Berikut Pembahasan Osmotik dan Koligatif Soal mengenai tekanan osmotik serta Koligatif
Soal mengenai tekanan osmotik yang ditanyakan oleh para pembaca. Disini akan dilakukan pembahasan mengenai soal tersebut karena pada tanya jawab hanya di berikan tips dan petunjuk mengerjakan soal.
1. Berapa gr urea CO(NH2)2 yg terlrut dlm 200mL larutan agar isotonik dengan 18 gr glukosa, C2H12O6 yg terlarut dlm 500mL pd keadaan yg sama? (Ar C=12, O=16, N=14, H=1).
Jawab:
isotonik menyatakan kondisi dimana terjadi kesamaan tekanan osmotik jadi π1=π2
anggap π1 untuk larutan glukosa dan π2 untuk larutan urea. diketahui rumus tekanan osmotik yaitu :
π=MRTi namun karena urea dan glukosa bukan elektrolit maka i=1
π1=π2 ——-> M1RT = M2RT ( T dan R dianggap sama)
M1 = M2 ——> (18gr/122)/0,5 L = (xgr/60)/0,2 L ——–> x = 3,54 gr
- Tekanan osmotik rata2 dr darah adalah 7,7 atm 25 derjt C. Berapakah konsentrasi glukosa (C6 H12 O6) akan isotonik (tekanan sama) dgn darah?
Jawab :
Hampir sama seperti pertanyaan no.1
pertama tama kita beri perumpamaan dahulu π1 = tekanan larutan glukosa π2= tekanan darah
π1=π2
MRT = 7,7 atm
xM . (0,082 L atm mol–1K–1) . 298 K = 7,7 atm
x = 0,31 M
3. Seorang pasien memerlukan
larutan infus glukosa. Bila kemolaran cairan tsb 0,3 molar pada suhu tubuh 37 derajat C, tentukan tekanan osmotiknya! (R=0,082 L atm mol-1K-1)
Jawab :
π = MRT
π = 0,3 mol/L . (0,082 L atm mol–1K–1) . 310K
π = 7,62 atm
- larutan glukosa 2 M isotonik dengan larutan CH3COOH 1,5 M. Derajat ionisasi larutan asam asetat tersebut adalah ??(Kb=0,52¤C/m)
Jawab :
asam asetat termasuk elektrolit lemah sehingga rumusnya π = MRTi dimana i=(1+(n-1)α)
umpamakan π1 = tekanan os. glukosa dan π2 = tekanan os. asam asetat
π1 = π2
M1RT = M2RTi ——————– R dan T bisa dihilangkan
2 = 1,5 . (1+(n-1)α) ——— n = 2 ( merupakan jumlah ion dari ionisasi asam asetat = CH3COO- dan H+
2 = 1,5 . (1+2α) ——> 2 = 1,5 + 3α
α = 0,16
-
Sifat Koligatif Larutan
Gambaran umum sifat koligatif Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut). Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut,maka akan didapat suatu larutan yang mengalami: 1. Penurunan tekanan uap jenuh 2. Kenaikan titik didih 3. Penurunan titik beku 4. Tekanan osmosis Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat Larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat koligatif larutan dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit.
1.Penurunan Tekanan Uap Jenuh Pada setiap suhu, zat cair selalu mempunyai tekanan tertentu. Tekanan ini adalah tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut, sehingga kecepatan penguapan berkurang.
-
Gambaran penurunan tekanan uap
Menurut Roult : p = po . XB keterangan: p : tekanan uap jenuh larutan po : tekanan uap jenuh pelarut murni XB : fraksi mol pelarut Karena XA + XB = 1, maka persamaan di atas dapat diperluas menjadi : P = Po (1 – XA) P = Po – Po . XA Po – P = Po . XA Sehingga : ΔP = po . XA keterangan: ΔP : penuruman tekanan uap jenuh pelarut po : tekanan uap pelarut murni XA : fraksi mol zat terlarut Contoh : Hitunglah penurunan tekanan uap jenuh air, bila 45 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gram air ! Diketahui tekanan uap jenuh air murni pada 20oC adalah 18 mmHg.
2.Kenaikan Titik Didih Adanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Untuk larutan non elektrolit kenaikan titik didih dinyatakan dengan: ΔTb = m . Kb keterangan: ΔTb = kenaikan titik didih (oC) m = molalitas larutan Kb = tetapan kenaikan titik didih molal
(W menyatakan massa zat terlarut), maka kenaikan titik didih larutan dapat dinayatakan sebagai:
Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai : Tb = (100 + ΔTb) oC 3.Penurunan Titik Beku Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:
ΔTf = penurunan titik beku m = molalitas larutan Kf = tetapan penurunan titik beku molal W = massa zat terlarut Mr = massa molekul relatif zat terlarut p = massa pelarut Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai: Tf = (O – ΔTf)oC 4.Tekanan Osmosis Tekanan osmosis adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis) seperti ditunjukkan pada. Menurut Van’t hoff tekanan osmosis mengikuti hukum gas ideal: PV = nRT Karena tekanan osmosis = Π , maka :
π° = tekanan osmosis (atmosfir) C = konsentrasi larutan (M) R = tetapan gas universal. = 0,082 L.atm/mol K T = suhu mutlak (K)
Tekanan osmosis • Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih rendah dari yang lain disebut larutan Hipotonis. • Larutan yang mempunyai tekanan lebih tinggi dari yang lain disebut larutan Hipertonis. • Larutan yang mempunyai tekanan osmosis sama disebut Isotonis. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa larutan elektrolit di dalam pelarutnya mempunyai kemampuan untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non elektrolit pada konsentrasi yang sama. Contoh : Larutan 0.5 molal glukosa dibandingkan dengan iarutan 0.5 molal garam dapur. • Untuk larutan glukosa dalam air jumlah partikel (konsentrasinya) tetap, yaitu 0.5 molal. • Untuk larutan garam dapur: NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka konsentrasi partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal. Yang menjadi ukuran langsung dari keadaan (kemampuannya) untuk mengion adalah derajat ionisasi. Besarnya derajat ionisasi ini dinyatakan sebagai : α° = jumlah mol zat yang terionisasi/jumlah mol zat mula-mula Untuk larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya mendekati 1, sedangkan untuk elektrolit lemah, harganya berada di antara 0 dan 1 (0 < α < 1). Atas dasar kemampuan ini, maka larutan elektrolit mempunyai pengembangan di dalam perumusan sifat koligatifnya. • Untuk Kenaikan Titik Didih dinyatakan sebagai :
n menyatakan jumlah ion dari larutan elektrolitnya. • Untuk Penurunan Titik Beku dinyatakan sebagai :
- Untuk Tekanan Osmosis dinyatakan sebagai :
π° = C R T [1+ α(n-1)]
Contoh : Hitunglah kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dari larutan5.85 gram garam dapur (Mr = 58.5) dalam 250 gram air ! (untuk air, Kb= 0.52 dan Kf= 1.86) Jawab : Larutan garam dapur,
Catatan: Jika di dalam soal tidak diberi keterangan mengenai harga derajat ionisasi, tetapi kita mengetahui bahwa larutannya tergolong elektrolit kuat, maka harga derajat ionisasinya dianggap 1. 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 Sifat Koligatif Larutan Non elektrolit
1.Penurunan Tekanan Uap
Tekanan uap jenuh suatu zat begantung pada jenis zat dan suhu. Suatu zat yang molekul-molekulnya mudah melepaskan diri dari cairannya, akan menghaslkan molekul dalam bentuk uap. Hal itu berarti tekanan uap jenuhnya makin besar. Jadi, jika partikel uap makin banyak, maka tekanan uap makin besar. Zat yang mudah menguap disebut volatil, misal alcohol. Zat yang sukar mearutt disebut nonvolatil, misalnya gula, urea, dan garam. Jika suhu suatu larutan cairan dinaikkan, maka makin banyak partikel yang menjadi uap, maka tekanan uap jenuh cairan makin tinggi. Tekanan uap jenuh larutan dinyatakan dengan P dan tekanan uap pelarut murni dinyatakan dengan Po. Karena tekanan uap larutan lebih kecil daripada tekanan uap pelarut murninya, maka terjadi penurunan tekanan uap. Selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni (Po) dengan tekanan uap jenuh larutan (P) disebut penurunan tekanan uap jenuh (∆P). Jadi, ∆P = Po – P Bunyi hukum Roult adalah sebagai berikut. Tekanan uap jenuh larutan (P), besarnya sama dengan hasil kai tekanan uap jenuh pelarut murni Po dengan fraksi mol pelarut tersebut di dalam larutan (XA). P = XA x Po Penurunan tekanan uap, ∆P ∆P = XB x Po Keterangan: P = tekanan uap jenuh larutan
∆P = penurunan tekanan uap jenuh
XA = fraksi mol pelarut
XB = fraksi mol zat terlarut
Po = tekanan uap pelarut murni
Contoh soal: Sebanyak 12 gram urea (Mr = 180) dilarutkan dalam 180 gram air pada suhu 25 oC. Pada suhu tersebut tekanan uap jenuh air adalah 23,76 mmHg. Tentukanlah tekanan uap larutan! Jawab: 12 gram urea = 12/60 mol = 0,2 mol 180 gram air = 180/18 mol = l0 mol Xair = 10/(10+0,2) Plarutan = Xair x Po = 10/(10+0,2) x 23,76 mmHg = 23,29 mmHg Jadi, tekanan uap larutan = 23,29 mmHg 2. 2.Kenaikan Titik didih (∆Tb) dan Penurunan Titik Beku (∆Tf) Titik didih suatu cairan adalah suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan itu sama dengan tekanan udara luar (tekanan yang diberikan pada permukaan cairan). Perubahan fase padat, cair, dan gas dapat kita liat pada diagram PT.
Garis AB adalah garis didih air, artinya pada setiap titik pada garis AB terdapat kesetimbangan antara cair dan gas. Garis AC adalah garis beku air, artinya setiap garis AC terdapat kesetimbangan antara padat dan cair. Titik A disebut titik tripel air, artinya pada titik A itu tercapai kesetimbangan antara caur, padat, dan gas. Suhu pada titik tripel itu adalah 0,0099 oC dan tekanannya 0,0060 atm. Pada tekanan udara luar 1 atm, air mendidih pada suhu 100 oC (titik B). selisih titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebut kenaikan titik didih (∆Tb). ∆Tb = titik didih (Tb) larutan – titik didih (Tb) pelarut Atau ∆Tb = Tb larutan – 100 oC Pada saat tercapai kesetimbangan antara cair dan padat, suhu itu disebut suhu beku. Titik beku larutan adalah suhu pada saar mulai terbentuk padatan ( membeku). Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (∆Tf) ∆Tf = titik beku (Tf) pelarut – titik beku (Tf) larutan Atau ∆Tf = 0 oC – Tf larutan Kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dirumuskan berturut-turut sebagai berikut. ∆Tb = Kb x m ∆Tf = Kf x m Keterangan: ∆Tb = kenaikan titik didih larutan (oC)
∆Tf = penurunan titik beku larutan (oC)
Kb = tetapan kenaikan titik didih molal (oC/m)
Kf = tetapan penurunan titik beku molal (oC/m)
m ¬= molalitas larutan (mol/kg)
Contoh soal: Sebanyak 6 gram urea (Mr = 60) dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukan titik didih larutan! Kb air = 0,52 oC Jawab: ∆Tb = Kb x m
= Kb x g/Mr x 1000/P
= 0,52 x 6/60 x 1000/500 = 0,104 oC
Tb larutan = Tb pelarut + ∆Tb
= 100 + 0,104 = 100,104 oC
Jadi, titik didih larutan adalah 100,104 oC 3. Tekanan Osmotik Larutan Osmosis adalah proses spontan perpindahan pelarut dari larutan yang lebih encer ke larutan yang lebih pekat melalui membaran semipermeable. Membrane semipermeable adalah suatu selaput yang dapat dilalui molekul-molekul pelarut dan tidak dapat dilalui oleh zat terlarut ( menahan zat terlarut). Tekanan osmotik suatu larutan adalah tekanan luar yang dikenakan pada larutan untuk menghentikan osmosis. Rumus tekanan osmotik. ∏ = gaya/luas = A x p x g x h/A = p x g x h Keterangan: ∏ = tekanan osmotic (dyne/cm2)
P = massa jenis cairan, untuk larutan encer kira-kira 1,0 gram/cm3
g = konstanta gravitasi (980,7 cm/detik2)
h = selisih tinggi permukaan kedua cairan (cm2)
A = luas kolom gelas (cm2)
Hubungan tekanan osmotic larutan encer sesuai dengan persamaan gas ideal. ∏ = M x R x T Keterangan: ∏ = tekanan osmotic (atm)
M = kemolaran (mol/liter)
R = 22,4/273 = 0,082 L.atm/mol.K
T = suhu mutlak (K) = 273+ … oC
Dua larutan yang memiliki tekanan osmotic sama disebut isotonik. Larutan yang memiliki tekanan osmotic yang lebih besar dari larutan yang lain disebut hipertonik. Sebaliknya yang tekanan osmotiknya lebih kecil disebut hipotonik. Contoh soal:
- Suatu senyawa nonelektrolit dengan rumus empiris CH2O sebanyak 36 gram dilarutkan dalam 500 gram air dan membeku pada suhu -0,744 oC. Tentukan rumus molekul senyawa tersebut! (Kf air = 1,86)
2.Senyawa metil benzoate (nonelektrolit) yang digunakan dalam industri parfum, mengandung 70,58% C; 5,93% H; dan 23,49% O. Metil benzoate dengan massa 10,88 gram dimasukkan dalam 100 gram air dan larutan itu mendidih pada 100,416 oC. hitunglah rumus molekul metil benzoate tersebut!
Jawab:
- ∆Tf = Kf x g/Mr x 1000/P
0 – (-0,744) = 1,86 x 36/Mr x 1000/500, diperoleh Mr = 180
Massa rumus = (CH2O)n
180 = (12 + 2 + 16)n → n = 6
Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah C6H12O6
2.Kita cari dulu rumus empiris senyawa CxHyOz. misalkan metil benzoate sebanyak 100 gram.
C = 70,58% x 100 gram = 70,58 gram = 70,58/12 = 5,88 mol H = 5,93% x 100 gram = 5,93 gram = 5,93/1 = 5,93 mol O = 23,49% x 100 gram = 23,49 gram = 23,49/16 = 1,47 mol
Perbandingan mol = Perbandingan indeks
5,88 : 5,93 : 1,47 = 4 : 4 : 1 ∆Tb = Kb x g/Mr x 1000/P 0,416 = 0,52 x 10,88/Mr x 1000/100, diperoleh Mr = 136, rumus molekul (C4H4O)n N = Mr rumus molekul/Mr rumus empiris = 136/68 = 2 Jadi, rumus molekul metil benzoate adalah C8H8O2
