SIFAT KOLIGATIF PENURUNAN TEKANAN UAP
Tujuan Pembelajaran :
· Untuk menggambarkan hubungan antara konsentrasi zat terlarut dan sifat
fisik suatu larutan.
· Untuk memahami bahwa jumlah total partikel terlarut yang tidak mudahmenguap menentukan penurunan tekanan uap, peningkatan titik didih, dan
penurunan titik beku larutan dibandingkan pelarut murni
Ke tiga Wujud Materi dalam ilmu kimia selalu digambarkan/diselidiki menurut suatu grafik PT dalam kondisi apapun.( gambar 1 ).
Gambar 1
Garis yang berwana merah menunjukan pelarut murni ( air) dan garis biru menunjukkan larutan. Garis AB, BC dan BD menyatakan batas batas antara ketiga tingkat wujud. ketiga garis tersebut disebut garis dua fasa. Stiap titik garis garis ini menyatakan temperatur dan tekanan itu , dimana dua fasa dapat berada bersama sama dalam kesetimbangan.
pada garis AB: kesetimbangan antara zat padat dan gas
pada garis BC: kesetimbangan antara zat padat dan Cair
pada garis BD: kesetimbangan antara zat cair dan gas
a. Perhatian garis BD
Titik T pada garis itu menyatakan kesetimbangan antara air, dan uap jenug pada tekanan 1 atm dan suhu 100 oC. Jadi T adalah titik didih bagi air. Kemudian perhatikan larutan ecer pada garis biru percobaan selalu membuktikan bahwa tekanan uap jenuh selalu lebih rendah dari tekanan uap jenuh pelarut murni. Kenyataan ini dapat dilihat pada garis B'D' untuk larutan terletak lebih rendah dari garis BD, ini menunjukkan titik T dan titik dibawahnya suhu 100 oC, tekanan uap untuk larutan (P2) lebih rendah dari tekanan uap jenuh air (P1).
Akibatnya : Pada tekanan P1 = 1 atm, air murni mendidih pada suhu 100 oC,, tetapi larutan baru mendidih pada T1 ( lihat titik K), jadi larutan harus dipanaskan lebih tinggi supaya tekanan uap jenuh naik sampai 1 atm
b. Perhatikan garis BC
Titik G menyatakan titik beku air (P = 1tm , T=suhu 0 oC, )
Jika larutan encer tersebut didinginkan , maka zat pelarut murni baru membeku pada suhu yang lebih rendah daripada suhu 0oC,, dalam gambar titik M. Ternyataa garis B'C' untuk larutan terletak lebih rendah dari garis BC untuk pelarut murni
Akibatnya : pada P1= 1atm, air membeku pada suhu 0oC, tetapi larutan baru menjadi es pada T2 lihat titik M
Kesimpuannya : Suatu larutan selalu mempunyai :
1. Tekanan uap yang lebih rerndah dari zat pelarut Murni
2. Titik didih yang lebih tinggi dari zat pelarut Murni
3. Titik Beku yang lebih rendah dari zat pelarut Murni
Sifat koligatif adalah sifat-sifat fisis larutan yang hanya tergantung pada konsentrasi zat terlarut, tetapi tidak pada jenisnya. Sifat koligatif larutan meliputi tekanan uap, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan tekanan osmotic. Sifat koligatif memiliki banyak kegunaan dalam kehidupan sehari-hari, ilmu pengetahuan, dan industri. Berikut ini penjelasan mengenai penerapan sifat koligatif larutan.
A. Penurunan Tekanan Uap Larutan
Air dapat menguap pada suhu yang bukan merupakan titik didihnya, Jika air ditempatkan dalam wadah tertutup pada suhu tertentu, maka pada awalnya akan ada molekul-molekul air yang berubah dari fase cair menjadi fase gas dengan laju penguapan tertentu. Sesaat setelah terbentuknya fase gas, ada molekul dari fase gas yang kembali menjadi fase cair akibat dari penempatan di dalam wadah tertutup. Pengembunan tersebut terjadi dengan laju pengembunan tertentu. Hal ini terus berlangsung sampai suatu saat laju proses penguapan sama dengan laju pengembunan. Kondisi inilah yang disebut sebagai keadaan jenuh. Pada kondisi jenuh ini, secara makroskopik terlihat bahwa jumlah uap sudah tidak berubah lagi, uap - uap tersebut kemudian dapat menekan wadah dan besar tekanannya disebut dgn tekanan uap jenuh.
Di sisi lain, jika air yang diuapkan ditambahkan dengan zat terlarut (tidak mudah menguap) pada tekanan dan suhu tertentu, maka air dalam larutan tersebut akan menguap dan menyebabkan adanya tekanan uap pelarut. Tekanan uap pelarut akan turun harganya bila ada pelarut yang ditambahkan oleh zat pelarut.
Menambahkan zat terlarut yang
tidak mudah menguap, zat yang tekanan uapnya terlalu rendah untuk dapat diukur
dengan mudah, ke pelarut yang mudah menguap menurunkan tekanan uap bahan
pelarut. Kita dapat memahami fenomena ini secara kualitatif dengan memeriksa
Gambar 2., yang merupakan diagram skematik dari permukaan larutan glukosa
dalam air. Dalam larutan glukosa berair, sebagian area permukaan ditempati oleh
molekul glukosa yang tidak mudah menguap daripada oleh molekul air yang mudah
menguap. Akibatnya, lebih sedikit molekul air yang dapat memasuki fase uap per
satuan waktu, meskipun molekul air permukaan memiliki distribusi energi kinetik
yang sama seperti pada air murni. Pada saat yang sama, kecepatan molekul air dalam
fase uap bertabrakan dengan permukaan dan masuk kembali ke larutan tidak
terpengaruh. Efek bersihnya adalah menggeser kesetimbangan dinamis antara air
dalam uap dan fase cair, mengurangi tekanan uap larutan dibandingkan dengan
tekanan uap pelarut murni
Gambar 2.
Menggambarkan Sebuah Model yang Menggambarkan Mengapa Tekanan Uap dari larutan Glukosa Lebih Rendah dari Tekanan Uap Air Murni.
(A) Ketika air atau pelarut volatil dalam wadah tertutup, molekul air bergerak masuk dan keluar dari fase cair pada tingkat yang sama dalam keseimbangan dinamis.
(B) Jika zat terlarut nonvolatile seperti glukosa ditambahkan, beberapa fraksi luas permukaan ditempati oleh molekul terlarut terlarut. Akibatnya, laju di mana molekul air menguap menurun, meskipun pada awalnya laju kondensasi mereka tidak berubah.
(C) Ketika larutan glukosa mencapai kesetimbangan, konsentrasi molekul air dalam fase uap, dan karenanya tekanan uap, lebih kecil dari pada air murni.
GAMBAR 2.
Gambar 2 menunjukkan menunjukkan dua gelas, satu berisi air murni dan satu berisi larutan
glukosa berair, dalam ruang tertutup. Kita dapat melihat sistem memiliki dua
kesetimbangan yang bersaing: uap air akan mengembun di kedua gelas pada
kecepatan yang sama, tetapi molekul air akan menguap lebih lambat dari larutan
glukosa karena lebih sedikit molekul air di permukaan. Akhirnya semua air akan
menguap dari gelas berisi cairan dengan tekanan uap yang lebih tinggi (air
murni) dan mengembun dalam gelas berisi cairan dengan tekanan uap yang lebih
rendah (larutan glukosa). Jika sistem hanya terdiri dari gelas air di dalam
wadah tertutup, keseimbangan antara cairan dan uap akan dicapai dengan cepat,
dan jumlah air cair dalam gelas akan tetap konstan.
Hukum RoultKetika zat terlarut ditambahkan ke pelarut, beberapa molekul zat terlarut menempati ruang dekat permukaan cairan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Ketika zat terlarut dalam pelarut, jumlah molekul pelarut di dekat permukaan berkurang, dan tekanan uap pelarut berkurang.
Antara 1887 dan 1888, Francois-Marie Raoult menunjukkan bahwa tekanan uap suatu larutan sama dengan fraksi mol pelarut kali tekanan uap cairan murni.
Ini tidak berpengaruh pada
kecepatan molekul pelarut dalam fase gas mengembun untuk membentuk cairan. Tapi
itu mengurangi laju di mana molekul pelarut dalam cairan dapat lolos ke fase
gas. Akibatnya, tekanan uap dari pelarut yang keluar dari larutan harus lebih
kecil dari tekanan uap dari pelarut murni.
persamaan 1.1
di mana PA adalah tekanan uap komponen A dari larutan (dalam hal ini
pelarut), XA adalah fraksi mol A dalam larutan, dan PoA adalah tekanan uap
murni A. Persamaan 1.1 dikenal sebagai
hukum Raoult, setelah ahli kimia Prancis yang mengembangkannya. Jika larutannya hanya mengandung satu zat terlarut nonvolatile (B), maka XA + XB = 1, dan kita
dapat mengganti XA = 1 − XB untuk mendapatkan :
persamaan 1.2
Mengatur
ulang dan mendefinisikan ΔPA = PoA − PA, kita memperoleh hubungan antara
penurunan tekanan uap dan fraksi mol zat terlarut yang tidak mudah menguap:
Persamaan ini, yang dikenal sebagai hukum Raoult,
mudah dimengerti. Ketika pelarut murni,dan fraksi mol pelarut sama dengan 1, P
sama dengan Po. Karena fraksi mol pelarut menjadi lebih kecil, tekanan uap
pelarut yang keluar dari larutan juga menjadi lebih kecil.
Sekarang kalian bis menyimak simulasi berikut :
Volume
yang sama dari air gula dan air suling berada di gelas yang sama. Larutan mana
yang lebih cepat menguap? Penurunan Tekanan Uap Dalam larutan gula, daya tarik
listrik bekerja antara molekul gula dan molekul air
Penerapan Penurunan Tekanan Uap
Salah satu penerapan penurunan tekanan uap adalah fenomena yang terjadi di laut mati
Sumber:
B. Kenaikan Titik didih dan Penurunan Titik Beku Larutan
Gambar di bawah ini menunjukkan konsekuensi dari fakta bahwa zat
terlarut menurunkan tekanan uap pelarut. Garis penghubung garis padat B dan C
dalam diagram fase ini berisi kombinasi suhu dan tekanan di mana pelarut murni
dan uapnya berada dalam kesetimbangan. Oleh karena itu setiap titik pada garis
ini menggambarkan tekanan uap dari pelarut murni pada suhu tersebut. Garis
putus-putus pada gambar ini menjelaskan sifat-sifat larutan yang diperoleh
dengan melarutkan zat terlarut dalam pelarut. Pada suhu tertentu, tekanan uap
pelarut yang keluar dari larutan lebih kecil dari tekanan uap pelarut murni.
Garis putus-putus karena itu terletak di bawah garis padat.
Gambar 4. Tripel Point
P = Xt Po
Persamaan ini mengingatkan kita bahwa perubahan tekanan uap pelarut yang terjadi ketika zat terlarut ditambahkan ke pelarut sebanding dengan fraksi mol zat terlarut. Karena semakin banyak zat terlarut dalam pelarut, tekanan uap pelarut berkurang, dan perubahan dalam tekanan uap pelarut meningkat.
Karena perubahan titik didih pelarut (ΔTb) yang terjadi ketika zat terlarut ditambahkan ke hasil pelarut dari perubahan tekanan uap pelarut, besarnya perubahan titik didih juga sebanding dengan fraksi mol dari zat terlarut.
ΔTb = kb terlarut
Dalam larutan encer, fraksi mol zat terlarut sebanding dengan molalitas larutan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Persamaan yang menggambarkan besarnya ketinggian titik didih yang terjadi ketika zat terlarut ditambahkan ke pelarut sering ditulis sebagai berikut.
ΔTb = kb .m
Di sini, ΔTBP adalah elevasi titik didih - perubahan titik didih yang terjadi ketika zat terlarut dalam pelarut - dan kb adalah konstanta proporsionalitas yang dikenal sebagai konstanta kenaikan titik didih molal untuk pelarut.
Persamaan yang sama dapat ditulis untuk menggambarkan apa yang terjadi pada titik beku (atau titik leleh) pelarut ketika zat terlarut ditambahkan ke pelarut.
ΔTf = -kf m
Dalam persamaan ini, ΔTFP adalah titik beku depresi - perubahan titik beku yang terjadi ketika zat terlarut larut dalam pelarut - dan kf adalah konstanta titik beku titik beku molekuler untuk pelarut. Tanda negatif digunakan dalam persamaan ini untuk menunjukkan bahwa titik beku pelarut berkurang ketika zat terlarut ditambahkan.
Nilai kf dan kb serta titik beku dan titik didih untuk sejumlah pelarut murni diberikan dalam tabel di bawah ini.
persamaan 1.1
persamaan 1.2
No comments:
Post a Comment