A. 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
Rumusnya adalah : M = $\frac{n}{V}$ atau M = $\frac{massa}{Mr}$ x $\frac{1000}{mL}$
2. Molalitas (m), adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg pelarut.
Rumusnya adalah : m = $\frac{n}{P}$ atau m = $\frac{massa}{Mr}$ x $\frac{1000}{\text {gr pelarut}}$
3. Fraksi mol (X), adalah perbandingan mol bagian dengan mol seluruh komponen.
3.a Fraksi mol pelarut (Xt): Rumusnya Xt = $\frac{\text {mol terlarut}}{\text {mol terlarut + mol pelarut}}$
3.b Fraksi mol terlarut (Xp): Rumusnya Xp = $\frac{\text {mol pelarut}}{\text {mol terlarut + mol pelarut}}$
Hubungan fraksi mol zat terlarut & fraksi mol zat pelarut adalah:
Xp + Xt = 1
Setelah kita mempelajari konsentrasi larutan maka selanjutnya kita masuk ke bab inti yakni Sifat Koligatif larutan. Sifat koligatif larutan meliputi empat sifat fisik larutan berikut ini:
1. Penurunan tekanan uap (∆P)
2. Kenaikan titik didih (∆Tb)
3. Penurunan titik beku (∆Tf)
4. Tekanan osmotik (π)
1. 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).
| Jika Larutan Non Elektrolit | Jika Larutan Elektrolit |
|---|---|
| ∆P = P⁰ – P | ∆P = P⁰ – P |
| P = Xp. P⁰ | P = Xp. P⁰ . i |
| ∆P = Xt. P⁰ | ∆P = Xt. P⁰ |
Dimana i = 1 + (n-1)α yang merupakan faktor Van’t Hoff, dengan derajat disosiasi, α = $\text{(mol terion)/(mol mula-mula)}$ , dan n = jumlah koefisien ion-ion.
2. 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).
| Jika Larutan Non Elektrolit | Jika Larutan Elektrolit |
|---|---|
| ∆Tb = Tblarutan – Tbpelarut | ∆Tb = Tblar – Tbpelarut |
| ∆Tb = m . Kb | ∆Tb = m . Kb . i |
Dimana :m = molal, Kb = tetapan titik didih dan i = faktor Van’t Hoff
3. 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).
| Jika Larutan Non Elektrolit | Jika Larutan Elektrolit |
|---|---|
| ∆Tf = Tfpelarut – Tflarutan | ∆Tf = Tbpelarut – Tblarutan |
| ∆Tf = m . Kf | ∆Tf = m . Kf . i |
Dimana :m = molal, Kf = tetapan titik beku dan i = faktor Van’t Hoff
4. Tekanan Osmotik (π)
Osmosis adalah peristiwa berpindahnya zat pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat melalui membran semipermeabel.
| Jika Larutan Non Elektrolit | Jika Larutan Elektrolit |
|---|---|
| π = M . R . T | π = M . R . T . i |
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.
B. Contoh Soal Sifat Koligatif Larutan
1. 10 gram zat terlarut non elektrolit dilarutkan dalam 180 gram air pada suhu 26 ⁰C. Ternyata tekanan uap larutan turun sebesar 0,2 mmHg. Jika tekanan uap air = 25,2 mmHg.Tentukan massa molekul relatif dari zat non elektrolit tersebut!
Jawab:
∆P = Xt . P⁰
2. 10 gram urea $\text{(CO(NH$_2$)$_2$)}$ dilarutkan dalam 90 gram air pada suhu tertentu. Berapa tekanan uap larutan jika tekanan uap air pada suhu tersebut = 31 mmHg? Ar C = 12, H = 1, O = 16, N = 14.
Jawab:
P = Xp . P⁰
P = P⁰ x $\frac{\text {mol pelarut}}{\text {mol terlarut + mol pelarut}}$
P = P⁰ x $\frac{\frac{90}{18}}{\frac{90}{18} + \frac{10}{60}}$
P = 31 x $\frac{5}{5 + 0,166}$
P = 31 x 0,967
P = 29,977
3. Hitunglah penurunan tekanan uap larutan etanol $\text{(C$_2$H$_5$OH)}$ 46%, jika tekanan uap air pada suhu tertentu = 32 mmHg!
Jawab:
∆P = Xt . P⁰
∆P = $\frac{\text {mol terlarut}}{\text {mol terlarut + mol pelarut}}$ . P⁰
∆P = P⁰ x $\frac{\frac{46}{\text{46}}}{\frac{46}{\text{46}} + \frac{54}{18}}$
∆P = 32 x $\frac{1}{1 + 3}$
∆P = $\frac{1}{4}$ x 32
∆P = 8 mmHg
4. 30 gram urea $CO\left ( NH_{2} \right )_{2}$ dilarutkan dalam sejumlah air. Jika tekanan uap air pada suhu 25 C adalah 62 cmHg dan tekanan uap larutan urea pada suhu yang sama sebesar 60 cmHg. Hitunglah massa air!
Jawab:
P = Xp . P⁰
P = P⁰ x $\frac{\text {mol pelarut}}{\text {mol terlarut + mol pelarut}}$
P = P⁰ x $\frac{\frac{x}{18}}{\frac{x}{18} + \frac{30}{60}}$
P = 62 x $\frac{\frac{x}{\text{18}}}{\frac{x}{\text{18}} + \frac{1}{2}}$
60 x ${\left (\frac{x}{18} + \frac{1}{2}\right )}$ = ${\frac{62x}{\text{18}}}$
$\frac{60x}{18}$ + $\frac{60}{2}$ = $\frac{62x}{18}$
30 = $\frac{62x}{18}$ - $\frac{60x}{18}$
30 = $\frac{2x}{18}$
30 x 18 = 2x
540 = 2x
x = 270. jadi massa air nya adalah 270 gram
C. Aplikasi Sifat Koligatif dalam Kehidupan
1. Penurunan Titik Beku
Aplikasi penurunan titik beku dapat kita jumpai pada kegiatan pembuatan es krim yang lembut, antibeku pada radiator mobil, antibeku untuk mencairkan salju di jalan dan penggunaan es batu untuk tetap membuat ikan segar.
2. Tekanan Osmotik
Tekanan osmotik berperan penting dalam kehidupan manusia diantaranya ialah digunakan pada mesin cuci darah, pengawetan makanan, serta penggunaan garam untuk membasmi lintah
3. Penurunan Tekanan Uap
Contoh kondisi penurunan tekanan uap akibat zat terlarut dapat dilihat pada kolam apung dan kadar garam dilaut mati
4. Kenaikan Titik Didih
Kenaikan titik didih terjadi saat kita melarutkan sesuatu pada air yang dipanaskan hingga mendidih, proses destilasi dan penambahan garam saat memasak makanan akan membuat titik didih meningkat sehingga membutuhkan waktu lebih lama untuk mendidih.