Dalam penerapan kimia, larutan memiliki karakteristik tersendiri yang dinamakan sifat koligatif larutan. Sifat ini berhubungan dengan pelarut serta zat terlarut dalam larutan tersebut. Sifat koligatif larutan juga banyak dimanfaatkan dan diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari.
Aplikasinya dalam berbagai bidang membutuhkan kalkulasi matematis untuk mencapai hasil yang optimal. Oleh karena itu dalam melakukan perhitungan terkait sifat koligatif larutan ini juga terdapat beberapa formulasi serta rumus sifat koligatif larutan.
Sifat Koligatif Larutan
Sifat koligatif larutan merupakan karakteristik suatu larutan yang ditentukan oleh jumlah partikel zat yang terlarut dalam pelarut dengan jumlah volume tertentu. Artinya bahwa semakin kecil ataupun semakin besar jumlah zat terlarut yang dilarutkan dalam pelarut pada volume tertentu akan memiliki sifat yang berbeda untuk masing-masing jumlah zat terlarut tersebut.
Ada beberapa hal yang akan dipengaruhi oleh jumlah zat terlarut tersebut dan dinamakan dengan sifat koligatif larutan. Diantaranya adalah;
- Tekanan uap yang akan berubah dimana kesetimbangan dari gas dan cair dalam suatu sistem larutan
- Perubahan titik didih dimana dapat terjadi kenaikan titik didih dengan adanya zat terlarut pada larutan tersebut
Titik beku juga dapat mengalami perubahan yakni penurunan titik beku larutan menjadi relatif lebih rendah dibandingkan pelarut murni. Hal terakhir yang dipengaruhi adalah tekanan osmosis dari larutan dimana hal ini berhubungan dengan mobilitas larutan melalui membran semi permeabel.
Sifat koligatif larutan juga banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Penurunan tekanan uap biasanya dimanfaatkan dalam kolam renang dimana air pada kolam ini pada umumnya memiliki kadar garam yang tinggi sehingga air akan sulit untuk menguap dengan adanya garam sebagai zat terlarut.
Penurunan titik beku banyak digunakan dalam proses pencairan salju melalui penambahan garam. Biasanya orang di negara dengan musim salju akan mencairkan salju dengan menaburkan garam, hal itu akan menyebabkan salju mencair karena titik bekunya akan turun.
Sifat kenaikan titik didih digunakan dalam proses memasak dalam panci presto. Prinsipnya yaitu titik didih air yang pada umumnya 100 derajat celcius pada tekanan 1 atmosfer akan meningkat ketika tekanan dalam sistem tersebut dinaikkan.
Sedangkan sifat dalam manfaat tekanan osmosis diterapkan pada mesin cuci darah pada bidang medis dimana darah dari manusia akan dilewatkan dari membran semi permeabel buatan. Selanjutnya akan terjadi perpindahan partikel zat terlarut melalui membran semi permeabel yang dibuat diluar tersebut sehingga akan diperoleh sebagai pengotor dan akan dibuang. Sedangkan darah yang bersih akan dikembalikan ke pasien cuci darah.
Rumus Sifat Koligatif Larutan
Dalam melakukan perhitungan terhadap sifat koligatif larutan baik itu penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, ataupun tekanan osmosis dapat digunakan beberapa rumus sifat koligatif larutan. Dalam rumus koligatif larutan juga harus dipahami terlebih dahulu konsep mol, fraksi mol, molalitas, dan molaritas.
-
Rumus Penurunan Tekanan Uap
Rumus umum yang digunakan dalam perhitungan penurunan tekanan uap yaitu:
P = Xp Po
Dari rumus tersebut dapat dikembangkan menjadi:
ΔP = Xt Po
ΔP = Po – P
Dimana P merupakan tekanan uap dari pelarut, ΔP adalah penurunan tekanan uap, Xp merupakan fraksi mol dari pelarut, Xt merupakan fraksi mol zat terlarut dan Po adalah tekanan uap pelarut murni yang biasanya telah diketahui.
-
Rumus Kenaikan Titik Didih
Perhitungan ini didasarkan pada titik didih suatu larutan yang akan meningkat jika dibandingkan dengan titik didih pelarutnya saja.
ΔTb = m . Kb (untuk larutan non elektrolit)
ΔTb = m . Kb . i (untuk larutan elektrolit)
Dimana ΔTb merupakan besar kenaikan titik ddih dari larutan, m adalah molalilas dari suatu larutan, Kb adalah konstanta kenaikan titik didih yang pada umumnya telah diketahui sedangkan i untuk larutan elektrolit adalah jumlah ion yang ada dalam larutan elektrolit tersebut.
-
Rumus Penurunan Titik Beku
Penurunan titik beku juga didasarkan pada titik beku larutan yang selalu lebih rendah jika dibandingkan dengan titik beku pelarut murni.
ΔTf = m . Kf (untuk larutan non elektrolit)
ΔTf = m . Kb . i (untuk larutan elektrolit)
Dimana ΔTf merupakan besar penurunan titik beku dari larutan, m adalah molalilas dari suatu larutan, Kf adalah konstanta penurunan titik beku yang pada umumnya telah diketahui sedangkan i untuk larutan elektrolit adalah jumlah ion yang ada dalam larutan elektrolit tersebut.
-
Rumus Tekanan Osmosis
Tekanan osmosis didasarkan pada peristiwa pergerakan partikel molekul pelarut ketika melalui membran semi permeabel.
π = M . R . T
Dimana π adalah nilai tekanan osmosis suatu larutan, M yaitu konsentrasi larutan dalam satuan molaritas, R adalah konstanta gas ideal dengan nilai 0.0821 L atm/mol K, dan T adalah suhu sistem dalam satuan kelvin.
Contoh Soal Sifat Koligatif Larutan
Adapun contoh bank soal dan penjelasan disertai dengan jawaban dalam sifat koligatif larutan. Antara lain sebagai berikut;
- Berapa besar tekanan uap pelarut murni jika tekanan uap larutan glukosa (C6H112O6) sebanyak 10 gram dalam 100 gram etanol (C2H5OH) adalah 55 mmHg?
Jawabannya
Tahap 1Pertama harus menentukan fraksi mol pelarut yakni etanol.
Mol sukrosa = 10 gram / 180 g/mol = 0.056 mol
Mol etanol = 100 gram / 46 g/mol = 2.17 mol
Xp = mol pelarut / (mol terlarut + mol pelarut)
Xp = 2.17 / (0.056 + 2.17) = 0.975
Tahap 2Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan rumus umum dalam penurunan tekanan uap.
P = Xp Po
P = 0.975 x 55 = 53.625 mmHg
- Etilen glikol CH2(OH)CH2(OH) merupakan larutan anti beku. Tentukan titik beku larutan yang berisi 651 gram etilen glikol dalam 2505 gram air jika diketahui masa molar etilen glikol 62.01 g/mol, Kf air = 1.86 oC/m.
Jawabannya
Tahap 1Tentukan molalitas larutan etilen glikol.
Mol etilen glikol = 651 g / 62.01 g/mol = 10.5 mol
Molalitas larutan = 10.5 mol x (1000/2505 g) = 4.19 m
Tahap 2Setelah diketahui molalitas, tentukan apakah zat tersbut adalah zat elektrolit atau non elektrolit. Etilen glikol merupakan zat non elektrolit sehingga kita dapat menggunakan rumus untuk zat non elektrolit.
ΔTf = m . Kf
ΔTf = 4.19 x 1.86 = 7.79 oC
Jadi penurunan titik beku larutan adalah sebesar 7.79 oC sehingga jika titik beku air murni adalah 0, maka titik beku larutan etilen glikol tersebut adalah -7.79 oC.
- Tentukan titik didih larutan yang terdiri dari 15 gram NaCl dalam 250 gram air jika diketahui Kb air adalah 0.52 oC.
Jawabannya
Tahap 1Tentukan molalitas larutan NaCl.
Mol NaCl = 15 g / 58.44 g/mol = 0.256 mol
Molalitas larutan = 0.256 mol x (1000/250 g) = 1.024 m
Tahap 2Setelah diketahui molalitas, tentukan apakah zat tersbut adalah zat elektrolit atau non elektrolit. Larutan NaCl merupakan zat elektrolit dimana dalam air NaCl akan terdisosiasi menjadi ion Na+ dan ion Cl– sehingga jumlah ion dalam larutan tersebut adalah 2. Oleh karena itu digunakan rumus umum kenaikan titik didih untuk larutan elektrolit.
ΔTb = m . Kf . i
ΔTb = 1.024 x 0.52 x 2 = 1.065 oC
Jadi kenaikan titik didih larutan adalah sebesar 1.065 oC sehingga jika titik didih air murni adalah 100 oC, maka titik didih larutan NaCl tersebut adalah 101.065 oC.
- Hitung konsentrasi urea CO(NH2)2 jika diketahui tekanan osmosisnya adalah 30 atm pada suhu ruang.
Jawabannya
Perhitungan konsentrasi dapat dilakukan dengan menggunakan rumus umum tekanan osmosis. Telah diketahui suhu ruang (25 oC) dalam satuan kelvin adalah 298 K. Dan tetapan gas ideal (R) adalah 0.08206 L atm / mol K
π = M . R . T
M = π / (R . T)
M = 30 / (0.08206 x 298) = 1.23 M
Jadi jawaban yang benar dalam konsentrasi larutan urea dengan tekanan osmosis 30 atom pada suhu ruang adalah 1.23 M.
Demikian pembahasan tentang rumus sifat koligatif larutan dan contoh soalnya serta jawabannya secara lengkap. Semoga hadirnya postingan dari kami ini dapat menambah wawasan dan juga dapat berguna bagi segenap pembaca yang membutuhkannya.
