Hari ini tanggal 26 Februari 2019. Besok, 27 Februari 2019, ialah ketika di mana kalian akan datang, berkompetisi, dan berusaha menjadi yang terbaik di OSK! Karena hari sudah erat OSK, olimpiadekimia.com Istimewa menyediakan bahan yang tidak susah-susah banget dan diajarkan di kelas XII, yaitu Sifat Koligatif. Sifat Koligatif biasanya keluar sekitar 2 nomor di pilihan ganda. Pembahasan akan dibatasi sesederhana mungkin, tidak hingga termodinamika yang rumit-rumit (menentukan Kb dan Kf misalnya).
Sifat koligatif ialah sifat yang dimiliki larutan yang bergantung pada komposisi larutan tersebut. Ada 4 sifat koligatif yang sanggup saja keluar di soal OSK. Keempat sifat tersebut ialah penurunan tekanan uap pelarut, penurunan titik leleh, kenaikan titik didih, dan tekanan osmosis larutan.
Penurunan tekanan uap pelarut (ΔP)
Setiap cairan akan mengalami kesetimbangan dengan uapnya. Untuk larutan ideal, berlaku aturan Raoult sebagai berikut:
$\ {P_{larutan} = P^o_1x_1 + P^o_2x_2 + … }$
Dimana Plarutan ialah tekanan uap adonan ketika kesetimbangan,$\ {P^o_i}$ ialah tekanan uap murni dari suatu komponen campuran, dan$\ {x_i}$ ialah fraksi mol komponen. Nah, apabila zat terlarut yang ditambahkan sifatnya tidak menguap (non-volatile) maka nilai tekanan uap murni zat tersebut akan sama dengan nol. Beginipun yang seringkali diasumsikan, yaitu semua spesi terlarut dianggap tidak volatile, sehingga kita sanggup menghitung tekanan uap larutan hanya dari tekanan uap pelarut:
$\ {P_{larutan} = P^o_{pelarut} x_{pelarut}}$
Di mana fraksi mol pelarut sanggup dituliskan:
$\ {\displaystyle x_{pelarut} = \frac{mol_{total} \,-\, mol_{terlarut}}{mol_{total}} = 1 \,-\, x_{terlarut}}$
Sehingga kita sanggup memilih tekanan uap larutan:
$\ {P_{larutan} = P^o_{pelarut} (1 \,-\, x_{terlarut})}$
Nah, maka dari itu kita sanggup dapatkan rumus Sekolah Menengan Atas kelas XII, yaitu ihwal penurunan tekanan uap larutan:
$\ {\Delta P_{larutan} = P^o_{pelarut} \,.\,x_{terlarut}}$
Indeks Van’t Hoff (i)
Jacobus Henricus van ‘t Hoff (Sumber: Wikipedia)
Sebelum ke tiga sifat koligatif lainnya (tekanan osmosis, penurunan titik beku/titik leleh, dan kenaikan titik didih), kita perlu memahami dulu indeks Van’t Hoff, atau lambangnya i. Indeks Van’t Hoff bersama-sama sederhana, yaitu menggambarkan seberapa banyak ekuivalen spesi yang terbentuk di larutan ketika 1 ekuivalen zat terlarut ditambahkan.
Untuk spesi yang tidak terion dalam larutan (non-elektrolit), ketika spesi ini dilarutkan maka di larutan hanya spesi itulah yang ada. Misalnya, urea dan glukosa, apabila dilarutkan ya hanya akan jadi larutan urea dan glukosa. Lain halnya apabila kita masukkan elektrolit menyerupai NaCl, di mana apabila kita larutkan NaCl maka di larutan akan terbentuk 2 ion yaitu Na+ dan Cl–.
Untuk itu, mencari nilai indeks Van’t Hoff sangat sederhana. Untuk non-elektrolit, indeks Van’t Hoff akan selalu bernilai 1. Untuk elektrolit kuat, nilai indeks Van’t Hoff bergantung ke jumlah ekuivalen ionnya. Misal, NaCl akan terionisasi menjadi 2 ekuivalen ion (Na+ dan Cl–) sehingga i = 2, Na2SO4 akan terionisasi menjadi 3 ekuivalen ion sehingga i = 3, dan seterusnya.
Elektrolit Lemah?
Kasus yang berbeda terjadi untuk elektrolit lemah, di mana spesi terlarut tidak sepenuhnya terdisosiasi. Untuk itu, kita perlu mempertimbangkan derajat disosiasi (α). Nilai i bergantung pada jumlah ion yang terbentuk ketika spesi tersebut terdisosiasi dan nilai derajat disosiasi. Untuk menyidik besarnya nilai i pada elektrolit lemah, perhatikan gambaran berikut:
Misal, apabila ada elektrolit MA sebanyak 1 ekuivalen yang terionisasi menjadi 2 ion, dengan derajat disosiasi = 0.2, maka MA akan berkurang sebanyak 0.2 ekuivalen (sisa 0.8) dan terbentuk dua ion masing-masing 0.2 ekuivalen, sehingga nilai i = 0.8 + 0.2 + 0.2 = 1.2. Apabila 1 ekuivalen elektrolit M2A dengan derajat disosiasi sama terurai, tersisa 0.8 ekuivalen M2A dan terbentuk 0.4 ekuivalen M+ serta 0.2 ekuivalen A2-, sehingga nilai i = 0.8 + 0.4 + 0.2 = 1.4. Apabila ada 1 ekuivalen elektrolit M3A yang derajat disosiasinya sama, maka M3A akan berkurang sebanyak 0.2 (sisa 0.8) dan terbentuk ion M+ sebanyak 0.6 ekuivalen serta ion A3- sebanyak 0.2 ekuivalen, sehingga nilai i = 0.8 + 0.6 + 0.2 = 1.6.
Dari teladan ini sanggup kelihatan kan, jika nilai i berpola bergantung pada jumlah ion dan nilai tetapan disosiasi? Nilai i sanggup diilustrasikan dengan persamaan berikut:
$\ {i = 1 \,+ \,(n – 1)\,\alpha}$
Dimana n ialah jumlah ion yang sanggup terbentuk dari elektrolit lemah tersebut.
Tekanan Osmosis Larutan
Sifat koligatif yang berikutnya ialah Tekanan Osmosis. Sifat yang satu ini rumusnya sudah diberi di lembar “Tetapan dan Rumus Berguna” di OSK sehingga mungkin tidak perlu dihafalkan, tapi perlu diketahui konsepnya. Tekanan osmosis ialah perbedaan tekanan pada larutan dengan tekanan pada pelarut murni yang terpisah oleh membran semipermeabel pada keadaan setimbang. Rumusnya yaitu:
$\ {\pi = cRTi}$
Di mana c ialah konsentrasi larutan (n/V dalam molar), R ialah tetapan gas ideal (0.0820574 L atm mol-1 K-1), T ialah temperatur dalam Kelvin, dan i ialah indeks Van’t Hoff. Bila diperhatikan, rumus ini sangat menyerupai dengan persamaan gas ideal 🙂
Turun Titik Beku (ΔTf) dan Naik Titik Didih (ΔTb)
Penurunan titik beku (cryoscopy) dan kenaikan titik didih (ebullioscopy) mempunyai persamaan yang mirip:
$\ {\Delta T_b = m \,.\,K_b\,.\,i}$
$\ {\Delta T_f = – m \,.\,K_f\,.\,i}$
Di mana m ialah konsentrasi molal (bukan molar – M!) larutan, k ialah konstanta, dan i ialah indeks Van’t Hoff. Nilai konstanta krioskopi (Kf) untuk air ialah 1.86 K kg/mol sedangkan nilai konstanta ebulioskopi untuk air ialah 0.52 K kg/mol.
Semoga bahan singkat ihwal Sifat Koligatif ini bermanfaat, sukses buat OSK besok, Tuhan Memberkati! 😀
EmoticonEmoticon