Sifat Koligatif Larutan

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tergantung pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan, tetapi tidak tergantung pada jenis pelarutnya. Berikut akan dibahas sifat koligatif larutan yang meliputi penurunan tekanan uap ($\Delta P$), kenaikan titik didih ($\Delta Tb$), penurunan titik beku larutan ($\Delta Tf$), dan tekanan osmosis ($\pi$).

1). Penurunan tekanan uap ($\Delta P$)

Penurunan tekanan uap ($\Delta P$) adalah selisih antara tekanan uap jenuh pelarut murni ($P^0$) dengan tekanan uap jenuh larutan ($P$). Dimana tekanan uap jenuh larutan (P) lebih rendah dibandingkan tekanan uap jenuh pelarut murni ($P^0$). Sehingga dapat dirumuskan: $ \Delta P = P^0 - P $ .

Pada tahun 1880-an F.M. Raoult, seorang ahli kimia Prancis, menyatakan bahwa melarutkan zat terlarut mempunyai efek menurunkan tekanan uap dari pelarut, yang berbunyi sebagai berikut:
a. Penurunan tekanan uap jenuh tidak bergantung pada jenis zat yang dilarutkan, tetapi tergantung pada jumlah partikel zat terlarut.
b. Penurunan tekanan uap jenuh berbanding lurus dengan fraksi mol zat yang dilarutkan.
Hukum Rault tersebut dirumuskan sebagai berikut:
$ \Delta P = P^0 . X_B $
Keterangan :
$\Delta P $ = penurunan tekanan uap jenuh pelarut
$X_B$ = fraksi mol zat terlarut
$ P^0 $ = tekanan uap pelarut murni

$ X_A = \frac{n_A}{n_A + n_B} , \, X_B = \frac{n_B}{n_A + n_B} $
Keterangan:
$X_A = $ fraksi mol zat terlarut A
$X_B = $ fraksi mol zat terlarut B
$ n_B = $ jumlah mol zat terlarut B
$ n_A = $ jumlah mol zat terlarut A

Di dalam larutan terdapat zat terlarut dan pelarut, sehingga:
Jika tekanan uap pelarut dilambangkan P, dimana P < P$^\circ$, maka dapat dirumuskan:

Keterangan:
P = tekanan uap larutan
P$^\circ$= tekanan uap pelarut murni
X$_A$ = fraksi mol pelarut

2. Kenaikan titik didih ($\Delta$T$_b$)

Kenaikan titik didih adalah selisih antara titik didih suatu larutan dengan titik didih pelarut murni.
$ \begin{align} \Delta T_b = T_{b \text{ larutan}} - T_{b \text{ pelarut murni}} \end{align} $

3. Penurunan titik beku larutan ($\Delta$T$_f$)

Penurunan titik beku larutan ($\Delta$T$_f$) adalah selisih temperature titik beku larutan dengan titik beku pelarut murni.
$ \begin{align} \Delta T_f = T_{f \text{ pelarut murni}} - T_{f \text{ larutan}} \end{align} $

Menurut Hukum Backman dan Raoult bahwa penurunan titik beku dan kenaikan titik didih berbanding langsung dengan molalitas yang terlarut di dalamnya. Sehingga, hukum tersebut dapat dirumuskan:

4. Tekanan osmosis ($\pi$)

Tekanan osmosis ($\pi$) adalah gaya yang diperlukan untuk mengimbangi desakan zat pelarut yang mengalir melalui selaput semipermeabel ke dalam larutan. Sedangkan osmosis adalah peristiwa mengalirnya molekul-molekul zat pelarut dari larutan yang lebih encer ke dalam larutan yang lebih pekat melalui membrane semipermeabel.

Hubungan tekanan osmosis ($\pi$) dengan kemolaran larutan oleh Van't Hoff dapat dirumuskan sebagai berikut:
$ \begin{align} \pi = M. R . T \end{align} $
Keterangan :
$ \pi = $ tekanan osmosis (atm)
$ M = $ molaritas (mol/liter)
$ T = $ suhu mutlak (K)
$ R = $ ketetapan gas (0,082) L.atm.mol$^{-1}$K$^{-1}$

Larutan yang mempunyai tekanan osmosis lebih tinggi disebut hipertonik. Larutan yang mempunyai tekanan osmosis yang sama disebut isotonik, sedangkan larutan yang mempunyai tekanan osmosis yang lebih rendah disebut hipotonik.

Catatan:
Hukum Backman dan Raoult pada nomor 2 dan 3 hanya berlaku pada larutan non-elektrolit, larutan yang sangat encer, pada larutan yg pekat terdapat penyimpangan, serta $\Delta$Tb tidak berlaku untuk larutan yang mudah menguap. Sedangkan hukum Van't Hoff pada nomor 4 hanya berlaku pada larutan non-elektrolit.

Sifat koligatif larutan untuk yang bersifat elektrolit akan dipengaruhi oleh faktor Van't Hoff ($i$) yang dapat diperoleh dari:
$ i = 1 + (n-1) \alpha \, \, $ atau
$ i = \frac{\text{jumlah partikel yang diukur}}{\text{jumlah partikel yang diperkirakan}} \, \, $ atau
$ i = \frac{\Delta T_f}{\Delta T_f^\circ} = \frac{\Delta T_b}{\Delta T_b^\circ} = \frac{\Delta P}{\Delta P^\circ} = \frac{\pi}{\pi ^\circ} $ .

Keterangan :
$ n = \, $ jumlah ion yang dihasilkan dari ionisasi satu molekul zat elektrolit.
$ \alpha = \, $ derajat ionisasi zat elektrolit.
catatan : menentukan nilai $ i $ bisa menggunakan salah satu dari rumus di atas tergantung yang diketahui pada soal.

Sifat koligatif larutan elektrolit

Sifat koligatif larutan elektrolit adalah sebagai berikut:
1. Kenaikan titik didih ($\Delta$T$_b$)
$ \Delta T_b = m . K_b . i \, $ atau $ \Delta T_b = m . K_b . [1 + (n-1)\alpha ] $
2. Penurunan titik beku larutan ($\Delta$T$_f$)
$ \Delta T_f = m . K_f . i \, $ atau $ \Delta T_b = m . K_f . [1 + (n-1)\alpha ] $
3. Tekanan osmosis ($\pi$)
$ \pi = M.R.T.i \, $ atau $ \pi = M.R.T.[1 + (n-1)\alpha ] $

Kesimpulan:

Makin banyak ion yang dihasilkan dari larutan elektrolit, makin besar pula harga $\Delta$T$_b$ dan $\Delta$T$_f$. Besarnya harga $ \alpha $ menunjukkan kuatnya larutan elektrolit. Semakin besar harga $ \alpha $ semakin besar pula harga $\Delta$T$_b$ dan $\Delta$T$_f$ . Larutan elektrolit kuat mempunyai $ \alpha = 1 $.

Nilai $ i $ juga dapat dihitung dengan cara :
$ i = \frac{\text{sifat koligatif larutan elektrolit dg konsentrasi molal}}{\text{sifat koligatif larutan non elektrolit dg konsentrasi molal}} $ .

Demikian pembahasan materi Sifat Koligatif Larutan.