Halaman
PUSAT PERBUKUANPUSAT PERBUKUANDepartemen Pendidikan NasionalDepartemen Pendidikan Nasional
iiMudah dan Aktif Belajar Kimiauntuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah AliyahProgram Ilmu Pengetahuan AlamPenulis:Yayan SunaryaAgus SetiabudiPenyunting:Intan Permata ShariatiPewajah Isi:Adam IndrayanaPewajah Sampul:A. PurnamaPereka Ilustrasi:S. RiyadiUkuran Buku:21 x 29,7 cmHak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit Setia Purna Inves, PTDiterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009Diperbanyak oleh ....Hak Cipta Pada Departemen Pendidikan Nasionaldilindungi oleh Undang-Undang540.7YAYYAYAN SunaryamMudah dan Aktif Belajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam / penulis, Yayan Sunarya, AgusSetiabudi ; penyunting, Intan Permata Shariati, Yana Hidayat ; ilustrasi, S.Riyadi. — Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009. viii, 298 hlm. : ilus. ; 30 cm.Bibliografi : hlm. 297IndeksISBN 978-979-068-721-9 (No. Jil Lengkap)ISBN 978-979-068-724-01. Kimia-Studi dan Pengajaran I. Judul II. Agus SetiabudiIII. Intan Permata Shariati V. S. Riyadi
iiiPuji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun2009, telah membeli hak cipta buku teks pelajaran ini dari penulis/penerbituntuk disebarluaskan kepada masyarakat melalui situs internet (website)Jaringan Pendidikan Nasional.Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikandan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhi syaratkelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui PeraturanMenteri Pendidikan Nasional Nomor 22 Tahun 2007 tanggal 25 Juni 2007.Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada parapenulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para siswadan guru di seluruh Indonesia.Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan,dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun, untukpenggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhiketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku tekspelajaran ini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruhIndonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapatmemanfaatkan sumber belajar ini.Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada parasiswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya.Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karenaitu, saran dan kritik sangat kami harapkan.Jakarta, Juni 2009Kepala Pusat PerbukuanKata Sambutan
ivKata PengantarSampai saat ini, buku-buku kimia untuk SMA/MA yang berkualitas dirasakanmasih kurang. Sementara itu, tuntunan terhadap pemahaman prinsip-prinsipilmu Kimia sangat tinggi. Lebih-lebih perkembangan ilmu pengetahuan danteknologi yang didasari oleh ilmu Kimia semakin menantang dan sangatbervariasi dalam aplikasinya. Oleh sebab itu, kami berharap dengan terbitnyabuku ini, belajar kimia yang membutuhkan gabungan banyak konsep (baikkonsep yang relevan dengan ketermasaan maupun konsep baru) danpengembangan keterampilan analisis bagi siswa SMA/MA dapat terpenuhi.Ada dua hal yang berkaitan dengan Kimia, yaitu Kimia sebagai produk danKimia sebagai proses kerja ilmiah. Kimia sebagai produk adalah pengetahuanKimia yang berupa fakta, konsep, prinsip, hukum,dan teori. Kimia sebagai proseskerja ilmiah merupakan penalaran (keterampilan) dari hasil penguasaan dalampembelajaran materi secara praktis dan analisis.Mata pelajaran Kimia di SMA/MA merupakan panduan untuk mempelajarisegala sesuatu tentang zat yang meliputi komposisi, struktur dan sifat,perubahan, dinamika, dan energetika zat yang melibatkan konsep dan aplikasi.Oleh karena itu, ilmu Kimia banyak melibatkan konsep-konsep danpengembangan keterampilan analisis.Melihat pentingnya pelajaran Kimia di sekolah, penerbit mencobamenghadirkan buku yang dapat menjadi media belajar yang baik bagi Anda.Sebuah buku yang akan memandu Anda untuk belajar Kimia dengan baik.Sebuah buku yang disusun dan dikembangkan untuk memberikan dasar-dasarpengetahuan, keterampilan, keahlian, dan pengalaman belajar yang bermanfaatbagi masa depan Anda.Demikianlah persembahan dari penerbit untuk dunia pendidikan. Semogabuku ini dapat bermanfaat.Bandung, Mei 2007Penerbit
v5421367981012111516131423212219201718Cakupan materi pembelajaran pada buku ini disajikan secara sistematis, komunikatif, dan integratif. Di setiap awalbab dilengkapi gambar pembuka pelajaran, bertujuan memberikan gambaran materi pembelajaran yang akan dibahas,dan mengajarkan Anda konsep berpikir kontekstual dan logis sekaligus merangsang cara berpikir lebih dalam. Selain itu,buku ini juga ditata dengan format yang menarik dan didukung dengan foto dan ilustrasi yang representatif. Bahasadigunakan sesuai dengan tingkat kematangan emosional Anda sehingga Anda lebih mudah memahami konsep materinya.Buku Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk SMA Kelas XII ini terdiri atas sembilan bab, yaitu Sifat Koligatif Larutan;Reaksi Redoks dan Elektrokimia; Deskripsi Unsur-Unsur Golongan Utama; Unsur-Unsur Transisi Periode Keempat;Keradioaktifan; Senyawa Organik; Senyawa Aromatik; Makromolekul dan Lemak. Untuk lebih jelasnya, perhatikan petunjukuntuk pembaca berikut.(1) Judul Bab, disesuaikan dengan tema materi dalam bab.(2) Hasil yang harus Anda capai, tujuan umum yang harus Anda capai padabab yang Anda pelajari.(3) Setelah mempelajari bab ini, kamu harus mampu, kemampuan yangharus Anda kuasai setelah mempelajari bab.(4) Gambar Pembuka Bab, disajikan untuk mengetahui contoh manfaatdari materi yang akan dipelajari.(5) Advanced Organizer, disajikan untuk menumbuhkan rasa ingin tahu darimateri yang akan dipelajari dan mengarahkan Anda untuk lebih fokus terhadapisi bab.(6)Tes Kompetensi Awal, merupakan syarat yang harus Anda pahami sebelummemasuki materi pembelajaran.(7)Materi Pembelajaran, disajikan secara sistematis, komunikatif, integratif,dan sesuai dengan perkembangan ilmu dan teknologi sehingga Anda dapattertantang untuk belajar lebih jauh.(8) Gambar dan Ilustrasi, sesuai dengan materi dalam bab yang disajikansecara menarik dan mudah dipahami.(9)Aktivitas Kimia, tugas yang diberikan kepada Anda berupa analisismasalah atau kegiatan di laboratorium sehingga dapat menumbuhkansemangat inovasi, kreativitas, dan berpikir kristis.(10) Mahir Menjawab, merupakan sarana bagi Anda dalam persiapan meng-hadapi Ujian Akhir dan SPMB sehingga mempunyai nilai tambah.(11) Kegiatan Inkuiri, menguji pemahaman Anda secara terbukaberdasarkan konsep yang telah Anda pelajari sehingga Anda tertarik untukbelajar lebih dalam.(12) Catatan, menyajikan informasi dan keterangan singkat secara bilin-gual berkaitan dengan konsep yang dipelajari.(13) Kata Kunci, panduan Anda dalam mempelajari konsep materi.(14) Sekilas Kimia, berisi informasi menarik dan aplikatif berdasarkan materibab yang dipelajari sehingga dapat menumbuhkan semangat bekerja kerasdan belajar lebih jauh.(15) Contoh, menyajikan contoh-contoh soal dengan jawaban yang kongkretdan jelas berkaitan dengan materi yang disajikan.(16) Tes Kompetensi Subbab, menguji pemahaman Anda terhadap materidalam setiap subbab.(17) Rangkuman,merupakan ringkasan materi pembelajaran bab.(18) Peta Konsep, menggambarkan hubungan antarkonsep sehinggamemudahkan Anda mempelajari materi dalam bab.(19)Refleksi, sebagai cermin diri bagi Anda setelah mempelajari materi diakhir pembelajaran setiap bab.(20) Evaluasi Kompetensi Bab, merupakan penekanan terhadap pemahamankonsep materi, berkaitan dengan materi dalam bab.(21)Proyek Semester,disajikan agar Anda dapat menggali dan memanfaatkan informasi, menyelesaikan masalah, danmembuat keputusan dalam kerja ilmiah.(22) Evaluasi Kompetensi Kimia Semester, disajikan untuk evaluasi Anda setelah mempelajari semester yangbersangkutan.(23) Evaluasi Kompetensi Kimia Akhir Tahun, disajikan untuk evaluasi Anda setelah mempelajari seluruh bab.Panduan untuk Pembaca
viKata Sambutan • iiiKata Pengantar • ivPanduan untuk Pembaca • vBab 2Reaksi Redoksdan Elektrokimia • 27A. Penyetaraan Reaksi Redoks • 28B. Sel Elektrokimia • 33C. Sel Elektrolisis • 42D. Korosi dan Pengendaliannya • 50Rangkuman • 55Peta Konsep • 56Refleksi • 56Evaluasi Kompetensi Bab 2 • 57Bab 4Unsur-Unsur TransisiPeriode Keempat • 101A. Kecenderungan Periodik Unsur Transisi •102B. Senyawa Kompleks • 106C. Sumber dan Kegunaan Unsur Transisi •111D. Pengolahan Logam (Metalurgi) • 116Rangkuman • 120Peta Konsep • 121Refleksi • 121Evaluasi Kompetensi Bab 4 • 122Bab 1Sifat Koligatif Larutan • 1A. Satuan Konsentrasi dalam Sifat Koligatif• 2B. Penurunan Tekanan Uap • 3C. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan TitikBeku • 8D. Diagram Fasa • 12E. Tekanan Osmotik Larutan • 15F.Sifat Koligatif Larutan Elektrolit • 18Rangkuman • 22Peta Konsep • 23Refleksi • 23Evaluasi Kompetensi Bab 1 • 24Bab 3Deskripsi Unsur-UnsurGolongan Utama • 61A. Unsur-Unsur Gas Mulia • 62B. Unsur-Unsur Halogen • 66C. Unsur-Unsur Golongan Alkali • 73D. Unsur-Unsur Golongan Alkali Tanah • 79E. Aluminium dan Senyawanya • 84F.Karbon dan Silikon • 88G. Nitrogen, Oksigen, dan Belerang • 90Rangkuman • 95Peta Konsep • 96Refleksi • 96Evaluasi Kompetensi Bab 3 • 97Daftar Isi
viiBab 6Senyawa Organik • 153A. Gugus Fungsional Senyawa Karbon •154B. Haloalkana • 155C. Alkohol dan Eter • 159D. Aldehid dan Keton • 170E. Asam Karboksilat dan Ester • 177F.Senyawa Karbon Mengandung Nitrogen• 185Rangkuman • 187Peta Konsep • 188Refleksi • 189Evaluasi Kompetensi Bab 6 • 190Bab 7Senyawa Aromatik • 195A. Struktur dan Kereaktifan SenyawaBenzena dan Turunannya • 196B. Kegunaan Senyawa Benzena danTurunannya • 204C. Senyawa Polisiklik dan Heterosiklik •207Rangkuman • 214Peta Konsep • 215Refleksi • 215Evaluasi Kompetensi Bab 7 • 216Bab 9Lemak • 247A. Struktur dan Sifat-Sifat Lemak • 248B. Sumber dan Kegunaan Lemak • 253C. Sabun dan Detergen • 257Rangkuman • 262Peta Konsep • 262Refleksi • 262Evaluasi Kompetensi Bab 9 • 263Proyek Semester 2 • 266Evaluasi Kompetensi Kimia Semester 2 • 267Evaluasi Kompetensi Kimia Akhir Tahun • 271Bab 8Makromolekul • 221A. Polimer • 222B. Karbohidrat • 227C. Protein • 233Rangkuman • 241Peta Konsep • 242Refleksi • 242Evaluasi Kompetensi Bab 8 • 243Bab 5Keradioaktifan • 125A. Kestabilan Inti • 126B. Kegunaan Radioisotop • 133C. Reaksi Fisi dan Fusi • 138Rangkuman • 142Peta Konsep • 143Refleksi • 143Evaluasi Kompetensi Bab 5 • 144Proyek Semester 1 • 147Evaluasi Kompetensi Kimia Semester 1 • 148Apendiks 1 • 275Apendiks 2 • 283Senarai • 286Indeks • 291Daftar Pustaka • 297
viii
Sifat Koligatif LarutanApakah Anda mempunyai teman atau kerabat yang memiliki penyakittekanan darah tinggi? Jika ya, tentu dokter akan menyarankan temanatau kerabat Anda itu untuk mengurangi konsumsi garam-garaman.Mengapa pula pedagang es menaburkan garam dapur (NaCl) di dalamtempat penyimpanan es? Kemudian, mengapa di wilayah yang memilikimusim dingin, garam-garam, seperti CaCl2 dan NaCl ditaburkan ke jalan-jalan atau trotoar yang bersalju? Tentunya semua peristiwa itu berkaitandengan bab yang akan kita pelajari sekarang, yaitu sifat-sifat koligatiflarutan. Apakah sifat koligatif larutan itu?Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung padajenis zat terlarut, tetapi bergantung pada konsentrasinya. Sifat koligatifberbeda dengan sifat-sifat larutan yang sudah Anda pelajari sebelumnya,seperti daya hantar listrik, asam basa, dan kesetimbangan ion-ion dalamlarutanyang bergantung pada jenis zat terlarut. Apakah sifat-sifat koligatiflarutan itu dan apakah yang memengaruhi sifat-sifat koligatif larutan?Jawabannya akan Anda ketahui setelah mempelajari bab ini.A. Satuan Konsentrasidalam Sifat KoligatifB. Penurunan TekananUapC. Kenaikan Titik Didihdan Penurunan TitikBekuD. Diagram FasaE. Tekanan Osmotik LarutanF. Sifat KoligatifLarutan Elektrolit•menjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titikbeku larutan, dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan;•membandingkan sifat koligatif larutan nonelektrolit dengan sifat koligatiflarutan elektrolit yang konsentrasinya sama berdasarkan data percobaan.Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan nonelektrolit dan elektrolit.Hasil yang harus Anda capai:1Di negara yang memiliki musim dingin, salju yang menumpuk di jalan raya dan trotoardicairkan dengan cara menaburkan garam (penurunan titik beku), seperti CaCl2dan NaCl.Sumber:Chemistry For You, 2001Bab1
2Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIIA.Satuan Konsentrasi dalam Sifat KoligatifDi Kelas XI, Anda telah belajar satuan konsentrasi larutan berupakemolaran. Pada topik berikut, Anda akan diperkenalkan dengan satuankonsentrasi larutan yang digunakan dalam menentukan sifat koligatiflarutan, yaitu fraksi mol (X) dan kemolalan atau molalitas(m).1.Fraksi MolKomposisi zat-zat dalam larutan dapat dinyatakan dalam satuan fraksimol (X). Fraksi mol zat A (XA) menyatakan perbandingan jumlah mol zatA terhadap jumlah mol total zat-zat yang terdapat dalam larutan.==mol Amol Atotal mol semua komponenmol A + mol B + ... + mol ke-nAXJumlah fraksi mol semua komponen sama dengan satu.XA + XB + XC + ... = 12.Kemolalan (Molalitas)Kemolalan (m) didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam satukilogram pelarut. Dalam bentuk persamaan dirumuskan sebagai berikut.jumlah mol zat terlarutmolalitas =jumlah massa pelarut (kg)1.Apakah yang dimaksud dengan larutan? Apa saja yang memengaruhi sifatfisik dan kimia suatu larutan?2.Apakah perbedaan larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit?Tes Kompetensi AwalMenghitung Fraksi MolBerapakah fraksi mol benzena (C6H6) dan toluena (C7H8) dalam larutan yang dibuatdari 600 g benzena dan 400 g toluena?Jawab:•Tentukan mol masing-masing zat•Tentukan fraksi mol zatJumlah mol masing-masing zat:mol C6H6 =1600 g78 g mol−= 7,69 molmol C7H8 =1400 g92 g mol−= 4,35 molFraksi mol masing-masing zat:X C6H6 =7,69 mol7,69 mol + 4,35 mol= 0,64X C7H8 =4,35 mol7,69 mol + 4,35 mol= 0,36Jumlah fraksi mol semua komponen harus sama dengan satu, Xbenzena + Xtoluena = 1Contoh1.1Jika hanya dua zat yang membentuklarutan maka:XA = 1 – XB atau XB = 1 – XAIf there are only two substancesforming solution so that:XA = 1 – XB or XB = 1 – XANoteCatatan
3Sifat Koligatif LarutanB.Penurunan Tekanan Uap (ΔΔΔΔΔP)Menguap adalah gejala yang terjadi pada molekul-molekul zat cairmeninggalkan permukaan cairan membentuk fasa gas. Gejala inidisebabkan oleh molekul-molekul pada bagian permukaan cairan memilikienergi yang dapat mengatasi gaya antaraksi di antara molekul-molekulcairan. Gaya antaraksi antarmolekul pada permukaan cairan dinamakantegangan permukaan. Jadi, molekul-molekul yang menguap memiliki energilebih besar daripada tegangan permukaan.1.Tekanan UapKemudahan suatu zat menguap ditentukan oleh kekuatan gayaantarmolekul (tegangan permukaan). Semakin lemah gaya antarmolekulsemakin mudah senyawa itu menguap.Pada kondisi apa kemolalan sama dengan kemolaran? Bagaimana membuat larutandengan kemolalan dan kemolaran sama? Diskusikan dengan teman-teman Anda.Kegiatan InkuiriRumusan molalitas dapat dinyatakan dalam bentuk lain, yaitu:molalitas =1massa zat terlarut (g)massa molar zat terlarut (g mol )−×1konversi berat, 1.000 (g kg )massa pelarut (g)−Menghitung Molalitas LarutanBerapakah molalitas larutan yang dibuat dari 6 g glukosa (Mr=180) yang dilarutkanke dalam 100 g air.Jawab:Massa zat terlarut 6 g; massa molar zat terlarut 180 g mol–1; massa pelarut 100 g.molalitas = massa glukosamassa molar glukosa×1(1.000 g kg )massa air−molalitas = 16g180 g mol−×1(1.000 g kg )100 g− =0,3 mol kg–1Jadi, molalitas larutan glukosa adalah 0,3 m.Contoh1.2Kata Kunci•Sifat koligatif•Jumlah zat terlarut•Fraksi mol•kemolalan1.Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan 46 getanol (CH3COOH) dan 44 g air. Berapakah fraksimol masing-masing zat dalam larutan itu?2.Umumnya, formalin yang dijual di pasaran adalah 40%berat CH2O dalam air. Berapakah fraksi mol formalindalam larutan tersebut?Tes Kompetensi SubbabA3.Sebanyak 50 g gula pasir (C12H22O11) dilarutkan kedalam 500 g air. Berapakah molalitas larutan gulatersebut?4.Suatu larutan antibeku mengandung 40% berat etilenglikol (C2H6O2). Jika massa jenis larutan 1,05 g mL–1,berapa molalitas larutan tersebut?Kerjakanlah di dalam buku latihan.
4Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIIGambar 1.1Uap dan cairan membentukkesetimbangan dinamis.UapCairanPuapPada suhu rendah, molekul-molekul zat dapat meninggalkanpermukaan cairan membentuk kesetimbangan dengan cairan yang beradadi permukaannya (Gambar 1.1). Molekul-molekul fasa uap menimbulkantekanan yang disebut tekanan uap.Faktor-faktor yang memengaruhi tekanan uap salah satunya adalahsuhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin besar tekanan uapnya.Contohnya adalah tekanan uap air berbeda pada setiap temperatur sepertiditunjukan pada Tabel 1.1.Air mendidih pada suhu 100°C, tetapi mengapa pakaian yang dijemur pada suhu kamar(25–30)°C dapat mengering? Jelaskan (hubungkan dengan proses penguapan).Kegiatan Inkuiri2.Penurunan Tekanan Uap LarutanApa yang terjadi dengan tekanan uap jika ke dalam suatu cairan(misalnya, air) dimasukkan zat yang tidak mudah menguap (misalnya,gula pasir)?Adanya zat terlarut nonvolatile(tidak mudah menguap) di dalam suatupelarut dapat menurunkan tekanan uap pelarut. Akibatnya, tekanan uaplarutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Mengapa? Untukmemahami bagaimana pelarutan zat yang tidak mudah menguap berpengaruhterhadap tekanan uap pelarut, lakukan oleh Anda eksperimen berikut.PelarutLarutanGambar 1.2Zat terlarut nonvolatil menurunkanpenguapan pelarut.Tabel 1.1Tekanan Uap AirSuhu (°C)Tekanan (mmHg)051015202224252728293035404550556065707580901004,606,509,2012,8017,5019,8022,4023,8026,7028,3030,0031,8042,2055,3071,9092,50118,00149,40187,50233,70289,10355,10525,80760,00Sumber:General Chemistry, 1990di permukaannya (
5Sifat Koligatif LarutanPelarutan Zat yang Tidak MenguapTujuanMenjelaskan pelarutan zat yang tidak menguap.Alat1.Gelas2.Wadah tertutupBahan1.Aquades2.Larutan gula 60% b/bLangkah Kerja1.Sediakan dua buah gelas. Gelas pertama diisi dengan aquades dan gelas keduadiisi dengan larutan gula 60% b/b. Usahakan volume cairan dalam keduagelas sama.2.Simpan kedua gelas itu dalam wadah yang tertutup rapat, misalnya desikatorselama satu hari.3.Setelah satu hari, amati yang terjadi dalam kedua cairan itu.Pertanyaan1.Apa yang terjadi dengan cairan dalam kedua wadah itu?2.Mengapa air murni berpindah ke gelas yang berisi larutan gula?3.Apakah yang dapat Anda simpulkan dari percobaan ini. Diskusikan denganteman sekelompok Anda.Faktor-faktor apa sajakahyang menyebabkan tekanan uap larutan lebih rendah daritekanan uap pelarutnya? Misalnya, larutan etanol dalam air. Hubungkan dengan gayaantarmolekul atau ikatan hidrogen etanol-air dan air-air.Kegiatan InkuiriSetelah dibiarkan beberapa waktu, volume larutan gula bertambah,sedangkan volume air murni berkurang. Mengapa?Fakta tersebut dapat dijelaskan jika tekanan uap air murni lebih besardari tekanan larutan yang mengandung zat nonvolatil, dan adanyakesetimbangan dinamis antara fasa uap dan cairannya. Oleh karena tekananuap air murni lebih besar dari tekanan uap larutan gula maka untuk mencapaikeadaan kesetimbangan, uap air murni akan diserap oleh larutan gulasampai tekanan uap di atas permukaan kedua cairan itu sama dansetimbang. Proses tersebut menghasilkan perpindahan molekul-molekul airdari pelarut murni melalui fasa uap ke dalam larutan gula sampai tekananuap pada kedua permukaan cairan mencapai kesetimbangan.Aktivitas Kimia 1.1Kata Kunci•Gaya antaraksi antarmolekul•Tegangan permukaan•Zat terlarut nonvolatil•Tekanan uap •Hukum RaoultKeadaan AkhirLarutan gulaPelarut (air)Larutan gulaKeadaan Awal
6Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XII3.Hukum RaoultTekanan uap larutan yang mengandung zat terlarut nonvolatile telahdikaji oleh Francois M. Raoult, sehingga dihasilkan Hukum Raoult. Dalambentuk persamaan dinyatakan sebagai berikut.Plarutan = XpelarutPopelarutKeterangan:Plarutan= tekanan uap larutanXpelarut= fraksi mol pelarutPopelarut= tekanan uap pelarut murniSecara matematis, Hukum Raoult merupakan persamaan linear:Y = mXKeterangan:Y=Plarutanm=PopelarutX=XpelarutJikaPlarutan diekstrapolasikan terhadap Xpelarut, akan dihasilkan garislurus dengan kemiringan menunjukkan Popelarut (Gambar 1.3).Penurunan tekanan uap (ΔP) pelarut akibat adanya zat terlarutnonvolatil dapat dihitung dari Hukum Raoult, yaitu:Plarutan = XpelarutPopelarutOleh karena (Xpelarut + Xterlarut) = 1, atau (Xpelarut = 1 – Xterlarut) makaPlarutan= (1 – Xterlarut)Popelarut=Popelarut – XterlarutPopelarutDengan menata ulang persamaan di atas, diperoleh:Popelarut – Plarutan = XterlarutPopelarut(Popelarut – Plarutan) adalah selisih antara tekanan uap pelarut murnidan tekanan uap larutan (ΔP). Jadi, penurunan tekanan uap pelarutmurni dapat dirumuskan sebagai berikut.ΔP = XterlarutPopelarutGambar 1.3Hubungan tekanan uap larutanterhadap fraksi mol pelarutSumber:www.uned.esSekilasKimiaFrancois Marie Raoult adalahseorang ahli kimia-fisika Prancis.Pada 1886 dia berhasil menemukanhubungan antara tekanan uaplarutan dan zat terlarut. Hubungantersebut diungkapkan dalam bentukpersamaan yang dikenal denganHukum Raoult.Francois Marie Raoult(1830–1901)Menghitung Tekanan Uap LarutanHitunglah penurunan tekanan uap yang dibuat dari pelarutan 9,5 g tiourea (Mr = 76) kedalam 90 g air (tekanan uap air pada 25°C adalah 23,76 mmHg).Jawab:•Hitung fraksi mol masing-masing zat•Tentukan tekanan uap larutan menggunakan Hukum Raoult•Tentukan ΔPJumlah mol masing-masing zat adalahmol tiourea =19, 5 g76 g mol-=0,125 molmol air = 190 g18 g mol- = 5 molContoh1.3PlarutanP°larutanXpelarut01
7Sifat Koligatif LarutanTekanan uap larutan dapat digunakan untuk menentukan massamolekul relatif zat terlarut. Dengan menata ulang persamaan HukumRaoult maka diperoleh fraksi mol pelarut, yaitu:Xpelarut=larutanopelarutPPBerdasarkan fraksi mol pelarut, mol zat terlarut dapat diketahuisehingga massa molekul relatifnya dapat ditentukan.Xpelarut=mol pelarutmol pelarut + mol terlarut;atau mol terlarut = mol pelarut pelarut11⎛⎞−⎜⎟⎜⎟⎝⎠XDengan demikian, persamaan untuk menentukan massa molekulrelatif zat terlarut adalahMr terlarut = pelarutmassa zat terlarut (gram)1mol pelarut1−⎛⎞⎜⎟⎝⎠XMenentukan Mr dari Tekanan Uap LarutanUrea sebanyak 12 g dilarutkan dalam 90 g air pada 40°C, tekanan uap larutan adalah 53,17mmHg. Jika tekanan uap air murni pada suhu tersebut 55,3 mmHg, berapakah Mr urea?Jawab:Tahap: (1) Hitung fraksi mol air menggunakan Hukum Raoult(2) Hitung mol urea berdasarkan fraksi mol air(3) Hitung Mr ureaFraksi mol air:Xair = larutanopelarutPP=53,17 mmHg55, 3 mmHg=0,96mol air = 190 g18 g mol−=5 molJumlah mol urea:mol urea = mol airair11X⎛⎞−⎜⎟⎝⎠= 5 mol 110, 96⎛⎞−⎜⎟⎝⎠ = 0,2 molMr urea = 12g0,2 mol=60 g mol–1Jadi, massa molekul relatif urea adalah 60.Contoh1.4Kata Kunci•Penurunan tekanan uap•Massa molekul relatifFraksi mol air adalahXair = 2222mol H Omol H O+ mol CS(NH )= 0,975Plarutan=XairP°air= (0,975) (23,76 mmHg) = 23,166 mmHgJadi, tekanan uap air turun dengan adanya tiourea. Besarnya penurunan tekanan uapadalahΔP = (23,76 – 23,166) mmHg = 0,59 mmHg
8Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIIC.Kenaikan Titik Didihdan Penurunan Titik BekuSuatu zat cair dikatakan mendidih jika tekanan uapnya sama dengantekanan atmosfer (tekanan udara luar) di atas permukaan cairan. Adapunsuatu zat dikatakan membeku jika partikel-partikel zat itu berada dalamkisi-kisi kesetimbangan sehingga tidak terjadi gerakan partikel, selaingetaran di tempatnya.Semakin tinggi suatu tempat, semakin rendah tekanan udaranya. Bagaimana titikdidih air di pegunungan dibandingkan di pantai? Di daerah mana peluang terbesarterkena penyakit akibat bakteri yang terdapat dalam air minum?Kegiatan InkuiriTabel 1.2Tetapan Kenaikan Titik Didih Molal (Kd)Beberapa PelarutPelarutTitik Didih(°C)Kd(°C m–1)Air (H2O)Benzena (C6H6)Karbon tetraklorida (CCl4)Etanol (C2H6O)Kloroform (CHCl3)Karbon disulfida (CS2)10080,176,878,461,246,20,522,535,021,223,632,341.Kenaikan Titik Didih LarutanOleh karena tekanan uap larutan zat nonvolatil lebih rendah daripelarut murninya maka untuk mendidihkan larutan perlu energi lebihdibandingkan mendidihkan pelarut murninya. Akibatnya, titik didihlarutan akan lebih tinggi daripada pelarut murninya.Besarnya kenaikan titik didih larutan, ΔTd (relatif terhadap titikdidih pelarut murni) berbanding lurus dengan kemolalan larutan. Dalambentuk persamaan dinyatakan dengan: ΔTd≈m, atauΔTd=Kd×mKd adalah tetapan kesetaraan titik didih molal. Harga Kd bergantungpada jenis pelarut (Tabel 1.2).Sumber:General Chemistry, 19901.Hitunglah tekanan uap larutan pada 35°Cyangdibuat dengan melarutkan 18 g sukrosa dalam 72 gair. Tekanan uap air murni pada suhu tersebut 42,2mmHg.2.Suatu larutan dibuat dari pelarutan 6,5 g naftalena kedalam 60 g kloroform (CHCl3). Hitunglah penurunanTes Kompetensi SubbabBtekanan uap kloroform pada 20°C. Diketahui tekananuap kloroform murni pada 20°C = 156 mmHg.3.Glukosa sebanyak 18 g dilarutkan dalam 125 g airpada 40°C. Tekanan uap larutan tersebut adalah 54,5mmHg. Jika tekanan uap air murni pada suhu tersebut55,3 mmHg, hitunglah Mr glukosa.Kerjakanlah di dalam buku latihan.
9Sifat Koligatif LarutanData kenaikan titik didih larutan dapat dipakai untuk menentukanmassa molekul relatif zat terlarut. Oleh karena kenaikan titik didihberbanding lurus dengan molalitas larutan maka massa molekul relatifzat terlarut dapat ditentukan dengan mengubah persamaan molalitasnya.1rmassa zat terlarut1.000 g kg=M zat terlarutmassa pelarutddTK−Δ×1rdmassa zat terlarut1.000 g kgM zat terlarut =massa pelarutdKT−××ΔUntuk membuktikan kenaikan titik didih larutan, Anda dapatmelakukan percobaan berikut.Pada Tabel 1.2 tampak bahwa Kd air = 0,52°C m–1. Artinya, suatularutan dalam air dengan konsentrasi satu molal akan mendidih padasuhu lebih tinggi sebesar 0,52°C dari titik didih air. Dengan kata lain,titik didih larutan sebesar 100,52°C.Menghitung Titik Didih LarutanSuatu larutan dibuat dengan melarutkan 5 g gliserol (C3H8O3, Mr =92) ke dalam 150g air. Berapakah titik didih larutan, jika titik didih air 100°C? (Kd air = 0,52°C m–1)Jawab:molalitas larutan =115 g1.000 g kg=0,36 m150 g92 g mol−−×ΔTd = Kd×m= 0,52°C m–1 × 0,36 m = 0,19°CJadi, titik didih larutan adalah 100,19°C.Contoh1.5Menghitung Mr Berdasarkan DataTd LarutanZat X sebanyak 7,4 g dilarutkan dalam 74 g benzena menghasilkan titik didih larutansebesar 82,6°C. Tentukan massa molekul relatif zat X. (Titik didih benzena 80,2°C dantetapan titik didih molal benzena 2,53°C m–1)Jawab:Mr X= ()11CmC7,4 g1.000 g2, 3682,6 80,274 gkg−−°°××−= 105,42Jadi, massa molekul relatif zat X adalah 105,42.Contoh1.6Zat antididih yang ditambahkan kedalam radiator berfungsimengurangi penguapan air dalamradiator.Antiboil substance is added intoradioator to decrease waterevaporation in radiator.NoteCatatanKata Kunci•Titik didih larutan•Kenaikan titik didihAktivitas Kimia 1.2Kenaikan Titik Didih LarutanTujuanMembuktikan kenaikan titik didih larutanAlat1.Gelas kimia4.Pembakar bunsen atau spirtus2.Termometer5.Timbangan3.Gelas ukur
10Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XII2.Penurunan Titik Beku LarutanPenambahan zat terlarut nonvolatil juga dapat menyebabkanpenurunan titik beku larutan. Gejala ini terjadi karena zat terlarut tidaklarut dalam fasa padat pelarutnya. Contohnya, jika sirup dimasukkan kedalamfreezer maka gula pasirnya akan terpisah dari es karena gula pasirtidak larut dalam es.Agar tidak terjadi pemisahan zat terlarut dan pelarutnya ketikalarutan membeku, diperlukan suhu lebih rendah lagi untuk mengubahseluruh larutan menjadi fasa padatnya. Seperti halnya titik didih,penurunan titik beku (ΔTb) berbanding lurus dengan kemolalan larutan:ΔTb≈m, atauΔTb = Kb×mKb disebut tetapan penurunan titik beku molal. Harga Kbuntukbeberapa pelarut dapat dilihat pada Tabel 1.3.NilaiKb untuk benzena 5,12°C m–1. Suatu larutan dari zat terlarutnonvolatil dalam pelarut benzena sebanyak 1 molal akan membeku padasuhu lebih rendah sebesar 5,12°C dari titik beku benzena. Dengan katalain, titik beku larutan zat nonvolatil dalam pelarut benzena sebanyak 1molal akan mulai membeku pada suhu (5,5 – 5,12)°C atau 0,38°C.Penerapan dari penurunan titik beku digunakan di negara yangmemiliki musim dingin. Suhu udara pada musim dingin dapat mencapaisuhu di bawah titik beku air. Oleh karena itu, dalam air radiator mobildiperlukan zat antibeku yang dapat menurunkan titik beku air. Zat antibekuyang banyak digunakan dalam radiator adalah etilen glikol (C2H6O2).Selain pada radiator, penerapan dari penurunan titik beku jugadigunakan untuk mencairkan es di jalan-jalan dan trotoar pada musimTabel 1.3Tetapan Penurunan Titik Beku Molal (Kb) Beberapa PelarutPelarutTitik Beku(°C)Kb(°C m–1)Air (H2O)Benzena (C6H6)Etanol (C2H6O)Kloroform (CHCl3)Karbon disulfida (CS2)Naftalena (C10H8)0,005,50 –144,60 –63,50 –111,580,201,865,121,994,683,836,80Dry IcePernahkah Anda memperhatikantempat penyimpanan es ketika Andamembeli es krim di warung?Pembekuan es krim menggunakanapa yang disebut dengan dry ice. Dryiceadalah karbon dioksida (CO2) yangdibekukan.Dry ice lebih padat danlebih dingin daripada es biasa. Dry icememiliki suhu –109,3°F (–78,5°C),sedangkan es tradisional adalah 30°F(0°C). Selain itu, dry ice tidak mencairmelainkan menyublim. Sublimasiadalah proses perubahan suatupadatan langsung menjadi gas. Olehkarena es ini tidak melewati fasa cairmaka dinamakan dry(kering)ice.Sumber:wikipedia.orgSekilasKimiaBahan1.Aquades2.Gula pasir3.Garam dapur (NaCl)Langkah Kerja1.Masukkan 250 mL aquades ke dalam gelas kimia 1 dan 2, kemudian didihkan.2.Ukur suhu aquades pada saat mendidih.3.Masukkan 35 g gula pasir ke dalam aquades (gelas kimia 1) dan 35 g garamdapur ke dalam aquades (gelas kimia 2), kocok kedua larutan itu dan ukurkembali suhu didihnya.Pertanyaan1.Hitunglah kenaikan titik didih larutan gula pasir dan larutan garam dapur.2.Dengan jumlah massa yang sama, adakah perbedaan titik didih antara kedualarutan? Jelaskan alasannya.Sumber:General Chemistry, 1990
11Sifat Koligatif LarutanSama seperti kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan dapatdigunakan untuk menentukan massa molekul relatif zat terlarut.p1rmassa zat terlarut1.000 g kgM zat terlarut =massa elarutbbKT−×ΔMenghitung Penurunan Titik Beku LarutanHitunglah titik beku larutan yang dibuat dari 6,2 g etilen glikol dalam 100 g air.Jawab:molalitas larutan =116, 2 g1.000 g kg100 g62 g mol−−× = 1 mPenurunan titik beku larutan:ΔTb=Kb×m= (1,86°C m–1) ( 1 m) = 1,86°CTitik beku larutan = Titik beku normal air –ΔTb= (0,0 – 1,86)°C = –1,86°CJadi, titik beku larutan etilen glikol adalah –1,86°CContoh1.7Menghitung Mr dari Data ΔΔΔΔΔTbSuatu larutan dibuat dengan cara melarutkan 3 g zat X ke dalam 100 mL air. Jika titikbeku larutan – 0,45°C, berapakah massa molekul relatif zat X?PenyelesaianNilaiKb air = 1,86°C m–1.ΔTb = {0 – (–0,45)}°C = 0,45°CMrX = 1o1o3g1.000g1, 8 6 C m100 g0, 45 Ckg−−×× = 124Jadi, Mr zat X adalah 124.Contoh1.8Aktivitas Kimia 1.3Penurunan Titik Beku LarutanTujuanMembuktikan penurunan titik beku larutan.Alat1.Tabung reaksi4.Stopwatch2.Gelas kimia5.Timbangan3.Termometer6.Pembakar bunsen atau spirtusBahan1.Naftalena2.Belerang3.AirLangkah KerjaA. Penentuan titik beku pelarut murni (naftalena)1.Ke dalam tabung reaksi besar dimasukkan 15 g naftalena dan gelas kimia diisidengan air 23bagiannya.2.Panaskan air dalam gelas kimia hingga suhu mencapai ± 90°C.Kata Kunci•Titik beku larutan•Penurunan titik bekudingin. Hal ini dilakukan dengan cara menaburkan garam-garam, sepertiCaCl2 dan NaCl sebagai penurun titik beku air sehingga es dapat mencair.
12Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XII3.Padamkan pembakar, kemudian catat penurunan suhu setiap ½ menit hingga± 70°C.4.Titik beku adalah pada saat tidak berubah untuk 1–2 menit.5.Buatlah grafik penurunan suhu naftalena sebagai fungsi waktu dan tentukantitik beku pelarut naftalena dari grafik tersebut.B. Titik beku larutan belerang dalam naftalena1.Panaskan kembali air dalam gelas kimia hingga semua naftalena mencairkembali. Setelah semua naftalena mencair, tambahkan 2,56 gram belerang kedalam naftalena cair, aduk sampai semua belerang larut dalam naftalena.2.Padamkan pembakaran, lakukan pengukuran suhu seperti kegiatan A hingga± 70°C.3.Buatlah grafik dan tentukan titik beku larutan belerang dalam naftalenadari grafik tersebut.4.Bandingkan hasil pengamatan pada langkah kerja A dan langkah kerja B.Diskusikan dengan teman sekelompok Anda dan presentasikan di depan kelas.Pedagang es lilin atau es krim menambahkan es batu dan garam dapur di sekelilingbagian luar wadah es. Mengapa harus ditambah garam dapur?Kegiatan InkuiriD.Diagram FasaDiagram fasa adalah ungkapan perubahan keadaan dasar fasa suatu zatdalam bentuk diagram. Diagram fasa dapat dinyatakan berdasarkan perubahansuhu (°C) dan tekanan (atm), dinamakan diagram P – T. Dalam diagramfasa terdapat kurva kesetimbangan antara fasa padat, cair, dan gas.1.Diagram Fasa AirSeperti Anda ketahui, air dapat berada dalam fasa gas, cair, danpadat bergantung pada suhu dan tekanan. Ketiga fasa tersebut dapatdiungkapkan dalam bentuk diagram P – T (Gambar 1.4).Kerjakanlah di dalam buku latihan.1.Berapakah kenaikan titik didih larutan yang dibuatdengan melarutkan 18 g glukosa (C6H12O6) kedalam 500 mL air? (ρ air = 1 g mL–1)2.Berapakah titik didih larutan yang dibuatdengan melarutkan 9,2 g gliserol (C3H8O3)ke dalam 100 g air?3.Suatu zat nonvolatil sebanyak 16 g dilarutkandalam 38 g CS2. Berapakah Mr zat tersebutjika kenaikan titik didihnya 1,17°C? DiketahuiKd CS2 = 2,34°C m–1.4.Suatu larutan dibuat dengan cara melarutkan12,8 g zat X dalam 200 g benzena. BerapakahMr zat tersebut jika kenaikan titik didihnya81,265°C. Diketahui Kd (C6H6) = 2,53°C m–1dan titik didih C6H6 = 80,1°C.Tes Kompetensi SubbabC5.Hitunglah titik beku larutan 7,7 g propilen glikol(OH–CH2–(OH)CH–CH3) dalam 500 mL air.6.Suatu larutan gula dalam air mendidih padasuhu 100,78°C, berapakah titik beku larutangula tersebut?7.Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 4,9 gsukrosa dalam 175 mL air. Hitung titik bekularutan ini.8.Safrole diekstrak dari minyak sassafras dandipakai untuk pemberi aroma pada ‘rootbeer’. Cuplikan safrole 2,4 g dilarutan dalam103 g difenil eter. Larutan membeku pada25,7oC. Jika titik beku difenil eter murniadalah 26,84oC dan tetapan penurunan titikbeku molal 8°C m–1, hitunglah Mr safrole.
13Sifat Koligatif LarutanPada diagram fasa tersebut terdapat tiga kurva yang membagi diagramke dalam daerah padat, cair, dan gas. Pada setiap daerah, menunjukkankeadaan wujud zat yang stabil.Setiap titik pada kurva menunjukkan hubungan tekanan dan suhu.Kurva AB yang membagi wilayah padat dan cair, menyatakan keadaanpadat dan cair berada dalam keadaan setimbang:Padat U CairKurva tersebut memberikan informasi tentang titik leleh padatanatau titik beku cairan pada suhu dan tekanan tertentu. Umumnyapeleburan (padat → cair) atau pembekuan (cair → padat) tidakdipengaruhi oleh tekanan sehingga kurva AB cenderung membentukgaris lurus.Kurva AB untuk air agak miring ke kiri karena pembentukan espada tekanan tinggi suhunya turun sebesar 1°C dari keadaan normal (1atm). Hal ini disebabkan pada keadaan cair kurang rapat dibandingkanpada keadaan padat.Kurva AC yang membagi wilayah cair dan gas memberikan informasitentang tekanan uap air pada berbagai suhu. Kurva tersebut menunjukkangaris kesetimbangan fasa antara cair dan gas. Titik leleh dan titik didihair pada tekanan 1 atm ditunjukkan dengan garis putus-putus, beradapada suhu 0°C dan 100°C.Kurva AD yang membagi wilayah padat dan gas memberikan informasitentang tekanan uap padatan pada berbagai suhu. Kurva tersebutmenunjukkan garis kesetimbangan fasa antara padat dan gas. Kurva iniberpotongan dengan kurva yang lain pada titik A. Titik A dinamakan titiktripel, yaitu titik di mana pada suhu dan tekanan tersebut terjadi kesetimbanganfasa antara gas, cair, dan padat secara bersama-sama. Titik tripel untuk airterjadi pada suhu 0,01°C dan tekanan 0,006 atm (4,58 mmHg).Dengan diagram fasa, Anda dapat memperkirakan wujud suatu zatpada suhu dan tekanan tertentu. Pada tekanan 1 atm dan suhu 25°C, airakan berwujud cair, sedangkan pada suhu 0°C air berwujud padat (es).Diagram fasa yang lain misalnya diagram fasa CO2, seperti ditunjukkanpadaGambar 1.5.Gambar 1.4Diagram fasa airTitik tripel A (0,01°C; 0,006 atm), titikleleh (atau titik beku) normal B (0°C;1 atm); titik didih normal C (100°C; 1atm), dan titik kritis D (374,4°C; 217,7atm).Beberapa istilah fasa transisi:Penguapan: H2O(A)→ H2O(g)Pengembunan: H2O(g)→H2O(A)Peleburan: H2O(s)→ H2O(A)Pembekuan: H2O(A)→H2O(s)Sublimasi: H2O(s)→H2O(g)Deposisi: H2O(g)→H2O(s)Terminology for transition fase:Evaporation:H2O(A)→H2O(g)Condensation:H2O(g)→H2O(A)Melt:H2O(s)→H2O(A)Freeze:H2O(A)→H2O(s)Sublimation:H2O(s)→H2O(g)Deposition:H2O(g)→H2O(s)NoteCatatanCairPadatGas00,006 atm1 atm218 atm0,0098100374ABCDSuhu (°C)Tekanan (atm)Sumber:Chemistry: The Central Science, 2000
14Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIITitik tripel CO2 berada pada –56,4°C dan 5,11 atm. Oleh sebab itu,CO2 padat (dry ice) akan menyublim jika dipanaskan di bawah tekanan5,11 atm. Di atas 5,11 atm, dry ice akan mencair jika dipanaskan. Padasuhu kamar dan tekanan udara normal dry ice menyublim sehingga sifatini sering dimanfaatkan untuk pertunjukan panggung terbuka, agar dipanggung tampak seperti berkabut. Dengan sedikit pemanasan, dry icelangsung menguap seperti asap.2.Diagram Fasa dan Sifat KoligatifDiagram fasa dapat digunakan untuk menyatakan sifat koligatiflarutan, seperti kenaikan titik didih, penurunan titik beku, danpenurunan tekanan uap. Jika ke dalam air ditambahkan zat nonvolatil,larutan yang terbentuk akan memiliki titik didih lebih tinggi dibandingkanpelarut murninya. Adapun titik beku larutan akan lebih rendahdibandingkan titik beku pelarut murninya.Perhatikanlah diagram fasa pada Gambar 1.6. Pada tekanan normal(1 atm), pelarut murni air memiliki titik beku 0°C (titik C), titik didih100°C (titik B), dan tekanan uap (kurva A – B) yang bergantung padasuhu. Adanya zat terlarut nonvolatil mengakibatkan pergeseran posisikesetimbangan diagram fasa cair-gas.Gambar 1.5Diagram fasa karbon dioksidaTitik tripel X (–56,4°C; 5,11 atm), titiksublimasi Y (–78,5°C; 1 atm), dan titikkritis Z (31,1°C; 73,0 atm).Gambar 1.6Diagram fasa larutan dalam pelarutairTitik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarutnya (titik C'),titik didih larutan lebih tinggi dibandingkan titik didih pelarutnya (titikB'), dan tekanan uap turun, ditunjukkan oleh kurva (A' – B'). Demikianpula titik tripel larutan lebih rendah dari titik tripel air murni.PadatCairGasBCA'AC'B'ΔTbΔTd{{1 atm0°C100°C–78,5–56,431,11 atm5.11 atm73 atmCO2(s)CO2(A)CO2(g)Suhu (°C)TekananZXYSumber:Chemistry: The Central Science, 2000
15Sifat Koligatif Larutan1. Apa yang akan terjadi jika air dimasukkan ke dalamruang vakum, kemudian suhunya diturunkan sampaidi bawah titik tripel?2. Pada tekanan berapakah titik didih pelarut murni (air)sama dengan titik didih larutannya? Jelaskan.Tes Kompetensi SubbabD(a) tekanan normal (1 atm); (b) lebih tinggi dari 1atm; atau (c) lebih rendah dari 1 atm.3. Mengapa garis kesetimbangan padat-cair pada diagramfasa CO2 tidak miring ke kiri, melainkan ke kanan?Kerjakanlah di dalam buku latihan.NilaiΔTb dan ΔTd ditunjukkan oleh selisih pergeseran kesetim-bangan antara pelarut murni dan larutannya, yaitu: ΔTb = C – C' danΔTd = B' – B. Penurunan tekanan uap larutan ditunjukkan oleh selisihgaris AB – A'B'.E.Tekanan Osmotik LarutanOsmosis adalah proses perpindahan larutan yang memiliki konsentrasirendah melalui membran semipermeabel menuju larutan yang memilikikonsentrasi lebih tinggi hingga tercapai kesetimbangan konsentrasi. Pada prosesosmosis, molekul-molekul pelarut bermigrasi dari larutan encer ke larutanyang lebih pekat hingga dicapai keadaan kesetimbangan konsentrasi diantara kedua medium itu (lihat Gambar 1.7).Tekanan yang diterapkan untuk menghentikan proses osmosis darilarutan encer atau pelarut murni ke dalam larutan yang lebih pekatdinamakan tekanan osmotik larutan, dilambangkan dengan π. Tekananosmotik larutan berbanding lurus dengan konsentrasi molar zat. Dalambentuk persamaan dapat ditulis sebagai berikut.π≈M atauπ = kMk adalah tetapan kesetaraan yang bergantung pada suhu. Untuklarutan encer harga k sama dengan RT, di mana R tetapan gas dan Tadalah suhu mutlak.Oleh karena kemolaran memiliki satuan mol per liter larutan makatekanan osmotik larutan dapat dinyatakan sebagai berikut.π= M RT atauπ=⎛⎞⎜⎟⎝⎠VnRTKeterangan:π= Tekanan osmotikM= Molaritas larutanR= Tetapan gas (0,082 L atm mol–1K–1)T= Suhu (K)Menentukan Tekanan Osmotik LarutanBerapakah tekanan osmotik larutan yang dibuat dari 18 g glukosa yang dilarutkan kedalam air hingga volume larutan 250 mL? Diketahui suhu larutan 27°C dan R= 0,082 L atm mol–1 K–1.Contoh1.9LarutanpekatMembransemipermeabelLarutanEncerGambar 1.7Proses osmosisSumber:Chemistry: The Central Science, 2000Membran semipermeabel adalahsejenis plastik berpori yang hanyadapat dilalui oleh molekul-molekulkecil seperti air.Semipermeable membrane is a kindof pored plastic, which only couldpassed by small molecules such aswater.NoteCatatan
16Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XII1.Aplikasi Tekanan OsmotikJika dua buah larutan yang dipisahkan oleh membran semipermeabelmemiliki tekanan osmotik sama, kedua larutan tersebut isotoniksatudengan yang lainnya. Jika salah satu larutan memiliki tekanan osmotiklebih besar dari larutan yang lain, larutan tersebut dinamakan hipertonik.Jika larutan memiliki tekanan osmotik lebih kecil daripada larutan yanglain, larutan tersebut dinamakan hipotonik.Tekanan osmosik memainkan peranan penting dalam sistem hidup.Misalnya, dinding sel darah merah berfungsi sebagai membransemipermeabel terhadap pelarut sel darah merah. Penempatan sel darahmerah dalam larutan yang hipertonik relatif terhadap cairan dalam selmenyebabkan cairan sel keluar sehingga mengakibatkan sel mengerut.Proses pengerutan sel seperti ini disebut krenasi.Penempatan sel darah dalam larutan yang hipotonik relatif terhadapcairan dalam sel menyebabkan cairan masuk ke dalam sel sehingga seldarah merah akan pecah. Proses ini dinamakan hemolisis.Seseorang yang membutuhkan pengganti cairan tubuh, baik melaluiinfus maupun meminum cairan pengganti ion tubuh harus memperhatikankonsentrasi cairan infus atau minuman. Konsentrasi cairan infus atauJawab:Jumlah mol C6H12O6 = -118 g=0,1mol180 g molTekanan osmotik larutan: =⎛⎞⎜⎟⎝⎠nRTVππ = 0,1mol0, 25 L× 0,082 L atm mol–1 K–1× 300 K = 9,84 atmJadi, tekanan osmotik larutan sebesar 9,84 atm.Dengan diketahuinya tekanan osmotik suatu larutan maka massamolekul relatif dari zat terlarut dapat ditentukan. Hal ini dilakukandengan cara menata ulang persamaan tekanan osmotik menjadi:R.Tmassa zat terlarut (g)Mr (atm)V(L)Q Menentukan Massa Molekul Relatif dari Tekanan OsmotikSebanyak 0,01 g protein dilarutkan ke dalam air hingga volume larutan 25 mL. Jikatekanan osmotik larutan sebesar 1,25 mmHg pada 25°C. Hitunglah Mr protein.Jawab:Ubah besaran ke dalam satuan SI.π×1atm=1,25 mmHg760 mmHg = 0,00164 atmMr protein = ()()0, 01g0, 00164 atm 0, 025L(0,082 L atm mol–1 K–1)(298K) = 5.960 g mol–1Jadi, massa molekul relatif protein adalah 5.960.Contoh1.10Kata Kunci•Hipotonik•Hipertonik•Isotonik•Hemolisis•Krenasi
17Sifat Koligatif Larutan2.Osmosis BalikProses osmosis suatu larutan dapat dihentikan. Proses osmosis jugabahkan dapat dibalikkan arahnya dengan menerapkan tekanan yang lebihbesar dari tekanan osmosis larutan. Proses ini dinamakan osmosis balik.Osmosis balik berguna dalam desalinasi(penghilangan garam) air lautuntuk memperoleh air tawar dan garam dapur, seperti dapat dilihat padaGambar 1.8.minuman harus isotonik dengan cairan dalam tubuh untuk mencegahterjadi krenasi atau hemolisis.Contoh osmosis yang lain di antaranya sebagai berikut.a.Ketimun yang ditempatkan dalam larutan garam akan kehilanganairnya akibat osmosis sehingga terjadi pengerutan;b.Wortel menjadi lunak akibat kehilangan air karena menguap. Inidapat dikembalikan dengan merendam wortel dalam air. Wortel akantampak segar karena menyerap kembali air yang hilang.Gambar 1.8(a) Alat desalinasi air laut melaluiosmosis balik.(b) Alat desalinasi tersusun atassilinder-silinder yang dinamakanpermeator, yang mengandungjutaan serat berongga kecil.(c) Dengan adanya tekanan, air lautmasuk ke dalam permeatordanmasuk ke dalam serat beronggasehingga ion-ion garam dapatdipisahkan dari air laut.Serat berongga darimembransemipermeabelMolekul airPartikel zat terlarutAir murni ke tangki penampungSerat(a)(b)(c)Sumber:Chemistry: The Central Science, 2000Apa yang terjadi jika cairan infus hipertonik atau hipotonik? Berapa kadar NaCl dalaminfus agar isotonik dengan cairan dalam tubuh?Kegiatan InkuiriPenerapan tekanan dari luar yang melebihi nilai π menyebabkan terjadinyaosmosis balik.Pada proses desalinasi, molekul-molekul air keluar dari larutanmeninggalkan zat terlarut. Membran yang dapat digunakan untuk prosesosmosis balik adalah selulosa asetat. Membran ini dapat dilewati olehmolekul air, tetapi tidak dapat dilewati oleh ion-ion garam dari air laut.Kata Kunci•Osmosis balik•DesalinasiApa keunggulan dan kelemahan dari pemurnian air melalui proses demineralisasi (airdalam botol kemasan), sand filtrasi (air isi ulang), dan reverse osmosis (osmosis balik)?Kegiatan Inkuiri
18Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIIF.Sifat Koligatif Larutan ElektrolitSifat-sifat koligatif larutan yang telah dibahas sebelumnya hanyamembahas larutan nonelektrolit yang tidak menguap di dalam larutannya.Bagaimana sifat koligatif larutan elektrolit? Berdasarkan hasil penyelidikanilmiah, diketahui bahwa larutan elektrolit memiliki sifat koligatif yangtidak sama dengan larutan nonelektrolit akibat jumlah mol ion-ion dalamlarutan meningkat sesuai derajat ionisasinya.1.ΔΔΔΔΔTb dan ΔΔΔΔΔTdLarutan ElektrolitBerdasarkan hasil penelitian diketahui, bahwa untuk kemolalan yangsama, penurunan titik beku dan kenaikan titik didih larutan elektrolit lebihbesar dibandingkan larutan nonelektrolit. Mengapa? Jika gula pasir(nonelektrolit) dilarutkan ke dalam air, gula pasir akan terhidrasi ke dalambentuk molekul-molekulnya. Akibatnya, jika satu mol gula pasir dilarutkandalam air, akan dihasilkan satu mol molekul gula pasir di dalam larutan itu.C12H22O11(s)⎯⎯→ C12H22O11(aq)Jika garam dapur (elektrolit) dilarutkan dalam air, garam tersebutakan terionisasi membentuk ion Na+ dan Cl–.NaCl(s)⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)Jika satu mol garam dapur dilarutkan, akan terbentuk satu mol ionNa+ dan satu mol ion Cl– atau terbentuk dua mol ion. Sifat koligatif larutanhanya bergantung pada banyaknya zat terlarut sehingga sifat koligatif larutanelektrolit selalu lebih tinggi dibandingkan dengan larutan nonelektrolit.Menentukan Tekanan Luar pada Proses Osmosis BalikAir gula (C12H22O11) memiliki konsentrasi 0,5 M. Berapakah tekanan minimum yangharus diterapkan pada air gula 0,5 M untuk memisahkan gula dari pelarutnya secaraosmosis balik pada 25°C?Jawab:Tekanan minimum adalah tekanan luar yang setara dengan tekanan osmotik larutan.π= (0,5 mol L–1)(0,082 L atm mol–1 K–1)(298K)= 4,018 atmJadi, tekanan luar yang diperlukan agar terjadi osmosis balik harus lebih besar dari 4,018atm. (jika tekanan luar sama dengan π, tidak terjadi osmosis balik, tetapi hanya sampaimenghentikan tekanan osmotik larutan).1.Berapakah tekanan osmotik larutan protein (Mr=90.000) yang dibuat dari 3 g protein dalam 750 mLlarutan pada 30°C?2.Berapa mol glukosa dalam 500 mL larutan yangmemiliki tekanan osmotik 3,75 atm pada 300K?Tes Kompetensi SubbabE3.Sebanyak 5 g hemoglobin dilarutkan dalam air hinggavolume larutan 100 mL. Tekanan osmotik larutandiukur pada 25°C dan menunjukkan tekanan sebesar1,35 mmHg. Berapakah massa molekul relatifhemoglobin tersebut?Kerjakanlah di dalam buku latihan.Contoh1.11
19Sifat Koligatif LarutanKata Kunci•Derajat ionisasi•Terionisasi sebagian•Terionisasi sempurna•Faktor van’t Hoff•Asosiasi ionMahirMenjawabAgar 10 kg air tidak membeku padasuhu –5°C, perlu ditambahkan garamNaCl. Jika diketahui Kb air = 1,86 danAr H = 1; O = 16; Na = 23; Cl = 35,5maka pernyataan berikut benar,kecuali....A.diperlukan NaCl lebih dari 786 gB.larutan NaCl adalah elektrolitkuatC.bentuk molekul air tetrahedralD.NaCl dapat terionisasi sempurnaE.dalam air terdapat ikatanhidrogenPembahasanPada reaksi di atas, NaCl adalahelektrolit yang mengalami ionisasisempurna. Ikatan kimia pada airadalah ikatan hidrogen denganbentuk molekul “V”.Δ= × ××4gMr100010(){}=× × ×+−4100051,86121158,510massa NaCl = 786 gJadi, pernyataan yang salah adalah (C)bentuk molekul air tetrahedral.SPMB 2004Satu molal gula pasir dapat meningkatkan titik didih hingga 1,86°C.Adapun satu molal larutan garam dapur dapat meningkatkan titik didihmenjadi dua kali lipat atau setara dengan 3,72°C.Kenaikan titik didih larutan MgCl2 1 m menjadi tiga kali lebih tinggidibandingkan larutan gula pasir sebab dalam larutan MgCl2 terbentuk tigamol ion, yaitu satu mol ion Mg2+dan dua mol ion Cl–. Persamaan ionnya:MgCl2(aq)⎯⎯→ Mg2+(aq) + 2Cl–(aq)Untuk larutan elektrolit lemah, seperti CH3COOH dan HF, penurunantitik beku dan kenaikan titik didih berkisar di antara larutan elektrolitdan larutan nonelektrolit sebab larutan elektrolit lemah terionisasi sebagian.Hubungan antara jumlah mol zat terlarut dan jumlah mol ionnya didalam larutan telah dipelajari oleh van’t Hoff, yang dinamakan faktorvan’t Hoff, dan dilambangkan dengan i.Jumlah mol ion dalam larutan=Jumlah mol zat yang dilarutkaniNilaii untuk larutan garam ditentukan berdasarkan jumlah ion-ionper satuan rumus. Misalnya, NaCl memiliki nilai i = 2; K2SO4 memilikinilaii = 3; dan seterusnya. Nilai tersebut didasarkan pada asumsi bahwagaram-garam yang larut terionisasi sempurna.Bandingkan titik didih larutan yang mengandung jumlah molal sama antara larutanC12H22O11(nonelektrolit), NaCl (elektrolit), AlCl3 (elektrolit), dan kafein (nonelektrolit).Kegiatan InkuiriMenghitung Sifat Koligatif Larutan ElektrolitBerapakah penurunan titik beku larutan berikut dalam pelarut air?DiketahuiKbair = 1,86°C m–1.a.Larutan glukosa 0,1 mb.Larutan NaCl 0,1 mJawab:a.Oleh karena glukosa adalah zat nonelektrolit maka jumlah molekul glukosa dalamlarutan glukosa 0,1 m sama dengan 0,1 m.C6H12O6(s)⎯⎯→ C6H12O6(aq) 0,1 m 0,1 mPenurunan titik beku larutannya:ΔTb=i × m × Kb= 1 × 0,1 m × 1,86 oC m–1= 0,186°C(b) Oleh karena NaCl adalah zat elektrolit maka dalam larutan NaCl 0,1 m akan terdapat0,2 m ion-ionnya:NaCl(s)⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq) 0,1 m 0,1 m 0,1 mPenurunan titik beku larutannya:ΔTb= 2 × 0,1 m × 1,86°C m–1= 0,372°CContoh1.12
20Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIISifat koligatif larutan elektrolit dapat dipakai untuk menentukanderajat ionisasi asam atau basa lemah di dalam larutan. Perhatikanlahcontoh soal berikut.Anggapan bahwa garam-garam yang terionisasi sempurna akanmembentuk ion-ion dengan jumlah yang sama dengan koefisien reaksinya,ternyata tidak selalu benar. Ion-ion dalam larutan dapat berantaraksi satusama lain, seolah-olah tidak terionisasi.Semakin besar konsentrasi garam yang dilarutkan, semakin besar peluangion-ion untuk berasosiasi kembali sehingga penyimpangan dari faktor van’tHoff di atas semakin tinggi. Berdasarkan data penelitian, diketahui bahwapenurunan titik beku larutan NaCl 0,1 m sama dengan 1,87 kali dibandingkandengan larutan glukosa. Menurut perhitungan seharusnya dua kali lebihbesar dari larutan gula.Penyimpangan tersebut terjadi akibat adanya asosiasi ion-ion di dalamlarutan, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.9. Nilai penyimpanganbeberapa garam ditunjukkan pada Tabel 1.4.+++++++++––––––––Pasangan ionGambar 1.9Asosiasi ion-ion dalam larutangaramNaClMgCl2MgSO4FeCl3HClGlukosa*LarutanHitunganHasil Pengamatan2324211,92,71,33,41,91,0*) larutan nonelektrolit sebagai pembandingTabel 1.4Nilai Penyimpangan Faktor van’t Hoff Beberapa Garam denganKonsentrasi 0,05 mMenentukan Tekanan Osmotik Larutan ElektrolitAir laut mengandung 0,5 M NaCl. Hitunglah tekanan osmotik pada 25°C dan berapapersen fase penyimpangan dari faktor van’t Hoff. Diketahui faktor van’t Hoff untukNaCl = 1,9.Jawab:Oleh karena NaCl adalah larutan elektrolit, secara teoritis akan terdapat ion-ionsebanyak 2 kali konsentrasi garamnya.Perhitungan tekanan osmotik secara teoritis:π= (2) M RT =(2) (0,5 mol L–1) (0,082 L atm mol–1 K–1) (298 K)= 24,436 atmPerhitungan tekanan osmotik secara eksperimen:π=(i)M R T = (1,9)(0,5 mol L–1)(0,082 L atm mol–1K–1)(298 K)= 23,214 atmPersentase fase penyimpangan dari perhitungan teoritis adalah−×24, 436 23, 214100% = 5%24, 436Contoh1.13Sumber:Chemistry (Zumdahl and Steven, S), 1989
21Sifat Koligatif LarutanMenghitung Persentase Fase Ionisasi Larutan Elektrolit LemahBerdasarkan hasil pengukuran diketahui bahwa titik beku larutan HF 1,0 m adalah –1,91°C. Berapa persen fase HF yang terionisasi?Jawab:Senyawa HF dalam larutan terionisasi sebagian membentuk kesetimbangan:HF(aq)U H+(aq) + F–(aq)Misalkan,molekul HF yang terionisasi sebanyak x mol kg–1 maka:[H+] = x m; [F–] = x mSifat koligatif larutan tidak bergantung pada jenis zat terlarut(ion atau molekul), tetapihanya ditentukan oleh jumlah spesi yang ada di dalam larutan. Oleh karena itu, penurunantitik beku ditentukan oleh jumlah molal spesi yang ada dalam larutan atau faktor van’tHoff. Jumlah spesi yang ada dalam larutan adalah:(i) = (HF) + (H+) + (F–) = {(1,0 – x) + (x) + (x)} m = (1,0 + x) mJumlah spesi di atas menyatakan kemolalan. Jadi, kemolalan larutan adalah (1,0 + x) mDengan demikian,ΔTb = mKb1,91°C = {(1,0 + x) m} (1,86°C m–1)atau x = 0,03 mPersentase fase HF yang terionisasi dihitung berdasarkan jumlah molal HF terionisasi dibagimula-mula:0, 03 m100% = 3%1, 0 m×Jadi, senyawa HF yang terionisasi sebanyak 3%.Contoh1.141.Bandingkan kenaikan titik didih larutan berikutdengan konsentrasi molal yang sama pada 25°C:(a) CO(NH2)2 0,5 m; dan (b) MgCl2 0,5 m.2.Perkirakanlah titik didih larutan MgCl2 0,05 m.Diketahui nilai i = 2,7. Berapa persen fasepenyimpangannya dari hasil perhitungan?Tes Kompetensi SubbabF3.Berapakah penurunan titik beku larutan HClO2 0,1molal jika HClO2 di dalam larutan terionisasisebanyak 0,1%?4.Pada pembuatan es krim, mengapa perluditambahkan garam?Kerjakanlah di dalam buku latihan.
22Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIIRangkuman1. Sifat koligatif larutan adalah sifat-sifat larutan yang tidakbergantung pada jenis zat terlarut, tetapi bergantung padajumlah zat terlarut.2. Zat-zat terlarut yang memengaruhi sifat koligatiflarutan adalah zat yang sukar atau tidak mudahmenguap (nonvolatil).3. Sifat koligatif larutan menggunakan satuan molal danfraksi mol. Molalitas adalah jumlah mol zat terlarutdalam 1 kg pelarut. Fraksi mol adalah jumlah mol fraksisuatu zat di dalam suatu larutan.4. Terdapat empat sifat fisika larutan yang tergolong sifatkoligatif larutan yaitu: penurunan tekanan uap,kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dantekanan osmotik.5. Tekanan uap adalah tekanan yang ditimbulkan olehfasa uap suatu zat cair yang membentuk keadaankesetimbangan dengan cairannya. Nilai tekanan uaplarutan dinyatakan dengan Hukum Raoult.Plarutan = XpelarutPopelarut6. Tekanan uap suatu larutan selalu lebih rendah daritekanan uap pelarut murninya. Selisih tekanan uappelarut murni dan tekanan uap larutan dinamakanPenurunan Tekanan Uap ( PTU) atau ΔP , yaitu:ΔP = XterlarutPopelarut7. Titik didih larutan selalu lebih tinggi dibandingkantitik didih pelarut murninya. Besarnya kenaikan titikdidih (ΔTd) dinyatakan dengan rumus:ΔTd = Kd x m8. Titik beku larutan selalu lebih rendah dari titik beku pelarutmurninya. Besarnya penurunan titik beku larutan adalahΔTb = Kb x m.9. Diagram fasa adalah suatu cara untuk menyatakanperubahan wujud suatu zat secara diagramberdasarkan suhu (°C) dan tekanan (atm).10. Osmosis adalah proses perpindahan pelarut dari larutanyang memiliki konsentrasi lebih rendah ke larutanyang konsentrasinya lebih tinggi melalui membransemipermeabel yang hanya dapat dilalui oleh molekul-molekul pelarut.11. Tekanan osmotik adalah tekanan yang ditimbulkanoleh proses osmosis, akibat perbedaan konsentrasiantara dua larutan yang dipisahkan oleh membransemipermeabel.12. Besarnya tekanan osmotik suatu larutan dinyatakandengan rumus:π=MRT13. Tekanan osmotik suatu larutan dapat dibalikkandengan cara menerapkan tekanan dari luar yangnilainya lebih besar dari tekanan osmotik larutan.Prinsip osmosis balik digunakan untuk memperolehair murni dari air laut (desalinasi).14. Sifat koligatif larutan elektrolit memiliki nilai lebihtinggi dari sifat koligatif larutan nonelektrolit untukjumlah mol yang sama.15. Besarnya sifat koligatif larutan elektrolit merupakankelipatan dari sifat koligatif larutan nonelektrolitsebesar faktor van’t Hoff.
23Sifat Koligatif LarutanApakah Anda merasa kesulitan dalam memahamimateri di Bab 1 ini? Bagian manakah dari materi Bab 1 iniyang tidak Anda kuasai? Jika Anda merasa kesulitan,diskusikan dengan teman atau guru Anda.Dengan mempelajari bab ini, Anda dapatmemahami sifat koligatif larutan baik larutannonelektrolit maupun elektrolit. Kemudian, Anda jugadapat memahami hubungannya dengan perhitunganmassa molekul relatif suatu zat. Selain itu, Anda telahmengetahui perbedaan antara sifat koligatif larutannonelektrolit dan larutan elektrolit yang dapatRefleksimemperdalam pemahaman Anda mengenai sifatkoligatif itu sendiri, sekaligus membantu Anda dalammengembangkan keterampilan berpikir analisis.Pemahaman mengenai sifat koligatif dapatdiaplikasikan secara langsung pada beberapa hal dalamkehidupan sehari-hari. Misalnya, pemanfaatan garamuntuk menurunkan titik beku es atau salju danpenggunaan infus di rumah sakit.Tahukah Anda manfaat lainnya dari mempelajarisifat koligatif larutan?LarutannonelektrolitLarutanelektrolitSifat KoligatifLarutanFaktorvan’t Hoff (i)dipengaruhiolehPenurunan tekanan uapΔP = XterlarutP°pelarutKenaikan titik didihΔTd = KdmPenurunan titik bekuΔTb=KbmTekanan osmotikπ = M R Tterdiri atasPeta Konsepterdiri atasmenjadi dasarPemurnian air denganosmosis balik
24Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XIIEvaluasi Kompetensi Bab 1A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.1.Fraksi mol metanol dalam larutan air mengandung 80%metanol adalah ....A.0,3D.0,69B.0,5E.0,9C.0,22.UMPTN 1998:Fraksi mol larutan metanol (CH3OH) dalam air adalah0,5. Konsentrasi metanol dalam larutan (dalam persenberat metanol) adalah ....A.50%D.75%B.60%E.80%C.64%3.Larutan etanol dalam air adalah 12% berat etanol,dengan massa jenis 0,98 g mL–1 pada 20°C. Kemolalanetanol dalam larutan adalah ....A.0,05 mD.2,96 mB.0,12 mE.12,00 mC.2,55 m4.Kemolalan larutan yang dibuat dari 0,1 mol NaOHdalam 500 g air adalah....A.0,05 mD.0,45 mB.0,10 mE.0,50 mC.0,2 m5.Sebanyak 11 g MgCl2 dilarutkan dalam 2 kg air,kemolalan larutan yang terbentuk adalah ....A.0,05 mD.0,40 mB.0,10 mE.0,50 mC.0,25 m6.Tekanan uap larutan adalah ....A.tekanan di atas larutanB.tekanan pelarut murni di permukaan larutanC.tekanan yang diberikan oleh komponen larutandalam fasa uapD.selisih tekanan uap pelarut murni dengan tekananzat terlarutE.selisih tekanan uap pelarut murni dengan tekananlarutan7.Peristiwa berkurangnya tekanan uap larutan terjadiakibat ....A.adanya zat terlarut yang mudah menguapB.adanya zat terlarut yang sukar menguapC.adanya komponen pelarut dalam fasa uapD.pelarut dan zat terlarut yang tidak bercampurE.penurunan gaya tarik antarmolekul8.Besarnya penurunan tekanan uap larutan ....A.berbanding lurus dengan fraksi zat terlarutB.sama pada setiap temperaturC.sama untuk setiap pelarutD.bergantung pada jumlah pelarutE.bergantung pada jenis zat terlarut9.Ebtanas 2000:Sebanyak X g C2H6O2 (Mr =62) dilarutkan ke dalam468 g air (Mr =18) sehingga tekanan uap jenuh larutanpada suhu 30°C = 28,62 mmHg. Jika pada suhu itutekanan uap air murni 31,8 mmHg, harga X adalah ....A.358 gD.90 gB.270 gE.18 gC.179 g10.Ebtanas 1999:Tekanan uap jenuh air pada 100°C adalah 760 mmHg.Jika18 g glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gramair (Mr =18), pada suhu tersebut tekanan uap larutanadalah ....A.745,1 mmHgD.754,1 mmHgB.757,2 mmHgE.772,5 mmHgC.775,2 mmHg11. Untuk menaikkan titik didih 250 mL air menjadi100,1°C pada tekanan 1 atm (Kd= 0,50) maka jumlahgula (Mr = 342) yang harus dilarutkan adalah ....A.684 gD.17,1 gB.171 gE.342 gC.86 g12. Zat nonvolatil berikut akan mempunyai tekanan uaplarutan paling rendah jika dilarutkan dalam pelarutbenzena(diketahui jumlah gram terlarut sama), yaitu ....A.C6H12O6D.C8H10B.(CH3)2(OH)2E.C6H6O2C.(NH2)2CO13. Larutan yang mempunyai titik beku paling rendah(diketahui molalitas larutan sama = 0,10 molal) adalah ....A.C12H22O11D.NiCl2B.CuSO4E.NH4NO3C.C6H12O614. Zat-zat berikut akan memiliki kenaikan titik didihpaling tinggi jika dilarutkan dalam air dengan beratyang sama adalah....A.C12H22O11B.C6H12O6C.CS(NH3)2D.C2H6O2E.C6H5OH15. Jika 30 g dari masing-masing zat berikut dilarutkandalam 1 kg air, zat yang akan memberikan larutandengan titik didih paling tinggi adalah...A.C2H5OHD.CH3OHB.C3H8O3E.CH3OCH3C.C6H12O616. Titik beku suatu larutan nonelektrolit dalam air adalah–0,14°C. Molalitas larutan adalah ....
25Sifat Koligatif LarutanA.1,86 mB.1,00 mC.0,15 mD.0,14 mE.0,075 m17.Ebtanas 1998:Sebanyak 1,8 g zat nonelektrolit dilarutkan ke dalam200 g air. Jika penurunan titik beku larutan 0,93oC (Kbair = 1,86 oC m–1) maka massa molekul relatif zattersebut adalah ....A.18D.21B .19E.22C.2018. Titik beku larutan yang dibuat dengan melarutkan20,5 g suatu zat yang rumus empirisnya (C3H2)n dalam400 g benzena adalah 4,33oC. Titik beku benzenamurninya adalah 5,48°C. Rumus molekul senyawatersebut adalah ....A.C3H2B.C6H4C.C9H6D.C15H10E.C18H1219. Sebanyak 0,45 g suatu zat dilarutkan dalam 30 g air.Titik beku air mengalami penurunan sebesar 0,15°C.Massa molekul zat tersebut adalah ....A.100D.204B.83,2E.50C.18620. Sebanyak 30 g zat nonelektrolit (Mr = 40) dilarutkandalam 900 g air, titik bekunya –1,55°C. Agar diperolehpenurunan titik beku setengah dari titik beku tersebut,zat tersebut harus ditambahkan ke dalam 1.200 g airsebanyak ....A.10 gD.45 gB.15 gE.0,05 gC.20 g21. Konsentrasi larutan suatu polipeptida (pembentukprotein) dalam air adalah 10–3 M pada suhu 25oC.Tekanan osmotik larutan ini adalah ....A.0,0245D.24,5B.0,760E.156C.18,622.Ebtanas 2000:Pada suhu 27oC, sukrosa C12H22O11 (Mr = 342)sebanyak 17,1 g dilarutkan dalam air hingga volumenya500 mL, R = 0,082 L atm mol–1 K–1. Tekanan osmotiklarutan yang terjadi sebesar ....A.0,39 atmB.2,46 atmC.3,90 atmD.4,80 atmE.30,0 atm23. Suatu larutan diperoleh dengan melarutkan 6 g urea(Mr = 60) ke dalam satu liter air. Larutan lain diperolehdengan melarutkan 18 g glukosa (Mr= 180) dalamsatu liter air. Pada suhu yang sama, tekanan osmotiklarutan pertama ....A.13 larutan keduaB.3 kali larutan keduaC.23 larutan keduaD.sama dengan keduaE.32 larutan keduaUntuk menjawab soal nomor 24 sampai dengan28, perhatikanlah diagram fasa berikut.24. Menurut diagram fasa tersebut, yang merupakan daerahperubahan titik didih adalah ....A.A – BD.G – HB.B – CE.I – JC.D – E25. Jika suhu dinaikkan dari titik K ke titik L pada tekanantetap 0,5 atm, proses yang terjadi adalah ....A.sublimasiD.peleburanB.pembekuanE.kondensasiC.penguapan26. Jika suhu dinaikkan dari titik D ke titik N pada tekanantetap 1 atm, proses yang terjadi adalah ....A.sublimasiB.pembekuanC.penguapanD.peleburanE.kondensasi27. Dari diagram fasa tersebut yang merupakan titik didihnormal air adalah....A.AD.DB.BE.FC.C28. Perubahan daerah titik beku larutan pada diagram fasatersebut, yaitu antara ....A.A – BD.G – HB.B – CE.I – JC.D – E1 atm0,5 atmPadatGasCairACFNDKBELG HI JT°C
26Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XII31. Sebanyak 20 g zat elektrolit biner (Mr= 100) dilarutkandalam 500 g air. Titik bekunya adalah –0,74 oC. Derajationisasi zat elektrolit ini adalah ....A.90%D.100%B.50%E.0%C.75%32. Tekanan osmotik tiga jenis larutan dengan molaritasyang sama, misalnya urea, asam propanoat, dan natriumklorida diukur pada suhu yang sama. Pernyataan yangbenar adalah ....A.tekanan osmotik urea paling besarB.tekanan osmotik asam propanoat lebih besar darinatrium klorida.C.tekanan osmotik asam propanoat paling besar.D.tekanan osmotik asam propanoat lebih besar dariurea.E.semua tekanan osmotik larutan sama.33. Larutan 5,8% NaCl dalam air akan memiliki tekananosmotik sama dengan ....A.larutan sukrosa 5,8% dalam airB.larutan 5,8% glukosa dalam airC.larutan 0,2 molal sukrosaD.larutan 1 molal glukosaE.larutan 4 molal glukosa29.Ebtanas 1997:Data percobaan penurunan titik beku:LarutanKonsentrasi(molal)Titik Beku (°C)0,10,20,10,20,1–0,372–0,744–0,186–0,372–0,186NaClNaClCO(NH2)2CO(NH2)2C6H12O6B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1.Umumnya, desinfektan yang dipasarkan adalah 3,0%(berat) larutan H2O2 dalam air. Dengan asumsi bahwamassa jenis larutan adalah 1,0 g cm–3, hitunglahkemolalan dan fraksimol H2O2.2.Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan 50 mLtoluena (C6H5CH3,ρ =0,867 g cm–3) dan 125 mLbenzena (C6H6,ρ =0,874 g cm–3). Berapakah fraksimol dan kemolalan toluena?3.Hitunglah tekanan uap larutan dan tekanan osmotiksuatu larutan 10% sukrosa pada suhu 25°C. Massa jenislarutan tersebut adalah 1,04 g mL–1, dan tekanan uapair murni pada suhu 25°C adalah 23,76 mmHg.4.Hitunglah massa molekul suatu senyawa, jika 1,15 gramsenyawa tersebut dilarutkan dalam 75 gram benzenamemberikan kenaikan titik didih sebesar 0,275°C.5.Hitunglah massa etilen glikol (C2H6O2) yang terdapatdalam 1.000 g air untuk menurunkan titik beku larutanhingga –10°C.6.Tiroksin adalah salah satu jenis hormon yangmengontrol metabolisme tubuh dan dapat diisolasi darikelenjar tiroid. Larutan yang mengandung 1,138 gtiroksin dalam 25 g benzena memberikan tekananosmotik sebesar 1,24 atm pada 20°C. Jika massa jenisbenzena = 0,8787 g mL–1, hitunglah massa molekultiroksin.7.Larutan 19 gram NaCl dalam 250 g air mempunyaiderajat ionisasi 0,83. Jika tekanan uap air pada suhutersebut adalah 20 mmHg, hitunglah tekanan uaplarutan tersebut.8.Suatu asam HA 0,25 m dalam air membeku pada suhu–0,651. Berapakah derajat ionisasi asam tersebut?Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwapenurunan titik beku bergantung pada ....A.jenis zat terlarutB.konsentrasi molal larutanC.jenis pelarutD.jenis partikel zat terlarutE.jumlah partikel zat terlarut30.Ebtanas 1999:Larutan NaCl 0,4 molal membeku pada –1,488°C. JikahargaKb = 1,86°C m–1, derajat ionisasi larutan elektrolittersebut adalah ....A.0,02D.0,88B.0,05E.1,00C.0,50