-
XIII.CAIRAN DAN SISTEM KOLIGATIF LARUTAN
LarutanLarutan adalah materi homogen yang tidak mempunyai
susunan (komposisi) kimia tertentu.
Suatu larutan terdiri dari :1. Pelarut (= solven)Pelarut dapat
berupa zat tunggal atau campuran2. Zat terlarut (= solut =
linarut)Zat terlarut juga dapat terdiri dari dari zat tunggal atau
campuran
-
Penggolongan larutanMenurut wujud akhirnya, larutan dapat dibagi
menjadi :1. Larutan GasDalam larutan gas, baik pelarut maupun
linarut (solven dan solut) berupa gas.Contoh : Uap air dalam
udaraSelanjutnya larutan gas disebut juga campuran gas.2. Larutan
cairDalam larutan cair, pelarutnya berwujud cair, sedangkan menurut
wujud linarutnya, larutan cair dibagi menjadi :2.a. Larutan gas
dalam cair Contoh : Larutan oksigen (O2) dalam air2.b. Larutan cair
dalam cair Contoh : Larutan etanol dalam air2.c. Larutan padat
dalam cair Contoh : Larutan Gula dalam air
-
3. Larutan padatDalam larutan padat, pelarutnya berwujud padat,
sedang-kan menurut wujud linarutnya, larutan padat dapat dibagi
menjadi :3.a. Larutan gas dalam padatLinarut berupa gas, misalnya
gas hidrogen (H2) yang larut dalam paladium (Pd)3.b. Larutan cair
dalam padatLinarut berupa cairan, misalnya amalgam (larutan logam
dalam raksa).Contoh : amalgam perak, yaitu Ag dalam Hg3.c. Larutan
padat dalam padat Linarut berupa padatan, umumnya berupa larutan
logam atau paduan logam (aliasi = alliage), misalnya kuningan (Cu
dalam Zn).
-
13.4.4. Peristiwa melarutTerjadinya larutan dapat melalui salah
satu dari tiga proses berikut :1. Zat terlarut bereaksi secara
kimia dengan pelarut dan membentuk zat baru.Keadaan ini terjadi
bila ada antaraksi antara pelarut dengan linarut, yaitu dengan
pemecahan satu atau lebih ikatan kimia.Contoh :P2O5 + 3 H2O 2
H3PO4NH3 + H2O NH4OH2. Zat terlarut berantaraksi dengan pelarut
tanpa perubahan sifat zat terlarutnya.Peristiwa ini dikenal sebagai
solvasi dan khusus untuk pelarut air disebut hidrasi.Contoh :
pelarutan NaCl dalam air
-
Gambar 13.2. Proses hidrasi NaCl
-
Solvasi terjadi antara pelarut polar dengan linarut polar atau
ionik. Contoh lain adalah larutan etanol (polar) dengan air
(polar).
3. Zat terlarut mengalami dispersi (penyebaran) dalam
pelarut.Keadaan ini terjadi pada pelarut dan linarut yang keduanya
non-polar.Contoh : Benzena yang terdispersi dalam CCl4.
Gambar 13.3. Dispersi benzena dalam CCl4 Kedua molekul, benzena
dan CCl4, bersifat non-polar. Kelarutan terjadi karena
kecenderungan benzena dan CCl4 terdispersi sejauh mungkin.
-
soalTentukan pelarut dan zat terlarut dalam larutan alkohol 25%
dan 75%?Asumsi :Dalam larutan alkohol 25% misalnya terdapat 100
gram larutan alkohol.
-
Sifat koligatif adalah sifat yang ditentukan oleh banyaknya zat
(materi) yang ada dan bukan ditentukan oleh macamnya zat.
13.5. SIFAT-SIFAT KOLIGATIF LARUTANSifat-sifat koligatif larutan
adalah :1. Penurunan Tekanan Uap2. Penurunan Titik Beku3. Kenaikan
Titik Didih4. Tekanan Osmotik
-
13.5.1. Tekanan UapMolekul-molekul suatu zat yang berada dalam
fasa cair mempunyai kecenderungan lolos keluar dari wujud cair
menjadi wujud gas. Bila cairan tersebut berada dalam ruang
tertutup, maka molekul-molekul yang lolos ini menimbulkan tekanan
yang besarnya tergantung kepada temperatur waktu itu. Tekanan ini
disebut tekanan uap zat tersebut pada temperatur itu.
-
Penurunan Tekanan Uap LarutanBila suatu cairan berisi zat
terlarut yang tidak mudah meng-uap, maka kecenderungan lolos
molekul cairan tersebut berkurang.
Gambar 13.9.Berkurangnya kecenderungan lolos
Dengan demikian terjadilah penurunan tekanan uap pelarut dalam
larutan.
-
Hukum RaoultF.M. Raoult (1887) secara eksperimental menemukan
bahwa : Tekanan parsial uap pelarut yang berkeseimbangan dengan
larutan encer berbanding lurus dengan fraksi mol pelarut dalam
larutan.Ini dapat dirumuskan sbb. :P = P0 . XP : tekanan parsial
pelarut dalam larutanP0 : tekanan uap pelarut murniX : fraksi mol
pelarut dalam larutan
-
Hitunglah tekanan uap larutan 2 mol sukrosa dalam 50 mol air
pada 300 C jika tekanan uap air murni pada 300 C adalah 31,80
mmHg.
-
13.5.2. Titik BekuAdalah temperatur dimana terjadi keseimbangan
antara wujud padat dan wujud cair. Pada keadaan ini kedua wujud
tersebut tidak mengalami perubahan. Contoh : titik beku air pada 1
atm. adalah 0oC
-
Penurunan Titik Beku larutanSeperti terlihat pada diagram fasa
air dan larutan dalam air, maka titik beku larutan selalu lebih
rendah daripada titik beku pelarut murninya.Penurunan titik beku
larutan encer berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut,
yang dapat dirumuskan sebagai berikut (Raoult, 1883) :Tf = Kf . mTf
:Penurunan titik beku larutanKf : Tetapan penurunan molal pelarut
(tetapan krioskopik)m : Konsentrasi linarut dalam molal, yang dapat
dirumuskan sbb:
W1: Berat pelarut W2 : Berat linarut M2 : massa molekul
linarut
-
13.5.3. Titik DidihTitik didih suatu cairan adalah temperatur
yang menunjukkan tekanan uap cairan sama dengan tekanan udara luar.
Bila tekanan tersebut = 1 atm., maka titik didih itu disebut titik
didih standar cairan tersebut.Pada titik didihnya, terjadi
gelembung uap pada cairan yang naik ke permukaan cairan. Peristiwa
ini disebut pendidihan cairan.
-
Berapakah tekanan uap parsial dan tekanan uap total pada suhu 25
C di atas larutan dengan jumlah fraksi mol benzena (C6H6) sama
dengan jumlah fraksi mol toluena (C7H8)? Tekanan uap benzena dan
toluena pada suhu 25 C berturut-turut adalah 95,1 mmHg dan 28,4
mmHgPada suhu 100 oC, suatu larutan mengandung 10% glukosa. Jika
tekanan uap jenuh air pada suhu itu adalah 760 mmHg, hitunglah
tekanan uap jenuh larutan tersebut.
-
Gambar 13.8. Proses pendidihan cairan
Penentuan Titik Didih CairanTitik didih cairan pada tekanan
udara normal dapat diukur dengan cara penyulingan (destilasi)
cairan tersebut pada tekanan udara normal (fasa cair berhubungan
dengan udara terbuka). Temperatur diukur sewaktu cairan mulai
menetes.
-
Kenaikan titik didih larutanBesarnya kenaikan titik didih
larutan juga berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut, yang
dapat dirumuskan sebagai berikut
Tb: kenaikan titik didih larutanKb: tetapan kenaikan molal
pelarut (tetapan ebulioskopik)m: molalitas linarut W1 : berat
pelarutW2 : berat linarutM2 : massa molekul linarut
-
13.5.4. Tekanan Osmotik LarutanTekanan osmotik adalah tekanan
hidrostatik yang terjadi akibat peristiwa osmosis.
Peristiwa osmosis adalah adalah peristiwa perpindahan
mole-kul-molekul melalui membran semi-permeabel.
Membran semi-permeabel (selaput setengah tembus) adalah suatu
lapisan yang dapat dilewati oleh molekul-molekul yang kecil tetapi
tidak dapat dilewati oleh molekul-molekul yang besar.Dalam hal
larutan, selaput tersebut dapat dilewati oleh pelarut, tetapi tidak
dapat dilewati oleh zat terlarut (linarut).
-
Gambar 13.11. Peristiwa osmosis melalui membran semi-
permeabel
-
Terjadinya tekanan osmotik
- Peristiwa difusiDalam peristiwa difusi, suatu linarut akan
bergerak dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah,
sehingga konsentrasinya merata.
Gambar 13.12. Difusi kristal KMnO4 dalam air
-
Pengukuran dan perhitungan tekanan osmotik
Rumus gas yang umum :P x V = n x R x T (Boyle-Gay
Lussac-Avogadro)dengan :P : tekanan gas (atm.)V : volume gas
(liter)n : jumlah mol gasR : tetapan gas (0,082 L . atm . mol-1.
oK-1)T : temperatur mutlak (oK)
untuk larutan berlaku : x V = n x R x T (Boyle-Gay Lussac- van t
Hoff) dengan : : tekanan osmotik (atm)V : volume larutan (liter)n :
jumlah mol linarut
-
Contoh : 1 g sukrosa (BM=342), dilarutkan dalam air sampai
menjadi 100 ml larutan. Berapakah tek osmotik larutan pada
25oC.Jawab:p.V = n.R.T V = 100 ml = 0,1 ln = 1,0 = 0,0029 mol 342T
= 25oC = 25 + 273 = 298 oKp = 0,0029 x 0,082 x 298 = 0,71 atm
0,01Perhitungan tekanan osmotik berguna untuk mengukur BM senyawa,
mis . protein.
-
13.6. TETAPAN-TETAPAN CAIRAN LAIN13.6.1. Tegangan
permukaanTegangan permukaan adalah energi dalam erg yang diperlukan
untuk membentuk permukaan cairan seluas 1 cm2.Terjadinya tegangan
permukaan
Gambar 13.13. Gaya-gaya pada cairan
-
Dalam molekul-molekul cairan, terjadi gaya tarik jarak pendek
(gaya van der Waals). Pada sebagian besar molekul cairan tersebut,
gaya van der Waals saling meniadakan sehingga hasil akhir = 0. Pada
molekul yang berada di permukaan, gaya dari atas tidak ada,
sehingga resultan gaya tersebut adalah ke arah bawah, dan
molekul-mole-kul menekan ke bawah seolah-olah cairan tersebut
mempunyai kulit. Inilah yang disebut tegangan permukaan.Dengan
adanya tegangan permukaan, maka cairan berusaha untuk mempunyai
permukaan sesempit mungkin (bentuk bola).
-
Pengaruh temperatur terhadap tegangan permukaanBila temperatur
suatu cairan meningkat, maka gerakan molekulnya makin cepat.
Akibatnya, gerakan ini akan melawan gaya tarik antar molekul cairan
tersebut. Maka tegangan permukaan cairan akan menurun. Pada
temperatur kritisnya, cairan akan kehilangan tegangan
permukaannya.
-
KEKENTALAN (VISKOSITAS)Kekentalan adalah besaran yang menyatakan
hambatan suatu sistem untuk mengalir, bila terhadap sistem itu
dikenakan suatu tekanan.Satuan kekentalanSatuan kekentalan adalah
poise, yaitu gaya geser yang diperlukan untuk memperoleh kecepatan
1 cm/detik antara dua bidang sejajar suatu cairan yang
masing-masing luasnya 1 cm2 dan dipisahkan dengan jarak 1 cm.Dalam
satuan cgs :1 poise = 1 dyne . det . cm-2 = 1 dyne . det/cm2 =
gramxcm/det2 = gram cm2 cm.det
-
- FluiditasFluiditas ( = phi) adalah kebalikan dari
viskositasPentingnya pengukuran viskositasPengetahuan dan
pengukuran viskositas sangat penting dalam pembuatan
preparat-preparat cair dan setengah cair, misalnya pada pembuatan
obat semprot hidung, krim salep dan obat gosok.Viskositas juga
penting dalam kedokteran, misalnya dalam pengukuran tekanan darah.
Bila viskositas darah naik, maka tekanan darah naik pula, yang
dapat membebani kerja jantung.
-
Indeks bias Indeks bias suatu zat adalah perbandingan antara
kerapatan optik zat itu dengan kerapatan optik ruang hampa.
Pengukuran Indeks biasIndeks bias suatu zat diukur dengan alat yang
disebut refraktometer. Salah satu contoh refraktometer adalah
refraktometer Abbe.Prinsip kerjaRefraktometer Abbe membandingkan
indeks bias zat yang akan diukur dengan indeks bias prisma yang
telah diketahui.
Lambang : nD20
-
KEJENUHAN LARUTAN Hubungan antara keadaan larutan dengan jumlah
relatif linarut dan pelarut ada 3 macam, yaitu :1. Larutan jenuh2.
Larutan tak jenuh3. Larutan lewat jenuh
-
Larutan jenuhLarutan jenuh adalah suatu larutan yang di dalamnya
zat terlarut (solut/linarut) yang berada dalam larutan,
berkesetimbangan dengan zat terlarut murni yang berada dalam wadah
tempat larutan itu berada tetapi di luar sistem larutan itu.
Larutan tak jenuhLarutan tak jenuh adalah suatu larutan yang di
dalamnya konsentrasi zat terlarut lebih kecil daripada kelarutan
zat terlarut dalam pelarutnya pada temperatur tertentu.
-
Gambar13.21. Gambaran larutan jenuh
-
Larutan jenuh metastabil dapat dijadikan larutan jenuh yang
stabil dengan cara :1. Mengkristalkan linarut dengan memancingnya
dengan menambahkan kristal linarut dari luar.2. Mengocok wadah
dengan keras.3. Menggores dinding wadah dengan pengaduk.
-
Tabel 13.5. Istilah perkiraan kelarutan
IstilahBagian (volume) pelarut untuk melarutkan satu bagian
(berat) li-narut IstilahBagian (volume) pelarut untuk melarutkan
satu bagian (berat) li-narut Sangat larut< 1Sedikit larut100 -
1000Larut bebas1 - 10Sangat Sedikit larut1000 10.000-Larut-Agak
larut10 -3030 - 100(Praktis) tidak larut> 10.000
-
Larutan elektrolit dan bukan elektrolitBila ke dalam air
dilarutkan :Gula atauAlkohol atauUrea maka berlaku rumus-rumus
penurunan tekanan uap, penurunan titik beku dan kenaikan titik
didih sebagai berikut : P = PoX; DTf = Kf x m dan DTb = Kb x
mLarutan-larutan tersebut mengikuti Hukum Raoult dan tidak
menhantarkan arus listrik. Oleh karena itu disebut larutan
non-elektrolit (larutan bukan elektrolit).
Tetapi bila ke dalam air dilarutkan :Asam atauBasa atauGaram
maka terjadi penyimpangan dari Hukum Raoult, yaitu bahwa hasil-nya
lebih besar daripada rumus-rumus di atas.Larutan ini disebut
Larutan elektrolit (penghantar listrik cair)
-
Larutan lewat jenuhLarutan lewat jenuh adalah suatu larutan yang
mengandung linarut dengan konsentrasi lebih besar daripada
kelarutan linarut tersebut pada temperatur tertentu.Contoh :Larutan
Na2S2O3 (natrium tiosulfat) dan CH3COONa (natrium asetat)
Sejumlah Na2S2O3 atau CH3COONa yang melebihi kelarutannya dapat
dilarutkan dalam air dengan pemanasan. Bila dibiarkan dingin,
linarut tersebut tidak mengkristal walaupun konsentrasinya melebihi
kelarutannya. Larutan semacam ini disebut larutan lewat jenuh dan
bersifat metastabil.
-
BAB XIV.SISTEM HETEROGENADALAH SISTEM YANG MEMPUNYAI BAGIAN2
YANG TIDAK SAMA DALAM KESELURUHAN SISTEMPENGGOLONGAN:SUSPENSIadalah
sistem heterogen dengan ukuran partikel terdispersi > 0,1 m (1 m
= 10-4)KOLOID (DISPERSI KOLOID)adalah sistem heterogen dengan
ukuran partikel terdispersi antara 0,001 - 0,1 m (1,0 - 100 mm)
EMULSImerupakan jenis koloid yang medium pendispersi maupun fasa
terdispersinya berupa cairan yang tidak saling campur.-Kedua fase
terdiri dari fase minyak dan air atau sebaliknya.-Emulgator = zat
penstabil emulsiContoh emulsi : susu, santan, minyak ikan, minyak
rambut (cream)
-
Tabel 14.1. Perbedaan antara larutan, koloid dan suspensi
KarakteristikLarutanKoloidSuspensiPenampakan-Mikroskop
biasa-Mikroskop elektronik-Tidak tampak- Tidak tampak-Tidak
tampak-Tampak-Tampak-TampakPenyaringan-Kertas saring-Membran semi-
permiabel-Lolos-Lolos-Lolos-Tertahan-Tertahan-Tertahan-Sifat
difusi-Fasa-Kejernihan-Bila dibiarkan-Cepat-Satu fasa-Jernih-Tidak-
mengendap-Sangat lambat-Dua fasa-Baur-Tidak- mengendap-Tak
mendifusi-Dua fasa-Tdk tmbs chy-Mengendap
-
SIFAT-SIFAT KOLOID:1. SIFAT OPTIKEfek Faraday-Tyndallberupa
kerucut cahaya bila s/ koloid disinari dari samping.Efek ini
disebkan oleh penghamburan sinar o/ partikel -partikel
terdispersi.
2. SIFAT KINETIKa.Gerak Brown: gerakan acak partikel terdispersi
dalam medium terdispersi.b.Difusi : partikel terdispersi scr
spontan bergerak (berdifusi) dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi
rendah.Akibat langsung dari gerak Brown.
-
3. SIFAT ELEKTRIKElektroforesisadalah pergerakan partikel
terdispersi dengan adanya pengaruh listrik.b. Elektro-osmosisadalah
pergerakan medium pendispersi dengan adanya pengaruh listrik,
sedangkan fasa terdispersi diam. (kebalikan elektroforesis)
-
CARA PENGENDAPAN KOLOIDPenambahan sejumlah besar
elektrolitPemanasanDengan muatan listrik