Halaman
iiPraktis Belajar Kimiauntuk Kelas XIISekolah Menengah Atas/Madrasah AliyahProgram Ilmu Pengetahuan AlamPenulis:Iman RahayuPenyunting:Farida DzalfaPewajah Isi:Deni WardaniIlustrator:YudianaPewajah Sampul:DasimanUkuran Buku:21 x 29,7 cm540.7IMAIMAN RahayupPraktis Belajar Kimia 1 : Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/MadrasahAliyah / penulis, Iman Rahayu ; penyunting, Farida Dzalfa; ilustrator, Yudiana.— Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, 2009.vi, 194 hlm. : ilus. ; 30 cm.Bibliografi : hlm. 194IndeksISBN 978-979-068-713-4 (nomor jilid lengkap)ISBN 978-979-068-716-51. Kimia-Studi dan Pengajaran I. JudulII. Farida Dzalfa III. YudianaHak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasionaldilindungi Undang-undangHak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit PT. Visindo Media PersadaDiterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan Nasional Tahun 2009Diperbanyak oleh ....
iiiKata SambutanPuji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmatdan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen PendidikanNasional, pada tahun 2009, telah membeli hak cipta buku teks pelajaranini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakatmelalui situs internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar NasionalPendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yangmemenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam prosespembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor27 Tahun 2007.Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginyakepada para penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hakcipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untukdigunakan secara luas oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia.Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanyakepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi olehmasyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial hargapenjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan olehPemerintah. Diharapkan bahwa buku teks pelajaran ini akan lebihmudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupunsekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkansumber belajar ini.Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlahbuku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perluditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kamiharapkan.Jakarta, Juni 2009Kepala Pusat Perbukuan
ivPetunjuk Penggunaan BukuBuku Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII ini terdiri atas tujuh bab, yaituSifat Koligatif Larutan, Reaksi Redoks dan Elektrokimia, Kimia Unsur, Kimia Inti,Senyawa Karbon Turunan Alkana, Benzena dan Turunannya, dan Makromolekul.Berikut penyajian materi dan pengayaan yang terdapat dalam buku ini.1.Advance Organizer menyajikan contoh penerapan/manfaat dari materi yangakan dipelajari, bersifat dialogis dan terkini.2. Soal Pramateri merupakan uji awal pengetahuan umum Anda yang mengacukepada materi bab tersebut.3. Gambar dan Ilustrasi ditampilkan dengan memadukan gambar dan ilustrasiyang bersesuaian dengan materi.4. Selidikilah merupakan tugas yang diberikan kepada Anda berkaitan denganmateri yang akan dipelajari. Tugas ini mengajak Anda untuk berpikir kritis,kreatif, dan inovatif.5. Tantangan Kimia diberikan kepada Anda untuk mencari jawaban soal terbukasehingga Anda akan tertantang untuk belajar lebih jauh.6. Kegiatan Semester merupakan tugas semester yang dikerjakan secaraberkelompok.7. Soal Penguasaan Materi berisi tentang pertanyaan yang terdapat di setiapakhir subbab.8. Peta Konsep berguna sebagai acuan untuk Anda dalam mempermudahmempelajari materi dalam bab.9. Evaluasi Materi Bab merupakan sarana evaluasi dalam memahami materipelajaran dalam satu bab.10. Evaluasi Materi Semester merupakan sarana evaluasi dalam memahamimateri pelajaran dalam satu semester.11. Evaluasi Materi Akhir Tahun merupakan sarana evaluasi dalam memahamimateri pelajaran dalam satu tahun.12. Fakta Kimia berisi informasi menarik, terkini, dan konkret yang berkaitan denganmateri bab.13. Legenda Kimia memuat tokoh-tokoh kimia yang berjasa di bidangnya.14. Kata Kunci merupakan kunci dari suatu konsep dalam materi yang akanmemudahkan Anda untuk mengingat konsep tersebut.15. Apendiks merupakan lampiran yang berisi kunci jawaban, tabel periodikunsur, dan beberapa tetapan kimia.16. Kamus Kimia merupakan kamus kecil kata-kata penting dalam materi padasetiap bab.17. Indeks berisi rujukan kata-kata dalam bab yang memudahkan Anda dalampencarian kata-kata penting.
vKata PengantarKimia merupakan ilmu kehidupan. Fakta-fakta kehidupan, sepertitumbuhan, manusia, udara, makanan, minuman, dan materi lain yang sehari-hari digunakan manusia dipelajari dalam Kimia. Kimia sangat erat kaitannyadengan kehidupan.Oleh karena itu, perlu adanya peningkatan kualitas pendidikan Kimia disekolah agar membentuk siswa yang memiliki daya nalar dan daya pikiryang baik, kreatif, cerdas dalam memecahkan masalah, serta mampumengomunikasikan gagasan-gagasannya. Atas dasar inilah kami menerbitkanbuku Praktis Belajar Kimia ke hadapan pembaca. Buku ini menghadirkanaspek kontekstual bagi siswa dengan mengutamakan pemecahan masalahsebagai bagian dari pembelajaran untuk memberikan kesempatan kepadasiswa membangun pengetahuan dan mengembangkan potensi mereka sendiri.Materi dalam buku ini diharapkan dapat membawa Anda untukmemperoleh pemahaman tentang ilmu Kimia sebagai proses dan produk.Materi pelajaran Kimia yang disajikan bertujuan membekali Anda denganpengetahuan, pemahaman, dan sejumlah kemampuan untuk memasukijenjang yang lebih tinggi, serta mengembangkan ilmu Kimia dalamkehidupan sehari-hari.Oleh karena itu, mendudukkan Kimia hanya sebatas teori di dalam kelas,tidak saja akan membuat siswa kurang memahaminya, tetapi jugamenghambat tercapainya tujuan pembelajaran. Melalui buku Praktis BelajarKimia ini, Anda diharapkan dapat menyenangi pelajaran Kimia.Materi-materi bab di dalam buku ini disesuaikan dengan perkembanganilmu dan teknologi terkini. Selain itu, buku ini disajikan dengan bahasayang mudah dimengerti dan komunikatif sehingga Anda seolah-olahberdialog langsung dengan penulisnya.Kami menyadari bahwa penerbitan buku ini tidak akan terlaksana denganbaik tanpa dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, denganhati yang tulus, kami ucapkan terima kasih atas dukungan dan bantuanyang diberikan. Semoga buku ini dapat memberi kontribusi bagiperkembangan dan kemajuan pendidikan di Indonesia. Jakarta, Juni 2007Penerbit
viDaftar IsiKata Sambutan • iiiPetunjuk Penggunaan Buku • ivKata Pengantar • vSemester 1Reaksi Redoks dan Elektrokimia .............................. 23A.Reaksi Redoks.......................................................................24B.Sel Elektrokimia......................................................................29C.Korosi .................................................................................. 43Evaluasi Materi Bab 2 ................................................................... 46Bab 2Bab 1Sifat Koligatif Larutan ...........................................1A.Molalitas dan Fraksi Mol..........................................................2B.Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit..........................................5C.Sifat Koligatif Larutan Elektrolit................................................15Evaluasi Materi Bab 1 ................................................................... 21Kimia Unsur .......................................................... 49A.Kelimpahan Unsur di Alam........................................................50B.Sifat-Sifat Unsur....................................................................53C.Kegunaan dan Pembuatan Unsur-Unsur Kimia dan Senyawanya ....... 62D.Penentuan Kadar Unsur Kimia dalam Suatu Produk......................70Evaluasi Materi Bab 3 ................................................................... 74Kegiatan Semester 1 ............................................................... 77Bab 3Kimia Inti ............................................................. 79A.Sifat-Sifat Unsur Radioaktif......................................................80B.Kegunaan dan Dampak Negatif Unsur Radioaktif............................87Evaluasi Materi Bab 4 ................................................................... 94Evaluasi Materi Semester 1 ..................................................... 96Bab 4
viiMakromolekul ....................................................... 151A.Polimer................................................................................152B.Pembuatan Polimer.................................................................154C.Karbohidrat ........................................................................... 155D.Protein ................................................................................. 159E.Plastik ................................................................................. 162F.Lemak dan Minyak ................................................................... 163Evaluasi Materi Bab 7 ................................................................... 169Kegiatan Semester 2 ............................................................... 171Evaluasi Materi Semester 2..................................................... 173Evaluasi Materi Akhir Tahun .................................................... 175Apendiks I Kunci Jawaban ........................................................ 178Apendiks II Tabel Unsur-Unsur Kimia ......................................... 185Apendiks III Harga Potensial Reduksi Unsur-Unsur ..................... 188Kamus Kimia ........................................................................... 189Indeks.................................................................................... 192Daftar Pustaka ....................................................................... 194Bab 7Benzena dan Turunannya ....................................... 135A.Rumus Struktur Benzena ......................................................... 136B.Reaksi Substitusi dan Tata Nama Senyawa Turunan Benzena............137C.Sifat, Kegunaan, serta Dampak Senyawa Benzena dan Turunannya ... 141Evaluasi Materi Bab 6 ................................................................... 148Bab 6Semester 2Senyawa Karbon Turunan Alkana ............................ 99A.Struktur Senyawa Karbon ......................................................... 100B.Tata Nama Senyawa Karbon ...................................................... 103C.Isomer Senyawa Karbon .......................................................... 122D.Identitas Senyawa Karbon ........................................................ 125E.Kegunaan Senyawa Karbon ...................................................... 129Evaluasi Materi Bab 5 ................................................................... 132Bab 5
viii
1Telah Anda pahami pada pelajaran Kimia di Kelas XI sebelumnya, apayang disebut larutan, sifat larutan asam dan basa, larutan penyangga, danhidrolisis larutan garam. Sifat larutan lainnya yang akan kita selidiki dalambab ini adalah sifat yang berhubungan dengan perubahan fisika, sepertitekanan uap, titik didih, titik beku, dan tekanan osmotik. Sifat-sifat tersebutmerupakan sifat koligatif larutan.Jika Anda memasukkan suatu zat misalnya gula atau garam dapur kedalam pelarut seperti air, larutannya akan memiliki titik didih yang lebihtinggi dibandingkan dengan titik didih air murni pada kondisi yang sama.Begitu juga dengan titik beku dan tekanan uapnya akan berbeda dengan airmurni. Menurut Anda, mengapa dapat terjadi demikian? Pelajarilah bab inidengan baik dan Anda akan mengetahui jawabannya.Sifat KoligatifLarutanPada bab ini, Anda akan diajak untuk menjelaskan sifat-sifat koligatif larutan nonelektrolitdan elektrolit dengan cara menjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunantitik beku larutan, dan tekanan osmosis termasuk sifat koligatif larutan, serta membandingkanantara sifat koligatif larutan nonelektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit yangkonsentrasinya sama berdasarkan data percobaan.1B a b 1A. Molalitasdan Fraksi MolB. Sifat KoligatifLarutanNonelektrolitC. Sifat KoligatifLarutanElektrolitSumber: www. rjautoworks.com
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII2A Molalitas dan Fraksi MolDalam larutan, terdapat beberapa sifat zat yang hanya ditentukan olehbanyaknya partikel zat terlarut. Sifat ini disebut sebagai sifat koligatif larutan.Oleh karena sifat koligatif larutan ditentukan oleh banyaknya partikel zatterlarut, bab ini akan diawali dengan pembahasan mengenai konsentrasilarutan.1. Molalitas (m)Pada pelajaran sebelumnya, kita menyatakan konsentrasi dengan persentase(%) dan molaritas (M). Dalam perhitungan molaritas, kuantitas larutan didasar-kan pada volume. Anda tentu ingat, volume merupakan fungsi suhu (zat akanmemuai ketika dipanaskan). Oleh karena sifat koligatif larutan dipengaruhisuhu, diperlukan suatu besaran yang tidak bergantung pada suhu. Besarantersebut dinyatakan berdasarkan massa karena massa tidak bergantung padasuhu, baik dari kuantitas zat terlarut maupun pelarutnya. Untuk itu, digunakanmolalitas yang menyatakan jumlah partikel zat terlarut (mol) setiap 1 kg pelarut(bukan larutan). Larutan yang dibuat dari 1 mol NaCl yang dilarutkan dalam1.000 g air dinyatakan sebagai larutan 1 molal dan diberi lambang 1 m NaCl.Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut.Jumlah mol zat terlarutmassa1.000Molalitas ( ) = atau =×Jumlah kilogram pelarutpmmMrKeterangan:m= molalitas (mol/kg)Mr= massa molar zat terlarut (g/mol)massa = massa zat terlarut (g)p= massa zat pelarut (g)Molalitas juga berguna pada keadaan lain, misalnya karena pelarutmerupakan padatan pada suhu kamar dan hanya dapat diukur massanya,bukan volumenya sehingga tidak mungkin dinyatakan dalam bentukmolaritas. Perhatikanlah contoh soal penentuan molalitas berikut.Sumber: www.innovationcanada.caSebanyak 30 g urea (Mr = 60 g/mol) dilarutkan ke dalam 100 g air. Hitunglahmolalitas larutan.Jawab30 g massa ureaMol urea = == 0, 5 mol urea60 g/molMr100Massa pelarut = 100 g == 0, 1 kg1.000mm0, 5 molMolalitas ( ) == 5 0, 1 kgJadi, molalitas larutan urea adalah 5m.Berapa gram NaCl yang harus dilarutkan dalam 500 g air untuk menghasilkanlarutan 0,15 m?Molalitas adalah jumlahmol zat terlarut perkilogram pelarut.massarmM1.000=×pMolality is total mole ofsolute perkilogram solvent.rmassmM1.000=×pAnda HarusIngatYou Must RememberContoh1.1Contoh1.2Gambar1.1Satuan konsentrasimolalitas memegangperanan penting dalamaktivitas di laboratorium.1. Berapakah volume airyang dibutuhkan untukmembuat 5M NaCl dari29 gram NaCl?2. Apakah yang dimaksuddengan larutan elektrolitdan larutannonelektrolit?3. Apakah perbedaanantara sifat fisika dansifat kimia suatusenyawa?PramateriSoal1m NaCl
Sifat Koligatif Larutan3KupasTuntasJawabMolalitas artinya jumlah mol zat terlarut per kilogram pelarut. 0,15 m berarti 0,15mol NaCl dalam 1 kg (1.000 g) air.0,15 mol NaCl dalam 1.000 g H2OUntuk menghitung jumlah mol NaCl yang diperlukan untuk 500 g H2O, kita dapatmenggunakan hubungan tersebut sebagai faktor konversi. Kemudian, kita dapatmenggunakan massa molar NaCl untuk mengubah mol NaCl menjadi massa NaCl.2258, 44 g NaCl0, 15 mol NaCl5 0 0 g H O × × = 4 , 3 8 g N a Cl1.000 g H O1 mol NaClJadi, massa NaCl yang harus dilarutkan pada 500 g air untuk menghasilkan larutan0,15m adalah 4,38 g.Berapakah kemolalan dari larutan 10% (w/w) NaCl? (w/w = persen berat)JawabLarutan 10% (w/w), artinya 10 g NaCl100 g larutan NaClw berasal dari kata weight.Untuk mengetahui kemolalan, kita harus mengetahui jumlah mol NaCl.10 g NaCl dapat diubah menjadi mol dengan menggunakan massa molar NaCl(58,44 g/mol). Untuk mengetahui massa air, dapat dilakukan dengan carapengurangan 100 g larutan NaCl oleh 10 g NaCl.massa air = 100 g – 10 g = 90 gUntuk menentukan kemolalan, dapat dilakukan konversi sebagai berikut.10 g NaCl100 g larutan NaCl 1.000 g air1 mol NaCl×××100 g larutan NaCl58, 44 g NaCl90 g air1 kg airJadi, larutan 10% (w/w) NaCl memiliki konsentrasi 1,9m.2. Fraksi MolFraksi mol merupakan satuan konsentrasi yang semua komponenlarutannya dinyatakan berdasarkan mol. Fraksi mol komponen i,dilambangkan dengan xi adalah jumlah mol komponen i dibagi denganjumlah mol semua komponen dalam larutan. Fraksi mol j adalah xj danseterusnya. Jumlah fraksi mol dari semua komponen larutan adalah 1. xi = Jumlah mol komponen iJumlah mol semua komponen dalam larutan xi = +ninnijTotal fraksi mol = xi+xj = 1Gunakan rumus massa 1.000=×pmMruntuk menjawab soal pada Contoh 1.1 danContoh 1.2. Apakah hasil yang diperoleh sama?Kerjakanlah secara berkelompok dan presentasikan hasil yang diperoleh di depan kelas.Buktikanlah oleh AndaMolalitas suatu larutan 20%berat C2H5OH (Mr = 46 g/mol)adalah ....A. 6,4 mB. 5,4 mC. 4,4 mD. 3,4 mE. 0,4 mPembahasanC2H5OH 20% artinya 20 gC2H5OH dalam 80 g air.m= ×=×massa 1.000 20 1.000P4680rM= 5,4Jadi, kemolalan larutan 20%berat C2H5OH adalah (B) 5,4 m.UMPTN 1998 Fraksi mol Konsentrasi molal Sifat koligatifKata KunciContoh1.3
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII4Larutan glukosa dibuat dengan melarutkan 18 g glukosa (Mr = 180 g/mol) ke dalam250 g air. Hitunglah fraksi mol glukosa.Jawabxglukosa=mol glukosamol glukosa + mol air =180,1180 = 182500,1 + 13,9 + 18018= 0,01Jadi, fraksi mol glukosa adalah 0,01.Berapa fraksi mol dan persen mol setiap komponen dari campuran 0,2 mol O2 dan0,5 mol N2?Jawab2Ox=222mol Omol O + mol N=0, 2 mol0, 2 mol + 0, 5 mol=0, 2 mol0,7 mol= 0,292Nx=222mol Nmol O + mol N=0, 5 mol0, 2 mol + 0, 5 mol=0, 5 mol0,7 mol= 0,71Fraksi mol N2 bisa juga dihitung dengan cara:2Nx= 1 – 2Ox= 1 – 0,29 = 0,71% mol O2 = 0,29 × 100% = 29%% mol N2 = 0,71 × 100% = 71%Jadi, fraksi mol O2 adalah 0,29dan fraksi mol N2 adalah 0,71, sedangkan persenmol O2 adalah 29% dan persen mol N2 adalah 71%.1.Berapakah molalitas larutan yang mengandung4 g NaOH (ArNa = 23 g/mol, ArO = 16 g/mol,danArH = 1 g/mol) terlarut dalam 250 g air?2.Berapakah molalitas dari larutan HCl 37% (w/w)?(ArH = 1 g/mol, ArCl = 35,5 g/mol)KupasTuntasFraksi mol suatu larutanmetanol CH3OH dalam airadalah 0,50. Konsentrasimetanol dalam larutan inidinyatakan dalam persenberat adalah ....A. 50%B. 60%C. 64%D. 57%E. 50%Pembahasanmol metanol = mol air(misalkan 1 mol)massa metanol= mol × Mr= 1 × 32 = 32massa air= mol × Mr= 1×18 = 18%w/w=×massa metanol100%massa larutan =×+32100%32 18ggg= 64%Jadi, konsentrasi metanoldalam larutan dalam persenberat adalah (C) 64%UMPTN 1998Contoh1.4Contoh1.5Soal PenguasaanMateri 1.1Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.Perhatikanlah contoh soal penggunaan fraksi mol berikut.
Sifat Koligatif Larutan5Meskipun sifat koligatif melibatkan larutan, sifat koligatif tidakbergantung pada interaksi antara molekul pelarut dan zat terlarut, tetapibergantung pada jumlah zat terlarut yang larut pada suatu larutan.Sifat koligatif terdiri atas penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih,penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Apakah perbedaan di antarakeempat sifat koligatif tersebut? Perhatikanlah uraian berikut.1. Penurunan Tekanan UapUntuk mengetahui pengaruh zat terlarut yang sukar menguap terhadaptekanan uap pelarut, lakukanlah kegiatan berikut.B Sifat Koligatif Larutan NonelektrolitUapjenuh airAir murnipada 25 °CTekanan uap jenuhair pada25 °C = 23,76 mmHgHg23,76 mmUapjenuh airLarutan glukosa 1 mpada 25 °CTekanan uap jenuh larutanglukosa 1 m pada25 °C = 23,34 mmHgHg23,34 mmUapjenuh airLarutan urea 1 mpada 25 °CTekanan uap jenuhlarutan urea 1 m pada25 °C = 23,34 mmHgHg23,34 mmZatAirLarutan glukosa 1 mLarutan urea 1 mTekanan Uap Jenuhpada 25 °C (mmHg).........TujuanMengamati pengaruh zat terlarut terhadap tekanan uap jenuh larutanAlat dan BahanData percobaanLangkah Kerja1.Perhatikan gambar hasil eksperimen berikut.2.Pada buku latihan Anda, isilah tabel berikut.Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.1.Hitunglah selisih penurunan tekanan uap jenuh larutan glukosa dengantekanan uap jenuh air.2.Hitunglah selisih penurunan tekanan uap jenuh urea dengan tekanan uapjenuh air.3.Mengapa selisihnya sama antara dua larutan dengan konsentrasi sama?4.Apabila larutan sukrosa 1 m diamati, akankah nilainya sama?Diskusikan hasil yang Anda peroleh dengan teman Anda.Selidikilah1.1 Larutan nonelektrolit Penurunan tekanan uapKata Kunci
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII6Apakah yang dapat Anda simpulkan dari hasil kegiatan Selidikilah 1.1?Untuk memahami fenomena pada Selidikilah 1.1, pelajarilah uraian berikut.Penguapan adalah peristiwa yang terjadi ketika partikel-partikel zat cairmeninggalkan kelompoknya. Semakin lemah gaya tarik-menarik antarmolekulzat cair, semakin mudah zat cair tersebut menguap. Semakin mudah zat cairmenguap, semakin besar pula tekanan uap jenuhnya.Dalam suatu larutan, partikel-partikel zat terlarut menghalangi gerakmolekul pelarut untuk berubah dari bentuk cair menjadi bentuk uap sehinggatekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah dari tekanan uap jenuhlarutan murni.Dari eksperimen yang dilakukan Marie Francois Raoult (1878),didapatkan hasil bahwa melarutkan suatu zat terlarut menyebabkanpenurunan tekanan uap larutan. Banyaknya penurunan tekanan uap (PΔ)terbukti sama dengan hasil kali fraksi mol zat terlarut (xB) dan tekanan uappelarut murni (APo), yaitu:PΔ=xBAPoPada larutan yang terdiri atas dua komponen, pelarut A dan zat terlarutB,xA + xB = 1 maka xB = 1 – xA. Apabila tekanan uap pelarut di atas larutandilambangkanPA,PΔ=APo–PA.Persamaan akan menjadi:PΔ=xBAPoAPo – PA= (1 – xA)APoAPo – PA=APo – xAAPoPA = xAAPoPersamaan tersebut dikenal sebagai Hukum Raoult.Tekanan uap pelarut (PA) sama dengan hasil kali tekanan uap pelarutmurni (oAP) dengan fraksi mol pelarut dalam larutan (xA).Apabila zat terlarut mudah menguap, dapat pula ditulis:PB = xBBPoTekanan uap total dapat ditulis:Ptotal=PA+PB=xAAPo + xBBPoLegendaKimiaSumber: http://id.wikipedia.orgMarie Francois Raoult(18301901) adalahseorang ilmuwan Prancis.Pada awalnya, Raoult adalahseorang ilmuwan fisika yangmeneliti fenomena pada selvolta. Kemudian, perhatian-nya mulai teralihkan padapertanyaan-pertanyaan yangmengarah pada kimia.Makalahnya yang pertamaadalah mengenai tekananpada titik beku suatu cairandengan adanya zat terlarutyang dipublikasikan pada1878. Dia melanjutkanpenelitiannya pada berbagaipelarut seperti benzena danasam asetat.Raoult melakukan peneliti-an berulang-ulang sebelummenemukan keteraturanmengenai tekanan uaplarutan. Keteraturan inikemudian dikenal sebagaiHukum Raoult.Hitunglah tekanan uap larutan 2 mol sukrosa dalam 50 mol air pada 300 °C jikatekanan uap air murni pada 300 °C adalah 31,80 mmHg.JawabFraksi mol sukrosa = mol sukrosamol sukrosa + mol air=2 mol2 mol + 50 mol= 0,038xB= 0,038xA= 1 – 0,038= 0,962Contoh1.6
Sifat Koligatif Larutan7KupasTuntasBerapakah tekanan uap parsial dan tekanan uap total pada suhu 25 °C di ataslarutan dengan jumlah fraksi mol benzena (C6H6) sama dengan jumlah fraksi moltoluena (C7H8)? Tekanan uap benzena dan toluena pada suhu 25 °C berturut-turutadalah 95,1 mmHg dan 28,4 mmHg.JawabJika larutan terdiri atas dua komponen dengan jumlah fraksi mol yang sama, fraksimol keduanya adalah 0,5.Tekanan uap parsial:Pbenzena=xbenzena × Pbenzena= 0,5 × 95,1 mmHg = 47,6 mmHgPtoluena=xtoluena × Ptoluena= 0,5 × 28,4 mmHg = 14,2 mmHgTekanan uap total:Ptotal=Pbenzena+Ptoluena= 47,6 + 14,2 = 61,8 mmHgJadi, tekanan uap parsial benzena dan toluena adalah 47,6 mmHg dan 14,2 mmHg,sedangkan tekanan uap total adalah 61,8 mmHg.2. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik BekuAdanya zat terlarut pada suatu larutan tidak hanya memengaruhitekanan uap saja, tetapi juga memengaruhi titik didih dan titik beku. Padalarutan dengan pelarut air, kita dapat memahami hal tersebut denganmempelajari diagram fase air pada Gambar 1.2 berikut.Sembilan gram zat nonelek-trolit dan 360 g air dicampur,ternyata tekanan uap jenuhnya40 mmHg. Jika tekanan uapjenuh air pada suhu yang samaadalah 40,1 mmHg, Mrzattersebut adalah ....A. 90 g/molB. 126 g/molC. 180 g/molD. 342 g/molE. 360 g/molPembahasanDiketahui:Zat nonelektrolit = 9 grampelarut air (p) = 360 gramP° = 40,1 mmHgP = 40 mmHgDitanyakan: Mr?Jawab:P = xp P°40 = xp × 40,1xp= 0,9975nP =360=20 mol18xp =+ptpnnn=+200,997520tn19,95 + 0,9975nt = 20 0, 9975 nt = 20 19,95 nt= 0,05 mol0,05 mol =massarM→0,05 =9 grM==9 g180 g/mol0,05 molrMJadi, massa molar relatif zattersebut adalah (C) 180 g/mol.UN 2002Gambar1.2Diagram fase airPA=xAoAP=0,962 × 31,8 mmHg = 30,59 mmHgJadi, tekanan uap larutan adalah 30,59 mmHg.Contoh1.7Tekanan (atm)1 atmTitik bekularutan0 °CTitik bekuairCairPadatGasTitik didihlarutan100 °CTitik didihairSuhu(°C)Pelarut murniLarutan
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII8KupasTuntasAdanya zat terlarut pada suatu larutan menyebabkan penurunan tekananuap yang mengakibatkan terjadinya penurunan garis kesetimbangan antarfasesehingga terjadi kenaikan titik didih dan penurunan titik beku.a. Kenaikan Titik Didih (ΔTb)Titik didih zat cair adalah suhu tetap pada saat zat cair mendidih. Padasuhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya.Hal ini menyebabkan terjadinya penguapan di seluruh bagian zat cair. Titikdidih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer. Contohnya, titik didih air100 °C, artinya pada tekanan udara 1 atm air mendidih pada suhu 100 °C.Dari hasil eksperimen yang dilakukan pada penentuan titik didih larutan,ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarutmurninya. Hal ini disebabkan adanya partikel-partikel zat terlarut dalamsuatu larutan menghalangi peristiwa penguapan partikel-partikel pelarut.Oleh karena itu, penguapan partikel-partikel pelarut membutuhkan energiyang lebih besar.Perbedaan titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni disebutkenaikan titik didih yang dinyatakan sebagai ΔTb (b berasal dari kata boil).Titik didih suatu larutan lebih tinggi atau lebih rendah daripada titikdidih pelarut, bergantung pada kemudahan zat terlarut itu menguapdibandingkan dengan pelarutnya. Jika zat terlarut tersebut tidak mudahmenguap, misalnya larutan gula, larutan tersebut mendidih pada suhu yanglebih tinggi daripada titik didih pelarut air. Sebaliknya, jika zat terlarut itumudah menguap misalnya etanol, larutan akan mendidih pada suhu di bawahtitik didih air.Hukum sifat koligatif dapat diterapkan dalam meramalkan titik didihlarutan yang zat terlarutnya bukan elektrolit dan tidak mudah menguap.Telah ditentukan secara eksperimen bahwa 1,00 mol (6,02 × 1023 molekul)zat apa saja yang bukan elektrolit dan tidak mudah menguap yang dilarutkandalam (1.000 g) air akan menaikkan titik didih kira-kira 0,51 °C. Perubahanpelarut murni ke larutan, yakni ΔTb, berbanding lurus dengan molalitas (m)dari larutan tersebut:ΔTb∞m atauΔTb= KbmPelarutTitik Didih (°C)Kb (°C/m)AsetonBenzenakamferKarbon tetrakloridaSikloheksanaNaftalenaFenolAir56,280,1204,076,580,7217,7182100,01,7102,5305,6104,9502,7905,8003,0400,52Tabel 1.1Tetapan Kenaikan Titik Didih (Kb) Beberapa PelarutKb adalah tetapan kenaikan titik molal dari pelarut (°C/m). Kenaikantitik didih (ΔTb) adalah titik didih larutan (Tb) dikurangi titik didih pelarutmurni (Tb°).ΔTb = Tb Tb°Berdasarkan Diagram PTtersebut yang meng-gambarkan kenaikan titikdidih larutan adalah ....A. G1M1B. F1K1C. DD1D. CC1E. B1D1PembahasanBerdasarkan Diagram PTtersebut yangmenggambarkan kenaikantitik didih larutan adalah (C)DD1.Alasannya, semakin tinggitekanan temperatur awal,misalnya pada suhu 100 °Cditunjukkan oleh grafik Fpada larutan temperaturditunjukkan oleh K1 (fasagas).Jadi, kenaikan titik didihditunjukkan oleh (C) DD1.UN 2002Diagram P–TKTemperatur⎫⎬⎭PΔM1F1K1G1Sumber: Chemistry Matter, and ItsChanges, 2004Kenaikan titik didihKata KunciC1CDD1cairP = 1 atmTekananMGFBB1AGasPadat
Sifat Koligatif Larutan9KupasTuntasb. Penurunan Titik Beku (ΔTf )Seperti halnya pada kenaikan titik didih, adanya zat terlarut dalamlarutan akan mengakibatkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik bekupelarutnya. Penurunan titik beku, ΔTf(f berasal dari kata freeze) berbandinglurus dengan molalitas (m) larutan:ΔTf∞m atauΔTf= KfmdenganKfadalah tetapan penurunan titik beku molal pelarut (°C/m).Penurunan titik beku (Tf) adalah titik beku pelarut murni (Tf°) dikurangititik beku larutan (Tf).Hitunglah titik didih larutan yang mengandung 18 g glukosa, C6H12O6.(ArC = 12 g/mol, ArH = 1g/mol, dan ArO = 16 g/mol) dalam 250 g air. (Kb air = 0,52 °C/m)JawabMolalitas =massa 1.000×pMr=×18 g1.000 g/kg180 g/mol250 g= 0,4 mΔTb=Kbm= 0,52 °C/m × 0,4 m= 0,208 °CTitik didih larutan = 100 +ΔTb= 100 °C + 0,208 °C= 100,208 °CJadi, titik didih larutan adalah 100,208 °C.Titik didih larutan yang mengandung 1,5 g gliserin dalam 30 g air adalah 100,28 °C.Tentukan massa molekul relatif gliserin. (Kb air = 0,52 °C/m)JawabTitik didih larutan = 100 +ΔTb 100,28= 100 +ΔTbΔTb= 0,28 °CΔTb=Kbm=KbmassaMr×1.000p0,28 °C = 0,52 °C/m ×1, 5 gMr×1.000 g/kg30 gMr= 92,8 g/molJadi, massa molekul relatif gliserin adalah 92,8 g/mol.Sebanyak 75 g zat denganrumus empiris (CH2O)(Ar H = 1 g/mol, C = 12 g/mol,O = 16 g/mol) yang terlarutdalam 500 gram air, mendidihpada suhu 100,52 °C (Kb air =0,52 °C/m). Zat tersebuttermasuk ....A. triosaB. tetrosaC. pentosaD. heksosaE. heptosaPembahasan1.000 massap1.000 750,52 0,52500bbrrTKMMD= ́ ́= ́ ́150rMÞ=Mr (CH2O) = 30(CH2O)n = 15030 n = 150n = 5(CH2O)5 = C5H10O5.Senyawa karbonat dengan 5atom c disebut denganpentosa. Jadi, zat tersebuttermasuk (C) pentosa.SPMB 2004Diskusikan dengan kelompokAnda:a. Apa yang dimaksuddengan membeku?b. Bagaimana mekanismepenurunan titik bekupada suatu larutan?c. Apakah setiap zatdengan konsentrasi yangsama (molalitas) akanmenyebabkan penurunantitik beku yang samaketika dilarutkan?KimiaTantanganContoh1.8Contoh1.9
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII10ΔTf = Tf° TfBerikut ini adalah beberapa harga tetapan penurunan titik beku (Kf)dari beberapa pelarut.PelarutTitik Beku (°C)Kf (°C/m)AsetonBenzenaKamferKarbon tetrakloridaSikloheksanaNaftalenaFenolAir–95,355,45179,8–236,580,54302,405,1239,729,820,16,947,271,86Tabel 1.2Tetapan Penurunan Titik Beku (Kf) Beberapa PelarutBerapakah titik beku larutan yang terbuat dari 10 g urea CO(NH2)2 dalam 100 g air?(massa molar urea 60 g/mol, Kf air = 1,86 °C/m)JawabMol urea= ==10 gmassa urea0,17 mol urea60 g/molrMMolalitas urea = mol ureamassa air=0,17 mol0, 1 kg= 1,7 mΔTf=Kfm= 1,86 °C/m × 1,7 m= 3,16 °CJadi, larutan tersebut memiliki titik beku 3,16 °C di bawah 0 °C atau pada –3,16 °C.Hitunglah titik beku larutan yang terdiri atas 10 gram glukosa (Mr = 180 g/mol) dalam500 g air (Kf air = 1,86 °C/m).JawabMolalitas =massaMr×1.000p=10 g180 g/mol×1.000 g/kg500 g= 0,11 mΔTf=Kfm= 1,86 °C/m × 0,11 m= 0,20 °CTitik beku larutanΔTf = Tf air – Tf larutanContoh1.10Contoh1.11Sumber: Chemistry Matter, and ItsChanges, 2004Penurunan titik bekuKata KunciDi Eropa, pada musimdingin untuk mencairkansalju yang mengganggu dijalan raya biasanyadigunakan garam.Menurut Anda, bagaimanahal itu dapat terjadi?Diskusikanlah hal tersebutbersama teman Anda.KimiaTantangan
Sifat Koligatif Larutan110,20 °C= 0 – Tf larutanTf larutan = –0,20 °CJadi, titik beku larutan adalah –0,20 °C.Hitunglah titik beku suatu larutan yang mengandung 2 g kloroform, CHCl3 (Mr =119 g/mol) yang dilarutkan dalam 50 g benzena (Kf benzena = 5,12 °C/m,Tf benzena= 5,45 °C).JawabMolalitas =2 g119 g/mol×1.00050 g= 0,34 mΔTf=Kfm= 5,12 °C/m × 0,34 m= 1,74 °CTitik beku larutanΔTf=Tf benzena – Tf larutan1,74= 5,45 – Tf larutanTf larutan = 3,71 °CJadi, titik beku larutan tersebut adalah 3,71 °C.Larutan yang dibuat dengan melarutkan 5,65 g suatu senyawa yang tidak diketahuidalam 110 g benzena membeku pada 4,39 °C. Berapakah massa molar senyawatersebut?JawabPadaTabel 1.2 diketahui titik beku benzena = 5,45 °C dan Kf benzena = 5,12 °C/mΔTf= 5,45 °C – 4,39 °C = 1,06 °CΔTf=Kfm m=Ä1,06 °C=5,12 °C/ffTKm = 0,207 m0,207m artinya setiap kg benzena pada larutan mengandung 0,207 mol zat terlarutmaka jumlah mol pada 110 g benzena dapat dihitung.0, 207 mol zat terlarut0, 11 kg benzena × = 0, 023 mol1 kg benzenamassa molar zat terlarut =5, 65 g0, 023 mol = 245,65 g/molJadi, massa 1 mol zat terlarut tersebut adalah 245,65 g.Gejala penurunan titik beku juga memiliki terapan praktis di antaranyaadalah penurunan titik beku air. Zat antibeku (biasanya etilen glikol) yangditambahkan ke dalam sistem pendingin mesin mobil mencegah pembekuanair radiator pada musim dingin. Penggunaan CaCl2 dan NaCl untukmenurunkan titik leleh es juga sering diterapkan, misalnya untuk menyiapkancampuran pendingin dalam pembuatan es krim.Contoh penerapan Hukum Raoult digunakan pada alat distilasi untukmemisahkan campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya.Sumber: Chemistry (Chang), 2002Gambar1.3Etilen glikol digunakansebagai zat antibeku padapendingin mesin mobil.Contoh1.12Contoh1.13Alat distilasi dirancang denganmenggunakan prinsip hukumRaoultGambar1.4KlemLabudestilasiPemanasanAirpendinginkeluarKondensorAirpendinginmasukLabupenampungStatifSumber: Basic Concept of Chemistry, 2002
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII123. Tekanan OsmotikOsmosis adalah merembesnya partikel-partikel pelarut dari larutan yanglebih encer ke larutan yang lebih pekat melalui suatu membran semi-permeabel. Membran semipermiabel hanya melewatkan molekul zat tertentusementara zat yang lainnya tertahan.Bagaimanakah peristiwa osmosis dapat terjadi? Untuk menyelidikinya,lakukanlah kegiatan berikut.Tekanan OsmotikTujuanMengamati peristiwa osmosis pada larutan elektrolit dan nonelektrolitAlat dan Bahan1. Corong4. Larutan gula2. Kertas perkamen/selopan5. Larutan garam3. Gelas kimia 1 L6. AirLangkah Kerja1. Susunlah 2 buah alat seperti gambar berikut.h2h1⎫⎬⎭ΔhBeban2. Corong yang bagian bawahnya ditutup dengan kertas perkamen/selaputsemipermeabel berisi larutan gula dimasukkan ke dalam bak (gelas kimia 1 L)yang berisi air.3. Amatilah naiknya larutan dalam corong dari ketinggian h1 sampai h2.4. Ulangi langkah kerja 1–3.Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.1. Mengapa air di dalam bak masuk ke dalam corong melalui selaput semi-permeabel?2. Mungkinkah larutan gula atau garam yang masuk ke dalam air? Mengapa?3. Apabila corong diganti ukurannya, apakah naiknya zat cair dalam corongsama?4. Samakah beban pada kedua corong yang berbeda?5. SamakahΔHuntuk larutan gula dan garam?Kerjakanlah secara berkelompok dan diskusikanlah hasil yang Anda peroleh.Kesimpulan apakah yang dapat Anda peroleh dari kegiatan Selidikilah1.2? Untuk lebih memahami proses osmosis, pelajarilah uraian berikut.PerhatikanlahGambar 1.5, gambar tersebut memperlihatkan larutan Adan larutan B dengan konsentrasi yang berbeda yang dipisahkan oleh suatumembran semipermeabel yang hanya dapat ditembus oleh molekul air.Selidikilah1.2 Membran semipermeabelOsmosis Tekanan osmotikKata Kunci
Sifat Koligatif Larutan13Gambar 1.5 menggambarkan peristiwa osmosis. Pada Gambar 1.5a,diperlihatkan keadaan awal, kemudian setelah beberapa saat, tinggi air padatabung naik (Gambar 1.5b) hingga kesetimbangan tercapai. Tekanan balikdibutuhkan untuk mencegah terjadinya proses osmosis (Gambar 1.5c). Jumlahtekanan balik yang dibutuhkan merupakan tekanan osmotik larutan.Dua larutan yang memiliki tekanan osmotik sama disebut larutanisotonik. Jika salah satu larutan memiliki tekanan osmotik lebih tinggi darilarutan yang lainnya, larutan tersebut dinamakan hipertonik. Adapun jikalarutan memiliki tekanan osmotik lebih rendah dari larutan yang lainnya,larutan tersebut dinamakan hipotonik.Tekanan osmotik termasuk dalam sifat-sifat koligatif karena besarnyahanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut persatuan volume larutan.Tekanan osmotik tidak tergantung pada jenis zat terlarut. Persamaan berikut(dikenal sebagai Persamaan Van’t Hoff) digunakan untuk menghitungtekanan osmotik dari larutan encer.π = MRTKeterangan:π= tekanan osmotik (atm)R= tetapan gas (0,082 L atm/mol K)M= molaritas larutanT= suhu (Kelvin)Berapakah tekanan osmotik pada 25 °C dari larutan sukrosa (C12H22O11) 0,001 M?JawabDiketahuiT=25 °C = (25 + 273) K = 298 KM=0,001 mol/LR=0,082 L atm/mol KAKeadaan awal, A (airmurni) dan B (larutan)dipisahkan oleh membransemipermeabel.BSetelah beberapa saat,peristiwa osmosis terjadi,ditandai denganmeningkatnya volumelarutan pada tabung B.Tekanan balik dibutuhkanuntuk mencegah terjadinyaproses osmosis. Jumlahtekanan balik yangdibutuhkan merupakantekanan osmotik larutan.BebanPistonABLarutanMembransemipermeabelAir murniabcSumber: Chemistry: Matter and Its Changes, 2004Gambar1.5Proses osmosis denganmembran semipermeabelContoh1.14Larutan glukosa (C6H12O6)digunakan sebagai cairaninfus. Larutan ini harusmemiliki tekanan osmosikyang sama dengan tekananosmotik sel darah.Diskusikanlah dengankelompok Anda mengapatekanan osmotik cairaninfus harus sama dengantekanan osmotik sel darah.Jika tekanan sel darah pada25 °C adalah 7,7 atm,berapa konsentrasi glukosadalam cairan infus?KimiaTantangan
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII14Dalam larutan encer, 0,001 M gula dalam air dipisahkan dari air murni denganmenggunakan membran osmosis. Berapakah tekanan osmotik dalam torr padasuhu 25 °C?Jawabπ=MRT= (0,001 mol/L) (0,0821 L atm/mol K) (298 K) = 0,0245 atmπdalam torr = 0,0245 atm ×760 torr1 atm = 18,6 torrJadi, tekanan osmotik 0,001 M gula dalam air adalah 18,6 torr.Suatu larutan dengan volume 100 mL mengandung 0,122 g zat nonelektrolit terlarutdan memiliki tekanan osmotik 16 torr pada suhu 20 °C. Berapakah massa molar zatterlarut tersebut?JawabTdalam kelvin = (273 + 20)= 293 Kπdalam atm = 16 torr ×1 atm760 torr = 0,0211 atmπ=MRT0,0211 atm= (M) (0,082 L atm/mol K) (298 K)M= 8,63 × 10–4mol zat terlarutL larutanM= nVn= M × V= 8,63 × 10–4mol zat terlarutL larutan× 0,1 L larutan = 8,63 × 10–5 molmassa molar zat terlarut =-50,122 g8,63×10 mol= 1,41 × 103 g/molJadi, massa molar zat terlarut tersebut adalah 1,41 × 103 g/mol.Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 1,08 g protein, yaitu serum albuminmanusia yang diperoleh dari plasma darah (dalam 50 cm3 air). Larutanmenunjukkan tekanan osmotik 5,85 mmHg pada 298 K. Tentukan massa molekulrelatif albumin.Contoh1.15Contoh1.16Contoh1.17Banyak tempat di berbagaipelosok di dunia yangberdampingan dengan lautan,tetapi penduduknya terancamkekurangan air tawar. Untuk itu,negara Arab Saudimenggunakan suatu metodepemisahan air tawar darigaram-garam pekat air laut.Membuang garam-garam yangterlarut dalam air disebutdesalinasi.Banyak penelitian danpengembangan dipusatkan padalima metode desalinasi, yaitupenyulingan, pembekuan,osmosis terbalik, elektro-dialisis, dan pertukaran ion.Desalinasi osmosis terbalikmerupakan metode yangekonomis. Dalam metode ini,garam terpisah dari airnya olehtekanan pada membransemipermeabel yangmemisahkan sumber air (airlaut) dari produknya (air tawar).F a k t aK i m i aDesalinasi Air Lautπ=MRT= 0,001 mol/L × 0,082 L atm/mol K × 298 K = 0,024 atmJadi, tekanan osmotik larutan tersebut adalah 0,024 atm.
Sifat Koligatif Larutan15Jika tekanan mekanis pada suatu larutan melebihi tekanan osmotik,pelarut murni akan terperas ke luar dari suatu larutan lewat suatu membransemipermeabel (Gambar 1.6). Proses ini disebut osmosis terbalik (reverseosmosis) dan merupakan suatu cara untuk memulihkan pelarut murni daridalam suatu larutan. Contoh penerapan osmosis balik adalah pemulihan airmurni dari limbah industri dan menawarkan air laut (desalinasi).Proses osmosis sangat penting bagi tanaman dan hewan karena denganproses osmosis, air dibagikan ke semua sel organisme hidup. Dinding selmerupakan membran semipermeabel, membran sel hidup ini juga dapatditembus oleh zat-zat terlarut tertentu sehingga bahan makanan dan produkbuangan dipertukarkan lewat dinding sel ini. Permeabilitas dinding selterhadap zat terlarut seringkali bersifat memilih-milih dan sampai batastertentu tidak bergantung pada ukuran partikel zat terlarut dan konsentrasimereka. Misalnya, ion magnesium yang terhidrasi praktis tidak menembusdinding saluran pencernaan, sedangkan molekul glukosa dapat melewatidinding sel.Air murniH2OLarutan airGambar1.6Osmosis terbalik, menunjukkanbahwa jika tekanan mekanislebih besar daripada tekananosmotik, pelarut dipaksamelewati membransemipermeabel dari dalamlarutan menuju ke pelarutmurni.Jika zat terlarut membentuk larutan bersifat asam, basa, dan garam,ternyata rumus-rumus sifat koligatif larutan memiliki nilai yang tidak samadengan data percobaan. Harga-harga ΔP,ΔTb,ΔTf, dan π dari larutan-larutan asam, basa, dan garam yang diamati melalui eksperimen selalu lebihbesar daripada harga-harga yang dihitung menurut perhitungan ideal.Bagaimanakah menentukan perbandingan nilai sifat koligatif larutanelektrolit dan nonelektrolit? Untuk mengetahuinya, lakukanlah kegiatanberikut.C Sifat Koligatif Larutan ElektrolitJawabTekanan osmotik (π) dikonversikan terlebih dahulu menjadi atm.5,85 mmHg =5,85760= 7,70 × 10–3 atmπ=⎛⎞⎜⎟⎝⎠massaVrRTMMr=πmassaVRT=1,08g × 0,082 atm/mol K × 298K7,70 × 10 atm × 0,05L = 6,86 × 104g/molJadi, massa molekul relatif albumin adalah 6,86 × 104g/mol.1.Bagaimanakah cara untuk mengetahui pengaruhzat terlarut yang sukar menguap terhadap tekananuap jenuh larutan? Jelaskan.2.Hitunglah tekanan uap suatu larutan 4 mol fruktosadalam 60 mol air pada suhu 310 °C. Jika tekanan uapair murni pada 310 °C sebesar 33,4 mmHg.3.Jika 0,4 molal gula pasir dilarutkan dalam air (Kbair = 0,52 °C/m), tentukan titik didih larutan gulatersebut.4.Jika 6,84 g sukrosa (Mr = 342) dilarutkan dalam airdan membentuk larutan bervolume 100 mL padasuhu 27 °C (R = 0,082 L atm/mol K), tentukantekanan osmotik larutan tersebut.Soal PenguasaanMateri 1.2Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII16Sifat Koligatif Larutan ElektrolitTujuanMenentukan perbandingan nilai sifat koligatif larutan elektrolit dan nonelektrolitAlat dan BahanData hasil percobaanLangkah KerjaAmatilah data hasil percobaan berikut. Larutan yang diamati memilikikonsentrasi yang sama yaitu 0,005 m.Jawablah pertanyaan berikut untuk menarik kesimpulan.1. Hitunglah perbandingan nilai ΔTf NaCl terhadap ΔTf glukosa, ΔTf KClterhadapΔTf glukosa, dan seterusnya sampai dengan H2SO4.2. Manakah nilai perbandingan di antara keempat larutan terhadap glukosayang bernilai hampir sama?3. Bandingkanlah nilai perbandingan itu dengan jumlah ion masing-masingzat yang membentuk larutan elektrolit (NaCl memiliki ion Na+ dan Cl–).4. Apakah nilai perbandingan tersebut sama dengan jumlah ionnya? Mengapademikian?Diskusikan hasil yang Anda peroleh dengan teman Anda.Apakah kesimpulan yang Anda peroleh? Untuk lebih memahami sifatkoligatif larutan elektrolit, pelajarilah penjelasan berikut.Menurut Arrhenius, suatu zat elektrolit yang dilarutkan dalam air akanterurai menjadi ion-ion penyusunnya sehingga jumlah partikel zat padalarutan elektrolit akan lebih banyak dibandingkan dengan larutannonelektrolit yang konsentrasinya sama. Hal ini menyebabkan sifat koligatifpada larutan elektrolit lebih besar daripada larutan nonelektrolit.Perilaku elektrolit dapat digambarkan dengan memerhatikan fenomena diatas. Penurunan titik beku ΔTf larutan 0,005 m NaCl 1,96 kali (2 kali) ΔTf glukosasebagai zat nonelektrolit, demikian juga ΔTf untuk K2SO4 hampir 3 kali dariΔTf glukosa. Keadaan ini dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.ΔTf elektrolit = i × ΔTfnonelektrolitHubungan sifat koligatif larutan elektrolit dan konsentrasi larutandirumuskan oleh Van’t Hoff, yaitu dengan mengalikan rumus yang adadengan bilangan faktor Van’t Hoff yang merupakan faktor penambahanjumlah partikel dalam larutan elektrolit.i = 1 + (n – 1)αKeterangan:i= faktor yang menunjukkan bagaimana larutan elektrolit dibandingkandengan larutan nonelektrolit dengan molalitas yang sama.Faktori inilah yang lebih lanjut disebut faktor Van’t Hoff.n= jumlah ion dari elektrolitα= derajat ionisasi elektrolitSelidikilah1.3GlukosaNaClKClK2SO4H2SO4Tf (°C)0,00930,01830,01800,02750,0270Larutan Faktor Vant Hoff Larutan elektrolitKata Kunci
Sifat Koligatif Larutan17Contoh elektrolit biner:NaCl(s)→Na+(aq) + Cl–(aq)(n = 2)KOH(s)→K+(aq) + OH–(aq)(n = 2)Contoh elektrolit terner:H2SO4(l) + 2 H2O(l)→2 H3O+(aq) + SO42–(aq) (n = 3)Mg(OH)2(s)→Mg2+(aq) + 2 OH–(aq)(n = 3)Contoh elektrolit kuarterner:K3PO4(s)→3 K+(aq) + PO43–(aq)(n = 4)AlBr3(s)→Al3+(aq) + 3 Br–(aq)(n = 4)Untuk larutan elektrolit berlaku Hukum Van’t Hoff1. Penurunan Tekanan Uap JenuhRumus penurunan tekanan uap jenuh dengan memakai faktor Van’t Hoffhanya berlaku untuk fraksi mol zat terlarutnya saja (zat elektrolit yangmengalami ionisasi), sedangkan pelarut air tidak terionisasi. Oleh karenaitu, rumus penurunan tekanan uap jenuh untuk zat elektrolit adalah:ΔP = xBP° {1 + (n – 1)α}Perhatikanlah contoh soal penerapan rumus tekanan uap untuk zat elektrolitberikut.Sifat koligatif larutanelektrolit bergantung padafaktor Vant Hoff.(i = 1 + (n 1)α)Colligative properties ofelectrolyte solution dependson Vant Hoff factor.(i = 1 + (n 1)α)Anda HarusIngatHitunglah tekanan uap larutan NaOH 0,2 mol dalam 90 gram air jika tekanan uapair pada suhu tertentu adalah 100 mmHg.JawabXNaOH= mol NaOHmol NaOH + mol air= 0,2 mol90 g0,2 mol +18 g/mol= 0,038Karena NaOH merupakan elektrolit kuat (α= 1) dan n = 2 makaΔP = P°xB{1 + (n – 1)α}= 100 × 0,038 {1 + (2 – 1)1}= 7,6 mmHgTekanan uap larutan = 100 mmHg – 7,6 mmHg= 92,4 mmHgJadi, tekanan uap larutan NaOH adalah 92,4 mmHg. Faktor Vant Hoff IonisasiKata KunciContoh1.182. Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik BekuSeperti halnya penurunan tekanan uap jenuh, rumus untuk kenaikantitik didih dan penurunan titik beku untuk larutan elektrolit jugadikalikan dengan faktor Van't Hoff.ΔTb = Kb m {1 + (n 1)α}ΔTf = Kf m {1 + (n 1)α}You Must Remember
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII18KupasTuntasSebanyak 5,85 gram NaCl (Mr = 58,5 g/mol) dilarutkan dalam air sampai volume500 mL. Hitunglah tekanan osmotik larutan yang terbentuk jika diukur pada suhu27 °C dan R = 0,082 L atm/mol K.Jawabdiketahui, NaCl (n = 2) dan α= 1π=M R T i=massarM×1.000P×R T ×{1 + (n – 1)α}Sebanyak 4,8 gram magnesium sulfat, MgSO4 (Mr = 120 g/mol) dilarutkan dalam250 g air. Larutan ini mendidih pada suhu 100,15 °C.Jika diketahui Kb air 0,52 °C/m,Kf air = 1,8 °C/m, tentukan:a.derajat ionisasi MgSO4;b.titik beku larutan.Jawaba.Reaksi ionisasi MgSO4 adalah MgSO4(s)→ Mg2+(aq) + SO42–(aq) (n = 2)Kenaikan titik didih:ΔTb=Tb larutan – Tb air= 100,15 °C – 100 °C = 0,15 °CΔTb=Kb.m.i= Kb ×massarM×1.000P× {1 + (n – 1)α}0,15 = 0,52 °C/m ×4,8 g120 g/mol×1.000 g/kg250 g× {1 + (2 – 1)α}α= 0,8Jadi, derajat ionisasi MgSO4 adalah 0,8.b.Untuk menghitung titik bekunya, kita cari dulu penurunan titik bekunyadengan rumus:ΔTf=Kf ×massarM×1.000P× {1 + (n – 1)α}ΔTf= 1,8 °C/m ×4,8 g120 g/mol×1.000 g/kg250 g× {1 + (2 – 1) 0,8}= 0,52 °CTf larutan =Tf air – ΔTf= 0 °C – 0,52 °C = –0,52 °CJadi, titik beku larutan tersebut adalah –0,52 °C.Contoh1.19Contoh1.20Perhatikanlah contoh-contoh soal berikut.3. Tekanan OsmotikTekanan osmotik untuk larutan elektrolit diturunkan dengan mengalikanfaktor van't Hoff.π= MRT {1 + (n – 1)α}Perhatikanlah contoh-contoh soal berikut.Agar 10 kg air tidak membekupada suhu 5 °C perluditambahkan garam NaCl. Jikadiketahui Kb air = 1,86 °C/mdan Ar H = 1 g/mol,O = 16 g/mol, Na = 23 g/mol,dan Cl = 35,5 g/mol makapernyataan berikut benar,kecuali ....A. diperlukan NaCl lebih dari786 gramB. larutan NaCl adalahelektrolit kuatC. bentuk molekul airtetrahedralD. NaCl dapat terionisasisempurnaE. dalam air terdapat ikatanhidrogenPembahasanMolekul air berbentuk angular(huruf V).Jadi, pernyataan yang salahadalah (C) bentuk molekul airtetrahedral.SPMB 2004
Sifat Koligatif Larutan19KupasTuntas=.oAAAPxPtotalABPPP=+=+ooAABBxP xPb.Kenaikan titik didih (ΔTb) dan penurunantitik beku (ΔTf)ΔTb=Kb×mΔTf=Kf ×mΔTb=Tb – TboΔTf=Tfo – Tfc.Tekanan osmotik (π)π=MRT4.Sifat koligatif larutan elektrolit bergantung padabilangan faktor Van’t Haff. Jadi, perhitunganpenurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, dantekanan osmotik dikalikan dengan faktor Van’tHoff (i).i = 1 + (n – 1)αSebanyak 38 g elektrolit biner (Mr = 95 g/mol) dilarutkan dalam air sampai denganvolume 1 L pada suhu 27 °C dan memiliki tekanan osmotik 10 atm. Hitunglahderajat ionisasi elektrolit biner tersebut.Jawabπ=M R T {1 + (n – 1)α}10 =38 g95 g/mol×1.0001.000× 0,082 L atm/mol K × 300 K × {1 + (2 – 1)α}α= 0,016Jadi, derajat ionisasi larutan tersebut adalah 0,016.Jika diketahui tekananosmotik larutan 10 gramasam benzoat, C6H5COOH,dalam benzena adalah 2 atmpada suhu tertentu, larutan20 gram senyawa binernya(C6H5COOH)2 dalam pelarutyang sama memiliki tekananosmotik sebesar ....A. 0,5 atmB. 1,0 atmC. 2,0 atmD. 4,0 atmE. 8,0 atmPembahasanOleh karena perbandinganmassa/Mr sama, molaritasakan sama dan tekananosmotik pun sama.Jadi, tekanan osmotiknyasebesar (A) 2 atm.SPMB 20041.Molalitas adalah besaran yang berguna untukmenghitung jumlah zat terlarut yang dinyatakandalam mol dan jumlah pelarut dalam kilogram.×massa 1.000Molalitas ( ) = rmMP2.Fraksi mol merupakan satuan konsentrasi yangsemua komponen larutannya dinyatakan ber-dasarkan mol. Total fraksi mol = 1mol komponen Jumlah mol semua komponen dalam larutaniiX=3.Sifat koligatif bergantung pada jumlah zat yangterlarut pada larutan. Sifat koligatif terdiri ataspenurunan tekanan uap (PΔ), kenaikan titik didih(ΔTb) dan penurunan titik beku (ΔTf), dan tekananosmotik.a.Penurunan tekanan uap (PΔ)Δ=.oBAPxP=.oBBBPxP=5,85 g58,5 g/mol×1.000 mL/L500 mL× 0,082 L atm/mol K × 300 K × {1 + (2 – 1)1}= 9,84 atmJadi, tekanan osmotik larutan tersebut adalah 9,84 atm.Contoh1.21Rangkuman1.Sebanyak 5 g NaCl (Mr = 58 g/mol) dilarutkandalam 200 g air. Larutan ini mendidih pada suhu100,25 °C. Jika diketahui Kb air = 0,52 °C/m dan Kfair = 1,86 °C/m, tentukan derajat ionisasi NaCldan titik beku larutannya.2.Hitunglah tekanan osmotik larutan yangmengandung 40 g MgCl2 (Mr = 94 g/mol) denganvolume larutan 2 L pada suhu 27 °C dan R= 0,082L atm/mol K.Soal PenguasaanMateri 1.3Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII20P e t aKonsepKaji DiriBagaimanakah pendapat Anda setelah mempelajarimateri Sifat Koligatif Larutan ini? Menyenangkan, bukan?Banyak hal yang menarik tentang materi Sifat Koligatif Larutanini. Misalnya, Anda akan mengenal berbagai perubahan sifatfisik dari larutan dan dapat membedakan antara larutanelektrolit dan nonelektrolit.Tujuan Anda mempelajari bab ini adalah agar Anda dapatmenjelaskan penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih,penurunan titik beku larutan, dan tekanan osmotik termasuksifat koligatif larutan, serta membandingkan antara sifatkoligatif larutan berdasarkan percobaan nonelektrolit dan sifatkoligatif larutan elektrolit yang konsentrasinya sama. ApakahAnda dapat mencapai tujuan belajar tersebut? Jika Andamengalami kesulitan dalam mempelajari materi tertentu padabab ini, bertanyalah kepada guru kimia Anda. Anda pun dapatberdiskusi dengan teman-teman untuk memecahkanpermasalahan-permasalahan yang berkenaan dengan materiSifat Koligatif Larutan ini. Belajarlah dengan baik. PastikanlahAnda menguasai materi ini.rumusterdiriatasterdiriatasSifat koligatiflarutannonelektrolitSifat koligatiflarutanelektrolitFaktor van’t Hoffi = 1 + (n – 1) P = xBP°ATb = Kb mTf=Kf m = M R TP = xBAPo{1 + (n – 1) }Tb = Kb m {1 + (n – 1) }Tf=Kf m {1 + (n – 1) } = M R T {1 + (n – 1) }Penurunantekanan uapKenaikantitik didihPenurunantitik bekuTekananosmotikdipengaruhi olehPenurunantekanan uapKenaikan titikdidihPenurunantitik bekuTekananosmotikSifat koligatiflarutanrumusrumusrumusrumusrumusrumusrumusterdiriatas
Sifat Koligatif Larutan21A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dan kerjakanlah pada buku latihan Anda.1.Molalitas larutan menyatakan banyaknya mol zatterlarut dalam ....A.100 gram larutanB.1.000 gram larutanC.1 liter larutanD.1.000 gram pelarutE.1 liter pelarut2.Sebanyak 84 gram KOH (ArK = 39 g/mol, ArO = 16g/mol, dan ArH = 1 g/mol) dilarutkan dalam 750 gair. Konsentrasi larutan adalah ....A.2,0 MD.2,0 mB.1,5 ME.1,5 mC.1,0 M3.Jika bobot molekul fruktosa 180. Molalitas larutanfruktosa 10% ialah ....A.0,82D.0,52B.0,72E.0,42C.0,624.Larutan 1 molal NaOH (ArNa = 23 g/mol, ArO = 16g/mol, dan ArH = 1 g/mol) terbuat dari 40 g NaOHdengan ....A.960 gram airB.1 liter airC.air sehingga volume larutan 1 literD.1.000 gram airE.960 mL air5.Di antara larutan berikut yang memiliki fraksi molterbesar adalah .... (ArC = 12, ArO = 16, ArH = 1, ArN= 14, ArNa = 23, ArCl = 35,5, ArMg = 24, ArS = 32)A.larutan urea (CO(NH2)2) 10%B.larutan glukosa (C6H12O6) 20%C.larutan NaCl 10%D.larutan sukrosa (C11H22O11) 30%E.larutan MgSO4 20%6.Dalam 500 gram air terdapat 12 g urea CO(NH2)2(ArC = 12, ArN = 14, ArO = 16, ArH = 1). Konsentrasikemolalan larutan urea tersebut adalah ....A.0,1 mD.0,4 mB.0,2 mE.0,5 mC.0,3 m7.Sebanyak 0,2 mol gula dilarutkan dalam air hinggadiperoleh fraksi mol larutan gula sebesar 0,04. JikaMr air 18, banyaknya air yang harus ditambahkanadalah ....A.1,6 gD.86,4 gB.4,18 gE.90 gC.8,72 g8.Fraksi mol larutan 36 g glukosa (C6H12O6) dalam 90 gair (H2O) adalah .... (ArC = 12 g/mol, ArO = 16 g/mol,ArH = 1 g/mol)A.0,960D.0,038B.0,400E.0,004C.0,0409 . Suatu larutan X mendidih pada suhu 100,13 °C. (Kbair = 0,52 °C/m dan Kf air = 1,86 °C/m) Larutantersebut akan membeku pada suhu ....A.–1,86 °CD.–0,26 °CB.–0,52 °CE.–0,13 °CC.–0,46 °C10. Suatu larutan 3 g zat nonelektrolit dalam 100 g air(Kf =1,86 °C/m) membeku pada –0,279 °C. Massamolekul relatif zat tersebut adalah ....A.95 g/molD.200 g/molB.100 g/molE.300 g/molC.175 g/mol11. Untuk menaikkan titik didih 250 mL air menjadi100,1 °C pada 1 atm (Kb = 0,5 °C/m) maka jumlahgula (Mr = 342 g/mol) yang harus dilarutkanadalah ....A.684 gD.85 gB.342 gE.17 gC.171 g12. Jika Kf air = 1,86 °C/m maka larutan NaOH 4% (ArNa = 23 g/mol, ArO = 16 g/mol, ArH = 1 g/mol)akan membeku pada suhu ....A.–1,86 °CB.–1,94 °CC.–3,72 °CD.–3,88 °CE.–7,442 °C13. Suatu larutan urea dalam air memiliki penurunantitik beku 0,372 °C. Jika Kb air = 0,52 °C/m dan Kf air= 1,86 °C/m maka kenaikan titik didih larutan ureatersebut adalah ....A.2,6 °CD.0,104 °CB.1,04 °CE.0,026 °CC.0,892 °C14. Di antara larutan berikut ini yang titik bekunyapaling tinggi adalah ....A.Na2CO3 0,3 MB.CH3COOH 0,3 MC.glukosa 0,8 MD.Mg(NO3)2 0,4 ME.CuSO4 0,2 M15. Di antara larutan-larutan 0,01 M berikut ini yangmemiliki tekanan osmotik terbesar adalah ....A.NaClD.CO(NH2)2B.C12H22O11E.Cr(NH3)4Cl2C.BaCl216. Larutan yang isotonis dengan NaCl 0,3 M adalah ....A.Na2SO4 0,3 MB.KNO3 0,2 MC.urea 0,1 MD.glukosa 0,6 ME.H2SO4 0,4 MEvaluasi Materi Bab 1
Praktis Belajar Kimia untuk Kelas XII2217. Tekanan osmotik suatu larutan yang terdiri atas 7,2 gglukosa (C6H12O6) dalam 250 mL larutan pada suhu27 °C adalah ....(ArC = 12 g/mol, ArO = 16 g/mol, ArH = 1 g/mol)A.59,1 atmD.3,94 atmB.39,4 atmE.1,97 atmC.19,7 atm18. Larutan 1,25 g zat X dalam 100 gram kamfer meleburpada suhu 174,4 °C. Jika diketahui titik lebur kamfermurni 178,4 °C dan Kf kamfer = 40 °C/m maka massamolar (Mr) zat X adalah ....A. 25D. 500B.125E.250C.1.25019. Pernyataan yang benar tentang sifat koligatif larutanadalah ....A.titik didih larutan lebih tinggi dari titik didihpelarutnyaB.titik beku larutan lebih tinggi dari titik bekupelarutnyaC.tekanan uap larutan lebih tinggi dari tekananuap pelarutnyaD.tekanan osmotik larutan elektrolit sama dengantekanan osmotik larutan nonelektrolit dengankonsentrasi yang samaE.titik beku larutan elektrolit lebih tinggi dari titikbeku larutan nonelektrolit dengan konsentrasiyang sama.20. Suatu larutan dibuat dari 2 mol K2SO4 yangdilarutkan dalam 1.000 g air. Jika diketahui K2SO4terurai 90%, titik didih larutan adalah ....(Kb air = 0,5 °C/m)A.100,9 °CB.101,4 °CC.102,8 °CD.103,0 °CE.163,6 °CHGSoal Tantangan1.Perhatikan Diagram P–T berikut.B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1.Hitunglah tekanan uap suatu larutan 3 mol glukosadalam 900 g air pada suhu 300 °C jika tekanan uapair murni pada 100 °C adalah 31,8 mmHg.2.Sebanyak 3 g senyawa nonelektrolit dimasukkan kedalam 50 g eter (Mr = 74 g/mol). Larutan tersebutmemiliki tekanan uap sebesar 426 mmHg. Jikatekanan uap eter murni pada suhu tersebut 442mmHg, tentukan Mr senyawa nonelektrolit tersebut.3.Suatu zat organik sebanyak 0,645 g dilarutkandalam 50 g CCl4memberikanΔTb=0,645 °C. Jika Kbpelarut = 5,03 °C/m, tentukan massa molekul relatifzat itu.4.Suatu zat nonelektrolit (Mr = 40 g/mol) sebanyak 30g dilarutkan ke dalam 900 g air, titik beku larutan iniadalah –1,550 °C. Berapa gram zat tersebut yang harusdilarutkan ke dalam 1,2 kg air agar diperoleh larutandengan titik beku setengahnya dari titik beku di atas?5.Sebanyak 11,7 g NaCl (Mr = 58,5 g/mol) dilarutkanke dalam air sampai volume 400 mL. Hitunglahtekanan osmotik larutan yang terbentuk jika diukurpada suhu 27 °C dan R = 0,082 L atm/mol K.Berdasarkan diagram P–T tersebut, tunjukkana.kenaikan titik didih larutan;b.penurunan titik beku larutan;c.penurunan tekanan uap; dand.tentukan fasa zat pada X, Y, dan Z.2.Pernahkah Anda melihat penjual es potong?Mungkin juga, Anda pernah membelinya. Untukmembuat es potong tersebut, si penjual menaruhgaram dapur bersama es balok di sekitar cetakan es.Menurut Anda, mengapa penjual es melakukan haltersebut?C'Tekanan (atm)TemperaturD'E'F'Diagram P–TCDE FB'BAA'ZXY