Se
01
Sifat Koligatif Larutan (Bagian I) Sebelum mempelajari sifat koligatif larutan, terlebih dahulu kita akan meninjau kembali sedikit pengetahuan mengenai larutan. Sebagian besar topik mengenai kimia larutan dan perhitungannya sudah Teman-teman dapatkan di kelas XI. Pada sesi kali ini, kita akan meninjau beberapa aspek pada larutan yang akan berhubungan dengan sifat koligatif. Larutan adalah suatu komponen campuran yang terdiri dari zat terlarut dan pelarut. Jumlah zat terlarut dalam suatu larutan akan menentukan konsentrasi larutan. Dalam stoikiometri larutan, konsentrasi zat terlarut dapat dinyatakan dalam empat besaran berikut: 1. Molaritas (M) 2. Molalitas (m) 3. Fraksi mol (X) 4. Normalitas (N) Berikut adalah penjelasan masing-masing besaran tersebut.
A.
MOLARITAS (M) Molaritas adalah jumlah mol zat terlarut dalam setiap 1 liter larutan. Satuan dari molaritas dinyatakan dalam mol dm-3 atau mol L-1, dengan lambang M. Jika kita ingin membuat rumusnya, molaritas dapat diformulasikan sebagai berikut: M= dengan M = molaritas (mol/L) n = mol zat terlarut V = volume larutan dalam L
1
n V
GAN
KIMIA
BUN
si
AS
A - K U RIKUL I IP UM GA
KEL
XI
Jika massa dan Mr zat terlarut diketahui dan volume dalam satuan mL, maka molaritas dapat diformulasikan sebagai berikut: M=
g 1000 × Mr V(mL )
dengan M = molaritas (mol/L) g = massa zat terlarut dalam gram Mr = massa molekul relatif zat terlarut V = volume larutan dalam mL
CONTOH SOAL 1.
0,1 mol zat nonelektrolit A dilarutkan dalam air hingga volume 100 mL. Berapakah molaritas larutan tersebut? Pembahasan: Untuk menjawab pertanyaan di atas, kita dapat menggunakan definisi molaritas, yaitu jumlah mol zat terlarut per liter larutan yang dirumuskan seperti di atas. Pada soal, telah diketahui bahwa jumlah zat terlarut adalah 0,1 mol, dan volume larutan adalah 100 mL yang setara dengan 0,1 L. Menggunakan rumus molaritas (n/V), maka: M=
n 0 ,1 mol = =1M V 0 ,1 L
Jadi, molaritas larutan pada soal adalah 1 M. 2.
Berapakah molaritas larutan jika 3,42 gram sukrosa (Mr = 342) dilarutkan dalam air hingga volume 500 mL? Pembahasan: Untuk menghitung molaritas larutan dari zat terlarut yang diketahui massa dan Mr-nya, kita dapat menggunakan rumus molaritas yang kedua dengan cara berikut: M=
g 1000 3, 42 1000 × = × = 0 , 01× 2 = 0 , 02 M Mr V(mL ) 342 500
Dengan demikian, molaritas larutan sukrosa tersebut adalah 0,02 M.
B.
MOLALITAS (m) Berbeda dengan molaritas, molalitas menyatakan jumlah mol suatu zat terlarut dalam setiap 1.000 g (1 kg) pelarut. Satuan dari molalitas dinyatakan dalam mol kg-1. Formula
2
untuk molalitas dapat dinyatakan sebagai berikut: M = n× dengan
1000 P
m = molalitas n = mol zat terlarut p = massa pelarut dalam gram
m= Jika n adalah
g 1000 ,×maka rumus molalitas tersebut dapat dituliskan kembali menjadi: Mr P m=
g 1000 × Mr P
dengan m = molalitas (mol/kg) g = massa zat terlarut dalam gram Mr = massa molekul relatif zat terlarut p = massa pelarut dalam gram
CONTOH SOAL 1.
0,2 mol zat nonelektrolit B dilarutkan dalam 100 mL air. Berapakah molalitas larutan tersebut? Pembahasan: Untuk menjawab pertanyaan di atas, kita dapat menggunakan definisi molalitas, yaitu jumlah mol zat terlarut per kg pelarut. Pada soal, telah diketahui bahwa jumlah zat terlarut adalah 0,2 mol, dan volume air (pelarut) adalah 100 mL, yang setara dengan 100 g air (massa jenis air adalah 1 g/mL). Menggunakan rumus molalitas, maka: m = n×
1000 1000 = 0, 02 mol × = 0 , 2 × 10 = 2 molal P 100 g
Dengan demikian, molalitas larutan pada soal adalah 2 m. 2.
Berapakah molalitas larutan jika 12 gram magnesium sulfat (Mr = 120) dilarutkan dalam 500 g air? Pembahasan: Untuk menghitung molalitas larutan dari zat terlarut yang diketahui massa dan Mr-nya, kita dapat menggunakan rumus molalitas yang kedua (di atas) dengan cara berikut:
3
m=
g 1000 12 1000 × = × = 0 ,1× 2 = 0 , 2 molal Mr P 120 500 g
Dengan demikian, molalitas larutan magnesium sulfat tersebut adalah 0,2 m.
C.
FRAKSI MOL (X) Fraksi mol menyatakan perbandingan jumlah mol suatu komponen terhadap jumlah mol keseluruhan komponen dalam larutan. Bila suatu zat A sejumlah nA mol bercampur dengan zat B sejumlah nB mol, maka fraksi mol masing-masing dapat dinyatakan sebagai berikut: nA XA = nA + nB XB =
nB nA + nB
Dengan demikian, hubungan antara fraksi mol zat A (XA) dan fraksi mol zat B (XB) adalah: XA + XB = 1
CONTOH SOAL 1.
0,5 mol zat nonelektrolit C dilarutkan dalam 81 mL air. Berapakah fraksi mol masingmasing komponen larutan? (Ar H = 1, Ar O = 16) Pembahasan: Komponen dalam larutan tersebut adalah zat terlarut C dan pelarut air. Pada soal, telah diketahui jumlah zat C adalah 0,5 mol, sedangkan jumlah air adalah 81 mL yang setara dengan 81 gram. Dengan rumus molekul H2O, maka Mr air adalah 18, sehingga mol 81 pelarut adalah = 4 , 5 mol . Dengan demikian, fraksi mol zat terlarut C adalah: 18 Xc =
nc 0 , 5 mol 0, 5 = = = 0 ,1 nc + npel 0 , 5 mol + 4 , 5 mol 5
Karena jumlah fraksi mol semua komponen larutan adalah 1, maka Xc + Xpelarut = 1. Dengan Xc yang telah diketahui sebesar 0,1, maka Xpelarut adalah 1 – Xc = 1 – 0,1 = 0,9. 2.
Enam gram urea (Mr = 60) dilarutkan dalam 1,8 gram air (Mr = 18). Berapakah fraksi mol urea? Pembahasan:
4
Enam gram urea setara dengan 0,1 mol, dan 1,8 gram air setara dengan 0,1 mol. Fraksi mol urea dapat dihitung dengan cara berikut: Xu =
nu 0 ,1 mol 0 ,1 = = = 0, 5 nu + npel 0 ,1 mol + 0 ,1 mol 0 , 2
Fraksi mol urea dalam larutan tersebut adalah 0,5.
D.
NORMALITAS (N) Normalitas suatu larutan menyatakan jumlah ekuivalen yang terdapat dalam setiap liter larutan. Gram ekuivalen (grek) atau massa ekuivalen adalah sejumlah massa yang dapat menghasilkan 1 mol ion H+ dari suatu asam atau 1 mol ion OH- dari suatu basa. Dalam suatu reaksi redoks, 1 gram ekuivalen adalah sejumlah massa dari suatu reduktor yang dapat melepas 1 mol elektron, atau massa dari suatu oksidator yang dapat menerima 1 mol elektron. Sebagai contoh, massa 1 mol HCl adalah 36,5 gram (ingat, massa 1 mol zat adalah Mr!). Dalam larutan, HCl akan terionisasi menurut reaksi berikut: HCl → H+ + Cl– Dengan demikian, 1 mol HCl akan melepaskan 1 mol H+, atau dapat dikatakan bahwa 1 mol HCl setara dengan 1 ekuivalen. Karena massa 1 mol HCl adalah 36,5 gram, dan 1 mol HCl setara dengan 1 ekuivalen, maka massa ekuivalen dari HCl adalah 36,5 gram. Berbeda dengan H2SO4 (Mr = 98). Dalam larutan, H2SO4 terdisosiasi menurut reaksi berikut: H2SO4 → 2H+ + SO421 mol H2SO4 akan menghasilkan 2 mol H+. Massa 1 mol H2SO4 adalah 98 gram dan setiap 1 mol H2SO4 akan melepaskan 2 mol H+, atau 1 mol H2SO4 setara dengan 2 ekuivalen. Dengan demikian, massa ekuivalen H2SO4 adalah
98 yaitu 49 gram. 2
Normalitas dapat dihitung dengan rumus berikut: N= dengan
Jumlah Ekuivalen V
N = normalitas V = volume dalam liter
5
CONTOH SOAL 37 gram Ca(OH)2 (Mr = 74) dilarutkan dalam air hingga volume 500 mL. Berapakah normalitas larutan tersebut? Pembahasan: 37 mol atau 0,5 mol. 37 gram Ca(OH)2 setara dengan 74 1 mol Ca(OH)2 melepaskan 2 mol ion OH– maka 1 mol Ca(OH)2 setara dengan 2 ekuivalen. Karena 1 mol Ca(OH)2 setara dengan 2 ekuivalen, maka 0,5 mol Ca(OH)2 setara dengan 1 ekuivalen. Volume larutan adalah 500 mL = 0,5 L. Maka normalitas larutan adalah N=
Jumlah Ekuivalen 1 = =2 N V 0, 5
Dengan demikian, normalitas larutan adalah 2 N. Hubungan antara normalitas dan molaritas dapat dilihat pada rumus di bawah ini: N = M × valensi dengan N = normalitas M = molaritas larutan sedangkan valensi adalah jumlah ion H+ yang dilepaskan oleh suatu asam, atau jumlah ion OH– yang dilepaskan oleh suatu basa, atau jumlah elektron yang dilepaskan suatu reduktor, atau jumlah elektron yang diterima oleh suatu oksidator.
6
