Contoh Soal Sifat Koligatif Larutan: Memahami Pengaruh Zat Terlarut Terhadap Larutan

Contoh Soal Sifat Koligatif Larutan – Sifat koligatif larutan merupakan salah satu konsep penting dalam kimia yang berkaitan dengan perubahan sifat larutan akibat penambahan zat terlarut. Fenomena ini memiliki hubungan erat dengan tekanan uap, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan tekanan osmotik larutan. Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi contoh soal sifat koligatif larutan yang akan membantu kita memahami pengaruh zat terlarut terhadap larutan dengan lebih baik.

Bagaimana Pengaruh Jumlah Partikel Terhadap Tekanan Uap?

Tekanan uap larutan dipengaruhi oleh jumlah partikel yang terdapat dalam larutan. Lebih banyak partikel zat terlarut yang terdapat dalam larutan, maka tekanan uap larutan akan semakin rendah. Berikut ini adalah contoh soal yang akan menguji pemahaman Anda tentang pengaruh jumlah partikel terhadap tekanan uap larutan.

Sebuah larutan mengandung 0,1 mol glukosa (C₆H₁₂O₆) dalam 1000 mL air. Hitunglah tekanan uap larutan tersebut pada suhu 25°C! (Konstanta tekanan uap air pada 25°C = 23,8 mmHg)

Jawab:

Dalam kasus ini, glukosa tidak terionisasi dalam air sehingga jumlah partikel dalam larutan adalah 1 mol (1 mol glukosa). Menggunakan persamaan yang sesuai, kita dapat menghitung tekanan uap larutan dengan menggunakan persamaan Berthelot.

P = X₁ * P₁

Dimana:

• P adalah tekanan uap larutan
• X₁ adalah fraksi mol zat terlarut (glukosa)
• P₁ adalah tekanan uap zat terlarut murni (glukosa)

Menggantikan nilai yang diketahui:

X₁ = 0,1 mol / (0,1 mol + 55,5 mol) ≈ 0,0018

P₁ = 23,8 mmHg

Sehingga,

P = 0,0018 * 23,8 mmHg ≈ 0,043 mmHg

Jadi, tekanan uap larutan glukosa pada suhu 25°C sekitar 0,043 mmHg.

Sebuah larutan mengandung 0,2 mol natrium klorida (NaCl) dalam 500 mL air. Hitunglah tekanan uap larutan tersebut pada suhu 25°C! (Konstanta tekanan uap air pada 25°C = 23,8 mmHg)

Jawab:

Dalam kasus ini, natrium klorida terionisasi menjadi ion natrium (Na⁺) dan ion klorida (Cl^-) dalam air. Jumlah partikel dalam larutan adalah 0,2 mol NaCl * (1 mol Na⁺ + 1 mol Cl^-) = 0,4 mol partikel. Menggunakan persamaan Berthelot, kita dapat menghitung tekanan uap larutan.

X₁ = 0,4 mol / (0,4 mol + 55,5 mol) ≈ 0,007

P₁ = 23,8 mmHg

Sehingga,

P = 0,007 * 23,8 mmHg ≈ 0,166 mmHg

Jadi, tekanan uap larutan natrium klorida pada suhu 25°C sekitar 0,166 mmHg.

Bagaimana Pengaruh Zat Terlarut Terhadap Penurunan Titik Beku?

Penurunan titik beku merupakan sifat koligatif larutan yang terjadi ketika zat terlarut ditambahkan ke dalam pelarut. Dalam contoh soal berikut, kita akan melihat pengaruh zat terlarut terhadap penurunan titik beku larutan.

Berapa penurunan titik beku air jika ditambahkan 0,5 mol glukosa (C₆H₁₂O₆) dalam 1000 mL air? (konstanta penurunan titik beku air = 1,86°C/m)

Jawab:

Dalam kasus ini, kita perlu menggunakan hukum Raoult untuk menghitung penurunan titik beku larutan.

∆T_b = K_b * m

Dimana:

• ∆T_b adalah penurunan titik beku
• K_b adalah konstanta penurunan titik beku air
• m adalah molalitas larutan (mol zat terlarut per kilogram pelarut)

Dalam hal ini, kita harus mengubah volume air menjadi massa air.

Massa air = volume air * densitas air

Densitas air pada suhu 25°C adalah sekitar 0,997 g/mL, sehingga massa air = 1000 mL * 0,997 g/mL = 997 g.

Molalitas larutan = 0,5 mol / 0,997 kg ≈ 0,502 m

Menggantikan nilai-nilai yang diketahui:

∆T_b = 1,86°C/m * 0,502 m ≈ 0,933°C

Jadi, penurunan titik beku air akibat penambahan 0,5 mol glukosa adalah sekitar 0,933°C.

Berapa penurunan titik beku air jika ditambahkan 0,2 mol natrium klorida (NaCl) dalam 500 mL air? (konstanta penurunan titik beku air = 1,86°C/m)

Jawab:

Dalam kasus ini, kita perlu menghitung molalitas larutan natrium klorida terlebih dahulu.

Massa air = volume air * densitas air = 500 mL * 0,997 g/mL ≈ 498,5 g

Molalitas larutan = 0,2 mol / 0,4985 kg ≈ 0,401 m

Menggantikan nilai-nilai yang diketahui:

∆T_b = 1,86°C/m * 0,401 m ≈ 0,745°C

Jadi, penurunan titik beku air akibat penambahan 0,2 mol natrium klorida adalah sekitar 0,745°C.

Bagaimana Pengaruh Zat Terlarut Terhadap Kenaikan Titik Didih?

Kenaikan titik didih adalah sifat koligatif larutan yang juga dipengaruhi oleh penambahan zat terlarut. Dalam contoh soal berikut, kita akan menjelajahi pengaruh zat terlarut terhadap kenaikan titik didih larutan.

Berapa kenaikan titik didih air jika ditambahkan 0,5 mol glukosa (C₆H₁₂O₆) dalam 1000 mL air? (konstanta kenaikan titik didih air = 0,52°C/m)

Jawab:

Untuk menghitung kenaikan titik didih, kita dapat menggunakan persamaan yang sama dengan penurunan titik beku.

∆T_d = K_d * m

Dimana:

• ∆T_d adalah kenaikan titik didih
• K_d adalah konstanta kenaikan titik didih air
• m adalah molalitas larutan (mol zat terlarut per kilogram pelarut)

Dalam hal ini, kita harus mengubah volume air menjadi massa air seperti yang kita lakukan dalam contoh soal sebelumnya.

Massa air = volume air * densitas air = 1000 mL * 0,997 g/mL = 997 g

Molalitas larutan = 0,5 mol / 0,997 kg ≈ 0,502 m

Menggantikan nilai-nilai yang diketahui:

∆T_d = 0,52°C/m * 0,502 m ≈ 0,261°C

Jadi, kenaikan titik didih air akibat penambahan 0,5 mol glukosa adalah sekitar 0,261°C.

Berapa kenaikan titik didih air jika ditambahkan 0,2 mol natrium klorida (NaCl) dalam 500 mL air? (konstanta kenaikan titik didih air = 0,52°C/m)

Jawab:

Dalam kasus ini, kita perlu menghitung molalitas larutan natrium klorida terlebih dahulu.

Massa air = volume air * densitas air = 500 mL * 0,997 g/mL ≈ 498,5 g

Molalitas larutan = 0,2 mol / 0,4985 kg ≈ 0,401 m

Menggantikan nilai-nilai yang diketahui:

∆T_d = 0,52°C/m * 0,401 m ≈ 0,209°C

Jadi, kenaikan titik didih air akibat penambahan 0,2 mol natrium klorida adalah sekitar 0,209°C.

Bagaimana Pengaruh Zat Terlarut Terhadap Tekanan Osmotik?

Tekanan osmotik adalah sifat koligatif larutan yang berkaitan dengan kemampuan zat terlarut untuk menarik pelarut melalui membran semipermeabel. Dalam contoh soal berikut, kita akan melihat pengaruh zat terlarut terhadap tekanan osmotik larutan.

Hitunglah tekanan osmotik larutan yang mengandung 0,1 mol glukosa (C₆H₁₂O₆) dalam 1000 mL air pada suhu 25°C! (konstanta gas ideal, R = 0,0821 L.atm/(mol.K))

Jawab:

Tekanan osmotik dapat dihitung menggunakan persamaan tekanan osmotik termodinamika.

π = nRT / V

Dimana:

• π adalah tekanan osmotik
• n adalah mol zat terlarut
• R adalah konstanta gas ideal
• T adalah suhu dalam Kelvin
• V adalah volume larutan

Menggantikan nilai-nilai yang diketahui:

n = 0,1 mol R = 0,0821 L.atm/(mol.K) T = 25°C + 273,15 = 298,15 K V = 1000 mL = 1 L

Sehingga,

π = (0,1 mol * 0,0821 L.atm/(mol.K) * 298,15 K) / 1 L ≈ 2,45 atm

Jadi, tekanan osmotik larutan glukosa pada suhu 25°C sekitar 2,45 atm.

Hitunglah tekanan osmotik larutan yang mengandung 0,2 mol natrium klorida (NaCl) dalam 500 mL air pada suhu 25°C!

Jawab:

Dalam kasus ini, kita perlu menghitung tekanan osmotik larutan natrium klorida.

n = 0,2 mol R = 0,0821 L.atm/(mol.K) T = 25°C + 273,15 = 298,15 K V = 500 mL = 0,5 L

Sehingga,

π = (0,2 mol * 0,0821 L.atm/(mol.K) * 298,15 K) / 0,5 L ≈ 9,81 atm

Jadi, tekanan osmotik larutan natrium klorida pada suhu 25°C sekitar 9,81 atm.

Mengapa Sifat Koligatif Larutan Penting dalam Kehidupan Sehari-hari?

Sifat koligatif larutan memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa aplikasi penting dari sifat koligatif larutan adalah:

Penggunaan antifreeze dalam kendaraan

Saat musim dingin tiba, air di dalam sistem pendingin kendaraan rentan terhadap pembekuan. Untuk mencegah pembekuan ini, zat antifreeze (biasanya etilen glikol) ditambahkan ke dalam air pendingin. Zat terlarut dalam antifreeze ini meningkatkan penurunan titik beku larutan, sehingga air dalam sistem pendingin tidak membeku meskipun suhu udara di sekitarnya sangat rendah.

Proses pembekuan es krim

Sifat koligatif larutan juga berperan dalam proses pembekuan es krim. Pada dasarnya, larutan dalam es krim terdiri dari air, gula, lemak, dan zat-zat tambahan lainnya. Penambahan gula ke dalam larutan air menyebabkan penurunan titik beku larutan tersebut. Hal ini memungkinkan es krim tetap dalam keadaan semi-padat dan tidak mengeras sepenuhnya di dalam freezer.

Penggunaan garam untuk membersihkan jalan

Pada musim dingin, garam sering digunakan untuk membersihkan jalan yang terkena salju. Garam yang ditebar pada permukaan jalan menyebabkan penurunan titik beku air di sekitarnya. Hal ini mengakibatkan salju mencair menjadi air cair pada suhu yang lebih rendah daripada titik beku air murni. Dengan demikian, garam membantu mencegah pembekuan air di permukaan jalan dan mempermudah pengangkatan salju.

Pengawetan makanan dengan pengeringan atau penggaraman

Dalam proses pengawetan makanan seperti pengeringan atau penggaraman, sifat koligatif larutan berperan penting. Pengeringan makanan mengurangi kandungan air di dalamnya, yang pada gilirannya meningkatkan konsentrasi zat-zat terlarut dalam larutan makanan. Penggaraman, di sisi lain, melibatkan penambahan garam ke dalam makanan. Konsentrasi garam yang tinggi dalam larutan tersebut membuatnya menjadi hipertonik, yang membantu mencegah pertumbuhan mikroorganisme dan memperpanjang umur simpan makanan.

Tekanan osmotik dalam tubuh manusia

Tekanan osmotik juga memiliki peran penting dalam tubuh manusia. Misalnya, di dalam sel-sel darah merah, terdapat larutan garam elektrolit yang disebut plasma darah. Tekanan osmotik plasma darah memainkan peran penting dalam menjaga keseimbangan cairan di dalam sel-sel darah dan mencegah keluarnya cairan dari sel-sel.

Penggunaan larutan elektrolit dalam elektrokimia

Dalam elektrokimia, sifat koligatif larutan, seperti penurunan titik beku dan kenaikan titik didih, digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, dalam sel elektrokimia seperti baterai, penurunan titik beku larutan elektrolit mempengaruhi konduktivitas ionik dan kinerja sel secara keseluruhan.

FAQ (Frequently Asked Questions) tentang Sifat Koligatif Larutan

Berikut adalah beberapa pertanyaan yang sering ditanyakan tentang sifat koligatif larutan:

Apa itu sifat koligatif larutan?

Jawaban: Sifat koligatif larutan adalah sifat-sifat larutan yang dipengaruhi oleh jumlah partikel terlarut di dalamnya, bukan oleh identitas partikel tersebut. Sifat-sifat koligatif meliputi penurunan titik beku, kenaikan titik didih, penurunan tekanan uap, dan peningkatan tekanan osmotik.

Mengapa sifat koligatif larutan penting?

Sifat koligatif larutan memiliki berbagai aplikasi penting dalam kehidupan sehari-hari, seperti dalam penggunaan antifreeze, pembekuan es krim, pengawetan makanan, dan banyak lagi. Memahami sifat koligatif larutan juga penting dalam bidang ilmu kimia dan farmasi.

Apa hubungan antara sifat koligatif larutan dan konsentrasi zat terlarut?

Sifat koligatif larutan terkait dengan konsentrasi zat terlarut dalam larutan. Semakin tinggi konsentrasi zat terlarut, semakin besar efek sifat koligatif yang diamati, seperti penurunan titik beku atau kenaikan titik didih.

Bagaimana cara menghitung penurunan titik beku larutan?

Penurunan titik beku larutan dapat dihitung menggunakan rumus: ∆T_b = K_b * m Di mana ∆T_b adalah penurunan titik beku, K_b adalah konstanta penurunan titik beku, dan m adalah molalitas larutan.

Apa yang mempengaruhi sifat koligatif larutan?

Sifat koligatif larutan dipengaruhi oleh jumlah partikel terlarut di dalam larutan, bukan oleh jenis partikel tersebut. Oleh karena itu, sifat koligatif larutan tidak bergantung pada identitas zat terlarut, tetapi pada konsentrasi zat terlarut.

Apa perbedaan antara penurunan titik beku dan kenaikan titik didih?

Penurunan titik beku adalah fenomena di mana penambahan zat terlarut ke dalam pelarut menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih rendah daripada titik beku pelarut murni. Sementara itu, kenaikan titik didih adalah fenomena di mana penambahan zat terlarut ke dalam pelarut menyebabkan titik didih larutan menjadi lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni.

Kesimpulan

Dalam artikel ini, kita telah membahas sifat koligatif larutan dengan fokus pada penurunan titik beku, kenaikan titik didih, tekanan uap, dan tekanan osmotik. Kami juga telah melihat beberapa contoh soal yang menggambarkan penerapan konsep-konsep ini. Sifat koligatif larutan memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari dan dalam berbagai bidang ilmu, seperti kimia, farmasi, dan biologi. Memahami sifat koligatif larutan penting untuk memahami fenomena-fenomena yang terjadi dalam larutan dan proses-proses yang melibatkan larutan.