BAB 5 KONSEP LARUTAN
1. KOMPOSISI LARUTAN 2. SIFAT-SIFAT ZAT TERLARUT 3. KESETIMBANGAN LARUTAN 4. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
ZAT TERLARUT Komponen minor
+
PELARUT
LARUTAN
Komponen utama
Sistem homogen
PELARUTAN GULA DALAM AIR
CARA MENYIAPKAN LARUTAN KRISTAL DITIMBANG, DILARUTKAN, DAN DIENCERKAN SAMPAI TANDA TERA
5.1 KOMPOSISI LARUTAN • PERSEN % bobot : 5,00 g NaCl dalam 100,0 g larutan = NaCl 5,00 % (b/b) % volume : 5,00 mL etanol dalam 100,0 mL larutan = etanol 5,00 % (v/v) % bobot/volume : 5,00 g NaCl dalam 100,0 mL larutan = NaCl 5,00 % (b/v)
• MOLARITAS jumlah mol zat terlarut per liter larutan • MOLALITAS jumlah mol zat terlarut per kg pelarut • ppm banyaknya bagian zat terlarut dalam 106 bagian pelarut • ppb banyaknya bagian zat terlarut dalam 109 bagian pelarut • FRAKSI MOL nisbah jumlah mol zat terhadap jumlah keseluruhan mol
CONTOH 5.1 suatu larutan dipersiapkan dengan melarutkan 22,4 g MgCl2
dalam 0,200 L air. Jika rapatan air murni 1,00 g cm-3 dan rapatan larutan yang dihasilkan 1,089 g cm-3, hitunglah fraksi mol, molaritas, dan molalitas MgCl2 dalam larutan ini
Penyelesaian
mol MgCl2 = 22,4 x1 mol = 0,24 mol 95 g 3 1000 cm x1,00 g mol H2O = 0,200 L x L cm3
fraksi mol MgCl2 =
x1 mol = 11,1 mol 18 g
0,24 mol =0,021 (11,1 + 0,24) mol
massa larutan = 200 g H2O + 22,4 g MgCl2 = 222,4 g 1 cm3 volume larutan = 222,4 g x 1,089 g = 204 cm3 = 0,204 L molaritas MgCl2 =
0,24 mol = 1,15 M 0,204 L
molalitas MgCl2 =
0,24 mol = 1,18 mol kg-1 0,200 kg H2O
5.2 SIFAT-SIFAT SPESIES ZAT TERLARUT Zat terlarut : sukrosa Pelarut : air sukrosa (padatan, s) dilarutkan dalam air menghasilkan larutan sukrosa (aqueous, aq) REAKSI PELARUTAN
C12H22O11 (s) → C12H22O11 (aq) LARUTAN BERAIR
LARUTAN BERAIR DARI SPESIES MOLEKUL
SATU MOLEKUL FRUKTOSA DALAM LARUTAN BERAIR
LARUTAN BERAIR DARI SPESIES IONIK (ELEKTROLIT)
KELARUTAN K2SO4 dalam air = 120 g L-1 pada 25 oC setiap ion positif dikelilingi molekul air dan setiap ion negatif juga dikelilingi molekul air
REAKSI PELARUTAN K2SO4 (s) → 2K+ (aq) + SO4=(aq) Larutan berair kalium sulfat menghantar listrik. Bila elektroda dialiri listrik Ion K+ bergerak ke elektroda negatif Ion SO42- bergerak ke elektroda positif K2SO4 disebut elektrolit kuat
KELARUTAN DALAM AIR SETIAP SENYAWA BERBEDA-BEDA Barium klorida dan kalium sulfat menghasilkan padatan barium sulfat REAKSI PENGENDAPAN Ba2+ (aq) + SO42- (aq) → BaSO4 (s) KELARUTAN BaSO4 DALAM AIR = 0,0025 g L-1 pada 25 oC barium sulfat sangat tidak larut dalam air
CONTOH 5.2 Suatu larutan berair natrium karbonat dicampur dengan larutan berair kalsium klorida dan endapan putih segera terbentuk. Tulislah ion bersih yang menjelaskan pengendapan ini. Penyelesaian larutan Na2CO3 : Na+ (aq) dan CO32- (aq) larutan CaCl2
: Ca2+ (aq) dan Cl- (aq) Na+ (aq) + Cl- (aq) → NaCl (aq) Ca2+ (aq) + CO32- (aq) → CaCO3 (s)
5.3 KESETIMBANGAN LARUTAN BILA PERISTIWA PELARUTAN = PERISTIWA PENGENDAPAN AKAN DIPEROLEH JUMLAH ZAT TERLARUT DIDALAM LARUTAN TETAP
LARUTANNYA DISEBUT LARUTAN JENUH (Kesetimbangan dinamis)
PEMBENTUKAN LARUTAN JENUH
PENGARUH SUHU TERHADAP KELARUTAN Kelarutan g zat terlarut dalam 100 g larutan
70
60
50
40 30
20 10
10
20
30
40
50
60
Suhu oC
70
80
90
100
PENGARUH TEKANAN TERHADAP KELARUTAN HUKUM HENRY : KONSENTRASI GAS TERLARUT BERBANDING LURUS DENGAN TEKANAN GAS DIATAS CAIRAN C = k. Pgas
CONTOH 5.3 Diketahui kelarutan H2S(g) 437,0 cm3 dalam 100,0 g H2O (STP). Berapa konsentrasi molal pada tekanan 10,0 atm ?
Penyelesaian mol H2S = 437,0 cm3 x
1L 1 mol x 1000 cm3 22,4 L
= 0,0195 mol molalitas H2S = 0,0195 mol = 0,195 m 0,100 kg H2O konsentrasi molal pada 10 atm : k. Pgas =
0,195 m x 10 atm = 1,95 m 1 atm
5.4 SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
• PENURUNAN TEKANAN UAP • PENINGKATAN TITIK DIDIH DAN PENURUNAN TITIK BEKU • TEKANAN OSMOSIS
PENURUNAN TEKANAN UAP
HUKUM RAOULT:
P1 = X1P1o Penyimpangan positif
P10 ideal
P1
Penyimpangan negatif
X1
CONTOH 5.4 Pada suhu 25°C tekanan uap benzena murni 0,1252 atm.
Andaikan 6,40 g naftalena (C10H8) dengan massa molar 128,17 g mol-1 dilarutkan dalam 78,0 g benzena (C6H6) dengan massa molar 78,0 g mol-1. Hitunglah tekanan uap benzena di atas larutan, dengan asumsi perilaku ideal
Penyelesaian mol naftalena = 6,40 g x 1 mol = 0,05 mol 128,17 g Mol benzena = 78,0 g x 1 mol 78,0 g
= 1 mol
Tekanan uap benzena di atas larutan : Pbenzena = Po x fraksi mol benzena 1 mol = 0,1252 atm x = 0,119 atm (1+0,05) mol
PENINGKATAN TITIK DIDIH DAN PENURUNAN TITIK BEKU ∆Td = Kd.m ∆Tb = Kb.m
P
cair
1 atm padat gas
∆Tb
∆T d
tb
tbo
td0 td
CONTOH 5.5 (A) Berapakah molalitas zat terlarut dalam larutan berair yang titik bekunya 0,450 oC ? (B) Bila larutan ini didapat dengan melarutkan 2,12 g senyawa X dalam 48,92 g H2O, berapakah bobot molekul senyawa tersebut ?
Penyelesaian (a) m = ∆Tb/Kb = 0,450 / 1,86 = 0,242 mol/Kg air (b) Mr = 2,12 / (0,04892)(0,242) = 179
KURVA PENDINGINAN
Suhu
Suhu
a
b
x
y
z
Waktu
Waktu PELARUT MURNI
LARUTAN
TEKANAN OSMOSIS Van’t Hoff
π = cRT π = tekanan osmosis c = konsentrasi R = tetapan gas, 0,08206 L atm mol-1 K-1 T = suhu mutlak
TETAPAN KRIOSKOPIK (Kb) DAN EBULIOSKOPIK (Kd) PELARUT
Kb
Kd
asam asetat benzena nitrobenzena fenol air
3,90 4,90 7,00 7,40 1,86
3,07 2,53 5,24 3,56 0,512
CONTOH 5.6 Seorang kimiawan melarutkan 2,04 g hemoglobin dalam 100,0 mL. Tekanan osmotiknya 5,83 mmHg pada 22,5 oC. Berapa perkiraan massa molar hemoglobin? Penyelesaian π = 5,83 mmHg = 5,83/760 atm = 0,007671 atm c = π/RT= 0,007671 / (0,08206)(295,5) = 0,0003163 mol L-1 Konsentrasi 2,04 g dalam 100,0 mL = 20,4 g dalam 1,00 L Jadi massa molar hemoglobin = 20,4 g / 0,0003163 mol = 6,45 x 104 g/mol
LATIHAN SOAL-SOAL 1. Pada konsentrasi zat terlarut yang sama, jumlah partikel dalam larutan untuk spesies ionik lebih banyak daripada untuk spesies molekul. Mengapa? 2. Larutan HCl yang dijual di pasaran memiliki konsentrasi 45,0% berdasarkan bobot dengan densitas 1,18 g/mL. Bila kita memiliki 1 L larutan a. Tentukan larutan dalam persen bobot/volume b. Tentukan bobot air yang terkandung dalam larutan c. Tentukan molaritas dan molalitas d. Tentukan fraksi mol HCl dalam larutan
3. Sukrosa adalah suatu zat non atsiri melarut dalam air tanpa proses ionisasi. Tentukan penurunan tekanan uap pada 25oC dari 1,25 m larutan sukrosa. Diasumsikan larutan terbentuk bersifat ideal. Tekanan uap untuk air murni pada 25oC adalah 23,8 torr. 4. Tekanan uap heptana murni pada 40oC adalah 92,0 torr dan tekanan uap murni untuk oktana adalah 31,0 torr. Jika dalam larutan terdapat 1,00 mol heptana dan 4,00 mol oktana. Hitung tekanan uap dari masing-masing komponen, tekanan uap total dalam larutan, serta fraksi mol dari masing-masing komponen dalam kesetimbangan larutan
5. Suatu larutan asam sulfat berair 9,386 M memiliki rapatan 1,5090 g cm-3. Hitunglah molalitas, persen massa, dan fraksi mol asam sulfat dalam larutan ini. 6. Larutan zat X (densitas 1,10 g/mL) yang dibuat dengan melarutkan 1,250 g X dalam air sehingga menjadi 100 mL larutan, menunjukkan tekanan osmosis sebesar 50 mmHg pada suhu 30oC. Tentukan bobot molekul zat tersebut. 7. Hitunglah titik beku, titik didih, dan tekanan osmosis (suhu 50oC) larutan berair, a. Larutan magnesium nitrat 0,1 M b. Larutan natrium nitrat 0,1 M c. Larutan sukrosa 0,1 M
