Halaman
Sains KIMIA SMA/MA Kelas X3Puji syukur kita panjatkan pada Tuhan Yang Maha Esa yang telahmelimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikanbuku Kimia untuk SMA dan MA ini. Seiring dengan perkembangan teknologi dan perkembangan ilmupengetahuan maka kamu juga harus membekali diri dengan pengetahuan,pemahaman, dan sejumlah kemampuan untuk mengembangkan ilmupengetahuan dan teknologi. Kamu harus mempunyai kemampuan berpikir,bekerja, dan bersikap ilmiah, serta berkomunikasi sebagai salah satu aspek pentingkecakapan hidup.Buku Kimia untuk SMA dan MA ini sangat tepat kamu gunakan dalampembelajaran Kimia, karena buku ini memberikan pengalaman belajar secaralangsung melalui penggunaan dan keterampilan proses dan sikap ilmiah.Pada awal setiap bab disajikan peta konsep yang akan memudahkan kamudalam belajar konsep kimia sehingga materi yang disajikan dapat kamu terimatanpa adanya mis-konsepsi. Adanya penjelasan materi yang singkatmempermudah kamu untuk memahami konsep, prinsip, hukum, dan teori kimia,serta keterkaitannya, dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Latihan-latihan dan tugas laboratorium akan menuntun kamu dalam mengembangkankemampuan ilmiah dan kerja ilmiah. Buku ini juga menyajikan pengetahuanserta info-info yang menunjang sehingga kamu dapat mengembangkankemampuan intelektualmu.Akhirnya, penulis berharap semoga Buku Kimia ini dapat membantumu dalammempelajari ilmu Kimia di SMA/MA. Semoga yang kamu pelajari dapatbermanfaat bagi dirimu sendiri, masyarakat, dan lingkungan sekitarmu. Selamatbelajar.Surakarta, Juli 2007PenyusunKata Pengantariv
Kata Sambutan..........................................................................................................................iiiKata Pengantar ..........................................................................................................................ivDaftar Isi .............................................................................................................................. v BAB ISifat Koligatif Larutan...........................................................................................3A. Satuan Konsentrasi Larutan ..............................................................................5B. Sifat Koligatif Larutan ........................................................................................8C. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit .......................................................................1 8Latih Kemampuan I ..................................................................................................2 1BAB IIReaksi Oksidasi Reduksi dan Elektrokimia....................................................23A. Penyetaraan Persamaan Reaksi Redoks ..........................................................2 5B. Elektrokimia .........................................................................................................3 0C. Korosi .....................................................................................................................3 6Latih Kemampuan II ................................................................................................4 1BAB III Reaksi Elektrolisis dan Hukum Faraday.........................................................43A. Redoks dalam Elektrolisis ..................................................................................4 5B. Hukum Faraday ..................................................................................................4 9C. Penggunaan Elektrolisis dalam Industri .........................................................5 4Latih Kemampuan III...............................................................................................5 6BAB IV Unsur-Unsur Utama..............................................................................................59A. Sifat Fisika dan Kimia Unsur-Unsur Utama ..................................................6 1B. Kelimpahan Unsur-Unsur Utama di Alam ....................................................7 8C. Pembuatan dan Unsur dan Senyawa ..............................................................8 1D. Kegunaan Unsur dan Senyawa ........................................................................8 7E. Dampak Negatif Unsur-Unsur Utama ...........................................................9 3Latih Kemampuan IV...............................................................................................9 7BAB VUnsur Transisi.........................................................................................................99A. Anggota Unsur Transisi ......................................................................................101B. Sifat-Sifat Unsur Transisi ...................................................................................101C. Kelimpahan Unsur Transisi ...............................................................................106D. Kegunaan Unsur Transisi ...................................................................................107E. Pembuatan Unsur Transisi ................................................................................109F. Dampak Negatif Unsur Transisi .......................................................................112Latih Kemampuan V................................................................................................113BAB VI Unsur Radioaktif.....................................................................................................115A. Unsur Radioaktif .................................................................................................117B. Penggunaan Radioisotop ...................................................................................128C. Pengaruh Radiasi pada Makhluk Hidup ........................................................131Latih Kemampuan VI...............................................................................................133Latihan Semester 1 ......................................................................................................................135Daftar Isiv
BAB VII Senyawa Organik...................................................................................................141A. Gugus Fungsi ........................................................................................................143B. Sifat-Sifat Gugus Fungsi ....................................................................................157C. Pembuatan Senyawa Gugus Fungsi ................................................................169D. Kegunaan Senyawa Gugus Fungsi ...................................................................173Latih Kemampuan VII.............................................................................................181BAB VIII Benzena ......................................................................................................................183A. Struktur Benzena................................................................................................185B. Tata Nama Benzena .............................................................................................186C. Sifat-Sifat Senyawa Benzena .............................................................................188D. Senyawa Turunan Benzena dan Kegunaannya .............................................189Latih Kemampuan VIII............................................................................................192BAB IXMakromolekul..........................................................................................................195A. Polimer Sintetis ...................................................................................................197B. Polimer Alam ........................................................................................................207C. Asam Amino dan Protein ..................................................................................220Latih Kemampuan IX ...............................................................................................234BAB XLemak ..........................................................................................................................237A. Lemak ....................................................................................................................239B. Senyawa Lipid dan Kegunaannya ....................................................................245Latih Kemampuan X .................................................................................................250Latihan Semester 2 ......................................................................................................................252Glosarium..........................................................................................................................255Daftar Pustaka..........................................................................................................................257Tabel-Tabel..........................................................................................................................258Kunci Jawaban..........................................................................................................................259Indeks..........................................................................................................................263 vi
Sifat Koligatif LarutanIBABKamu tentu pernah menjenguk orang sakit di rumah sakit. Pernahkah kamu melihat orangsakit yang diberi cairan infus. Apakah sebenarnya cairan infus itu? Cairan infus yang diberikanharus mempunyai tekanan osmotik yang sama dengan cairan dalam sel darah, atau bersifatisotonik. Tekanan osmotik termasuk sifat koligatif larutan. Apakah sebenarnya sifat koligatiflarutan itu? Dan, apa saja sifat-sifat koligatif larutan itu?Sumber: Tempo, 20 Agustus 2006
4Kimia SMA dan MA Kelas XIIPeta KonsepKata kunci : tekanan uap, titik didih, titik beku, tekanan osmotikSatuan Konsentrasiuntuk menyatakanMolaritas (M)Sifat koligatif larutanNonelektrolitFraksi mol (x)Molalitas (m)dipengaruhiElektrolitFaktor Van't Hoffterdiri dariterdiri dari
Sifat Koligatif Larutan5pakah perbedaan dua sendok gula yang dilarutkan dalamsatu gelas air dengan lima sendok gula yang dilarutkandalam satu gelas air? Larutan yang kedua tentu lebih manisdan konsentrasinya lebih besar. Apakah konsentrasi itu?Marilah kita pelajari kembali mengenai konsentrasi larutansebelum kita mempelajari sifat koligatif larutan.Satuan konsentrasi ada beberapa macam, antara lain adalahmolalitas (m), molaritas (M), dan fraksi mol (x).1. Molalitas (m)Apakah yang kamu ketahui tentang molalitas?Molalitas merupakan satuan konsentrasi yang penting untukmenentukan sifat-sifat yang tergabung dari jumlah partikeldalam larutan.Molalitas didefinisikan sebagai banyak mol zat terlarut yangdilarutkan dalam satu kilogram (1.000 gram) pelarut. Misalkanjika 2 mol garam dapur (NaCl) dilarutkan dalam 1.000 gram airmaka molalitas garam dapur tersebut adalah 2 molal.Secara matematis pernyataan tersebut dinyatakan sepertiberikut.1.000 ... (11)mnp=×−Keterangan:m= molalitas larutann= jumlah mol zat terlarutp= massa pelarut (gram)Jumlah mol zat terlarut (n) dapat kita tentukan dari massa zatterlarut (m) dibagi dengan massa molekul relatif zat terlarut(Mr). Jadi persamaan (1 – 1) dapat juga kita tuliskan sepertiberikut.m1.000 ... (12)mMrp=×−ContohJika kita melarutkan 9 gram gula sederhana (C6H12O6) ke dalam500 gram air maka berapakah molalitas glukosa tersebut dalamlarutan?Penyelesaian:Diketahui :m= 9 gramMr C6H12O6= 180p= 500 gramDitanya :molalitas (m) ...?AA. Satuan Konsentrasi Larutan
6Kimia SMA dan MA Kelas XIIJawab:m=m1.000Mrp×=9 gr1.000180 500 gr×=0,1 molalJadi, kemolalan glukosa tersebut adalah 0,1 molal.2. Molaritas (M)Pada saat kamu di laboratorium kimia, pernahkah kamumenemukan tulisan yang tertera pada botol wadah larutankimia misal 0,5 M HCl? Apakah arti 0,5 M tersebut? 0,5 M HClberarti bahwa larutan HCl mengandung 0,5 mol HCl dalam airyang cukup untuk membuat volume total 1 liter.Jadi molaritas (M) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 literlarutan. Secara matematik dinyatakan sebagai berikut.... (1 3)nMV=−Keterangan:M= molaritasn=molV= volumeContohHitunglah konsentrasi larutan yang dibuat dari 12 gram kristalMgSO4 yang dilarutkan dalam 250 mL air (Mr MgSO4 = 120)!Penyelesaian:Diketahui :Massa MgSO4= 12 gramMr MgSO4= 120Volume air= 250 mL = 0,25 LDitanya :Molaritas (M)...?J a w a b:Mol (n)=44massa MgSO MgSOMr=12mol120⎛⎞⎜⎟⎝⎠=0,1 molM=nv=0,1 mol0,25 L=0,4 MJadi, konsentrasi larutan MgSO4 adalah 0,4 M.Larutan dengan jumlah zat terlarutyang sangat besar disebut pekat.Adapun larutan dengan jumlah zatterlarut yang relatif sedikit disebutencer. Sumber: Kamus Kimia BergambarInfo Kimia
Sifat Koligatif Larutan73. Fraksi Mol (x)Fraksi mol (x) menyatakan perbandingan mol salah satukomponen dengan jumlah mol semua komponen-komponen.Perhatikan contoh berikut. Misalkan 2 mol garam (NaCl) yangdinotasikan dengan A dilarutkan dalam 8 mol air yangdinotasikan dengan B, maka fraksi mol garam (xA) = 0,2 danfraksi mol air (xB) = 0,8.Perhatikan gambar di samping!Jadi, fraksi mol masing-masing komponen dalam suatu larutandapat ditentukan sebagai berikut. dan ... (1 4)ABABABABnnxxnnnn== −++Keterangan:xA= fraksi mol zat AnA= mol zat AxB= fraksi mol zat BnB= mol zat BContohHitunglah fraksi mol zat terlarut bila 117 gram NaCl dilarutkandalam 360 air! (Mr NaCl = 58,7)Penyelesaian:Mol NaCl=massa NaClNaClMr=117mol58,7⎛⎞⎜⎟⎝⎠ = 2 molMol H2O=22massa H OHOMr=360mol18⎛⎞⎜⎟⎝⎠ = 20 molFraksi Mol NaCl=2220+= 0,091Jadi, fraksi mol NaCl adalah 0,091.1. Hitunglah molaritas dari masing-masing larutan berikut ini.a. gliserol (C3H8O3) 72 gram dilarutkan dalam 1.000 ml air,b . metanol (CH3OH) 20 gram dilarutkan dalam 100 ml air. (Ar C = 12, Ar H = 1, Ar O = 16)2. Berapakah fraksi mol benzena (C6H6) dalam suatu larutan yang disiapkan dengan melarutkan28,6 gram benzena dalam 18 gram air?Latihan 1.1Gambar 1.1Larutan Garam de-ngan Fraksi MolGaram 0,2larutan garamfraksi air = 0,8fraksi garam = 0, 28 mol air2 mol garam
8Kimia SMA dan MA Kelas XIIPada saat kamu memasak air, apa yang terjadi jika air tersebutmendidih kamu tambahkan gula? Air yang semula mendidihakan berhenti beberapa saat ketika kamu tambahkan gula,kemudian akan mendidih kembali. Hal ini menunjukkan bahwatelah terjadi kenaikan titik didih. Titik didih air murni lebihrendah daripada titik didih larutan gula. Kenaikan titik didihini bergantung jumlah zat terlarut yang ditambahkan padapelarut, dalam contoh ini bergantung jumlah gula yangditambahkan pada air. Sifat inilah disebut sifat koligatif larutan.Sifat koligatif larutan yang lain adalah penurunan tekananuap, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Jadi sifatkoligatif larutan tergantung pada konsentrasi zat terlarut dantidak dipengaruhi oleh jenis zat terlarut. Agar lebih jelas, marilahkita pelajari uraian dari masing-masing sifat koligatif larutan.1. Penurunan Tekanan Uap JenuhPernahkah kamu melihat peristiwa penguapan? Pada peristiwapenguapan terjadi perubahan dari zat cair menjadi gas. Jika zatcair dimasukkan ke dalam suatu ruangan tertutup maka zattersebut akan menguap hingga ruangan tersebut jenuh. Padakeadaan ini proses penguapan tetap berlangsung dan pada saatyang sama juga terjadi proses pengembunan. Laju penguapansama dengan laju pengembunan. Keadaan ini dikatakan terjadikesetimbangan dinamis antara zat cair dan uap jenuhnya.Artinya bahwa tidak akan terjadi perubahan lebih lanjut tetapireaksi atau proses yang terjadi masih terus berlangsung.Tekanan yang disebabkan oleh uap jenuh dinamakan tekananuap jenuh. Besarnya tekanan uap jenuh dipengaruhi oleh jumlahzat dan suhu. Makin besar tekanan uap suatu cairan, makinmudah molekul-molekul cairan itu berubah menjadi uap.Tekanan uap suatu larutan dapat diukur dengan alat manometermerkurium. Perhatikan Gambar 1.2!Pada alat tersebut setelah larutan dimasukkan dalam labu, semuaudara dalam pipa penghubung dikeluarkan melalui pompavakum. Jika keran ditutup, maka uap yang ada dalam pipapenghubung hanyalah uap dari pelarut larutan tadi sehinggauap itu disebut tekanan uap larutan tersebut. Semakin tinggisuhu cairan semakin banyak uap yang berada di atas permukaancairan dan tekanan uap yang terbaca semakin tinggi.B. Sifat Koligatif Larutan3. Hitunglah molaritas suatu larutan yang dibuat dengan melarutkan 8 gram kalsium bromida(CaBr2) dalam air untuk memperoleh 100 ml larutan!4. Hitunglah massa C6H6O2 (etilen glikol) dalam 8.000 gram air dengan molalitas larutan0,527 m!5. Hitung molalitas larutan etil alkohol (C2H5OH) yang dibuat dengan melarutkan 13,8 grametil alkohol ke dalam 27,0 gram air!Gambar 1.2ManometermerkuriumSumber: Kimia untuk Universitaske pompavakumruanghampalarutan
Sifat Koligatif Larutan9Untuk mengetahui penurunan tekanan uap maka pada tahun1880-an kimiawan Perancis F.M. Raoult mendapati bahwamelarutkan suatu zat terlarut mempunyai efek penurunantekanan uap dari pelarut.Apabila pada pelarut murni kita tambahkan sejumlah zatterlarut yang tidak mudah menguap, apa yang akan terjadi?Coba perhatikan gambar berikut ini.Dari gambar di atas dapat kita lihat bahwa jumlah partikelpelarut pada pelarut murni (Gambar A) di permukaan lebihbanyak dibandingkan pada larutan (Gambar B). Partikel-partikelpada larutan lebih tidak teratur dibandingkan partikel-partikelpada pelarut murni. Hal ini menyebabkan tekanan uap larutanlebih kecil daripada pelarut murni. Inilah yang dinamakanpenurunan tekanan uap jenuh. Selisih antara tekanan uap murnidengan tekanan uap larutan jenuh dapat dituliskan secaramatematis seperti berikut.PΔ = P0 – P .... (1 – 5)Keterangan:PΔ= penurunan tekanan uapP0= tekanan uap pelarut murniP= tekanan uap jenuh larutanBagaimana hubungan penurunan tekanan uap dengan jumlahpartikel? Menurut Raoult, besarnya tekanan uap pelarut di atassuatu larutan (P) sama dengan hasil kali tekanan uap pelarutmurni (P0) dengan fraksi mol zat pelarut dalam larutan (xB).P = xB⋅P0 .... (1 – 6)Persamaan (1 – 6) di atas dikenal dengan hukum Raoult. HukumRaoult hanya berlaku pada larutan ideal dan larutan tersebutmerupakan larutan encer tetapi pada larutan encer yang tidakmempunyai interaksi kimia di antara komponen-komponennya,hukum Raoult berlaku pada pelarut saja.partikelA . Pelarut mumiB. LarutanPartikel pelarutPartikel zatterlarutGambar 1.3Partikel-Partikel Pelarut Murni dan LarutanSumber: Kimia untuk Universitas
10Kimia SMA dan MA Kelas XIIAdapun banyaknya penurunan tekanan uap (PΔ) sama denganhasil kali fraksi mol terlarut (xA) dan tekanan uap pelarut murni(P0). Pernyataan ini secara matematis dapat dituliskan sepertiberikut.0... (1 7)APx PΔ= ⋅−Keterangan:xA= fraksi mol zat terlarutxB= fraksi mol zat pelarutContohFraksi mol urea dalam air adalah 0,5. Tekanan uap air pada20°C adalah 17,5 mmHg. Berapakah tekanan uap jenuh larutantersebut pada suhu tersebut?Penyelesaian:Diketahui :xA= 0,5P0= 17,5 mmHgDitanya :P ...?Jawab:PΔ=xA⋅P0=0,5⋅17,5 mmHg=8,75 mmHgP=P0 – PΔ=17,5 mmHg – 8,75mmHg=8,75mmHg1. Suatu cairan mempunyai tekanan uap 300 mmHg pada 25°C. Sebanyak 300 gram zat Xyang tidak menguap dilarutkan ke dalam 10 mol cairan tersebut. Bila tekanan uap larutanini sama dengan 250 mmHg, tentukan Mr zat X tersebut!2. Tentukan penurunan tekanan uap jenuh dari larutan NaOH 10% dalam air pada suhu27°C, bila tekanan uap jenuh air pada 27°C adalah 20 mmHg!3. Suatu campuran terdiri dari benzena (1) dan toulena (2). Fraksi mol masing masing zatadalah x1 = 0,2 dan x2 = 0,8. Pada suhu 20°C tekanan uap benzena 75 mmHg dan tekananuap toluena 25 mmHg. Berapakah fraksi mol benzena dalam campuran uap di atas?4. Tentukan tekanan uap jenuh dari 1,8 gram glukosa (Mr = 180) yang terlarut dalam 900gram air, bila tekanan uap jenuh air 40 cmHg!5. Tekanan uap jenuh larutan 124 gram zat X dalam 648 gram air adalah 76 mmHg. Pada suhuyang sama, hitung massa molekul relatif zat X jika tekanan uap jenuh air murni 80 mmHg.Latihan 1.22. Kenaikan Titik Didih ()bTΔTahukah kamu bagaimana terjadinya pendidihan?Pendidihan terjadi karena panas meningkatkan gerakan atauenergi kinetik, dari molekul yang menyebabkan cairan beradapada titik di mana cairan itu menguap, tidak peduli berada dipermukaan teratas atau di bagian terdalam cairan tersebut.
Sifat Koligatif Larutan11Titik didih cairan berhubungan dengan tekanan uap. Bagaimanahubungannya? Coba perhatikan penjelasan berikut ini.Apabila sebuah larutan mempunyai tekanan uap yang tinggipada suhu tertentu, maka molekul-molekul yang berada dalamlarutan tersebut mudah untuk melepaskan diri dari permukaanlarutan. Atau dapat dikatakan pada suhu yang sama sebuahlarutan mempunyai tekanan uap yang rendah, maka molekul-molekul dalam larutan tersebut tidak dapat dengan mudahmelepaskan diri dari larutan. Jadi larutan dengan tekanan uapyang lebih tinggi pada suhu tertentu akan memiliki titik didihyang lebih rendah.Cairan akan mendidih ketika tekanan uapnya menjadi samadengan tekanan udara luar. Titik didih cairan pada tekanan udara760 mmHg disebut titik didih standar atau titik didih normal.Jadi yang dimaksud dengan titik didih adalah suhu pada saattekanan uap jenuh cairan itu sama dengan tekanan udara luar(tekanan pada permukaan cairan).Telah dijelaskan di depan bahwa tekanan uap larutan lebihrendah dari tekanan uap pelarutnya. Hal ini disebabkan karenazat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarutsehingga kecepatan penguapan berkurang.Hubungan antara tekanan uap jenuh dan suhu air dalam larutanberair ditunjukkan pada Gambar 1.4 berikut.Garis mendidih air digambarkan oleh garis CD, sedangkan garismendidih larutan digambarkan oleh garis BG. Titik didih larutandinyatakan dengan Tb1, dan titik didih pelarut dinyatakandengan Tb0. Larutan mendidih pada tekanan 1 atm. Dari gambardi atas dapat dilihat bahwa titik didih larutan (titik G) lebih tinggidaripada titik didih air (titik D).Gambar 1.4Diagram PT Air dan Larutan BerairSumber: Kimia untuk UniversitasSuhuTekanan uapTf1ATf0Titik tripleBCGasPadat1 atmFEDCairGTb1Tb0
12Kimia SMA dan MA Kelas XIITitik Didih LarutanA. TujuanMengamati titik didih larutan.B. Alat dan Bahan-Tabung reaksi-Air suling-Gelas kimia 400 mL-Aquades-Termometer (0 °C – 13 °C)-Larutan urea 0,1 m dan 0,5 m-Pemanas spiritus-Larutan NaCl 0,1 m dan 0,5 m-Kawat kasa-Kaki tigaC. Cara Kerja1. Masukkan air suling ke dalam gelas kimia 400 mL dan panaskan dengan pemanasspiritus hingga mendidih.2. Masukkan 10 mL aquades ke dalam tabung reaksi.3.Masukkan tabung reaksi ke dalam airmendidih dalam gelas kimia di atas.Perhatikan gambar di samping!4. Amati dan catat perubahan suhu aquades dalam tabung reaksi setiap 15 detiksampai diperoleh suhu tetap.5. Ulangi langkah 1 – 4 di atas untuk larutan urea 0,1 m dan 0,5 m, serta padalarutan NaCl 0,1 m dan 0,5 m.6. Hitung selisih titik didih dari titik didih aquades dengan titik didih larutan.D. Hasil PercobaanE. Analisa Data1. Bagaimana pengaruh besarnya molalitas terhadap kenaikan titik didih untuklarutan yang sama?2. Bagaimana pengaruh jenis zat (elektrolit atau nonelektrolit) terhadap titik didihlarutan dengan molalitas yang sama?3. Apakah kesimpulan dari kegiatan di atas?Supaya lebih jelas mengenai kenaikan titik didih, lakukankegiatan berikut.Kegiatan 1.1gelaskimiatabung reaksikawat kasakaki tigapemanasspiritusNo.Selisih Titik Didih (°C)1. Aquades2. Urea 0,1 m3. Urea 0,5 m4. NaCl 0,1 m5. NaCl 0,1 mLarutanTitik Didih (°C)
Sifat Koligatif Larutan13Dari percobaan di atas dapat diketahui bahwa titik didih suatularutan dapat lebih tinggi ataupun lebih rendah dari titik didihpelarut, bergantung pada kemudahan zat terlarut tersebutmenguap.Selisih titik didih larutan dengan titik didih pelarut disebutkenaikan titik didih (bTΔ).bTΔ = titik didih larutan – titik didih pelarut ... (1 – 8)Menurut hukum Raoult, besarnya kenaikan titik didih larutansebanding dengan hasil kali dari molalitas larutan (m) dengankenaikan titik didih molal (Kb).Oleh karena itu, kenaikan titik didih dapat dirumuskan sepertiberikut.bTΔ = Kb⋅ m ... (1 – 9)Keterangan:bTΔ= kenaikan titik didih molalKb= tetapan kenaikan titik didih molalm= molalitas larutanContohNatrium hidroksida 1,6 gram dilarutkan dalam 500 gram air.Hitung titik didih larutan tersebut! (Kbair = 0,52 °Cm-1, Ar Na =23, Ar O = 16, Ar H = 1)Penyelesaian:Diketahui :m = 1,6 gramp= 500 gramKb= 0,52 °Cm-1Ditanya :Tb...?Jawab:bTΔ=m⋅Kb=m1.000NaOHbKMrp××=-11, 61.0000, 52 °Cm40500grgr××=0,04 × 2 × 0,52 °C=0,0416 °CTd=100 °C + bTΔ=100 °C + 0,0416 °C=100,0416 °CJadi, titik didih larutan NaOH adalah 100,0416 °C.
14Kimia SMA dan MA Kelas XII3. Penurunan Titik Beku (fTΔ)Penurunan titik beku pada konsepnya sama dengan kenaikantitik didih. Larutan mempunyai titik beku yang lebih rendahdibandingkan dengan pelarut murni. Perhatikan Gambar 1.4kembali. Lakukan kegiatan berikut ini terlebih dahulu agar lebihjelas.Distilasi merupakan proses pemisahan campuranberdasarkan perbedaan titik didih. Menurut pendapat-mu, apakah tekanan uap berpengaruh pada proses dis-tilasi? Jika iya, jelaskan dan diskusikan dengan temansemejamu.Tugas KelompokPenurunan Titik Beku LarutanA. TujuanMengamati penurunan titik beku larutan.B. Alat dan Bahan-Tabung reaksi-Aquades-Gelas kimia 400 mL-Larutan glukosa 0,1 m dan 0,5 m-Termometer (-10 °C – 50 °C)-Garam dapur (NaCl)-Spatula-Es batuC. Cara Kerja1. Masukkan potongan-potongan kecil es batu ke dalam gelas kimia hingga 3/4 tinggigelas kimia. Kemudian tambahkan 10 sendok teh garam dapur. Campur es batudan garam dapur tersebut. Campuran ini kita sebut campuran pendingin.2. Isilah tabung reaksi dengan aquades hingga setinggi 2 – 3 cm.3. Masukkan tabung reaksi tersebut ke dalam campuranpendingin tadi. Ukur suhu aquades dengantermometer sambil sesekali diaduk hingga aquadestersebut membeku.Perhatikan gambar!4. Setelah suhu tidak turun lagi, angkat tabung reaksidari campuran pendingin.5. Ukur kembali suhu aquades yang telah membekusetiap 15 detik hingga mencair lagi. Tulis hasilpengamatan dalam bentuk tabel.6 . Ulangi langkah 2 sampai 5 di atas untuk larutan glukosa0,1 m dan 0,5 m serta pada larutan NaCl 0,1 m dan0,5 m.Kegiatan 1.2termometer
Sifat Koligatif Larutan15Dari percobaan di atas dapat diketahui bahwa makin tinggikonsentrasi zat terlarut makin rendah titik beku larutan.Perhatikan kembali Gambar 1.4. Selisih antara titik beku pelarutdengan titik beku larutan dinamakan penurunan titik bekularutan (fTΔ= freezing point).fTΔ= Titik beku pelarut – titik beku larutan ... (1 – 10)Menurut hukum Raoult penurunan titik beku larutandirumuskan seperti berikut.ffTmKΔ=⋅ ... (1 – 11)Keterangan:fTΔ= penurunan titik bekum = molalitas larutanKf= tetapan penurunan titik beku molalD. Hasil PercobaanE. Analisa Data1. Bagaimana pengaruh besarnya molalitas terhadap penurunan titik beku untuklarutan yang sama?2. Bagaimana pengaruh jenis zat (elektrolit atau nonelektrolit) terhadap titik didihlarutan dengan molalitas yang sama?3. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?No.Selisih Titik Beku (°C)1. Aquades2. Urea 0,1 m3. Urea 0,5 m4. NaCl 0,1 m5. NaCl 0,1 mLarutanTitik Beku (°C)1. Untuk menaikkan titik didih 250 mL air menjadi 100,1 °C ditambahkan gula. Jika tekananudara luar 1 atm (Kb = 0,5°Cm-1), hitung jumlah zat gula yang harus ditambahkan.2. Larutan urea 0,1 molal dalam air mendidih pada suhu 100,05 °C. Pada volume yang sama,larutan glukosa 0,1 molal dan sukrosa 0,3 molal dicampurkan. Hitung titik didih campurantersebut!3. Campuran sebanyak 12,42 gram terdiri dari glukosa dan sukrosa dilarutkan dalam 100 grair. Campuran tersebut mendidih pada suhu 100,312 °C (Kb air = 0,52 °Cm-1). Tentukan massamasing-masing zat dalam campuran jika tekanan udara pada saat itu 1 atm!4. Hitung titik beku suatu larutan yang mengandung 1,19 gram CHI3 (Mr CHI3 = 119) yangdilarutkan dalam 50 gram benzena dengan Kf benzena = 4,9!5. Dalam 900 gram air terlarut 30 gram suatu zat X (Mr = 40). Larutan ini membeku pada suhu-5,56 °C. Berapa gram zat X harus dilarutkan ke dalam 1,2 kilogram air agar diperolehlarutan dengan penurunan titik beku yang sama?Latihan 1.3
16Kimia SMA dan MA Kelas XII4. Tekanan Osmotik (π)Pernahkah kamu sakit dan dirawat di rumah sakit? Adakalanyaseorang pasien di rumah sakit harus diberi cairan infus.Sebenarnya apakah cairan infus tersebut? Larutan yangdimasukkan ke dalam tubuh pasien melalui pembuluh darahharuslah memiliki tekanan yang sama dengan tekanan sel-seldarah. Apabila tekanan cairan infus lebih tinggi maka cairaninfus akan keluar dari sel darah. Prinsip kerja infus ini padadasarnya adalah tekanan osmotik. Tekanan di sini adalah tekananyang harus diberikan pada suatu larutan untuk mencegahmasuknya molekul-molekul solut melalui membran yangsemipermiabel dari pelarut murni ke larutan.Sebenarnya apakah osmosis itu? Cairan murni atau larutan encerakan bergerak menembus membran atau rintangan untukmencapai larutan yang lebih pekat. Inilah yang dinamakanosmosis. Membran atau rintangan ini disebut membransemipermiabel.Untuk lebih memahami prinsip tekanan osmotik, lakukanpercobaan berikut ini.Tekanan OsmotikA. TujuanMempelajari tekanan osmotik.B. Alat dan Bahan-Tabung osmotik-Gelas kimia 400 mL-Plastik selafon (dari bungkus rokok)-Aquades-Larutan sirop berwarna merahC. Cara Kerja1. Masukkan aquades ke dalam gelas kimia 400 mL hingga 3/4 tinggi gelas.2. Isi tabung osmotik dengan sirop merah dan tutup tabung dengan plastik.3. Masukkan tabung osmotik ke dalam gelas kimia yang berisi aquades tadi.4. Amati dan catat perubahan yang terjadi!D. Hasil Percobaan1. Perubahan warna aquades dalam gelas kimia = ....2. Perubahan warna sirop dalam tabung osmotik = ....E. Analisa Data1. Bagaimana proses osmotik yang terjadi pada percobaan ini?2. Apakah kesimpulan dari percobaan ini?Kegiatan 1.3Pada proses osmosis, air mengalir melalui membran semi-permiabel masuk ke dalam larutan sirop, mengencerkan larutan.Molekul sirop tidak dapat melalui membran. Jadi air yangberada di luar tabung osmotik tetap murni.
Sifat Koligatif Larutan17Tekanan osmotik termasuk dalam sifat-sifat koligatif karenabesarnya hanya tergantung pada jumlah partikel zat terlarut.J.H. Vant Hoff menemukan hubungan antara tekanan osmotiklarutan-larutan encer dengan persamaan gas ideal, yangdituliskan seperti berikut:VnRTπ= ... (1 – 12)Keterangan:π= tekanan osmotikV= volume larutan (L)n= jumlah mol zat terlarutR= tetapan gas (0,082 L atm mol-1K-1)T= suhu mutlak (K)Persamaan (1 – 12) dapat juga dituliskan seperti berikut.nRTVπ= ... (1 – 13)Ingat bahwa nV merupakan kemolaran larutan (M), sehinggapersamaan (1 – 13) dapat diubah menjadi MRTπ= ... (1 – 14)ContohSeorang pasien memerlukan larutan infus glukosa. Bilakemolaran cairan tersebut 0,3 molar pada suhu tubuh 37 °C,tentukan tekanan osmotiknya! (R = 0,082 L atm mol-1K-1)Penyelesaian:Diketahui :M=0,3 mol L–1T=37 °C + 273 = 310 KR=0,082 L atm mol-1K-1Ditanya :π...?Jawab:π= 0,3 mol L-1 × 0,082 L atm mol-1K-1 × 310 K= 7,626 LGambar 1.5Proses osmosisSumber: Microsoft Student 2006larutan gulasilinder plastikmembransemipermiabelairmembran semipermiabelmolekul airmolekul gula
18Kimia SMA dan MA Kelas XII1. Pada suhu 25 °C tekanan osmosis rata-rata darah adalah 7,7 atm. Berapakah konsentrasimolar dari larutan glukosa (C6H1206) yang isotonik dengan darah?2. Untuk membuat 100 ml larutan urea yang isotonik dengan larutan glukosa 0,1 M (Mr = 60),berapa gram urea yang diperlukan?3. Hitunglah tekanan osmotik dari 18 gram glukosa (Mr = 180) yang dilarutkan dalam airsehingga volume larutan menjadi 500 mL pada suhu 37 °C! (R = 0,082 L atm mol-1K-1)4. Berapa gram urea CO(NH2)2, harus dilarutkan untuk membuat 200 mL larutan agar isotonisdengan larutan NH4NO3 0,1 M?Latihan 1.4C. Sifat Koligatif Larutan ElektrolitDalam sistem analisis, dikenal larutan hipertonik yaitu larutanyang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi, larutan isotonikyaitu dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama,danlarutan hipotonikyaitu larutan dengan konsentrasi terlarutrendah. Air kelapa merupakan contoh larutan isotonik alami.Secara ilmiah, air kelapa muda mempunyai komposisi mineraldan gula yang sempurna sehinggga memiliki kesetimbanganelektrolit yang nyaris sempurna setara dengan cairan tubuhmanusia.Proses osmosis juga terjadi pada sel hidup di alam. Contohbintang laut dan kepiting memiliki cairan sel yang bersifatisotonik dengan lingkungannya. Jika cairan sel bersifat hipotonikmaka sel tersebut akan mendapatkan banyak air. Tetapi jika selberada pada larutan hipertonik maka sel akan kehilanganbanyak molekul air.Tahukah kamu bahwa larutan terdiri dari larutan elektrolitdan larutan nonelektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yangdapat menghantarkan arus listrik. Sifat koligatif larutannonelektrolit telah kita pelajari di depan, bagaimana dengan sifatkoligatif dari larutan elektrolit?Larutan elektrolit memiliki sifat koligatif yang lebih besardaripada nonelektrolit. Lihat kembali Kegiatan 1.1 dan Kegiatan1.2 di depan, bahwa penurunan titik beku NaCl lebih besardaripada glukosa. Perbandingan harga sifat koligatif larutanelektrolit dengan larutan nonelektrolit dinamakan dengan faktorVan’t Hoff dan dilambangkan dengan i. Perhatikan contohpenghitungan harga i berikut.fTΔuntuk larutan NaCl 0,01 molal adalah 0,0359 °C danfTΔuntuk larutan urea 0,01 molal adalah 0,0186 °C, maka harga iadalah seperti berikut.
Sifat Koligatif Larutan19i= larutan NaCl 0,01 m larutan urea 0,01 mffTTΔΔ=0,0359 C0,0186 C°°= 1,93Perhatikan harga i beberapa jenis larutan pada tabel berikut.Menurut ilmuwan Swedia bernama Svante Arrhenius, suatularutan terurai menjadi ion positif dan ion negatif. Misalkan padalarutan NaCl maka akan terionisasi menjadi ion Na+ dan ion Cl–NaCl(l)→ Na+ (aq) + Cl–(aq)Bagaimana hubungan harga i dengan derajat ionisasi (α)?Besarnya derajat ionisasi (α) dinyatakan sebagai berikut.jumlah mol zat yang terionisasijumlah mol zat mula-mulaα=Untuk larutan elektrolit kuat, harga α mendekati 1 sedangkanuntuk elektrolit lemah harga αberada di antara 0 dan 1 (0 < α < 1)Misalkan sebuah partikel elektrolit X mengion menjadi n ion Ydan molalitas elektrolit X mula-mula m serta derajat ionisasiα,makaX → nYmula-mula: m-ionisasi:m+ mSetimbang:mmnmnαααα−−Maka konsentrasi partikel dalam larutan adalah=konsentrasi partikel elektrolit X + konsentrasi ion-ion Y=m – mα + nmα=m[1 + (n – 1)α] (harga 1 + (n – 1)α disebut dengan faktorVan’t Hoff (i))=m × i2223231,871,861,422,461,912,221,931,941,622,771,972,591,941,961,692,861,992,72NaClKClMgSO4K2SO4HClH2SO4ElektrolitHarga i0,100 m0,010 m0,005 mBatasteoritisTabel 1.1Faktor i (faktor Van't Hoff) Berbagai Larutan
20Kimia SMA dan MA Kelas XIIKeterangan:n= jumlah koefisien kation dan anionα= derajat ionisasiBagaimana menentukan harga n?Perhatikan contoh menentukan harga n berikut.H3PO4(l)→ 3 H+ (aq)+ PO43 ̄(aq) maka n = 4HCl(l)→ H+ (aq) + Cl ̄(aq)maka n = 2Pada larutan elektrolit, maka rumus sifat koligatif larutanmenjadi seperti berikut.0APX P iΔ= × ×bbTKmiΔ= ××ffTKmiΔ= ××MRTiπ=×××ContohPada suhu 37 °C ke dalam air dilarutkan 1,71 gram Ba(OH)2hingga volume 100 mL (Mr Ba(OH)2 = 171). Hitung besartekanan osmotiknya! (R = 0,082 L atm mol-1K-1)Penyelesaian:Diketahui :m= 1,71 gramV= 100 mL = 0,1 LMr Ba(OH)2= 171R= 0,082 L atm mol-1K-1T= 37 °C = 310 KDitanya :π ...?Jawab:Ba(OH)2 merupakan elektrolit.Ba(OH)2 → Ba2+ + 2 OH ̄, n = 3mol Ba(OH)2=grammol1,71 gram171 = 0,01 molM=nV = 0,01 mol0,1 L = 0,1 mol⋅L-1π=M × R × T × i=0,1 mol L-1 × 0,082 L atm mol-1K-1× 310 K × (1 + (3 – 1)1) = 7,626 atm1. Tentukan titik didih dan titik beku, dari:a. Natrium klorida 11,7 gram yang dilarutkan dalam 720 gram air.b . Barium hidroksida 100 gram yang dilarutkan dalam 250 gram air.2. Tentukan derajat ionisasi larutan elektrolit biner 0,05 mol dalam 100 gram air (Kf = 1,86)yang membeku pada suhu -1,55 °C!3. Hitung massa molekul relatif zat X, bila 15 gram zat X dilarutkan dalam 100 gram air!Tekanan uap larutan 28,85 mmHg dan tekanan uap pelarutnya 30 mmHg.Latihan 1.5
Sifat Koligatif Larutan21DSatuan konsentrasi yang digunakan dalam penentuan sifat koligatif larutan antaralain molalitas, molaritas, dan fraksi mol. Sifat koligatif adalah sifat-sifat larutan yangtidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya bergantung pada jumlah zatterlarut dalam larutan.DSifat koligatif larutan meliputi penurunan tekanan uap (PΔ), kenaikan titik didih(bTΔ), penurunan titik beku (fTΔ), dan tekanan osmotik (π).DSifat koligatif larutan nonelektrolit dapat dirumuskan sebagai berikut.-0APx PΔ= ×-bbTmKΔ=×-ffTmKΔ=×-MRTπ=××DBesarnya sifat koligatif larutan elektrolit sama dengan larutan nonelektrolit dikalikandengan faktor Van't Hoff (i).DHarga faktor Van't Hoff adalah 1 + (n – 1)α.Rangkuman1. Masa jenis suatu larutan CH3COOH 5,2 Madalah 1,04 g/ml. Jika Mr CH3COOH = 60,maka konsentrasi larutan tersebut jikadinyatakan dalam persen berat asam asetatadalah ....A. 18%D. 36%B. 24%E. 40%C. 30%2. Kemolalan larutan C2H5OH (Mr = 46)dengan persen berat 20% adalah ....A. 0,4D. 5,4B. 3,4E. 6,4C. 4,43. Fraksi mol suatu larutan metanol CH3OHdalam air adalah 0,5. Konsentrasi metanoldalam larutan ini jika dinyatakan dalampersen berat adalah ....A. 40%D. 64%B. 50%E. 75%C. 60%4. Volume larutan NaOH 0,25 M yang dibuatdengan melarutkan 1 gram NaOH adalah.... (Mr = 40)A. 50 mLD. 150 mLB. 100 mLE. 250 mLC. 125 mL5. Kelarutan CaCl2 dalam air pada suhu 0 °Cadalah 5,4 molal. Jika Kf = 1,86 makapenurunan titik beku larutan CaCl2 tersebutadalah ....A. 1,0 °CD. 3,0 °CB. 2,0 °CE. 5,0 °CC. 2,7 °C6. Jika titik beku larutan glukosa 0,1 m dalamair adalah -0,18 °C, maka diharapkan titikbeku 0,2 molal CaCl2 dalam air adalah ....A. -3,36 °CD. 5,40 °CB. -0,54 °CE. -1,08 °CC. -0,18 °C7. Penurunan titik beku 15 gram asam sulfatdalam 250 gram air sama dengan pe-nurunan titik beku 15 gram CO(NH2)2dalam 1.250 gram air. Derajat ionisasi asamsulfat dalam larutan tersebut adalah ....A. 0,5D. 0,8B. 0,6E. 0,95C. 0,75I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!Latih KemampuanI
22Kimia SMA dan MA Kelas XII8. Di antara kelima larutan berikut ini yangmempunyai titik didih paling rendahadalah ....A. K2SO4 0,03 MB. Al2(SO4)3 0,01 MC. NaCl 0,02 MD. C6H12O6 0,03 ME. Mg(NO3)2 0,02 M9. Titik beku larutan NaCl 0,2 molal danglukosa 0,4 molal akan sama, sebab kedualarutan tersebut ....A. mempunyai molekul yang samabesarnyaB. mempunyai derajat ionisasi yang samaC. menghasilkan partikel yang samabanyaknyaD. sama-sama larutan elektrolitE. sama-sama larutan nonelektrolit1 0 . Glukosa (Mr = 180) 18 gram dilarutkan dalamair sehingga volume larutan menjadi 500 mL.Tekanan osmotik larutan tersebut pada suhu37 °C (R = 0,082 L atm mol-1K-1) adalah ....A. 4,92 atmD. 5,08 atmB. 9,84 atmE. 10 atmC. 4,47 atm11. Perbandingan harga Kf terhadap Kb untukair adalah 3,65. Jika suatu larutan dalam airmembeku pada suhu -0,8020 °C, makalarutan tersebut akan mendidih padasuhu ....A. 100,22 °CD. 100 °CB. 103,65 °CE. 99,20 °CC. 100,80 °CB. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!1. Hitung konsentrasi campuran antara 150 mL asam sulfat 0,2 M dengan 100 mL larutanasam sulfat 0,3 M!2. Suatu larutan sebanyak 50 gr dibuat dengan mencampurkan 23 gr etanol dengan 27 gr air.Jika tekanan uap air pada suhu ruangan adalah 30 mmHg, hitung tekanan uap larutan!3. Senyawa nonelektrolit 3 gram dilarutkan dalam 250 gram air. Larutan ini mempunyaipenurunan titik beku setengah dari penurunan titik beku 5,85 gram garam dapur(Mr = 58,5) dalam 500 gram air. Tentukan massa molekul relatif zat nonelektrolit tersebut!Kf air = 1,86 °Cm-14. Suatu larutan asam lemah 0,1 M mempunyai tekanan osmotik 1,88 atm pada suhu 27 °C.Jika asam tersebut terionisasi 10%, hitung jumlah ion (n) dari asam tersebut?5. Berapa gram urea (CO(NH2)2), harus dilarutkan untuk membuat 200 mL larutan agar isotonisdengan larutan NH4NO3 0,1 M?12. Untuk membuat 200 mL larutan urea yangisotonik sama dengan larutan NaCl 1 Mdiperlukan urea (Mr = 60 ) sebanyak ....A. 1,2 gramD. 4,6 gramB. 2,4 gramE. 7,2 gramC. 3 gram13. Suatu elektrolit kuat dalam air dengankonsentrasi 0,2 M membeku pada suhu-0,86 °C . Bila Kf= 1,86 maka jumlah ionelektrolit tersebut adalah ....A. 1D. 4B. 2E. 5C. 314. Lemak 10 gram dilarutkan dalam 100 grambenzena, ternyata larutan itu membeku padasuhu 0,3°C di bawah titik beku benzenamurni. Jika Kf benzena 5,1 maka massamolekul relatif lemak tersebut adalah ....A. 40D. 1.510B. 510E. 1.500C. 1.00015. Tetapan penurunan titik beku molal Kbmenunjukkan ....A. besarnya titik beku larutan padakonsentrasi 1 molalB. besarnya penurunan titik beku larutan1 molalC. besarnya penurunan titik beku pelarutdalam larutan 1 molalD. besarnya penurunan titik beku pelarutdalam larutan 1 molalE. besarnya titik beku zat pelarut sebanyak1 molal