Larutan dan koloid

SIFAT – SIFAT SIFAT – SIFAT CAMPURANCAMPURAN

LARUTAN DAN KOLOIDLARUTAN DAN KOLOID

BackgroundBackground Hampir semua gas, cairan dan padatan yang ada Hampir semua gas, cairan dan padatan yang ada

dimuka bumi terdiri dari campuran berbagai senyawadimuka bumi terdiri dari campuran berbagai senyawa Campuran secara fisik dicirikan oleh komposisinya Campuran secara fisik dicirikan oleh komposisinya

yang bervariasi dan masing-masing komponen masih yang bervariasi dan masing-masing komponen masih mempertahankan sifat individualnyamempertahankan sifat individualnya

Ada 2 jenis campuran yang umum yaitu larutan dan Ada 2 jenis campuran yang umum yaitu larutan dan koloidkoloid

Larutan adalah campuran homogen dimana masing-Larutan adalah campuran homogen dimana masing-masing komponennya tidak terbedakan dan berada masing komponennya tidak terbedakan dan berada dalam satu fasadalam satu fasa

Koloid adalah campuran heterogen dimana satu Koloid adalah campuran heterogen dimana satu komponen terdispersi sebagai partikel halus pada komponen terdispersi sebagai partikel halus pada komponen lainnyakomponen lainnya

Dalam larutan Dalam larutan partikel-partikel adalah individual partikel-partikel adalah individual atom, ion atau molekulatom, ion atau molekul

Dalam koloid partikel-partikel adalah makromolekul Dalam koloid partikel-partikel adalah makromolekul atau agregasi dari molekul kecil yang tidak cukup atau agregasi dari molekul kecil yang tidak cukup besar untuk mengendapbesar untuk mengendap

Jenis – jenis LarutanJenis – jenis Larutan Biasanya larutan didefinisikan dengan adanya solut Biasanya larutan didefinisikan dengan adanya solut

(zat terlarut) dan solven (pelarut). Solven adalah (zat terlarut) dan solven (pelarut). Solven adalah komponen yang jauh lebih banyak dibanding solutkomponen yang jauh lebih banyak dibanding solut

Pada beberapa kasus istilah bercampur (miscible) Pada beberapa kasus istilah bercampur (miscible) digunakan untuk larutan yang terbentuk pada digunakan untuk larutan yang terbentuk pada berbagai proporsi (tidak harus solvennya banyak)berbagai proporsi (tidak harus solvennya banyak)

Kelarutan (S) adalah jumlah maksimum solut yang Kelarutan (S) adalah jumlah maksimum solut yang terlarut pada solven dan suhu tertentuterlarut pada solven dan suhu tertentu

Solut yang berbeda akan memiliki kelarutan Solut yang berbeda akan memiliki kelarutan berbeda, misalnya: S NaCl = 39,12 g/100 mL air berbeda, misalnya: S NaCl = 39,12 g/100 mL air pada 100pada 100ooC sedangkan S AgCl = 0,0021 g/100 mL C sedangkan S AgCl = 0,0021 g/100 mL air pada 100air pada 100ooCC

Istilah larutan encer dan pekat juga menunjukkan Istilah larutan encer dan pekat juga menunjukkan jumlah relatif solut namun secara kualitatifjumlah relatif solut namun secara kualitatif

Gaya Antar Molekul dalam LarutanGaya Antar Molekul dalam Larutan

Kulit Hidrasi pada Larutan IonKulit Hidrasi pada Larutan Ion

Larutan liquid-liquid dan solid-liquidLarutan liquid-liquid dan solid-liquid

Pengamatan ilmiah menunjukkan bahwa ada Pengamatan ilmiah menunjukkan bahwa ada kecenderungan like dissolves like dalam kelarutan kecenderungan like dissolves like dalam kelarutan solut dalam solvensolut dalam solven

Air mampu melarutkan garam karena gaya ion-Air mampu melarutkan garam karena gaya ion-dipole sama kuat dengan gaya ion-ion yang ada dipole sama kuat dengan gaya ion-ion yang ada pada garam sehingga mampu menggantikannyapada garam sehingga mampu menggantikannya

Minyak tidak dapat larut dalam air karena gaya Minyak tidak dapat larut dalam air karena gaya dipole-dipole terinduksi yang lemah tidak dapat dipole-dipole terinduksi yang lemah tidak dapat menggantikan gaya dipole-dipole (ikatan-H) pada menggantikan gaya dipole-dipole (ikatan-H) pada air sehingga minyak tidak dapat menggantikan air sehingga minyak tidak dapat menggantikan molekul airmolekul air

Larutan yang memenuhi like dissolves like Larutan yang memenuhi like dissolves like mensyaratkan adanya kesetaraan kekuatan gaya mensyaratkan adanya kesetaraan kekuatan gaya untuk dapat mengatasi gaya dalam solven dan solutuntuk dapat mengatasi gaya dalam solven dan solut

Kelarutan Kelarutan Alkohol dalam Alkohol dalam

Air dan Air dan HeksanHeksan

Kelarutan Metanol dalam AirKelarutan Metanol dalam Air

Dual Polaritas SabunDual Polaritas Sabun

Larutan Gas-LiquidLarutan Gas-Liquid

Gas-gas yang bersifat non polar seperti NGas-gas yang bersifat non polar seperti N22 atau hampir non polar seperti NO memiliki titik atau hampir non polar seperti NO memiliki titik didih rendah karena gaya antar molekulnya didih rendah karena gaya antar molekulnya yang lemahyang lemah

Hal ini menyebabkannya tidak larut dalam air Hal ini menyebabkannya tidak larut dalam air dan titik didihnya berkorelasi dengan dan titik didihnya berkorelasi dengan kelarutan dalam air tersebutkelarutan dalam air tersebut

Gas non polar sebagian besar memiliki nilai Gas non polar sebagian besar memiliki nilai kelarutan kecil, kecuali jika gas ini berinteraksi kelarutan kecil, kecuali jika gas ini berinteraksi kimia dengan solven, seperti Okimia dengan solven, seperti O22 dalam darah dalam darah atau COatau CO22 dalam air (membentuk HCO dalam air (membentuk HCO33

--))

Korelasi antara Titik Didih dan Korelasi antara Titik Didih dan Kelarutan dalam AirKelarutan dalam Air

GasGas Kelarutan Kelarutan (M)(M)

Titik didih Titik didih (K)(K)

HeHe

NeNe

NN22

COCO

OO22

NONO

4,2 x 104,2 x 10-4-4

6,6 x 106,6 x 10-4-4

10,4 x 1010,4 x 10-4-4

15,6 x 1015,6 x 10-4-4

21,8 x 1021,8 x 10-4-4

32,7 x 1032,7 x 10-4-4

4,24,2

27,127,1

77,477,4

81,681,6

90,290,2

121,4121,4

Larutan Gas dan Larutan SolidLarutan Gas dan Larutan Solid

Perubahan Energi dalam Proses Perubahan Energi dalam Proses PelarutanPelarutan

Agar suatu zat dapat larut ada 3 tahapan:Agar suatu zat dapat larut ada 3 tahapan:1.1. Partikel solut harus terpisah satu sama lainPartikel solut harus terpisah satu sama lain

2.2. Beberapa partikel solven harus terpisah untuk Beberapa partikel solven harus terpisah untuk memberi ruang bagi partikel solutmemberi ruang bagi partikel solut

3.3. Partikel solut dan solven harus bercampur menjadi Partikel solut dan solven harus bercampur menjadi satusatu

Energi akan diserap saat terjadi pemisahan Energi akan diserap saat terjadi pemisahan partikel sebaliknya energi akan dilepas ketika partikel sebaliknya energi akan dilepas ketika partikel bergabung dan tertarik satu sama lainpartikel bergabung dan tertarik satu sama lain

Kesimpulannya pelarutan akan disertai Kesimpulannya pelarutan akan disertai perubahan entalpiperubahan entalpi

Perubahan Entalpi PelarutanPerubahan Entalpi Pelarutan Partikel solut terpisah satu sama lainPartikel solut terpisah satu sama lain

Solut (agregat) + kalor Solut (agregat) + kalor solut (terpisah) solut (terpisah) ΔΔHHsolutsolut > 0 > 0

Partikel solven terpisah satu sama lainPartikel solven terpisah satu sama lainSolven (agregat) + kalor Solven (agregat) + kalor solven (terpisah) solven (terpisah) ΔΔHHsolvensolven > 0 > 0

Partikel solut dan solven bergabungPartikel solut dan solven bergabungSolut (terpisah) + solven (terpisah) Solut (terpisah) + solven (terpisah) larutan + Kalor larutan + Kalor ΔΔHHcampcamp < 0 < 0

Perubahan entalpi total pelarutan (Perubahan entalpi total pelarutan (ΔΔHHlarlar) ) adalah jumlah seluruh entalpi yang ada adalah jumlah seluruh entalpi yang ada yaitu:yaitu:ΔΔHHlarlar = = ΔΔHHsolutsolut + + ΔΔHHsolvensolven + + ΔΔHHcampcamp

Kalor HidrasiKalor Hidrasi Proses terpisahnya molekul air dan Proses terpisahnya molekul air dan

bergabungnya dengan solut adalah proses bergabungnya dengan solut adalah proses hidrasi dan hidrasi dan ΔΔHHsolvensolven + + ΔΔHHcampcamp = = ΔΔHHhidrasihidrasi

Sehingga: Sehingga: ΔΔHHlarlar = = ΔΔHHsolutsolut + + ΔΔHHhidrasihidrasi Kalor hidrasi selalu negatif karena energi Kalor hidrasi selalu negatif karena energi

yang dibutuhkan untuk memisah molekul yang dibutuhkan untuk memisah molekul air jauh dilampaui oleh energi yang dilepas air jauh dilampaui oleh energi yang dilepas ketika ion bergabung dengan molekul air ketika ion bergabung dengan molekul air (interaksi ion-dipole)(interaksi ion-dipole)

ΔΔHHsolutsolut untuk padatan ionik nilainya sama untuk padatan ionik nilainya sama dengan negatif dengan negatif ΔΔHHkisikisi sehingga sehingga ΔΔHHlarutanlarutan = - = -ΔΔHHkisikisi + + ΔΔHHhidrasihidrasi

Proses Pelarutan dan Tendensi Proses Pelarutan dan Tendensi kearah Ketidakteraturankearah Ketidakteraturan

Dialam ada kecenderungan sebagian Dialam ada kecenderungan sebagian besar sistem menjadi lebih tak teratur besar sistem menjadi lebih tak teratur dalam istilah termodinamik entropi sistem dalam istilah termodinamik entropi sistem cenderung meningkatcenderung meningkat

Entropi adalah ukuran ketidakteraturan Entropi adalah ukuran ketidakteraturan sistemsistem

Dalam konteks larutan, pembentukan Dalam konteks larutan, pembentukan larutan secara alamiah terjadi, tetapi larutan secara alamiah terjadi, tetapi pembentukan solut murni atau solven pembentukan solut murni atau solven murni tidak terjadi secara alamimurni tidak terjadi secara alami

Pelarutan melibatkan perubahan entalpi Pelarutan melibatkan perubahan entalpi dan juga entropi sistemdan juga entropi sistem

Kelarutan sebagai Proses Kelarutan sebagai Proses KesetimbanganKesetimbangan

Jika kita membayangkan solut terpisah dari Jika kita membayangkan solut terpisah dari agregatnya dan bergabung dengan solven, agregatnya dan bergabung dengan solven, namun pada saat yang sama partikel solut namun pada saat yang sama partikel solut lain menubruk solut yang bergabung lain menubruk solut yang bergabung dengan solven dan membuatnya terlepas dengan solven dan membuatnya terlepas maka terjadi 2 proses berlawanan yaitu maka terjadi 2 proses berlawanan yaitu solut bergabung dan terpisah lagi dari solut bergabung dan terpisah lagi dari solvensolven

Dalam larutan jenuh, kedua proses ini Dalam larutan jenuh, kedua proses ini terjadi dalam laju yang sama sehingga tidak terjadi dalam laju yang sama sehingga tidak ada perubahan konsentrasi larutanada perubahan konsentrasi larutanSolut (tak larut) Solut (tak larut) ↔ solut (terlarut)↔ solut (terlarut)

Larutan Lewat JenuhLarutan Lewat Jenuh

Efek Temperatur terhadap Efek Temperatur terhadap KelarutanKelarutan

Kelarutan Gas dalam AirKelarutan Gas dalam Air

Jika solut berupa solid atau liquid maka Jika solut berupa solid atau liquid maka ΔΔHHsolutsolut > 0 karena dibutuhkan energi > 0 karena dibutuhkan energi untuk membuat partikel terpisah, tetapi untuk membuat partikel terpisah, tetapi pada gas energi ini tidak diperlukan pada gas energi ini tidak diperlukan karena gas sudah terpisah satu sama karena gas sudah terpisah satu sama lain sehingga lain sehingga ΔΔHHsolut gassolut gas = 0 dan = 0 dan ΔΔHHlarlar selalu < 0.selalu < 0.

Dalam kaitan ini kelarutan gas akan Dalam kaitan ini kelarutan gas akan menurun drastis jika temperatur menurun drastis jika temperatur meningkatmeningkat

Thermal PollutionThermal Pollution

Efek Tekanan terhadap KelarutanEfek Tekanan terhadap Kelarutan

Hukum HenryHukum Henry

Kelarutan suatu gas (SKelarutan suatu gas (Sgasgas) berbanding lurus ) berbanding lurus dengan tekanan parsial gas (Pdengan tekanan parsial gas (Pgasgas) diatas ) diatas larutanlarutan

SSgasgas = k = kHH x P x Pgasgas

Dimana kDimana kHH adalah konstanta Henry dan adalah konstanta Henry dan memiliki nilai tertentu untuk kombinasi memiliki nilai tertentu untuk kombinasi gas-solven pada T tertentugas-solven pada T tertentu

Unit SUnit Sgasgas adalah mol/L dan P adalah mol/L dan Pgasgas adalah atm adalah atm maka unit kmaka unit kHH adalah mol/L . atm adalah mol/L . atm

Ekspresi Kuantitatif KonsentrasiEkspresi Kuantitatif Konsentrasi

Kosentrasi adalah proporsi senyawa dalam Kosentrasi adalah proporsi senyawa dalam campuran sehingga ia merupakan sifat campuran sehingga ia merupakan sifat intensif yaitu sifat yang tidak tergantung intensif yaitu sifat yang tidak tergantung pada jumlah campuran yang adapada jumlah campuran yang ada

1 L NaCl 0,1 M sama konsentrasinya 1 L NaCl 0,1 M sama konsentrasinya dengan 1 mL NaCl 0,1 Mdengan 1 mL NaCl 0,1 M

Konsentrasi sering dituliskan dalam rasio Konsentrasi sering dituliskan dalam rasio jumlah solut terhadap jumlah larutan, jumlah solut terhadap jumlah larutan, namun ada juga rasio solut terhadap namun ada juga rasio solut terhadap solvensolven

Beberapa Definisi KonsentrasiBeberapa Definisi Konsentrasi

Molaritas : Jumlah mol solut yang terlarut Molaritas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1 L larutandalam 1 L larutan

Molalitas : Jumlah mol solut yang terlarut Molalitas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1000 g (1 kg) solvendalam 1000 g (1 kg) solven

Bagian per massa : jumlah massa solut per Bagian per massa : jumlah massa solut per jumlah massa larutanjumlah massa larutan

Bagian per volume : volume solut per Bagian per volume : volume solut per volume larutanvolume larutan

Fraksi mol : rasio jumlah mol solut Fraksi mol : rasio jumlah mol solut terhadap jumlah total mol (solut + solven)terhadap jumlah total mol (solut + solven)

Sifat Koligatif LarutanSifat Koligatif Larutan

Ada 4 sifat larutan yang sangat Ada 4 sifat larutan yang sangat dipengaruhi oleh kuantitas solut dalam dipengaruhi oleh kuantitas solut dalam larutan larutan 4 sifat koligatif (kolektif) 4 sifat koligatif (kolektif)

Sifat itu adalah penurunan tekanan uap, Sifat itu adalah penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmotikdan tekanan osmotik

Awal mulanya sifat koligatif digunakan Awal mulanya sifat koligatif digunakan untuk melihat pengaruh solut elektrolit dan untuk melihat pengaruh solut elektrolit dan non elektrolit terhadap sifat larutannon elektrolit terhadap sifat larutan

Penurunan Tekanan UapPenurunan Tekanan Uap

Untuk solut dengan karakter non volatil Untuk solut dengan karakter non volatil dan non elektrolit seperti gula, solut ini dan non elektrolit seperti gula, solut ini tidak terdisosiasi dan tidak menguaptidak terdisosiasi dan tidak menguap

Tekanan uap pelarut murni lebih besar Tekanan uap pelarut murni lebih besar dari larutan karena pada yang murni dari larutan karena pada yang murni kecenderungan uap memicu entropi besarkecenderungan uap memicu entropi besar

Sedangkan pada larutan dengan solut Sedangkan pada larutan dengan solut entropi besar sudah ada dalam larutan entropi besar sudah ada dalam larutan sehingga penguapan menjadi berkurangsehingga penguapan menjadi berkurang

Hukum Raoult: PHukum Raoult: Psolvensolven = X = Xsolvensolven × P× P00solvensolven

XXsolvensolven + X + Xsolutsolut = 1 atau X = 1 atau Xsolvensolven = 1 - X = 1 - Xsolutsolut

Kenaikan Titik DidihKenaikan Titik Didih

Karena tekanan uap larutan lebih rendah Karena tekanan uap larutan lebih rendah (turun) dibanding pelarut murni, maka (turun) dibanding pelarut murni, maka konsekuensinya larutan juga akan konsekuensinya larutan juga akan mendidih pada suhu yang lebih tinggimendidih pada suhu yang lebih tinggi

Titik didih larutan adalah suhu dimana Titik didih larutan adalah suhu dimana tekanan uap sama dengan tekanan tekanan uap sama dengan tekanan eksternal (1 atm)eksternal (1 atm)ΔΔTTbb ∞ m atau ∞ m atau ΔΔTTbb = K = Kbb × m × m

Dimana m molalitas larutan dan KDimana m molalitas larutan dan Kbb adalah adalah konstanta kenaikan titik didih molalkonstanta kenaikan titik didih molalΔΔTTbb = T = Tbb(larutan) – T(larutan) – Tbb(solven)(solven)

Diagram Fasa Solven dan LarutanDiagram Fasa Solven dan Larutan

Konstanta Kenaikan Titik Didih Molal dan Konstanta Kenaikan Titik Didih Molal dan penurunan Titik Beku beberapa Pelarutpenurunan Titik Beku beberapa Pelarut

SolvenSolven Titik Titik Didih Didih ((ooC)C)

KKbb ((ooC/m)C/m)

Titik Titik Leleh (Leleh (ooC)C)

KKff ((ooC/m)C/m)

As. AsetatAs. Asetat

BenzenBenzenKarbon disulfidKarbon disulfid

CClCCl44KloroformKloroform

Dietil EterDietil Eter

EtanolEtanol

AirAir

117,9117,9

80,180,1

46,246,2

76,576,5

61,761,7

34,534,5

78,578,5

100,0100,0

3,073,07

2,532,53

2,342,34

5,035,03

3,633,63

2,022,02

1,221,22

0,5120,512

16,616,6

5,55,5

-111,5-111,5

-23-23

-63,5-63,5

-116,2-116,2

-117,3-117,3

0,00,0

3,903,90

4,904,90

3,833,83

3030

4,704,70

1,791,79

1,991,99

1,861,86

Penurunan Titik BekuPenurunan Titik Beku Seperti halnya dalam penguapan hanya Seperti halnya dalam penguapan hanya

solven yang menguap, dalam pembekuan solven yang menguap, dalam pembekuan juga hanya senyawa solven yang juga hanya senyawa solven yang membekumembeku

Titik beku larutan adalah suhu dimana Titik beku larutan adalah suhu dimana tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap larutan sama dengan tekanan pelarut murnitekanan pelarut murni

Pada suhu ini solven beku dan larutan Pada suhu ini solven beku dan larutan yang masih mencair berada dalam yang masih mencair berada dalam kesetimbangankesetimbanganΔΔTTff ∞ m ∞ m atau atau ΔΔTTff = K = Kff × m × mΔΔTTff = T = Tff (solven) – T (solven) – Tff (larutan) (larutan)

Terjadinya Tekanan OsmotikTerjadinya Tekanan Osmotik

Tekanan OsmotikTekanan Osmotik

Tekanan osmotik didefinisikan Tekanan osmotik didefinisikan sebagai tekanan yang harus sebagai tekanan yang harus diberikan untuk mencegah diberikan untuk mencegah pergerakan air dari solven ke larutan pergerakan air dari solven ke larutan seperti pada gambar sebelum iniseperti pada gambar sebelum ini

Tekanan ini berbanding lurus dengan Tekanan ini berbanding lurus dengan jumlah solut dalam volume larutanjumlah solut dalam volume larutan

ΠΠ ∞ n ∞ nsolutsolut/V/Vlarutanlarutan atau atau ΠΠ ∞ M ∞ M

ΠΠ = (n = (nsolutsolut/V/Vlarutanlarutan) RT = MRT) RT = MRT