XIII CAIRAN DAN SISTEM KOLIGATIF LARUTAN Sifat koligatif

XIII. CAIRAN DAN SISTEM KOLIGATIF LARUTAN Sifat koligatif adalah sifat yang ditentukan oleh banyaknya zat (materi) yang ada dan bukan ditentukan oleh macamnya zat. Larutan adalah materi homogen yang tidak mempunyai susunan (komposisi) kimia tertentu. Suatu larutan terdiri dari : 1. Pelarut (= solven) Pelarut dapat berupa zat tunggal atau campuran 2. Zat terlarut (= solut = linarut) Zat terlarut juga dapat terdiri dari zat tunggal atau campuran

Penggolongan larutan Menurut wujud akhirnya, larutan dapat dibagi menjadi : 1. Larutan Gas Dalam larutan gas, baik pelarut maupun linarut (solven dan solut) berupa gas. Contoh : Uap air dalam udara Selanjutnya larutan gas disebut juga campuran gas. 2. Larutan cair Dalam larutan cair, pelarutnya berwujud cair, sedangkan menurut wujud linarutnya, larutan cair dibagi menjadi : 2. a. Larutan gas dalam cair Contoh : Larutan oksigen (O 2) dalam air 2. b. Larutan cair dalam cair Contoh : Larutan etanol dalam air 2. c. Larutan padat dalam cair Contoh : Larutan Gula dalam air

3. Larutan padat Dalam larutan padat, pelarutnya berwujud padat, sedangkan menurut wujud linarutnya, larutan padat dapat dibagi menjadi : 3. a. Larutan gas dalam padat Linarut berupa gas, misalnya gas hidrogen (H 2) yang larut dalam paladium (Pd) 3. b. Larutan cair dalam padat Linarut berupa cairan, misalnya amalgam (larutan logam dalam raksa). Contoh : amalgam perak, yaitu Ag dalam Hg 3. c. Larutan padat dalam padat Linarut berupa padatan, umumnya berupa larutan logam atau paduan logam (aliasi = alliage), misalnya kuningan (Cu dalam Zn).

13. 4. 4. Peristiwa melarut Terjadinya larutan dapat melalui salah satu dari tiga proses berikut : 1. Zat terlarut bereaksi secara kimia dengan pelarut dan membentuk zat baru. Keadaan ini terjadi bila ada antaraksi antara pelarut dengan linarut, yaitu dengan pemecahan satu atau lebih ikatan kimia. Contoh : P 2 O 5 + 3 H 2 O 2 H 3 PO 4 NH 3 + H 2 O NH 4 OH 2. Zat terlarut berantaraksi dengan pelarut tanpa perubahan sifat zat terlarutnya. Peristiwa ini dikenal sebagai solvasi dan khusus untuk pelarut air disebut hidrasi. Contoh : pelarutan Na. Cl dalam air

Gambar 13. 2. Proses hidrasi Na. Cl

• Solvasi terjadi antara pelarut polar dengan linarut polar atau ionik. Contoh lain adalah larutan etanol (polar) dengan air (polar). • 3. Zat terlarut mengalami dispersi (penyebaran) dalam pelarut. • Keadaan ini terjadi pada pelarut dan linarut yang keduanya non-polar. • Contoh : Benzena yang terdispersi dalam CCl 4. Gambar 13. 3. Dispersi benzena dalam CCl 4 • Kedua molekul, benzena dan CCl 4, bersifat non-polar. Kelarutan terjadi karena kecenderungan benzena dan CCl 4 terdispersi sejauh mungkin.

13. 5. SIFAT-SIFAT KOLIGATIF LARUTAN Sifat-sifat koligatif larutan adalah : 1. Penurunan Tekanan Uap 2. Penurunan Titik Beku 3. Kenaikan Titik Didih 4. Tekanan Osmotik

• 13. 5. 1. Titik Beku • Adalah temperatur dimana terjadi keseimbangan antara wujud padat dan wujud cair. • Pada keadaan ini kedua wujud tersebut tidak mengalami perubahan. • Contoh : titik beku air pada 1 atm. adalah 0 o. C. • 13. 5. 2. Tekanan Uap • Molekul-molekul suatu zat yang berada dalam fasa cair mempunyai kecenderungan lolos keluar dari wujud cair menjadi wujud gas. Bila cairan tersebut berada dalam ruang tertutup, maka molekul-molekul yang lolos ini menimbulkan tekanan yang besarnya tergantung kepada temperatur waktu itu. Tekanan ini disebut tekanan uap zat tersebut pada temperatur itu.

• 13. 5. 3. Titik Didih • Titik didih suatu cairan adalah temperatur yang menunjukkan tekanan uap cairan sama dengan tekanan udara luar. • Bila tekanan tersebut = 1 atm. , maka titik didih itu disebut titik didih standar cairan tersebut. • Pada titik didihnya, terjadi gelembung uap pada cairan yang naik ke permukaan cairan. Peristiwa ini disebut pendidihan cairan.

Gambar 13. 8. Proses pendidihan cairan • Penentuan Titik Didih Cairan • Titik didih cairan pada tekanan udara normal dapat diukur dengan cara penyulingan (destilasi) cairan tersebut pada tekanan udara normal (fasa cair berhubungan dengan udara terbuka). • Temperatur diukur sewaktu cairan mulai menetes.

• Penurunan Tekanan Uap Larutan • Bila suatu cairan berisi zat terlarut yang tidak mudah meng-uap, maka kecenderungan lolos molekul cairan tersebut berkurang. Gambar 13. 9. Berkurangnya kecenderungan lolos • Dengan demikian terjadilah penurunan tekanan uap pelarut dalam larutan.

• Hukum Raoult • F. M. Raoult (1887) secara eksperimental menemukan bahwa : Tekanan parsial uap pelarut yang berkeseimbangan dengan larutan encer berbanding lurus dengan fraksi mol pelarut dalam larutan. • Ini dapat dirumuskan sbb. : P = P 0. X • P : tekanan parsial pelarut dalam larutan • P 0 : tekanan uap pelarut murni • X : fraksi mol pelarut dalam larutan

• Penurunan Titik Beku larutan • Seperti terlihat pada diagram fasa air dan larutan dalam air, maka titik beku larutan selalu lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya. • Penurunan titik beku larutan encer berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut, yang dapat dirumuskan sebagai berikut (Raoult, 1883) : Tf = Kf. m • Tf : Penurunan titik beku larutan • Kf : Tetapan penurunan molal pelarut (tetapan krioskopik) • m : Konsentrasi linarut dalam molal, yang dapat dirumuskan • sbb: • W 1: Berat pelarut W 2 : Berat linarut M 2 : massa molekul linarut

• Kenaikan titik didih larutan • Besarnya kenaikan titik didih larutan juga berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut, yang dapat dirumuskan sebagai berikut • • Tb Kb • • m W 1 W 2 M 2 : kenaikan titik didih larutan : tetapan kenaikan molal pelarut (tetapan ebulioskopik) : molalitas linarut : berat pelarut : berat linarut : massa molekul linarut

• 13. 5. 4. Tekanan Osmotik Larutan Tekanan osmotik adalah tekanan hidrostatik yang terjadi akibat peristiwa osmosis. • Peristiwa osmosis adalah peristiwa perpindahan mole-kul-molekul melalui membran semi-permeabel. • Membran semi-permeabel (selaput setengah tembus) adalah suatu lapisan yang dapat dilewati oleh molekul yang kecil tetapi tidak dapat dilewati oleh molekul-molekul yang besar. • Dalam hal larutan, selaput tersebut dapat dilewati oleh pelarut, tetapi tidak dapat dilewati oleh zat terlarut (linarut).

Gambar 13. 11. Peristiwa osmosis melalui membran semipermeabel

Terjadinya tekanan osmotik - Peristiwa difusi • Dalam peristiwa difusi, suatu linarut akan bergerak dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah, sehingga konsentrasinya merata. • Gambar 13. 12. Difusi kristal KMn. O 4 dalam air

• Pengukuran dan perhitungan tekanan osmotik Rumus gas yang umum : P x V = n x R x T (Boyle-Gay Lussac-Avogadro) • dengan : • P : tekanan gas (atm. ) • V : volume gas (liter) • n : jumlah mol gas • R : tetapan gas (0, 082 L. atm. mol-1. o. K-1) • T : temperatur mutlak (o. K) untuk larutan berlaku : x V = n x R x T • dengan : • : tekanan osmotik (atm) • V : volume larutan (liter) • n : jumlah mol linarut (Boyle-Gay Lussac- van ‘t Hoff)

• Contoh : 1 g sukrosa (BM=342), dilarutkan dalam air sampai menjadi 100 ml larutan. Berapakah tek osmotik larutan pada 25 o. C. • Jawab: p. V = n. R. T V = 100 ml = 0, 1 l n = 1, 0 = 0, 0029 mol 342 T = 25 o. C = 25 + 273 = 298 o. K p = 0, 0029 x 0, 082 x 298 = 0, 71 atm 0, 01 Perhitungan tekanan osmotik berguna untuk mengukur BM senyawa, mis. protein.

• 13. 6. TETAPAN-TETAPAN CAIRAN LAIN • 13. 6. 1. Tegangan permukaan • Tegangan permukaan adalah energi dalam erg yang diperlukan untuk membentuk permukaan cairan seluas 1 cm 2. • Terjadinya tegangan permukaan • Gambar 13. Gaya-gaya pada cairan

• Dalam molekul-molekul cairan, terjadi gaya tarik jarak pendek (gaya van der Waals). Pada sebagian besar molekul cairan tersebut, gaya van der Waals saling meniadakan sehingga hasil akhir = 0. Pada molekul yang berada di permukaan, gaya dari atas tidak ada, sehingga resultan gaya tersebut adalah ke arah bawah, dan molekul-mole-kul menekan ke bawah seolah -olah cairan tersebut mempunyai kulit. Inilah yang disebut tegangan permukaan. • Dengan adanya tegangan permukaan, maka cairan berusaha untuk mempunyai permukaan sesempit mungkin (bentuk bola).

• Pengaruh temperatur terhadap tegangan permukaan • Bila temperatur suatu cairan meningkat, maka gerakan molekulnya makin cepat. • Akibatnya, gerakan ini akan melawan gaya tarik antar molekul cairan tersebut. • Maka tegangan permukaan cairan akan menurun. Pada temperatur kritisnya, cairan akan kehilangan tegangan permukaannya.

KEKENTALAN (VISKOSITAS) Kekentalan adalah besaran yang menyatakan hambatan suatu sistem untuk mengalir, bila terhadap sistem itu dikenakan suatu tekanan. • Satuan kekentalan adalah poise, yaitu gaya geser yang diperlukan untuk memperoleh kecepatan 1 cm/detik antara dua bidang sejajar suatu cairan yang masing-masing luasnya 1 cm 2 dan dipisahkan dengan jarak 1 cm. • Dalam satuan cgs : • 1 poise = 1 dyne. det. cm-2 = 1 dyne. det/cm 2 = gramxcm/det 2 = gram cm 2 cm. det

- Fluiditas ( = phi) adalah kebalikan dari viskositas • Pentingnya pengukuran viskositas • Pengetahuan dan pengukuran viskositas sangat penting dalam pembuatan preparat-preparat cair dan setengah cair, misalnya pada pembuatan obat semprot hidung, krim salep dan obat gosok. • Viskositas juga penting dalam kedokteran, misalnya dalam pengukuran tekanan darah. Bila viskositas darah naik, maka tekanan darah naik pula, yang dapat membebani kerja jantung.

Indeks bias suatu zat adalah perbandingan antara kerapatan optik zat itu dengan kerapatan optik ruang hampa. • Pengukuran Indeks bias • Indeks bias suatu zat diukur dengan alat yang disebut refraktometer. Salah satu contoh refraktometer adalah refraktometer Abbe. • Prinsip kerja • Refraktometer Abbe membandingkan indeks bias zat yang akan diukur dengan indeks bias prisma yang telah diketahui. • Lambang : n. D 20

KEJENUHAN LARUTAN Hubungan antara keadaan larutan dengan jumlah relatif linarut dan pelarut ada 3 macam, yaitu : 1. Larutan jenuh 2. Larutan tak jenuh 3. Larutan lewat jenuh

• Larutan jenuh adalah suatu larutan yang di dalamnya zat terlarut (solut/linarut) yang berada dalam larutan, berkesetimbangan dengan zat terlarut murni yang berada dalam wadah tempat larutan itu berada tetapi di luar sistem larutan itu. • Larutan tak jenuh adalah suatu larutan yang di dalamnya konsentrasi zat terlarut lebih kecil daripada kelarutan zat terlarut dalam pelarutnya pada temperatur tertentu.

Gambar 13. 21. Gambaran larutan jenuh

• Larutan lewat jenuh adalah suatu larutan yang mengandung linarut dengan konsentrasi lebih besar daripada kelarutan linarut tersebut pada temperatur tertentu. • Contoh : Larutan Na 2 S 2 O 3 (natrium tiosulfat) dan CH 3 COONa (natrium asetat) • Sejumlah Na 2 S 2 O 3 atau CH 3 COONa yang melebihi kelarutannya dapat dilarutkan dalam air dengan pemanasan. Bila dibiarkan dingin, linarut tersebut tidak mengkristal walaupun konsentrasinya melebihi kelarutannya. • Larutan semacam ini disebut larutan lewat jenuh dan bersifat metastabil.

Larutan jenuh metastabil dapat dijadikan larutan jenuh yang stabil dengan cara : 1. Mengkristalkan linarut dengan memancingnya dengan menambahkan kristal linarut dari luar. 2. Mengocok wadah dengan keras. 3. Menggores dinding wadah dengan pengaduk.

Tabel 13. 5. Istilah perkiraan kelarutan Bagian (volume) pelarut untuk melarutkan satu bagian (berat) linarut Istilah Sangat larut <1 Sedikit larut 100 - 1000 Larut bebas 1 - 10 Sangat Sedikit larut 1000 – 10. 000 -Larut -Agak larut 10 -30 30 - 100 (Praktis) tidak larut > 10. 000 Istilah Bagian (volume) pelarut untuk melarutkan satu bagian (berat) linarut

• Larutan elektrolit dan bukan elektrolit • Bila ke dalam air dilarutkan : – Gula atau – Alkohol atau – Urea • maka berlaku rumus-rumus penurunan tekanan uap, penurunan titik beku dan kenaikan titik didih sebagai berikut : P = Po. X; Tf = Kf x m dan Tb = Kb x m • Larutan-larutan tersebut mengikuti Hukum Raoult dan tidak menhantarkan arus listrik. Oleh karena itu disebut larutan nonelektrolit (larutan bukan elektrolit). • Tetapi bila ke dalam air dilarutkan : – Asam atau – Basa atau – Garam • maka terjadi penyimpangan dari Hukum Raoult, yaitu bahwa hasilnya lebih besar daripada rumus-rumus di atas. • Larutan ini disebut Larutan elektrolit (penghantar listrik cair)

BAB XIV. SISTEM HETEROGEN ADALAH SISTEM YANG MEMPUNYAI BAGIAN 2 YANG TIDAK SAMA DALAM KESELURUHAN SISTEM PENGGOLONGAN: 1. SUSPENSI adalah sistem heterogen dengan ukuran partikel terdispersi > 0, 1 m (1 m = 10 -4) 2. KOLOID (DISPERSI KOLOID) adalah sistem heterogen dengan ukuran partikel terdispersi antara 0, 001 - 0, 1 m (1, 0 - 100 mm) EMULSI merupakan jenis koloid yang medium pendispersi maupun fasa terdispersinya berupa cairan yang tidak saling campur. -Kedua fase terdiri dari fase minyak dan air atau sebaliknya. -Emulgator = zat penstabil emulsi Contoh emulsi : susu, santan, minyak ikan, minyak rambut (cream)

Tabel 14. 1. Perbedaan antara larutan, koloid dan suspensi Karakteristik Larutan Koloid Suspensi -Tidak tampak -Tampak -Tampak -Kertas saring -Membran semipermiabel -Lolos -Tertahan -Sifat difusi -Fasa -Kejernihan -Bila dibiarkan -Cepat -Satu fasa -Jernih -Tidakmengendap -Sangat lambat -Dua fasa -Baur -Tidakmengendap -Tak mendifusi -Dua fasa -Tdk tmbs chy -Mengendap Penampakan -Mikroskop biasa -Mikroskop elektronik Penyaringan

SIFAT-SIFAT KOLOID: 1. SIFAT OPTIK Efek Faraday-Tyndall berupa kerucut cahaya bila s/ koloid disinari dari samping. Efek ini disebkan oleh penghamburan sinar o/ partikel -partikel terdispersi. 2. SIFAT KINETIK a. Gerak Brown: gerakan acak partikel terdispersi dalam medium terdispersi. b. Difusi : partikel terdispersi scr spontan bergerak (berdifusi) dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Akibat langsung dari gerak Brown.

3. SIFAT ELEKTRIK a. Elektroforesis adalah pergerakan partikel terdispersi dengan adanya pengaruh listrik. b. Elektro-osmosis adalah pergerakan medium pendispersi dengan adanya pengaruh listrik, sedangkan fasa terdispersi diam. (kebalikan elektroforesis)

CARA PENGENDAPAN KOLOID 1. 2. 3. Penambahan sejumlah besar elektrolit Pemanasan Dengan muatan listrik