Larutan, Konsentrasi Larutan, dan Sifat Koligatif Larutan

Dalam tulisan ini, kita akan mempelajari tentang larutan dan daya hantar listrik larutan, menyatakan konsentrasi larutan dalam berbagai satuan, serta mempelajari tentang sifat koligatif larutan.

Larutan adalah campuran homogen antara dua atau lebih jenis zat. Homogen berarti bahwa campuran tersebut mempunyai komposisi yang sama di bagian mana pun. Sebagai contoh, jika sejumlah gula dilarutkan dalam air dan diaduk dengan baik, maka campuran tersebut pada dasarnya akan seragam (sama) di semua bagian.

Larutan terdiri dari pelarut dan satu atau lebih zat terlarut. Pelarut adalah senyawa yang ada dalam jumlah paling besar dan zat terlarut adalah senyawa yang ada dalam jumlah lebih sedikit. Larutan dapat berupa cairan, gas, bahkan padatan. Sebagai contoh, atmosfer adalah larutan; sebab, udara mengandung hampir 79% gas nitrogen, yang dianggap sebagai pelarut, dan gas oksigen, karbon dioksida, serta gas lainnya adalah zat terlarut. Sedangkan contoh larutan dalam bentuk padatan adalah alloy (paduan logam), seperti kuningan (alloy dari Cu dan Zn) dan solder (alloy dari Sn dan Pb).

Berdasarkan daya hantar listrik, larutan dapat dibedakan menjadi dua kategori, antara lain:

1. Larutan Elektrolit

Larutan yang dapat menghantarkan listrik dengan baik. Larutan elektrolit memiliki daya hantar listrik yang bervariasi. Larutan elektrolit kuat memiliki daya hantar listrik yang jauh lebih baik dibandingkan larutan elektrolit lemah.

Zat terlarut dalam elektrolit kuat akan terionisasi sempurna, sehingga menghasilkan ion-ion bebas dalam jumlah besar. Derajat ionisasi zat terlarut (α) sebesar 1. Yang termasuk kategori larutan elektrolit kuat adalah asam kuat (HCl), basa kuat (NaOH), dan garam yang mudah larut (NaCl).

Sebaliknya, zat terlarut dalam elektrolit lemah hanya terionisasi sebagian, sehingga menghasilkan ion-ion bebas dalam jumlah kecil. Derajat ionisasi zat terlarut (α) berkisar antara 0 hingga 1 (0<α<1). Yang termasuk kategori larutan elektrolit lemah adalah asam lemah (CH3COOH), basa lemah (NH3), dan garam yang sukar larut (AgCl).

2. Larutan Nonelektrolit

Larutan yang tidak dapat menghantarkan listrik, sebab zat terlarut tidak terionisasi menghasilkan ion-ion bebas. Derajat ionisasi zat terlarut (α) sebesar 0. Yang termasuk kategori larutan nonelektrolit adalah senyawa berbasis karbon (hidrokarbon dan senyawa organik).

Konsentrasi adalah jumlah zat terlarut di dalam sejumlah larutan tertentu. Berbagai macam satuan konsentrasi larutan dapat digunakan untuk menjelaskan secara kuantitatif jumlah relatif dari zat terlarut dan pelarut. Para ahli kimia menggunakan empat macam satuan konsentrasi, antara lain:

1. Persen Massa (w/w%)

Persen massa adalah perbandingan antara massa zat terlarut terhadap massa larutan, yang kemudian dikalikan dengan 100 persen.

persen massa = [massa zat terlarut / (massa zat terlarut + massa pelarut)] x 100%

persen massa = [massa zat terlarut / massa larutan] x 100%

2. Fraksi Mol (X)

Fraksi mol adalah perbandingan antara jumlah mol suatu komponen terhadap jumlah mol total semua komponen. Fraksi mol zat terlarut (Xt) adalah perbandingan antara jumlah mol zat terlarut terhadap jumlah mol total dalam larutan. Sedangkan fraksi mol pelarut (Xp) adalah perbandingan antara jumlah mol pelarut terhadap jumlah mol total dalam larutan.

Xt = mol zat terlarut / (mol zat terlarut + mol pelarut)

Xp = mol pelarut / (mol pelarut + mol terlarut)

Xp + Xt = 1

3. Molaritas (M)

Molaritas adalah jumlah mol zat terlarut per liter larutan.

M = mol zat terlarut / liter larutan

M = (gram zat terlarut / Mr zat terlarut) x (1000 / mL larutan)

4. Molalitas (m)

Molalitas didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut per kilogram pelarut.

m = mol zat terlarut / kg pelarut

m = (gram zat terlarut / Mr zat terlarut) x (1000 / g pelarut)

Beberapa sifat larutan bergantung pada sifat khusus dari zat terlarutnya. Dengan kata lain, pengaruh yang dapat diamati tentang larutan tersebut bergantung pada sifat alamiah zat terlarutnya. Sebagai contoh, larutan garam berasa asin, sedangkan larutan gula berasa manis. Larutan garam menghantarkan listrik, sedangkan larutan gula tidak menghantarkan arus listrik. Larutan yang mengandung kation nikel berwarna hijau, sedangkan larutan yang mengandung kation tembaga berwarna biru.

Ada juga penggolongan larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut, khususnya hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut. Sifat ini disebut sifat koligatif larutan, yaitu sifat yang bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dan tidak bergantung pada sifat partikel zat terlarut. Perubahan yang dapat diamati pada larutan hanya bergantung pada jumlah zat terlarut yang ada. Yang termasuk sifat koligatif larutan antara lain:

  1. Penurunan tekanan uap (ΔP)
  2. Kenaikan titik didih (ΔTb)
  3. Penurunan titik beku (ΔTf)
  4. Tekanan osmosis (π)

Penurunan Tekanan Uap (ΔP)

Jika suatu cairan dimasukkan dalam wadah tertutup, cairan tersebut akhirnya akan menguap, dan molekul-molekul gas tersebut menyebabkan adanya tekanan di atas cairan. Tekanan yang disebabkan oleh adanya molekul-molekul gas dari cairan yang menguap disebut tekanan uap cairan.

Jika cairan yang sama digunakan sebagai pelarut dalam suatu larutan, maka tekanan uap cairan akan menurun. Hal ini disebabkan karena partikel-partikel zat terlarut di dalam cairan akan menempati ruang di permukaan, sehingga pelarut tidak dapat menguap dengan mudah. Sering kali, terdapat pula gaya tarik-menarik antara zat terlarut dengan pelarut, yang menyebabkan pelarut menjadi lebih sukar menguap. Semakin banyak jumlah zat terlarut, maka pelarut semakin sukar menguap. Dengan kata lain, adanya zat terlarut menyebabkan  penurunan tekanan uap cairan.

Jika zat terlarut bersifat nonvolatile (sukar menguap), maka tekanan uap larutan selalu lebih rendah dibandingkan tekanan uap pelarut murni. Hubungan antara tekanan uap larutan dengan tekanan uap pelarut murni bergantung pada konsentrasi zat terlarut di dalam larutan. Hal ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut:

ΔP = Xt . P°

P = Xp . P°

ΔP = P° – P

ΔP= penurunan tekanan uap larutan

P = tekanan uap larutan

P° = tekanan uap pelarut murni

Xt = fraksi mol zat terlarut

Xp = fraksi mol pelarut

Kenaikan Titik Didih (ΔTb)

Setiap cairan mempunyai suhu didih tertentu (pada tekanan atmosfer tertentu). Suhu ini disebut titik didih cairan. Jika cairan tersebut digunakan sebagai pelarut dalam suatu larutan, maka akan diamati bahwa titik didih larutannya akan selalu lebih tinggi dibandingkan cairan murninya (pelarut). Hal ini dikenal dengan istilah kenaikan titik didih.

Adanya zat terlarut yang sukar menguap menyebabkan pelarut tidak mudah menguap dengan mudah. Oleh karena itu, diperlukan energi yang lebih besar (konsekuensinya suhu menjadi semakin tinggi) untuk menguapkan pelarut. Besarnya kenaikan titik didih dapat dihitung melalui persamaan berikut:

ΔTb = Kb . m

ΔTb = Tb larutan – Tb pelarut

ΔTb = kenaikan titik didih

Kb = konstanta kenaikan titik didih molal

m = molalitas zat terlarut

Penurunan Titik Beku (ΔTf)

Setiap cairan mempunyai suhu beku tertentu. Jika suatu cairan digunakan sebagai pelarut, dapat diamati bahwa titik beku larutan tersebut ternyata selalu lebih rendah dibandingkan titik beku cairan murninya (pelarut). Hal ini disebut penurunan titik beku.

Adanya zat terlarut menyebabkan entropi (ketidakteraturan) pelarut semakin tinggi. Dengan demikian, untuk mengubah pelarut dari fasa cair menjadi fasa padat diperlukan usaha ekstra. Hal ini mengakibatkan titik beku larutan lebih rendah dibandingkan pelarutnya. Persamaan yang digunakan untuk menghitung besarnya penurunan titik beku adalah sebagai berikut:

ΔTf = Kf . m

ΔTf = Tf pelarut – Tf larutan

ΔTf = penurunan titik beku

Kf = konstanta penurunan titik beku molal

m = molalitas zat terlarut

Tekanan Osmosis (π)

Osmosis adalah peristiwa perpindahan pelarut melalui membran semipermeabel ke dalam larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi. Tekanan yang diberikan pada sisi yang lebih pekat untuk menghentikan proses ini disebut tekanan osmosis.

Pelarut selalu mengalir melalui membran semipermeabel dari sisi yang lebih encer ke sisi yang lebih pekat. Semakin pekat larutan , semakin tinggi tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan osmosis (semakin besar tekanan osmosisnya).

Persamaan yang digunakan untuk menghitung tekanan osmosis larutan adalah sebagai berikut:

π = M . R . T

π= tekanan osmosis larutan

M = molaritas larutan

R = konstanta gas (0,0821 L.atm/mol. K)

T = suhu mutlak (K)

Sama seperti sifat koligatif lainnya, besarnya tekanan osmosis berbanding lurus terhadap konsentrasi larutan. Dua larutan yang memiliki konsentrasi yang sama, akan memiliki tekanan osmosis yang sama, larutan dikatakan isotonis satu sama lainnya. Di sisi lain, bila dua larutan tidak memiliki konsentrasi yang sama, maka larutan yang lebih pekat dikatakan hipertonis; sementara larutan yang lebih encer dikatakan hipotonis.

Sifat koligatif larutan elektrolit  berbeda dibandingkan sifat koligatif larutan nonelektrolit. Hal ini terjadi karena zat elektrolit akan terionisasi menghasilkan ion-ion bebas dalam larutan, sehingga satu unit partikel zat elektrolit akan terurai menjadi dua atau lebih partikel ketika dilarutkan. Sebagai contoh, setiap partikel NaCl akan terurai menjadi dua ion, yaitu ion Na+ dan ion Cl-. Dengan demikian, sifat koligatif larutan NaCl 0,1 m adalah dua kali sifat koligatif larutan nonelektrolit 0,1 m. Tentu, diharapkan bahwa sifat koligatif larutan CaCl2 0,1 m adalah tiga kali sifat koligatif larutan larutan glukosa 0,1 m (nonelektrolit).

Dengan demikian, sifat koligatif larutan elektrolit harus dilengkapi dengan faktor ionisasi (faktor Van’t Hoff) dan dimodifikasi menjadi sebagai berikut:

ΔTb = Kb . m . i

ΔTf = Kf . m . i

π = M . R . T . i

i = faktor Van’t Hoff

i = 1 + (n-1)α

n = jumlah ion

α = derajat ionisasi zat elektrolit

Referensi:

Andy. 2009. Pre-College Chemistry.

Chang, Raymond. 2007. Chemistry Ninth Edition. New York: Mc Graw Hill.

Moore, John T. 2003. Kimia For Dummies. Indonesia:Pakar Raya.

About these ads

Tag: , , , , , , ,

8 Tanggapan to “Larutan, Konsentrasi Larutan, dan Sifat Koligatif Larutan”

  1. firda Says:

    tolong domk…., ni da pertanyaan,tolong dijawab y…. mohon bantuannya

    1. bagaimana cara menjelaskan secara jelas (gamblang) bahwa sifat koligatif pada larutan terjadi secara serentak yang disebabkan karena pengaruh konsentrasi larutan?

    2. titik didih zat cair dipengaruhi oleh tekanan. semakin rendah tekanan, maka titik didih zat cair juga semakin rendah. sehingga ada definisi titik didih dan titik didih normal.jelaskan

    3. reaksi apa yang terjadi pada proses adsorpsi gas pada padatan berpori?jelaskan (eksotermis/endotermis) dan bagaimana cara penentuan reaksi tersebut?

    • Andy Adom Says:

      Selamat Sore Kak Firda

      Saya akan mencoba menjawab pertanyaan Saudara

      1. Suatu hal yang sederhana. Di laboratorium kimia, coba saudara ukur titik didih larutan urea 1 M. Kemudian bandingkan dengan titik didih larutan glukosa 1 M. Bila Saudara teliti, akan diperoleh bahwa titik didih larutan urea 1 M sama dengan titik didih larutan glukosa 1 M. Hal ini membuktikan bahwa titik didih tidak bergantung pada jenis zat, melainkan semata-mata hanya bergantung pada jumlah (baca:konsentrasi) zat. Nah, Saudara bisa lengkapi dengan mengukur titik didih larutan 0,5 M larutan NaCl. Bila dikerjakan dengan cermat, akan diperoleh titik didihnya sama dengan titik didih dua larutan sebelumnya. Bagaimana menjelaskan fenomena ini? Mengapa konsentrasi larutan berbeda, namun titik didihnya sama? Hal ini dapat dijelaskan dari karakter larutan NaCl yang akan terionisasi sempurna menghasilkan ion Na+ dengan ion Cl-. Larutan NaCl 0,5 M akan menghasilkan 0,5 M ion Na+ dan 0,5 M ion Cl-. Overall, terdapat ion sebanyak 0,1 M, yang sama seperti konsentrasi larutan urea dan glukosa. See?? Jadi, sekali lagi, sifat koligatif hanya bergantung pada jumlah (baca:konsentrasi) zat dan tidak bergantung pada jenis zat. Zat-zat dengan konsentrasi sama memiliki sifat koligatif yang sama.

      2. Titik didih adalah suhu yang diperlukan suatu zat untuk mengubah fasanya dari liquid menjadi gas pada tekanan tertentu. Pada saat perubahan fasa dari liquid menjadi gas, terdapat tekanan pada permukaan liquid yang harus “dilawan/diatasi” agar molekul gas dapat terlepas dari fasa liquidnya. Konsekuensinya, semakin tinggi letak suatu liquid dari permukaan laut, semakin rendah pula tekanan yang harus “dilawan/diatasi” (ingat:makin tinggi letak yang diukur dari permukaan laut, makin rendah tekanan atmosfernya). Semakin besar tekanan yang harus “dilawan/diatasi”, semakin besar pula usaha yang dibutuhkan, sehingga titik didih liquid pun meningkat.Titik didih normal adalah suhu yang diperlukan suatu zat untuk mengubah fasanya dari liquid menjadi gas pada tekanan standar, yaitu 1 atm. Jadi, jangan kaget apabila air akan mendidih pada suhu di bawah 100 derajat Celsius saat Saudara merebus air hingga mendidih di Puncak, Bogor.

      3. Pada dasarnya, adsorpsi terjadi karena “ketertarikan” suatu zat pada zat lain. Menurut Hukum Gibbs, delta G = delta H – T. delta S. Karena adsorpsi menyebabkan keteraturan, nilai delta S menjadi negatif. Padahal, agar suatu proses berlangsung spontan, nilai delta G haruslah negatif. Konsekuensinya, delta H harus bertanda negatif. Dengan demikian, proses adsorpsi umumnya bersifat eksotermis. Kemudian untuk gas yang teradsorpsi pada padatan berpori, kemungkinan besar hal ini terjadi karena gaya elektrostatis (baca:Gaya Coulomb) antara partikel gas dengan permukaan padatan. Interaksi partikel dengan muatan berlawanan jenis akan menimbulkan efek “saling ketertarikan”

      Demikian jawaban dari saya. Mudah-mudaha membantu Saudara. Terima kasih atas perhatian Saudara.

      Salam,

      Andy, S.Si.

  2. Priska Says:

    sya melakukan percobaan dengan larutan gula konsentrasi 1 %, tp kenapa yh titik didihnya kurang dari 100 derajat ??

    • Andy Adom Says:

      Hai Priska

      Ketika SMU dulu, saya juga pernah melakuka percobaan ini. Dan hasilnya, agak berbeda dengan teori. Ada 2 kermungkinan :
      1. Reagen (bahan kimia) yang digunakan tidak murni dan masih ada pengorot
      2. Peralatan yang digunakan tidak dikalibrasi dulu (atau alat-alat yang digunakan selama praktikum sudah usang)

      Mungkin diperhatikan lagi 2 hal di atas. Saat kuliah, saya mencoba lagi dan ternyata memang sesuai teori.

      Terima kasih sudah mwembaca tulisan saya dan selamat belajar…

      Andy, S.Si.

  3. tina wahyuning Says:

    tolong dong bantu saya. bagaimana sih faktor van’t hoff pada senyawa elektrolit kuat dan lemah ? terima kasih sebelumnya.

    • Andy Adom Says:

      Hai Tina

      Faktor Van’t Hoff memiliki persamaan i = 1 + (n-1) a. Elektrolit kuat terion sempurna, sehingga nilai a = 1. Dengan demikian, rumus i menjadi i = n.
      Sementara untuk elektrolit lemah, persamaan i bergantung nilai a yang berkisar antara 0 dan 1. Nilai a biasanya diberikan pada soal. Atau kamu bisa cek di literatur. Kadang-kadang justru nilai a bisa diperoleh melalui perrcobaan…

      Terima kasih sudah membaca tulisan saya dan selamat belajar

      Andy, S.Si.

  4. sabrina Says:

    kak,, aku mau nanya “manakah yg lebih manis 0,5 M atau 0,5 molal?”
    mohon beri penjelasannya yaa kak..
    terimakasih…

    • Andy Adom Says:

      Hai Sabrina,

      Larutan gula 0,5 M dibuat dengan melarutkan 90 gram gula ke dalam air hingga volumenya 1L. Volume air yang ditambahkan tidak sama dengan 1L (kurang dari 1L). Sementara larutan gula 0,5 m dibuat dengan melarutkan 90 gram gula ke dalam 1000 gram air (sama dengan 1L air). Jelas, yang lebih manis tentunya larutan gula 0,5M. Tidak terlalu besar perbedaan tingkat kemanisan antara 0,5 M dengan 0,5 m.

      Terima kasih sudah membaca tulisan saya. Selamat belajar.

      Andy, S.Si.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s


Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 41 pengikut lainnya.

%d bloggers like this: