Contoh Soal Koligatif Larutan: Menjelajahi Sifat Larutan

Contoh soal koligatif larutan – Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa air laut asin? Atau mengapa salju mencair di jalanan saat kita menaburkan garam? Fenomena ini terkait dengan sifat koligatif larutan, yaitu sifat larutan yang bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan jenisnya. Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi dunia sifat koligatif larutan melalui contoh soal yang menarik dan mudah dipahami.

Sifat koligatif larutan memiliki beberapa jenis, yaitu penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Setiap jenis sifat ini memiliki rumus dan aplikasi uniknya dalam berbagai bidang, seperti kimia, biologi, dan industri. Mari kita pelajari lebih lanjut tentang sifat koligatif larutan melalui contoh soal dan pembahasannya.

Penurunan Tekanan Uap

Penurunan tekanan uap merupakan salah satu sifat koligatif larutan yang menunjukkan bahwa tekanan uap larutan lebih rendah dibandingkan dengan tekanan uap pelarut murninya. Penurunan tekanan uap ini terjadi karena adanya zat terlarut yang menghalangi molekul pelarut untuk menguap. Fenomena ini dapat diilustrasikan dengan mudah. Bayangkan sebuah wadah berisi air murni. Molekul air di permukaan akan menguap dan menciptakan tekanan uap tertentu. Sekarang, tambahkan garam ke dalam air. Garam akan larut dan molekul garam akan berada di antara molekul air. Molekul garam ini akan menghambat molekul air untuk menguap, sehingga tekanan uap larutan menjadi lebih rendah daripada tekanan uap air murni.

Contoh Soal Penurunan Tekanan Uap

Untuk memahami konsep penurunan tekanan uap lebih lanjut, perhatikan contoh soal berikut.

Contoh soal koligatif larutan seringkali melibatkan perhitungan perubahan titik beku atau titik didih. Sama seperti dalam contoh soal koligatif larutan, kita juga bisa menemukan soal yang ‘rumpang’ dalam berbagai bidang, seperti bahasa. Misalnya, soal kalimat rumpang yang meminta kita untuk melengkapi kalimat dengan kata yang tepat.

Contoh soal kalimat rumpang ini dapat melatih kemampuan kita dalam memahami konteks dan memilih kata yang sesuai. Begitu juga dengan soal koligatif larutan, pemahaman konsep dan kemampuan mengaplikasikan rumus yang tepat akan sangat membantu dalam menyelesaikannya.

Sebuah larutan dibuat dengan melarutkan 18 gram glukosa (C₆H₁₂O₆) dalam 100 gram air. Hitunglah penurunan tekanan uap larutan pada suhu 25 °C, jika diketahui tekanan uap air murni pada suhu tersebut adalah 23,8 mmHg. Massa molar glukosa adalah 180 g/mol.

1. Hitung molalitas larutan.
2. Hitung penurunan tekanan uap larutan menggunakan hukum Raoult.

Berikut langkah-langkah penyelesaiannya:

1. Hitung molalitas larutan.
   

   Molalitas = (Massa glukosa / Massa molar glukosa) / (Massa air / 1000 g/kg)

   Molalitas = (18 g / 180 g/mol) / (100 g / 1000 g/kg) = 1 mol/kg

2. Hitung penurunan tekanan uap larutan menggunakan hukum Raoult.
   

   ΔP = P° – P

   ΔP = P° * X_terlarut

   ΔP = P° * (mol terlarut / (mol terlarut + mol pelarut))

   ΔP = 23,8 mmHg * (1 mol / (1 mol + 5,55 mol)) = 3,8 mmHg

Jadi, penurunan tekanan uap larutan adalah 3,8 mmHg.

Perbandingan Tekanan Uap Larutan Ideal dan Non-Ideal

Penurunan Titik Beku

Penurunan titik beku merupakan salah satu sifat koligatif larutan, yaitu sifat yang bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan, bukan jenis zat terlarutnya. Penurunan titik beku terjadi ketika zat terlarut ditambahkan ke dalam pelarut murni, sehingga titik beku larutan menjadi lebih rendah daripada titik beku pelarut murni.

Mekanisme Penurunan Titik Beku Larutan

Penurunan titik beku terjadi karena adanya interaksi antara partikel zat terlarut dan pelarut. Ketika zat terlarut ditambahkan ke dalam pelarut, partikel zat terlarut akan mengganggu ikatan antarmolekul pelarut. Hal ini menyebabkan penurunan energi kinetik molekul pelarut, sehingga pelarut membutuhkan energi yang lebih rendah untuk membeku.

Contoh Soal Penurunan Titik Beku Larutan

Sebuah larutan dibuat dengan melarutkan 18 gram glukosa (C6H12O6) dalam 250 gram air. Jika titik beku air murni adalah 0 °C dan Kf air adalah 1,86 °C/molal, tentukan titik beku larutan tersebut.

Langkah-langkah Penyelesaian:

1. Hitung molalitas larutan. Molalitas adalah jumlah mol zat terlarut per kilogram pelarut.
2. Hitung penurunan titik beku larutan dengan rumus ΔTf = Kf x m.
3. Tentukan titik beku larutan dengan rumus Tf = Tf° – ΔTf.

Perhitungan:

1. Mol glukosa = massa glukosa / massa molekul glukosa = 18 g / 180 g/mol = 0,1 mol
2. Molalitas larutan = mol glukosa / massa air (kg) = 0,1 mol / 0,25 kg = 0,4 molal
3. Penurunan titik beku larutan = Kf x m = 1,86 °C/molal x 0,4 molal = 0,744 °C
4. Titik beku larutan = Tf° – ΔTf = 0 °C – 0,744 °C = -0,744 °C

Tabel Perbandingan Titik Beku Pelarut Murni dan Larutan

Tekanan Osmotik

Tekanan osmotik adalah tekanan yang harus diberikan pada suatu larutan untuk mencegah pergerakan pelarut murni ke dalam larutan melalui membran semipermeabel. Sederhananya, tekanan osmotik adalah tekanan yang dibutuhkan untuk menghentikan aliran pelarut dari area dengan konsentrasi pelarut tinggi ke area dengan konsentrasi pelarut rendah.

Konsep Tekanan Osmotik

Bayangkan kamu memiliki dua wadah yang dipisahkan oleh membran semipermeabel. Membran semipermeabel ini hanya memungkinkan pelarut untuk lewat, bukan zat terlarut. Satu wadah berisi air murni (pelarut), sedangkan wadah lainnya berisi larutan gula (zat terlarut terlarut dalam air). Karena konsentrasi air lebih tinggi di wadah air murni, air akan cenderung bergerak melalui membran ke wadah larutan gula, berusaha untuk menyamakan konsentrasi di kedua wadah. Proses ini disebut osmosis.

Tekanan osmotik adalah tekanan yang harus diberikan pada larutan gula untuk menghentikan aliran air dari wadah air murni ke wadah larutan gula. Semakin tinggi konsentrasi zat terlarut dalam larutan, semakin tinggi tekanan osmotiknya.

Contoh Soal Tekanan Osmotik

Misalkan kamu memiliki larutan glukosa 0,1 M pada suhu 25 °C. Hitunglah tekanan osmotik larutan tersebut.

Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan persamaan berikut:

π = MRT

Dimana:

• π adalah tekanan osmotik (atm)
• M adalah konsentrasi molar larutan (mol/L)
• R adalah konstanta gas ideal (0,0821 L·atm/mol·K)
• T adalah suhu dalam Kelvin (K)

Dalam kasus ini, kita memiliki:

• M = 0,1 mol/L
• R = 0,0821 L·atm/mol·K
• T = 25 °C = 298 K

Dengan memasukkan nilai-nilai ini ke dalam persamaan, kita mendapatkan:

π = (0,1 mol/L) × (0,0821 L·atm/mol·K) × (298 K) = 2,45 atm

Jadi, tekanan osmotik larutan glukosa 0,1 M pada suhu 25 °C adalah 2,45 atm.

Aplikasi Tekanan Osmotik

Tekanan osmotik memiliki berbagai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:

• Osmosis balik: Proses ini digunakan untuk memurnikan air dengan menghilangkan garam dan zat terlarut lainnya. Dalam osmosis balik, tekanan yang lebih tinggi dari tekanan osmotik diterapkan pada larutan, memaksa air untuk bergerak dari larutan yang lebih pekat ke larutan yang lebih encer, sehingga menghasilkan air murni.
• Regulasi tekanan darah: Ginjal memainkan peran penting dalam mengatur tekanan osmotik darah. Ginjal menyaring darah dan mengeluarkan zat terlarut yang berlebihan, menjaga keseimbangan tekanan osmotik dalam tubuh.
• Konservasi makanan: Tekanan osmotik digunakan dalam proses pengawetan makanan. Misalnya, pengawetan buah-buahan dengan gula dapat meningkatkan tekanan osmotik di sekitar buah, sehingga mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur.
• Perawatan kesehatan: Tekanan osmotik digunakan dalam terapi cairan intravena untuk menjaga keseimbangan cairan dan elektrolit dalam tubuh.

Faktor Van’t Hoff

Sifat koligatif larutan, seperti penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis, dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut dalam larutan. Namun, ada beberapa zat terlarut yang dapat terurai menjadi lebih dari satu ion dalam larutan. Untuk memperhitungkan hal ini, digunakanlah faktor van’t Hoff.

Faktor Van’t Hoff

Faktor van’t Hoff (i) adalah faktor koreksi yang memperhitungkan jumlah partikel zat terlarut yang sebenarnya dalam larutan. Faktor ini menunjukkan perbandingan antara jumlah partikel yang sebenarnya dalam larutan dengan jumlah partikel yang seharusnya jika zat terlarut tidak terurai atau berasosiasi.

i = (Jumlah partikel sebenarnya dalam larutan) / (Jumlah partikel seharusnya dalam larutan)

Faktor van’t Hoff dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

i = 1 + α(n – 1)

di mana:

• α adalah derajat disosiasi (perbandingan jumlah mol zat terlarut yang terurai dengan jumlah mol zat terlarut mula-mula)
• n adalah jumlah ion yang dihasilkan dari satu molekul zat terlarut

Misalnya, untuk larutan NaCl, nilai n = 2 karena NaCl terurai menjadi satu ion Na+ dan satu ion Cl-.

Pengaruh Faktor Van’t Hoff terhadap Sifat Koligatif Larutan

Faktor van’t Hoff memengaruhi sifat koligatif larutan dengan cara berikut:

• Penurunan Tekanan Uap: Semakin besar nilai faktor van’t Hoff, semakin besar penurunan tekanan uap larutan.
• Kenaikan Titik Didih: Semakin besar nilai faktor van’t Hoff, semakin besar kenaikan titik didih larutan.
• Penurunan Titik Beku: Semakin besar nilai faktor van’t Hoff, semakin besar penurunan titik beku larutan.
• Tekanan Osmosis: Semakin besar nilai faktor van’t Hoff, semakin besar tekanan osmosis larutan.

Contoh Soal

Hitunglah faktor van’t Hoff untuk larutan 0,1 M CaCl2 yang memiliki derajat disosiasi 0,8.

Penyelesaian:

1. Tentukan nilai n. CaCl2 terurai menjadi satu ion Ca2+ dan dua ion Cl-, sehingga n = 3.
2. Gunakan rumus faktor van’t Hoff: i = 1 + α(n – 1)
3. Substitusikan nilai α dan n: i = 1 + 0,8(3 – 1) = 2,6
4. Jadi, faktor van’t Hoff untuk larutan CaCl2 ini adalah 2,6.

Tabel Nilai Faktor Van’t Hoff, Contoh soal koligatif larutan

Simpulan Akhir: Contoh Soal Koligatif Larutan

Memahami sifat koligatif larutan tidak hanya penting dalam dunia akademik, tetapi juga dalam kehidupan sehari-hari. Dari proses pengawetan makanan hingga pengobatan medis, sifat koligatif larutan berperan penting dalam berbagai aspek kehidupan. Dengan mempelajari contoh soal dan pembahasannya, kita dapat lebih memahami dan menghargai peran penting sifat koligatif larutan dalam dunia kita.