KU-4. Sifat Fisik Larutan

 Sifat Fisis Larutan

• Larutan ialah campuran homogen dari dua zat atau lebih. Terdapat banyak jenis larutan, yang paling lazim adalah larutan cair yang pelarutnya berupa cairan dan zat terlarutnya berupa padatan atau cairan. Molekul-molekul yang memiliki jenis gaya antarmolekul yang serupa akan bercampur dengan mudah.

• Table jenis-jenis larutan

Zat terlarut	Pelarut	Wujud larutan	Contoh
Gas	Gas	Gas	Udara
Gas	Cairan	Cairan	Air soda (CO2 dalam air)
Gas	Padatan	Padatan	Gas H2 dalam palladium
Cairan	Cairan	Cairan	Etanol dalam air
Padatan	Cairan	Cairan	NaCl dalam air
Padatan	Padatan	Padatan	Kuningan (Cu/Zn), solder (Sn/Pb)

• Kelarutan merupakan ukuran kuantitatif dari banyaknya zat terlarut yang dilarutkan dalam pelarut pada suhu tertentu

• Larutan jenuh merupakan larutan yang mengandung jumlah maksimum zat terlarut di dalam pelarut, sedangkan larutan tak jenuh terjadi apabila zat terlarutnya lebih sedikit dibandingkan yang terdapat dalam larutan jenuh.  Larutan lewat jenuh adalah yang mengandung lebih banyak zat terlarut dibandingkan yang terdapat pada larutan jenuh

• Kristalisasi merupakan proses terpisahnya zat terlarut dari larutan dan membentuk Kristal

• Solvasi merupakan proses dimana ion atau molekul dikelilingi oleh molekul pelarut yang memiliki susunan tertentu.

• Dua cairan dikatakan saling mencampur (miscible) apaila kedua cairan saling melarutkan dengan sempurna dalam segala perbandingan.

• Konsep pelarutan 

• Kemudahan partikel zat terlarut menggantikan molekul pelarut tergantung pada kekuatan relative dari tiga jenis interaksi yaitu : interaksi pelarut-pelarut, interaksi zat terlarut-zat terlarut, dan interaksi pelarut-zat terlarut. 

• Jika tarik menarik antara zat terlarut-pelarut lebih kuat dibandingkan tarik menarik pelarut-pelarut dan zat terlarut-zat terlarut maka proses pelarutan akan bersifat eksotermik. Sedangkan apabila interaksi zat terlarut-pelarut lebih lemah dibandingkan ineteraksi pelarut-pelarut dan zat terlarut-zat terlarut maka proses pelarutan akan bersifat endotermik. 

• Secara umum proses pelarutan berlangsung secara spontan walaupun reaksinya endotermik. Kespontanan proses pelarutan ditentukan dua hal yaitu energy inteaksi dan entropi (ketidakteraturan zat). Derajat ketidakaturan larutan selalu lebih tinggi dibangdingkan pelarut maupun zat terlarut, sehingga entropi pelarutan selalu tinggi, hal ini lah yang menyebabkan prose pelarutan hampir selalu spontan

• Umumnya zat yang sejenis akan melarutkan zat yang sejenis pula. Mislakan saja CCl4 dan benzene akan saling melarutkan karena sama-sama nonpolar, sedangkan air dan alcohol saling melarutkan juga karena sam-sama polar.

• Terdapat 4 satuan konsentrasi yang umum pada larutan yaitu ;

• 

• Pengaruh suhu pada kelarutan

• Secara umum, meskipun tidak semua. Kelarutan zat padatan akan meningkat dengan naiknya suhu. Dalam hal ini tidak ada hubungan antara ΔHsolvation dengan kelarutan zat tersebut.

• Kelarutan gas dalam air umumnya menurun dengan kenaikan suhu larutan. Berkut contoh kelarutan O2 dalam air pada berbagai suhu :

• Hukum henry :kelarutan gas dalam cairan berbanding lurus dengan tekanan gas diatas larutan. Dalam tori kinetika molekul banyaknya gas yang terlarut bergantung pada seberapa sering molekul-molekul dalam fasa gas bertumbukan dengn terjebak dengan permukaan cairan dalam fasa cairan. Banyaknya tumbukan ini tentu saja berbanding lurus dengan tekanan gas diatas larutan. Hukum henry dirumuskan :

C = k. P dimana             c = konsentrasi zat terlarut (M)

K = konstanta henry (M/atm)

P = tekana gas diatas larutan (atm)

• Sifat koligatif merupakan salah satu sifat penting dari larutan yang hanya bergantung pada banyaknya partikel zat terlarut yang terdapat dalam larutan dan tidak bergantung pada jenis partikel zat terlarut. Sampai saat ini terdapat 4 sifat larutan yang digolongkan sebagai sifat koligatif yaitu : penurunan tekanan uap jenuh, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis.

1. Tekanan uap jenuh 

• Tekanan uap jenuh merupakan tekanan total zat cair yang yang menguap pada saat kesetimbangan. Makin tinggi tekanan uap jenuh larutan menunjukan makin mudah zat tersebut menguap.

• Tekanan uap jenuh dapat diukur dengan menggunakan peralatan berikut

• Tekanan uap jenuh merupakan fungsi dari temperature dengan hubunganya 

• Larutan ideal adalah larutan yang memenuhi hukum Rault. Pada larutan ini interaksi antara molekul terlarut-pelarut sama dengan interaksi antar molekul pelarut-pelarut dan juga sama dengan interaksi antara zat terlarut-zat terlarut. 

• Hukum Rault menyatakan bahwa tekanan total dari suatu larutan merupakan penjumlahan dari tekanan masing-masing zat dikalikan fraksi mol zat tersebut

• Pada larutan ideal yang terdiri dari pelarut maupun zat terlarut yang mudah menguap, hukum rault dapat dinyatakan sebagai berikut :

Adapun gambar beriku menyatakan tekanan total dari campuran benzene dan toeluena pada berbagai keadaan.

• Sedangkan apabila larutan merupakan campuran dari pelarut yang volatile (mudah menguap) dan non volatile (tak mudah menguap) maka tekanan total larutan idealnya  hanyalah berasal dari fraksi mol pelarut dikalikan tekanan pelarut murni. Sedangkan tekanan zat terlarut nilainya adalah 0.

• Sesuai dengan persamaan diatas maka tekanan uap jenuh dari larutan yang zat terlarutnya berupa zat nonvolatile akan selalu lebih rendah dari tekanan uap jenuh pelarut murninya. 

• Larutan tak ideal tidak memenuhi hukum Rault.

• Larutan non ideal deviasi positif terjadi apabila interaksi antar partikel pelarut-terlarut lebih lemah dibandingkan interaksi antar partikel pelarut-pelarut dan terlarut-terlarut

• Larutan non ideal deviasi negatif terjadi apabila interaksi antar partikel pelarut-terlarut lebih kuat dibandingkan interaksi antar partikel pelarut-pelarut dan terlarut-terlarut

2. Kenaikan titik didih

• Titik didih adalah suhu dimana tekanan uap jenuh dari suatu larutan sama dengan tekanan udara diatas permukaan larutan tersebut.

• Dengan adanya zat terlarut yang sukar menguap akan menyebabkan larutan menjadi turun tekanan uap jenuhnya sehingga larutan pasti akan lebih susah didihkan. Sehingga butuh kalor yang lebih tinggi untuk mendidihkan larutan tersebut.

• Sifat koligatif titik didih ini sam halnya dengan penurunan tekanan uap jenuh hanya berlaku untuk kasus dimana zat terlarutnya merupakan zat yang sukar menguap

• Kenaikan titik didih dapat dirumuskan sebagai berikut

3. Penurunan titik beku

• Membeku merupakan transisi dari keadaan tidak teratur ke keadaan yang teratur. Agar itu terjadi maka energy harus diambil dari system. Karena larutan lebih tidak teratur dibandingkan pelarut maka lebih banyak energy yang harus diambil darinya untuk menciptakan keteraturan dibandingkan dalam kasus pelarut murni. Jadi titik beku larutan lebih rendah disbanding pelarut murninya

• Dalam penurunan titik beku, zat pelarut tidaklah harus selalu nonvolatile tapi dapat juga yang volatile

• Penurunan titik beku dapat dirumuskan sebagai berikut

• Diagram fasa berikut dapat menjelaskan sedikit tentang penurunan titik beku dan kenaikan titik didih

4. Tekanan osmotic

• Tekanan osmosis adalah tekanan yang dihasilkan oleh molekul pelarut untuk melewati membrane semipermeable untuk berpindah dari larutan murni atau larutan encer ke larutan yang lebih pekat.

• Tekanan osmosis dapat dinyatakan dengan persamaan berikut

• Keadaan isotonic terjadi apabila dua larutan memiliki tekanan osmotic yang sama, apabila tekanan osmotic kedua larutan ini tidak sama maka larutan yang lebih pekat disebut hypertonic sedangkan larutan yang lebih encer disebut hipotonik. Air/pelarut akan berpindah dari larutan yang encer ke yang pekat

5. Senyawa ionic sebagai zat terlarut

• Dalam perhitungan fraksi mol, molalitas dan molaritas apabila zat terlarut adalah suatu senyawa ionic. Maka masing-masing ion dipelakukan sebagai suatu zat yang berdiri sendiri

Contoh : berapakah fraksi mol zat terlarut dari larutan Na2SO4 1 M

Jawab :  missal untuk 1 liter larutan maka

mol zat terlarut = mol Na+ + mol SO42- = 2 + 1 = 3 M

Mol zat terlarut = 1000 : 18 = 55.56

              Maka   Xzat terlarut=3 : (55.56+3) =0.0512

• Adapun apabila suatu senyawa tidak terionisasi secara sempurna maka banyaknya mol zat terlarut adalah sisa mol zat yang tidak terionisasi ditambah dengan jumlah mol seluruh ion yang dihasilkan.

Contoh : 

berapakah molaritas dari larutan NaCl 1 M dengan derajat ionisasi 0.8

Jawab :

Misal kita ambil larutan 1 L, maka

Mol NaCl yang tidak terionisasi = 1 mol x (1-0.8) = 0.2 mol

Mol ion = mol Na+ + mol Cl- = 0.8 mol + 0.8 mol = 1.6 mol

Jadi total mol zat terlarut = 1.8 mol

Molaritas = 1.8 mol : 1 L=1.8 M