. Berapakah massa molekul relatif (Mr) zat tersebut? 19. Manakah yang mempunyai titik didih yang lebih tinggi, larutan urea 0,1 M atau larutan natrium klorida 0,1 M? Jelaskan! 20. Susunlah larutan-larutan berikut menurut kenaikan titik didihnya: a. NaCl 0,1 m b. CH 3 COOH 0,1 m c. C 6 H 12 O 6 0,1 m d. BaCl 2 0,1 m 21. Berapakah titik didih dan titik beku larutan 0,1 m Ba(NO 3 ) 2 dalam 500 gram air? K d air = 0,52 C ; K b air = 1,86 C. 22. Suatu sampel air yang diambil dari laut Artik membeku pada -1,98 C. Hitunglah molalitas total partikel terlarut dalam sampel tersebut! (K b air = 1,86 C) 23. Larutan 6 gram suatu elektrolit biner dalam 100 gram air membeku pada -2 C. Massa molekul relatif zat itu adalah 60. Tentukan derajat ionisasi elektrolit tersebut! (K b air = 1,86 C) 24. Sebanyak 11,7 gram NaCl dan 34,2 gram suatu zat nonelektrolit dilarutkan dalam 500 gram air. Larutan itu membeku pada -1,86 C. Tentukanlah massa molekul relatif (Mr) zat nonelektrolit tersebut! (Kb air = 1,86 C ; Na = 23 ; Cl = 35,5 ; Faktor van t Hoff untuk NaCl = 2) 25. Berapa gram urea, CO(NH 2 ) 2, harus dilarutkan dalam 500 ml larutan sehingga isotonik dengan larutan NH 4 NO 3 0,1 M? (H = 1 ; C = 12 ; N = 14 ; O = 16) 12

13 26. Tekanan osmotik darah manusia pada 37 C adalah 7,7 atm. Berapa gram NaCl harus dilarutkan dalam 1 liter larutan sehingga pada 37 C isotonik dengan darah manusia? (Na = 23 ; Cl = 35,5) 27. Kedalam 1950 ml air murni dimasukkan 50 ml larutan KOH 20% (m/m) yang massa jenisnya 1,012 g/ml. Berapakah molaritas larutan baru? Tentukan banyaknya ion OH - yang terdapat dalam setiap ml larutan tersebut! 28. Kedalam 325 gram larutan 5 m CO(NH 2 ) 2 ditambahkan 45 gram CO(NH 2 ) 2 padat. Berapa molalitas sekarang? 29. Fraksi mol H 2 SO 4 dalam air = 0,2 a. Tentukan kemolalan larutan asam tersebut b. Nyatakan kadar larutan dalam persen berat? 30. Dalam larutan KOH 0,1 m, berapakah fraksi mol KOH? 31. Bila 6 gram urea (Mr= 60) dilarutkan dalam 100 gram air. Kemudian dicampur dengan 18 gram glukosa (Mr=180), keduanya dilarutkan dalam 300 gram air. Hitung kemolalan campuran! 32. Titik didih larutan glikol (C 2 H 6 O 2 ) dalam air adalah 100,104 o C. Berapa tekanan uap jenuh larutan ini pada suhu t o C jika tekanan uap jenuh air pada suhu tersebut 40 mm Hg? Kb air = 0,52 C.kg/mol 33. Ke dalam Chloroform dilarutkan 5,4 gram suatu zat. Larutan ini membeku pada suhu 16,3 o C. Berapa tekanan uap jenuh larutan? K b Chloroform = 4,2 C.kg /mol ; titik beku Chloroform = 16,6 C dan tekanan uap jenuh Chloroform murni = 42,18 mm Hg. 34. Jika 300 ml larutan yang mengandung 4,5 gram glukosa dicampur dengan 600 ml larutan ureum dalam air ternyata larutan campuran ini isotonik dengan 500 ml larutan yang mengandung 7,68 gram naftalena (C 10 H 8 ) dalam benzena. Tentukan berapa tekanan osmotik larutan ureum diukur pada keadaan yang sama dimana 12 liter gas etana pada tekanan 38 cm Hg adalah 6 gram? 35. Dalam 750 ml air dilarutkan 18 gram campuran ureum dan NaOH (tidak saling bereaksi). Larutan baru mempunyai titik didih 100,34 C. Jika K d air = 0,51 C, tentukan kadar NaOH dalam campuran! 36. Sebanyak 268 gram larutan glukosa yang titik didihnya 100,208 C dicampur dengan 768 gram larutan MgSO 4 yang titik bekunya 0,72 C. Berapa titik didih larutan campuran? (K d air = 0,52 C ; K b = 1,8 C) 37. Suatu senyawa organik terdiri dari 42,68% C, 2,38% H, 16,67 % N dan sisanya oksigen. Bila 2 gram senyawa tersebut dalam 100 gram benzena mendidih pada suhu 80,5 C. Titik didih benzena murni 80,2 C. Kenaikan titik didih molal benzena 2,52 C, tentukan rumus molekul senyawa organik tersebut! 38. Larutan 1,5 gram urea (Mr=60) dalam 250 ml air mempunyai titik beku 3 kali lebih rendah dari larutan 3,42 gram zat X dalam 300 gram air. Tentukan massa molekul relatif zat X! 39. Tentukan tekanan osmotik dari 500 ml larutan yang mengandung 17,1 gram gula (Mr = 342) pada suhu 27 C! 40. Suatu larutan diperoleh dari melarutkan 6 gram urea (Mr = 60) dalam 1 liter air. Larutan yang lain diperoleh dari melarutkan 18 gram glukosa (Mr = 180) dalam satu liter air. Pada suhu yang sama berapa tekanan osmotik larutan pertama dibandingkan terhadap larutan kedua? 13