LARUTAN ELEKTROLIT DAN NON ELEKTROLIT & SIFAT KOLIGATIF LARUTAN 1. Pengertian dan perbedaan larutan elektrolit dan larutan nonelekrolit 1. A. Pengertian larutan Larutan adalah campuran homogen antara zat terlarut dan pelarut. Zat terlarut adalah zat yang terdispersi ( tersebar secara merata ) dalam zat pelarut.Zat terlarut mempunyai jumlah yang lebih sedikit dalam campuran. Ini biasa di sebut dengan solute. Sedangkan zat pelarut adalah zat yang mendispersi atau ( fase pendispersi ) komponen – komponen zat terlarut. Zat pelarut mempunyai jumlah yang lebih banyak dalam campuran. Zat pelarut di sebut solvent. 1. B. – Pengertian larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan memberikan gejala berupa menyalanya lampu pada alat uji atau timbulnya gelmbung gas dalam larutan .Larutan yang menunjukan gejala – gejala tersebut pada pengujian tergolong ke dalam larutan elektrolit. – Larutan nonelektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik dengan memberikan gejala berupa tidak ada gelembung dalam larutan atau lampu tidak menyala pada alat uji. Larutan yang menunjukan gejala – gejala tersebut pada pengujian tergolong ke dalam larutan nonelektrolit. 1. C. Jenis – jenis larutan berdasrkan daya hantar listrik 1. Larutan elektrolit kuat Laruta elektrolit kuat adalah larutan yang banyak menghasilkan ion – ion karena terurai sempurna, maka harga derajat ionisasi (ά ) = 1. Banyak sedikit elektrolit menjadi ion dinyatakan dengan derajat ionisasi ( ά ) yaitu perbandingan jumlah zat yang menjadi ion dengan jumlah zat yang di hantarkan. Yang tergolong elektrolit kuat adalah : 1. Asam – asam kuat 2. Basa – basa kuat 3. Garam – garam yang mudah larut Ciri – ciri daya hantar listrik larutan elektrolit kuat yaitu lampu pijar akan menyala terang dan timbul gelembung – gelembung di sekitar elektrode. Larutan elektrolit kuat terbentuk dari terlarutnya senyawa elektrolit kuat dalam pelarut air. Senyawa elektrolit kuat dalam air dapat terurai sempurna membentuk ion positif ( kation ) dan ion negatif (anion). Arus listrik merupakan arus electron. Pada saat di lewatkan ke dalam larutan elektrolit kuat, electron tersebut dapat di hantarkan melalui ion – ion dalam larutan, seperti ddihantarkan oleh kabel. Akibatnya lampu pada alat uji elektrolit akan menyala. Elektrolit kuat terurai sempurna dalam larutan. Contoh : HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, NaOH, KOH, dan NaCL. 1. Larutan elektrolit lemah Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang daya hantar listriknya lemah dengan harga derajat ionisasi sebesar 0 < ά > 1. Larutan elektrolit lemah mengandung zat yang hanya sebagian kecil menjadi ion – ion ketika larut dalam air. Yang tergolong elektrolit lemah adalah : 1. Asam – asam lemah 2. Garam – garam yang sukar larut 3. Basa – basa lemah Adapun larutan elektrolit yang tidak memberikan gejala lampu menyala, tetapi menimbulkan gas termasuk ke dalam larutan elektrolit lemah. Contohnya adalah larutan ammonia, larutan cuka dan larutan H2S. 1. Larutan non elektrolit Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik karena zat terlarutnya di dalam pelarut tidak dapat menghasilkan ion – ion ( tidak mengion ). Yang tergolong Meskipun sifat koligatif melibatkan larutan, sifat koligatif tidak bergantung pada interaksi antara molekul pelarut dan zat terlarut, tetapi bergatung pada jumlah zat terlarut yang larut pada suatu larutan[3]. Sifat koligatif terdiri dari penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik[3]. Penurunan Tekanan Uap[sunting | sunting sumber] Marie Francois Raoult (1830 - 1901) ilmuwan yang menyimpulkan tentang tekanan uap jenuh larutan Molekul - molekul zat cair yang meninggalkan permukaan menyebabkan adanya tekanan uap zat cair[3]. Semakin mudah molekul - molekul zat cair berubah menjadi uap, makin tinggi pula tekanan uapzat cair[3]. Apabila tekanan zat cair tersebut dilarutkan oleh zat terlarut yang tidak menguap, maka partikel - partikel zat terlarut ini akan mengurangi penguapan molekul - molekul zat cair[3]. Laut mati adalah contoh dari terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang tidak mudah menguap. Air berkadar garam sangat tinggi ini terletak di daerah gurun yang sangat panas dan kering, serta tidak berhubungan dengan laut bebas, sehingga konsentrasi zat terlarutnya semakin tinggi[3]. Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis[3] : P0 = tekanan uap zat cair murni P = tekanan uap larutan Pada tahun 1878, Marie Francois Raoult seorang kimiawan asal Perancis melakukan percobaan mengenai tekanan uap jenuh larutan, sehingga ia menyimpulkan tekanan uap jenuh larutan sama dengan fraksi mol pelarut dikalikan dengan tekanan uap jenuh pelarut murni[3]. Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis[3]. Kesimpulan ini dikenal dengan Hukum Raoult dan dirumuskan dengan[3]. Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis[3] : P = tekanan uap jenuh larutan P0 = tekanan uap jenuh pelarut murni Xp = fraksi mol zat pelarut Xt = fraksi mol zat terlarut Kenaikan Titik Didih[sunting | sunting sumber] Titik didih zat cair adalah suhu tetap pada saat zat cair mendidih. Pada suhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya[4]. Hal ini menyebabkan terjadinya penguapan di seluruh bagian zat cair. Titik didih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer[4]. Dari hasil penelitian, ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya[4]. Hal ini disebabkan adanya partikel - partikel zat terlarut dalam suatu larutan menghalangi peristiwa penguapan partikel - partikel pelarut[4]. Oleh karena itu, penguapan partikel partikel pelarut membutuhkan energi yang lebih besar[4]. Perbedaan titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni di sebut kenaikan titik didih yang dinyatakan dengan ( )[4]. Persamaannya dapat ditulis [4]: Tb = kenaikan titik didih (oC) kb = tetapan kenaikan titik didih molal (oC kg/mol) m = molalitas larutan (mol/kg) Mr = massa molekul relatif P = jumlah massa zat (kg) Tabel Tetapan Kenaikan Titik Didih (Kb) Beberapa Pelarut[5] Pelarut Titik Didih Tetapan (Kb) Aseton 56,2 1,71 Benzena 80,1 02,53 Kamfer 204,0 05,61 Karbon tetraklorida 76,5 04,95 Sikloheksana 80,7 02,79 Naftalena 217,7 05,80 Fenol 182 03,04 Air 100,0 00,52 Penurunan Titik Beku[sunting | sunting sumber] Adanya zat terlarut dalam larutan akan mengakibatkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik beku pelarutnya. Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut[5] : Tf = penurunan titik beku (oC) kf = tetapan perubahan titik beku (oC kg/mol) m = molalitas larutan (mol/kg) Mr = massa molekul relatif P = jumlah massa zat (kg) Tabel Penurunan Titik Beku (Kf) Beberapa Pelarut[5] Pelarut Titik Beku Tetapan (Kf) Aseton -95,35 2,40 Benzena 5,45 5,12 Kamfer 179,8 39,7 Karbon tetraklorida -23 29,8 Sikloheksana 6,5 20,1 Naftalena 80,5 6,94 Fenol 43 7,27 Air 0 1,86 Tekanan Osmotik[sunting | sunting sumber] Van't Hoff Tekanan osmotik adalah gaya yang diperlukan untuk mengimbangi desakan zat pelarut yang melalui selaput semipermiabel ke dalam larutan[5]. Membran semipermeabel adalah suatu selaput yang dapat dilalui molekul - molekul pelarut dan tidak dapat dilalui oleh zat terlarut. Menurut Van't Hoff, tekanan osmotik larutan dirumuskan [5]: = tekanan osmotik M = molaritas larutan R = tetapan gas (0,082) T = suhu mutlak Sifat Koligatif Larutan Elektrolit[sunting | sunting sumber] Pada konsentrasi yang sama, sifat koligatif larutan elektrolit memliki nilai yang lebih besar daripada sifat koligatif larutan non elektrolit[6]. Banyaknya partikel zat terlarut hasil reaksi ionisasi larutan elektrolit dirumuskan dalam faktor Van't Hoff[6]. Perhitungan sifat koligatif larutan elektrolit selalu dikalikan dengan faktor Van't Hoff[6] : Keterangan : = faktor Van't Hoff n = jumlah koefisien kation = derajat ionisasi Penurunan Tekanan Uap Jenuh[sunting | sunting sumber] Rumus penurunan tekanan uap jenuh dengan memakai faktor Van't Hoff adalah[6] : =P0 Kenaikan Titik Didih[sunting | sunting sumber] Persamaannya adalah[6]: = Penurunan Titik Beku[sunting | sunting sumber] Persamaannya adalah[6] : = Tekanan Osmotik[sunting | sunting sumber] Persamaannya adalah[6] : = Sifat Koligatif Larutan Elektrolit Larutan elektrolit memiliki sifat koligatif yang lebih besar daripada nonelektrolit. Perbandingan harga sifat koligatif larutan elektrolit dengan larutan nonelektrolit dinamakan dengan faktor Van’t Hoff dan dilambangkan dengan i. Perhatikan contoh penghitungan harga i berikut. ΔTf untuk larutan NaCl 0,01 molal adalah 0,0359 °C dan ΔTf untuk larutan urea 0,01 molal adalah 0,0186 °C, maka harga i adalah seperti berikut i = ΔTf larutan NaCl 0,01 molal / ΔTf larutan urea 0,01 molal = 0,0359 C / 0,0186 C = 1,93 Menurut ilmuwan Swedia bernama Svante Arrhenius, suatu larutan terurai menjadi ion positif dan ion negatif. Misalkan pada larutan NaCl maka akan terionisasi menjadi ion Na+ dan ion Cl– NaCl(l) → Na+ (aq) + Cl– (aq) Bagaimana hubungan harga i dengan derajat ionisasi (α )? Besarnya derajat ionisasi (α ) dinyatakan sebagai berikut. α = jumlah mol zat yang terionisasi / jumlah mol zat mula-mula Untuk larutan elektrolit kuat, harga α mendekati 1 sedangkan untuk elektrolit lemah harga α berada di antara 0 dan 1 (0 < α < 1) Menurut Van’t Hoff, i = 1 + (n – 1) α i = jumlah partikel yang diukur / jumlah partikel yang diperkirakan Keterangan: n = jumlah koefisien kation dan anion α = derajat ionisasi Pada larutan elektrolit, maka rumus sifat koligatif larutan menjadi seperti berikut. ΔP = XA ×P ×i ΔTb = Kb ×m× i ΔTf = Kf ×m× i π = M× R×T × i Contoh Pada suhu 37 °C ke dalam air dilarutkan 1,71 gram Ba(OH)2 hingga volume 100 mL (Mr Ba(OH)2 = 171). Hitung besar tekanan osmotiknya! (R = 0,082 L atm mol-1K-1) Penyelesaian: Diketahui : m = 1,71 gram V = 100 mL = 0,1 L Mr Ba(OH)2 = 171 R = 0,082 L atm mol-1K-1 T = 37 °C = 310 K Ditanya : π …? Jawab : Ba(OH)2 merupakan elektrolit Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH¯, n = 3 mol Ba(OH)2 = 1,71 gram / 171 gram/mol = 0,01 mol M = n / V = 0,01 mol / 0,1 L = 0,1 mol ⋅ L-1 π=M×R×T×i = 0,1 mol L-1 × 0,082 L atm mol-1K-1 × 310 K × (1 + (3 – 1)1)= 7,626 atm jenis larutan ini adalah larutan urea, larutan sukrosa, larutan glukosa, alcohol dan lain – lain. Penerapan Sifat Kolegatif Larutan Dalam Kehidupan 1. Membuat Campuran Pendingin Cairan pendingin adalah larutan berair yang memiliki titik beku jauh dibawah 0oC. Cairan pendingin digunakan pada pabrik es, juga digunakan untuk membuat es putar. Cairan pendingin dibuat dengan melarutkan berbagai jenis garam kedalam air. Pada pembuatan es putar cairan pendingin dibuat dengan mencampurkan garam dapur dan kepingan es batu dalam sebuah bejana berlapis kayu. Pada pencampuran itu, es batu akan mencair sedangkan suhu campuran turun. Sementara itu, campuran bahan pembuat es putar dimasukan kedalam bejana lain yang terbuat dari stainless steel. Bejana ini kemudian dimasukkan ke dalam cairan pendingin, sambil terus- menerus diaduk sehingga campuran membeku. 2. Antibeku Pada Radiator Mobil Didaerah beriklim dingin, ke dalam air radiator biasanya ditambahkan etilen glikol. Etilen Glikol adalah suatu dialkohol (glikol : CH2OH-CH2OH). Dengan penambahan etilen glikol ke dalam air radiator, maka senyawa ini akan mudah menurunkan titik beku. Sehingga dalam keadaan dingin pun cairan radiator tidak membeku. Selain itu, cairan beku ini juga menaikkan titik didih, sehingga mengurangi penguapan yang terjadi pada radiator. 3. Penyerapan Air Oleh Akar Tanaman Proses osmosis sangat berperan dalam proses penyerapan air dalam tumbuhan. Tanaman membutuhkan air dari dalam tanah. Air terrebut diserap oleh tanaman melalui akar. Tanaman mengandung zat-zat terlarut sehingga konsentrasinya lebih tinggi daripada air disekitar tanaman sehingga air dalam tanah dapat diserap oleh tanaman. 4. Desalinasi Air Laut Air laut dapat diolah menjadi air minum menggunakan proses osmosis balik. Osmosis balik adalah perembesan pelarut dari larutan ke pelarut, atau dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer. Osmosis balik terjadi jika kepada larutan diberikan tekanan yang lebih besar dari kekuatan osmotiknya. Pada pemurnian air laut, pada permukaan air laut diberikan tekanan yang lebih besar daripada tekanan osmotiknya, air dipaksa merembes dari air asin ke dalam air murni melalui selaput yang permeabel untuk air tetapi tidak untuk ion-ion dalam air laut. 5. Pembuatan Cairan Fisiologis Cairan fisiologis merupakan cairan yang isotonis dengan cairan tubuh kita. Contoh cairan fisiologis adalah cairan infus dan obat tetes mata. Saat ini cairan isotonis juga dikembangkan dalam industri minuman suplemen untuk memenuhi kebutuhan cairan tubuh kita. Cairan infus dan tetes mata merupakan cairan fisiologis yang isotonis dengan tubuh kita. 6. Penentuan Massa Atom Relatif (Mr) Penentuan massa molekul relatif (Mr) suatu senyawa dapat melalui pengukuran sifat koligatif larutan atau kenaikan titik didih. Hal tersebut berdasarkan pada persamaan: ∧ Tf= m.Kf ∧ Tb= m.Kb Berdasarkan persamaan tersebut, jika massa senyawa telah diketahui, dan nilai penurunan titik beku atau kenaikan titik didih juga diketahui, maka massa molekul relatif dapat diketahui. Contoh soal lihat http://tanya-tanya.com/contoh-soal-pembahasan-sifat-koligatif-bag-1/