Halaman
K I M I AK I M I AUNTUK SMA dan MA KELAS XIIProgram Ilmu AlamPenulis:Budi Utami,Agung Nugroho Catur Saputro,Lina Mahardiani,Sri Yamtinah,Bakti Mulyani.
Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi oleh Undang-undangK I M I Auntuk SMA dan MA Kelas XIISeting/Lay-out:Tim. Seting540.7KIM Kimia 3 : Untuk SMA/MA Kelas XII Program Ilmu Alam / Penulis Budi Utami...{ et al} ; Editor Giyarti . — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009..vii, 210 hlm. :ilus : 25 cm. Bibliografi ; hlm. 201-202 Indeks ISBN 978-979-068-179-8 (No.Jil.Lengkap) ISBN 978-979-068-185-9 1. Kimia-Studi dan Pengajaran 2. Giyarti 3. JudulHak Cipta Buku ini telah di beli oleh Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit CV.Haka MjDiterbitkan Oleh Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan NasionalTahun 2009Diperbanyak Oleh .......Kimia XII SMAii
iiiSKata SambutanPuji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun 2008, telah membeli hak cipta buku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat melalui situs internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memen-uhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 22 Tahun 2007 tanggal 25 Juni 2007.Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada para penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia.Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Depar-temen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku teks pelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu diting-katkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan. Jakarta, Februari 2009 Kepala Pusat Perbukuan
123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123Puji syukur atas selesainya penyusunan buku ini. Bukupelajaran kimia ini disusun untuk memenuhi kebutuhan bagi gurudan siswa dalam kegiatan pembelajaran kimia, sehingga para gurudan siswa mempunyai alternatif penggunaan buku sesuai denganpilihan dan kualitas yang diperlukan.Materi dalam buku ini disajikan dengan runtut disertai contoh-contoh dan ilustrasi yang jelas, dengan kalimat yang yang sederhanadan bahasa yang komunikatif. Penjelasan setiap materi disertaidengan gambar, tabel, serta grafik untuk memperjelas konsep yangdisajikan.Dalam menyajikan materi, buku ini dilengkapi denganpercobaan-percobaan sederhana di laboratorium, yang diharapkanakan lebih membantu meningkatkan pemahaman para siswa. Padaakhir setiap konsep juga disajikan uji kompetensi, sehingga parasiswa dapat lebih memahami konsep yang dipelajari.Akhirnya, penulis berharap buku ini akan dapat memberikansumbangan bagi proses pembelajaran kimia. Penulis menyadaribahwa tak ada gading yang tak retak, maka kritik dan saran demiperbaikan buku ini senantiasa penulis harap dan nantikan.Surakarta, Juni 2007 PenulisKata PengantarKpKimia XII SMAiv
Petunjuk Pemakaian BukuBuku ini terdiri dari 5 bab, setiap bab memuat:judul bab,tujuan pembelajaran,kata kunci,peta konsep,subbab,contoh soal,latihan,rangkuman, danuji kompetensi.Di tengah dan akhir tahun diberikan ujian semester.Pada halaman akhir diberikan glosarium, indeks buku, dan daftar pustaka, sebagai alatbantu dan pelengkap buku.Kimia XII SMAv
Daftar IsiKata Sambutan______________ iiiKata Pengantar______________ivPetunjuk Pemakaian Buku ______vDaftar Isi______________viBab 1 Sifat Koligatif Larutan ___11.1 Konsentrasi Larutan3A. Molalitas (m)3B. Fraksi Mol (x)41.2 Pengertian Sifat KoligatifLarutan61.3 Sifat Koligatif Larutan Non-elektrolit6A. Penurunan Tekanan Uap Jenuh(ΔP)6B. Kenaikan Titik Didih (ΔTb) danPenurunan Titik Beku (ΔTf)9C. Tekanan Osmotik111.4 Sifat Koligatif Larutan Elektrolit12Rangkuman15Uji Kompetensi17Bab 2 Reaksi Redoks, Elektrokimia,dan Elektrolisis _________ 212.1 Reaksi Redoks23A. Penyetaraan Persamaan ReaksiRedoks242.2 Sel Elektrokimia28Sel Volta282.3 Sel Elektrolisis39A. Sel Elektrolisis Bentuk Lelehan/Cairan/Liquid40B. Sel Bentuk Larutan denganElektroda Tidak Bereaksi(Inert/Tidak Aktif)41C. Sel Bentuk Larutan denganElektrode Bereaksi (ElektrodeAktif)43D. Hukum Faraday I44E. Hukum Faraday II47F. Kegunaan Sel Elektrolisis48Rangkuman51Uji Kompetensi53Bab 3 Kimia Unsur ____________ 593.1 Kelimpahan Unsur-unsurdi Alam61A. Keberadaan Unsur-unsur diAlam61B. Kelimpahan Unsur-unsur diKimia XII SMAviKulit Bumi613.2 Sifat-sifat Unsur62A. Halogen62B. Logam Alkali64C. Logam Alkali Tanah67D. Periode Ketiga70E. Unsur-unsur Transisi723.3 Pembuatan dan ManfaatBeberapa Unsur Logamdan Senyawanya74A. Natrium74B. Magnesium74C. Aluminium75D. Besi77E Tembaga79F. Timah803.4 Pembuatan Beberapa UnsurNonlogam dan Senyawanya80A. Karbon dan SenyawaKarbon80B. Silikon82C. Nitrogen dan SenyawaNitrogen83D. Fosforus dan SenyawaFosforus84E. Oksigen86F. Belerang87G. Halogen dan SenyawaHalogen883.5 Radioaktif90A. Sinar Alfa (α)91B. Sinar Beta (β)91C. Sinar Gama (γ)91A. Sebagai Perunut92B. Sebagai Sumber Radiasi93Rangkuman94Uji Kompetensi97Latihan Ulangan Umum Semester 1______________ 101Bab 4 Senyawa Karbon _________ 1094.1 Gugus Fungsi SenyawaKarbon111A. Haloalkana112B. Alkohol dan Eter113C. Aldehida dan Keton124D. Asam Karboksilat danEster132Rangkuman141Kimia XII SMAvi
Uji Kompetensi143Bab 5 Benzena dan Makromolekul 1515.1 Benzena153A. Rumus Struktur Benzenadan Sifat Kearomatikan153B. Kestabilan Cincin Benzena 154C. Keisomeran Benzena155D. Tata Nama SenyawaTurunan Benzena155E. Sifat-sifat Benzena157F. Kegunaan Benzena danBeberapa SenyawaTurunannya1605.2 Polimer161A. Reaksi PembentukanPolimer161B. Penggolongan Polimer162C. Beberapa PolimerPenting1635.3 Lemak164A. Rumus Struktur dan TataNama Lemak165B. Klasifikasi LemakBerdasarkan KejenuhanIkatan166C. Sifat-Sifat Lemak167D. Reaksi Pengenalan Lemak 170E. Penggunaan Lemak danMinyak dalam KehidupanSehari-hari1705.4 Karbohidrat171A. Struktur Karbohidrat172B. Penggolongan Karbohidrat 173C. Hidrolisis Disakarida danPolisakarida174D. Selulosa dan ModifikasiKimianya175E. Reaksi PengenalanKarbohidrat1765.5 Protein176A. Asam Amino177B. Penggolongan AsamAmino178C. Peptida179D. Protein180Rangkuman182Uji Kompetensi184Latihan Ulangan Umum Semester 2______________ 191Glosarium______________ 195Indeks______________ 198Daftar Pustaka______________ 201Lampiran______________ 203Kunci______________ 206Kimia XII SMAvii
1Kimia XII SMABAB Sifat Koligatif Larutan1PengantarPernahkah Anda memperhatikan ibu ketika memasak sayur atau membuat kolak pisang? Saat kuah bergolak atau mendidik dan kemudian sayuran dimasukkan maka kuah akan berhenti mendidih. Juga ketika kuah kolak yang mendidih dimasuki gula atau pisang, maka kuah juga berhenti mendidih selanjutnya kuah akan mendidih lagi jika pemanasan dilanjutkan. Mengapa demikian?Pertanyaan di atas akan terjawab setelah kalian mempelajari sifat koligatif larutan yang di bahas pada bab ini. Apa yang dimaksud dengan sifat koligatif larutan dan sifat larutan apa saja yang termasuk di dalamnya? Sifat koligatif larutanadalah sifat larutan yang hanya bergantung pada konsentrasi partikel zat terlarut, tetapi tidak bergantung pada jenis zat terlarutnya. Sifat koligatif larutan meliputi empat sifat, yaitu: penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik.Tujuan Pembelajaran: Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan mampu:1. Menjelaskan pengertian molalitas zat.2. Menghitung molalitas suatu larutan.3. Menghitung massa zat terlarut jika diketahui molalitas-nya. 4. Menentukan harga Mr zat terlarut jika diketahui molalitas-nya.5. Menentukan fraksi mol suatu zat dalam larutan.6. Menjelaskan pengertian sifat koligatif larutan.7. Menghitung penurunan tekanan uap jenuh larutan elek-trolit dan nonelektrolit. 8. Menentukan harga Mr zat terlarut berdasarkan persamaan penurunan tekanan uap. 9. Menghitung kenaikan titik didih larutan elektrolit dan nonelektrolit. 10. Menentukan harga Mr zat terlarut berdasarkan persamaan kenaikan titik didih larutan. 11. Menghitung penurunan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit. 12. Menentukan harga Mr zat terlarut berdasarkan persamaan penurunan titik beku larutan.13. Menentukan tekanan osmotik larutan elektrolit dan non-Molalitas, fraksi mol, konsentrasi partikel zat telarut, penurunan teka-nan uap jenuh, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, te-kanan Kata Kunci
Kimia XII SMAPengantarSifat Koligatif LarutanLarutanSifat Koligatif LarutanMr Zat Terlarutdisebutuntuk menentukanJumlah Partikel dalam LarutanSifat KoligatifLarutan Non- elektrolitSifat Koligatif Larutan ElektrolitIon-IonPerubahan Teka-nan UapKenaikan Titik DidihPenurunan Titik BekuTekanan OsmotikHukumRoultTetapan KenaikanTb MolalTetapan PenurunanTf MolalKemolalan LarutanFraksi MolTerlarutsifatnya hanya bergantung padaberbanding lurus denganOsmosisdidasarkan padapada kondisi larutan 1 molalberbanding lurus denganuntuk mengurangipada kondisi larutan 1 molalberupaFaktorVa n ’ t H o f fmenghasil-disebabkanjumlahnya dinyatakan
3Kimia XII SMADalam bab ini akan dibahas sifat koligatif larutan nonelektrolit dan elektrolit serta penggunaan sifat koligatif untuk menentukan massa molekul relatif (Mr) suatu zat, serta penggunaan sifat koligatif dalam kehidupan sehari-hari, tetapi sebelumnya akan dibahas tentang molalitas dan fraksi mol.1.1 Konsentrasi Larutan Konsentrasi larutan yang dipelajari dalam bab ini adalah molalitas dan fraksi mol, sedangkan molaritas sudah dibahas di kelas XI.A. Molalitas (m)Molalitas menyatakan jumlah mol zat terlarut di dalam setiap 1 kg (1.000 gram) pelarut.Molalitas dapat dirumuskan: (1.1) dengan: m = molalitasn = mol zat terlarutp = massa zat pelarut (gram)Bila g gram zat terlarut dilarutkan dalam p gram zat pelarut dengan massa rumus relatif (Mr), maka molalitas dapat juga dirumuskan menjadi: (1.2) dengan: g = massa zat terlarut (gram)p = massa zat pelarut (gram)Mr = massa rumus zat terlarut1. Sebanyak 1,8 gram glukosa, C6H12O6 dilarutkan ke dalam 100 gram air (Ar C =12, H = 1, O = 16). Tentukan molalitas larutan glukosa tersebut!Jawab: Jadi, molalitas C6H12O6 = 0,1 m.C o n t o h 1.1
Kimia XII SMA2. Tentukan banyaknya (gram) NaOH yang harus dilarutkan dalam 1 liter air(air = 1,00 g/mL) agar diperoleh NaOH 0,25 m.Jawab: 1 L air = 1.000 mL = 1.000 g (karenair = 1,00 g/mL) mNaOH 0,25 0,25 g = 10 gramJadi, banyaknya NaOH yang diperlukan adalah 10 gram.3. Tentukan berapa mL volume air yang diperlukan untuk melarutkan 4,9 gram H2SO4yang konsentrasinya 0,25 M (Ar H = 1; S = 32; O =16)!Jawab: m 0,25 p = 20 gram (20 mL)Jadi, volume air = 20 mL.Kristal NaOH dan KOH dengan massa yang sama dilarutkan dalam sejumlah pelarut yang sama pula. Bila Ar K = 39 dan Na = 23, manakah larutan yang memiliki molalitas lebih tinggi dari kedua larutan tersebut?B. Fraksi Mol (x)Fraksi mol menyatakan perbandingan mol suatu zat dengan jumlah mol campuran.Misal a mol zat p dicampurkan dengan b mol zat q, maka: (1.3) (1.4)xp + xq = 1 (1.5)Latihan 1.1
5Kimia XII SMA1. Sebanyak 90 gram glukosa, C6H12O6 dilarutkan dalam 360 mL air (Ar C = 12, H = 1, O = 16). Tentukan fraksi mol masing-masing zat!Jawa: = = 0,5 molnair = = 20 ol = = = = 1 – = 2. Fraksi mol urea, CO(NH2)2 di dalam air adalah 0,4. Tentukan berapa massa urea dan air yang terdapat dalam campuran tersebut?Jawab: xurea = 0,4= Berarti nurea = 4 mol nair = 10 – 4 = 6 molmassa urea = 4 × 60 = 240 gram massa air = 6 × 18 = 108 gram3. Berapa fraksi mol 46 gram toluena (C7H8) dan 117 gram benzena (C6H6) dalam larutan? (Ar C = 12, H = 1)Jwab: = = 05 mol = = 15 mo = = = 1 – = Bila a mol HCl dilarutkan dalam b mol air, kemudian kedua campuran tersebut ditambahkan sejumlah air, bagaimana perubahan fraksi mol dari kedua zat tersebut?1.2 Pengertian Sifat Koligatif LarutanKalau kita melarutkan suatu zat terlarut dalam suatu pelarut murni, maka kemungkinan besar akan terjadi hal-hal sebagai berikut. 1. Pada larutan akan lebih sukar menguap jika dibandingkan pelarut murninya C o n t o h 1.2Latihan 1.2
Kimia XII SMAkarena pada larutan mengalami penurunan tekanan uap akibat adanya partikel terlarut.2. Jika dididihkan, larutan akan mendidih pada suhu yang lebih tinggi jika dibandingak pelarut murninya. Akibat adanya partikel terlarut akan terjadi kenaikan titik didih.3. Jika dibekukan, larutan akan membeku pada suhu yang lebih kecil atau dibawah suhu membeku pelarut murniya. Akibat adanya partikel terlarut akan terjadi penurunan titik beku.4. Jika larutan dihubungkan dengan pelarut murninya melewati membran semi-permiabel, maka larutan akan mengalami volume akibat tekanan osmotik. Besarnya perubahan keempat sifat tersebut bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan. Sifat yang hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dan tidak bergantung pada jenis zat terlarut disebut sifat koligatif laru-tan.1.3 Sifat Koligatif Larutan NonelektrolitA. Penurunan Tekanan Uap Jenuh (ΔP)Bila kita mengamati pada peristiwa pe-nguapan, ketika partikel-partikel zat cair meninggalkan kelompoknya. Bila zat cair disimpan dalam ruang ter-tutup yang hampa udara, maka sebagian dari partikel-partikel zat cair akan menguap, sedangkan zat cair yang telah menjadi uap akan kembali menjadi zat cair (mengembun). Tekanan uap yang ditimbulkan pada saat tercapai kondisi kesetimbangan dinamakan tekanan uap jenuh. Dari hasil pengukuran data-data eksperimen ternyata diketahui bahwa teka-nan uap jenuh larutan lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni, mengapa? Perhatikan gambar 1.2. Dalam suatu larutan, partikel-partikel zat ter-larut akan menghalangi gerak molekul-molekul pelarut untuk berubah menjadi bentuk gas (uap)(ada interaksi molekul antra zat terlarut dengan pelarutnya). Oleh karena itu tekanan uap jenuh larutan lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut murni. Makin lemah gaya tarik-menarik molekul-molekul zat cair, makin mudah zat cair terse-but menguap, maka makin besar pula tekanan uap jenuhnya. Selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh larutan disebut penurunan te-kanan uap jenuh. ΔP = P° – PGambar 1.1 Peristiwa pe-nguapan zat cair dalam ruang tertutup sampai mencapai kondisi kesetimbangan antara laju penguapan dan laju pe-ngembunan. Sumber: General Chemistry, Principles and Structure, James E. Brady, 1990Gambar 1.2 Tekanan uap jenuh pelarut lebih besar daripada tekanan uap jenuh larutan (Po > P). Sumber: General Chemistry, Principles and Structure, James E. Brady, 1990
7Kimia XII SMA (1.6)Pengaruh konsentrasi zat terlarut terhadap penurunan tekanan uap jenuh dapat dijelaskan dengan hukum Rault sebagai berikut.P = xpelarut ·P° (1.7)Dari persamaan (1.6) dan (1.7) dapat kita turunkan suatu rumus untuk menghi-tung penurunan tekanan uap jenuh, yaitu: ΔP= P° – P = P° – (xpelarut·P°)= P° (1– xpelarut)ΔP = P°·xterlarut1. Tekanan uap jenuh air pada suhu 100 °C adalah 72 cmHg. Berapa tekanan uap jenuh larutan urea, CO(NH2)2 40% pada suhu yang sama, bila diketahui Mr urea = 60 dan Ar air = 18?Jawab: Larutan urea 40% = 40 gram urea dalam 100 gram larutan = 40 gram urea + 60 gram airnuea= = moln2O== molxpelaut= = P = Po · xpelarut= 72 · = 60 cmHgatau... xair = 1 – = ΔP = P°xterlarutC o n t o h 1.3 Keterangan: ΔP= penurunan tekanan uap jenuhPo = tekanan uap jenuh pelarut air murnixterlarut= fraksi mol zat terlarutxpelarut= fraksi mol zat pelarut
Kimia XII SMA= 72 = 12 cmHgΔP= P° – P = 72 – 12 cmHg = 60 cmHg2. Sebanyak 20 gram zat A (nonelektrolit) dilarutkan dalam 450 mL air, ternyata tekanan uapnya sebesar 40 cmHg. Bila pada keadaan yang sama tekanan uap jenuh air adalah 40,2 cmHg, tentukan massa molekul relatif (Mr) dari zat A tersebut!Jawab: A= moln2O= molP = 40 cmHgP° = 40,2 cmHgP = Po · xpelarut 40 = 40,2 · 40 = 40,2 · 251.000 + = 1.005 = 5r A = = 160 Urea, CO(NH2)2 dan glukosa, C6H12O6 yang massanya sama masing-masing dilarutkan dalam suatu pelarut yang massanya juga sama. Bila tekanan uap jenuh air pada suhu tertentu adalah Po mmHg. Jelaskan manakah yang memiliki tekanan uap larutan paling besar? B. Kenaikan Titik Didih (ΔTb) dan Penurunan Titik Beku (ΔTf)Titik didih suatu zat cair adalah suhu pada saat tekanan uap jenuh zat cair Latihan 1.4
9Kimia XII SMAtersebut sama dengan tekanan luar. Bila tekanan uap sama dengan tekanan luar, maka gelembung uap yang terbentuk dalam cairan dapat mendorong diri ke permukaan menuju fasa gas. Oleh karena itu, titik didih suatu zat cair bergantung pada tekanan luar. Yang dimaksud dengan titik didih adalah titik didih normal, yaitu titik didih pada tekanan 76 cmHg. Titik didih normal air adalah 100 oC. Pada tekanan udara luar 1 atm, air mendidih pada suhu 100 oC (titik B). Pada saat itu tekanan uap air juga 1 atm dan tekanan uap jenuh larutan masih di bawah 1 atm (titik P). Agar larutan mendidih, maka suhu perlu diperbesar sehingga titik P berpindah ke titik E. Pada titik E tekanan uap jenuh larutan sudah mencapai 1 atm. Jadi pada titik E larutan mendidih dan suhu didihnya adalah titik E′. selisih titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebut kenaikan titik didih (ΔTb).ΔTb = titik didih larutan – titik didih pelarutPada gambar 1.3 terlihat titik beku larutan (titik F′) lebih rendah daripada titik beku pelarut (titik C). selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (ΔTf).ΔTf= titik beku pelarut – titik beku larutanKenaikan titik didih dan penurunan titik beku yang disebabkan oleh pe-nambahan zat terlarut dapat dirumuskan sebagai berikut. ΔTb = m · Kb atauΔTb = ΔTf = m · Kf atauΔTf = dengan: ΔTb = kenaikan titik didihΔTf = penurunan titik bekuGambar 1.3 Diagram P-T air dan larutanSumber: General Chemistry, Principles and Structure, James E. Brady, 1990.Air murniLarutanSuhuTekananBCE’F’ΔTfΔTb
Kimia XII SMAKb = tetapan kenaikan titik didih molal (oC/m)Kf = tetapan penurunan titik beku molal (oC/m)m = molalitasg = massa zat terlarut (gram)Mr = massa rumus relatif zat terlarutp = massa pelarut (gram)1. Sebanyak 36 gram glukosa, C6H12O6 dilarutkan dalam 250 mL air. Bila Kb = 0,52 °C/m, tentukan titik didih larutan!Jawab: ΔTb = m · KbΔTb = ΔTb = = 0,416 °CTitik didih larutan glukosa = 100 + 0,416 = 100,416 °C2. Sebanyak 2,4 gram urea, CO(NH2)2 dilarutkan dalam 50 mL air. Tentukan titik beku larutan! Diketahui Kf air = 1,86 °C/m; Ar C = 12, N = 14, O =16Jawab: ΔTf = m · KfΔTf=ΔTf = = 1,488 °CTitik beku larutan urea = (0 – 1,488) = –1,488 °C.Bila massa glukosa, C6H12O6 dan sukrosa, C12H22O11 sama, dilarutkan dalam pelarut yang massanya sama, dan Kb adalah tetapan kenaikan titik didih molal. Manakah larutan yang memiliki titik didih larutan lebih tinggi?C. Tekanan OsmotikOsmosis adalah peristiwa perpindahan pelarut dari larutan yang konsentras-inya lebih kecil (encer) ke larutan yang konsentrasinya lebih besar (pekat) mela-lui mem-bran semipermeabel. Aliran zat cair dari larutan yang konsentrasinya C o n t o h 1.4Latihan 1.5
11Kimia XII SMAlebih kecil menuju larutan yang konsen-trasinya lebih besar melalui membran semipermeabel akan terhenti, bila telah terjadi kesetimban-gan konsentrasi antara kedua larutan tersebut. Tekanan smotik () ada-lah besarnya tekanan yang harus diberikan pada suatu larutan untuk mencegah men-galirnya molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semiper-meabel.Besarnya tekanan osmotik larutan encer memenuhi persamaan yang sesuai dengan persamaan gas ideal, yaituDalam suatu sistem osmosis, larutan yang memiliki tekanan osmosis sama disebut isotonik, bila tekanan osmotiknya lebih kecil dibandingkan larutan yang lain disebut hipotonik, sedangkan bila tekanan osmotiknya lebih besar dibandingkan larutan yang lain disebut hipertonik.1. Sebanyak 17,1 gram gula tebu, C12H22O11 dilarutkan dalam air, sehingga volumenya menjadi 500 mL. Bila Ar C = 12; O =16; H = 1, berapa tekanan osmotiknya pada suhu 27 oC?Jwa: atm2. Berapa gram urea, CO(NH2)2 yang terlarut dalam 200 mL larutan agar isotonik dengan 18 gram glukosa, C6H12O6 yang terlarut dalam 500 mL larutan pada keadaan yang sama? (Ar C = 12, O = 16, N = 14, H = 1)Jawab: murea= mglukosaC o n t o h 1.5larutan gulasetelah beberapawaktuair murniSetelah osmosisSebelum osmosisair murnimembran semi-permeabelH2Olarutan gula terlaruttekanan osmotik()Gambar 1.4 Tekanan osmotik. Sumber: Chemistry and Chemical Reactivity, Kortz dan Purcell.Keterangan: = tekanan osmotikC = M = konsentrasi (mol/L)R = tetapan gasT = temperatur mutlak (K)
Kimia XII SMAM · R · T = M R ·Jadi, massa urea adalah 2,4 gram.Jelaskan apakah kedua larutan berikut ini isotonik, bila 6 gram urea, CO(NH2)2 yang terlarut dalam 500 mL larutan dan 36 gram glukosa, C6H12O6 yang terlarut dalam 1 liter larutan pada suhu yang sama?1.4 Sifat Koligatif Larutan ElektrolitUntuk larutan elektolit, ternyata memiliki harga sifat koligatif larutan yang lebih tinggi daripada larutan yang nonelektrolit untuk konsentrasi yang sama. Untuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit akan mengandung jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan nonelektrolit. Harga sifat koligatif larutan elektrolit dipengaruhi oleh faktor Van’t Hoff (i).i = {1 + α (n-1)} dengan:n = jumlah ion α = derajat ionisasi Untuk n = 2 (biner)n = 3 (terner)n = 4 (kuartener)n = 5 (pentaner) Untuk α = 1 (elektrolit kuat)α = 0 (nonelektrolit) 0 <α< 1 (elektrolit lemah)maka persamaan sifat koligatifnya dirumuskan: ΔP = xterlarut· P°· iΔTb = m · Kb · iΔTf = m · Kf · iLatihan 1.6
13Kimia XII SMAπ = M · R · T · i1. Sebanyak 12 gram asam asetat, CH3COOH dilarutkan dalam 250 mL air. Bila larutan tersebut terionisasi sebanyak 60%, tentukan titik didih larutan! (Kb = 0,52; Ar C = 2, O = 16, H = 1)Jawab: ΔTb = m · Kb·iΔTb = .. 0,52{1 + 0,6(2 – 1)}ΔTb = 0,4 . 0,52 . (1,6)ΔTb = 0,33ºCJadi, titik didih larutan CH3COOH = (100 + 0,33) = 100,33 °C.2. Sebanyak 2,22 gram CuCl2 dilarutkan dalam 500 mL air. Bila larutan CuCl2 terionisasi sempurna, tentukan titik beku larutan! (Kf = 1,86; Ar Ca = 40, Cl = 35,5)Jawab: ΔTf = m·Kf·iΔTf = ·· {1 + 1( 3 – 1)}ΔTf = 0,02 · 2 · 1,86 (3)ΔTf = 0,223 °CJadi, titik didih larutan CuCl2 = (0 – 0,223) = –0,223 °C.3. Berapa gram garam dapur, NaCl yang terlarut dalam 400 mL larutan agar isotonik dengan 12 gram urea, CO(NH2)2 yang terlarut dalam 500 mL larutan pada suhu yang sama? (Ar Na = 23, Cl = 35,5, C = 12, h = 1, O = 16)Jawab: mNaCl= M · R · T · i = M · RTi.. { 1 + 1 (2 –1) =.= 4,68 gram Jadi, massa NaCl = 4,68 gram.C o n t o h 1.6
Kimia XII SMAUji LaboratoriumA. TujuanMenentukan titik beku beberapa larutan dan faktor-faktor yang mempengaruhinya.B. Alat dan Bahan1. gelas kimia 500 mL 7. larutan urea 1 m2. tabung reaksi dan raknya 8. larutan urea 2 m3. termometer 9. larutan NaCl 1 m4. pengaduk gelas 10. larutan NaCl 2 m5. sendok makan 11. air suling 6. es batu secukupnya 12. garam dapurC. Langkah Kerja1. Siapkan gelas kimia ukuran 500 mL dan masukkan butiran es batu ke dalamnyhingga tinggi gelas kimia tersebut.2. Tambahkan 8 sendok makan garam dapur dan 2 sendok makan air, kemudian aduk hingga bercampur rata. Campuran ini dinamakan campuran pendingin.3. Masukkan 3 mL air suling ke dalam tabung reaksi dan masukkan ke dalam campuran pendingin.4. Aduklah tabung reaksi tersebut dengan gerakan naik-turun hingga membeku.5. Setelah air suling membeku, keluarkan dari campuran pendingin dan biarkan sebagian mencair. Gantilah pengaduk gelas dengan termometer dan aduklah air suling yang sebagian mencair tersebut dengan gerakan naik-turun menggunakan termometer.6. Bacalah skala suhu yang ditunjukkan pada termometer dan catatlah. 7. Ulangi langkah no. 2-6 dengan larutan yang berbeda, yaitu larutan urea 1 m dan 2 m masing-masing sebanyak 20 mL dan larutan NaCl 1 m dan 2 m masing-masing sebanyak 20 mL.8. Bila es batu dalam campuran pendingin telah banyak yang mencair, buatlah campuran pendingin baru dengan cara yang sama.D. Hasil Pengamatan1. Berapa titik beku air suling?2. Buatlah datanya!3. Apa fungsi garam dapur yang terdapat dalam campuran pendingin?4. Bagaimana pengaruh konsentrasi larutan terhadap titik beku larutan dan penurunan titik bekunya?E. TugasBerilah kesimpulan hasil percobaan tersebut!
15Kimia XII SMA1. Sifat koligatif larutanadalah sifat larutan yang hanya bergantung pada konsentrasi partikel zat terlarut, tetapi tidak bergantung pada jenis zat terlarutnya. Sifat koligatif larutan meliputi empat sifat, yaitu: penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik.2. Molalitas menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg (1.000 gram) pelarut.Molalitas dapat dirumuskan: atau dapat juga ditulis: 3. Fraksi mol menyatakan perbandingan mol suatu zat dengan jumlah mol campuran. Misal a mol zat p dicampurkan dengan b mol zat q, maka: 4. Penurunan tekanan uap jenuh adalah selisihantara tekanan uap jenuh pelarut murni dengan tekanan uap jenuh larutan. ΔP = P° – P5.Kenaikan titik didih (ΔTb) : ΔTb = titik didih larutan – titik didih pelarut6. Penurunan titik beku (ΔTf):ΔTf = titik beku pelarut – titik beku larutanRangku-Keterangan: m = molalitasn = mol zat terlarutp = massa pelarut (kg) xp + xq = 1
Kimia XII SMA7. Kenaikan titik didih dan penurunan titik beku yang disebabkan oleh penambahan zat terlarut dapat dirumuskan sebagai berikut.ΔTb= m . Kbatau ΔTb=ΔTf= m . Kf atau ΔTf = Keterangan: ΔTb = kenaikan titik didihΔTf = penurunan titik bekuKb= tetapan kenaikan titik didih molal (oC/m)Kf= tetapan penurunan titik beku molal (oC/m)m= molalitasg= massa zat terlarut (gram)Mr= massa rumus relatif zat terlarutp= massa pelarut (gram)8. Tekanan osmotik adalah besarnya tekanan yang harus diberikan pada suatu larutan untuk mencegah mengalirnya molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semipermeabel.Besarnya tekanan osmotik larutan encer memenuhi persamaan yang sesuai dengan persamaan gas ideal, yaitu: Bila g gram zat terlarut dilarutkan dalam V mL, maka dapat juga digunakan rumus berikut.I. Berilah tanda silang (x) huruf A, B, C, D, atau E pada jawaban yang paling tepat! Keterangan: = tekanan osmotik (atm)M = molaritas (mol.L–1)n = jumlah mol R = tetapan gas = 0,082 L.atm/mol.KV = volume larutan (liter)T = suhu mutlak (K)g = massa terlarut (gram)
17Kimia XII SMA 1. Larutan yang mengandung 20 gram zat nonelektrolit dalam 1 liter air (massa jenis air 1g/mL) mendidih pada suhu 100,52 °C. Jika Kb air = 0,52 °C, maka Mrzat nonelektrolit tersebut adalah ... .A. 20 D. 150 B. 40 E. 200 C. 100 2. Penambahan 5,4 gram suatu zat nonelektrolit ke dalam 300 gram air ternyata menurunkan titik beku sebesar 0,24 °C. Jika Kf air = 1,86 °C, maka Mr zat tersebut adalah ... .A. 8,04 D. 108,56 B. 12,56 E. 139,50 C. 60,96 3. Sebanyak 500 mL larutan yang mengandung 17,1 gram zat nonelektrolit pada suhu 27 °C mempunyai tekanan osmotik 2,46 atm. Jika R = 0,082 L.atm.mol–1K–1, maka Mr zat nonelektrolit tersebut adalah ... .A. 90 D. 278 B. 150 E. 342 C. 207 4. Sebanyak 60 gram urea (Mr = 60) dilarutkan dalam 72 gram air (Mr = 18). Jika tekanan uap pelarut murni pada suhu 20 °C adalah 22,5 mmHg, maka tekanan uap larutan pada suhu tersebut adalah ... .A. 4,5 mmHg D. 22,5 mmHgB. 9,0 mmHg E. 29 mmHgC. 18 mmHg 5. Data percobaan penurunan titik beku sebagai berikut. Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwa penurunan titik beku ter-gantung pada ... . A. jenis zat terlarut D. jenis partikel zat terlarutB. konsentrasi molal larutan E. jumlah partikel zat terlarutC. jenis pelarut 6. Urea seberat 2,4 gram dilarutkan ke dalam air sampai volume 250 cm3 pada suhu 27 °C (Mr urea = 60 dan R = 0,082 L.atm.mol–1.K–1 ). Tekanan osmotik larutan Uji KompetensiLarutan Konsentrasi (molal) Titik Beku (ºC) NaCl 0,1 –0,372 NaCl 0,2 –0,744 CO(NH2)2 0,1 –0,186 CO(NH2)2 0,2 –0,372 C6H12O6 0,1 –0,186
Kimia XII SMAtersebut adalah ... .A. 3,936 atm B. 4,418 atm C. 7,872 atmD. 15,774 atmE. 39,360 atm 7. Di antara kelima larutan di bawah ini, yang titik bekunya paling tingi adalah larutan ... .A. Na2CO3 0,3 MB. CH3COOH 0,5 MC. glukosa 0,8 MD. Mg(NO3)2 0,2 ME. CuSO4 0,2 M 8. Di antara larutan 0,01 M di bawah ini, yang mempunyai tekanan osmotik paling tinggi adalah ... .A. NaCl B. C12H22O11 C. BaCl2D. CO(NH2)2E. [Cr(NH3)4Cl2]Cl 9. Untuk menaikkan titik didih 250 mL air menjadi 100,1 °C pada tekanan 1 atm (Kb = 0,50), maka jumlah gula (Mr = 342) yang harus dilarutkan adalah ... .A. 684 gram B. 171 gram C. 86 gramD. 17,1 gramE. 342 gram10. Suatu larutan diperoleh dari melarutkan 6 gram urea (Mr= 60) dalam 1 liter air. Larutan yang lain diperoleh dari melarutkan 18 gram glukosa (Mr = 180) dalam 1 liter air. Pada suhu yang sama, tekanan osmotik larutan pertama dibandingkan terhadap larutan kedua adalah ... .A. sepertiga larutan kedua B. tiga kali larutan kedua C. dua pertiga kali larutan keduaD. sama seperti larutan keduaE. tiga perdua kali larutan kedua11. Suatu zat nonelektrolit (Mr = 40) sebanyak 30 gram dilarutkan dalam 900 gram air, penurunan titik beku larutan ini adalah –1,550 °C. Massa zat tersebut yang harus ditambahkan ke dalam 1,2 kg air agar diperoleh larutan dengan penurunan
19Kimia XII SMAtitik beku yang setengahnya dari penurunan titik beku di atas adalah ... .A. 10 gram B. 15 gram C. 20 gramD. 45 gramE. 80 gram12. Suatu larutan urea dalam air mempunyai penurunan titik beku 0,372 °C. Bila Kfmolal air = 1,86 °C dan Kb molal air = 0,52 °C, maka kenaikan titik didih larutan urea tersebut adalah ... .A. 2,60 °C B. 1,04 °C C. 0,892 °CD. 0,104 °CE. 0,026 °C13. Dalam 25 gram air dilarutkan 3 gram urea, CO(NH2)2. Jika Kf air = 1,86 °C dan Ar N = 14, C = 12, O = 16, H = 1, maka titik beku larutan urea tersebut jika titik beku air 0 °C ... .A. –5,6 °C B. –3,72 °C C. –1,86 °CD. –0,9 °CE. –0,36 °C14. Jika 10 gram zat di bawah ini dilarutkan dalam 1 kg air, maka zat yang akan memberikan larutan dengan titik beku paling rendah adalah ... .A. etanol, C2H5OH B. gliserin, C3H8O3C. glukosa, C6H12O6D. metanol, CFraksi molH3OHE. semua zat tersebut memberikan efek yang sama.15. Kenaikan titik didih molal air = 0,5 °C. Jika 1 gram H2SO4 dilarutkan dalam 1.000 gram air dan dipanaskan, maka akan mendidih pada suhu ... .A. 100 °C B. 100,5 °C C. 101°CD. 101,5 °CE. 102 °CII. Kerjakan soal-soal berikut ini dengan benar! 1. Apa yang dimaksud dengan sifat koligatif larutan?
Kimia XII SMA 2. Bagaimana pengaruh zat terlarut yang sukar menguap dalam larutan terhadap tekanan uap pelarut? 3. Tekanan uap jenuh air pada 100 °C adalah 760 mmHg. Berapa tekanan uap jenuh larutan glukosa 10% pada 100 °C? (Ar C = 12, O = 16, H = 1) 4. Apa yang dimaksud dengan penurunan titik beku larutan? 5. Sebanyak 18 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 500 gram air. Tentukan titik didih larutan itu jika diketahui Kb air = 0,52 °C! 6. Larutan 3 gram suatu zat X dalam 100 gram air mendidih pada 100,26 °C. Jika Kb air = 0,59 °C, tentukan massa molekul relatif zat X tersebut! 7. Apakah yang dimaksud dengan tekanan osmotik? 8. Berapa tekanan osmotik larutan sukrosa 0,0010 M pada suhu 25 °C? 9. Sebutkan kegunaan pengukuran tekanan osmotik!10. Supaya air sebanyak 1 ton tidak membeku pada suhu –5 °C, ke dalamnya harus dilarutkan garam dapur yang jumlahnya tidak boleh kurang dari berapa? (Kf air = 1,86 °C, Mr NaCl = 58,5)