SIFAT SIFAT CAMPURANLARUTAN DAN KOLOID

Background

Hampir semua gas, cairan dan padatan yang ada dimuka bumi terdiri dari campuran berbagai senyawa Campuran secara fisik dicirikan oleh komposisinya yang bervariasi dan masing-masing komponen masih masingmempertahankan sifat individualnya Ada 2 jenis campuran yang umum yaitu larutan dan koloid Larutan adalah campuran homogen dimana masingmasingmasing komponennya tidak terbedakan dan berada dalam satu fasa Koloid adalah campuran heterogen dimana satu komponen terdispersi sebagai partikel halus pada komponen lainnya Dalam larutan partikel-partikel adalah individual partikelatom, ion atau molekul Dalam koloid partikel-partikel adalah makromolekul partikelatau agregasi dari molekul kecil yang tidak cukup besar untuk mengendap

Jenis jenis Larutan

Biasanya larutan didefinisikan dengan adanya solut (zat terlarut) dan solven (pelarut). Solven adalah komponen yang jauh lebih banyak dibanding solut Pada beberapa kasus istilah bercampur (miscible) digunakan untuk larutan yang terbentuk pada berbagai proporsi (tidak harus solvennya banyak) Kelarutan (S) adalah jumlah maksimum solut yang terlarut pada solven dan suhu tertentu Solut yang berbeda akan memiliki kelarutan berbeda, misalnya: S NaCl = 39,12 g/100 mL air pada 100oC sedangkan S AgCl = 0,0021 g/100 mL air pada 100oC Istilah larutan encer dan pekat juga menunjukkan jumlah relatif solut namun secara kualitatif

Gaya Antar Molekul dalam Larutan

Kulit Hidrasi pada Larutan Ion

Larutan liquid-liquid dan solid-liquid liquidsolid

Pengamatan ilmiah menunjukkan bahwa ada kecenderungan like dissolves like dalam kelarutan solut dalam solven Air mampu melarutkan garam karena gaya ioniondipole sama kuat dengan gaya ion-ion yang ada ionpada garam sehingga mampu menggantikannya Minyak tidak dapat larut dalam air karena gaya dipole-dipole terinduksi yang lemah tidak dapat dipolemenggantikan gaya dipole-dipole (ikatan-H) pada dipole(ikatanair sehingga minyak tidak dapat menggantikan molekul air Larutan yang memenuhi like dissolves like mensyaratkan adanya kesetaraan kekuatan gaya untuk dapat mengatasi gaya dalam solven dan solut

Kelarutan Alkohol dalam Air dan Heksan

Kelarutan Metanol dalam Air

Latihan

Perkirakan solven yang mana akan melarutkan lebih baik untuk solut berikut1. NaCl dalam metanol (CH3OH) atau dalam propanol (CH3CH2CH2OH) 2. Etilen glikol (OHCH2CH2OH) dalam heksan (CH3CH2CH2CH2CH2CH3) atau dalam air 3. Dietil eter (CH3CH2OCH2CH3) dalam air atau dalam etanol

Jawaban

Methanol, CH3OH Air Ethanol

Dual Polaritas Sabun

Larutan Gas-Liquid Gas

Gas-gas yang bersifat non polar seperti N2 Gasatau hampir non polar seperti NO memiliki titik didih rendah karena gaya antar molekulnya yang lemah Hal ini menyebabkannya tidak larut dalam air dan titik didihnya berkorelasi dengan kelarutan dalam air tersebut Gas non polar sebagian besar memiliki nilai kelarutan kecil, kecuali jika gas ini berinteraksi kimia dengan solven, seperti O2 dalam darah atau CO2 dalam air (membentuk HCO3-)

Korelasi antara Titik Didih dan Kelarutan dalam AirGas He Ne N2 CO O2 NO Kelarutan (M) 4,2 x 10-4 6,6 x 10-4 10,4 x 10-4 15,6 x 10-4 21,8 x 10-4 32,7 x 10-4 Titik didih (K) 4,2 27,1 77,4 81,6 90,2 121,4

Larutan Gas dan Larutan Solid

Perubahan Energi dalam Proses Pelarutan

Agar suatu zat dapat larut ada 3 tahapan:1. Partikel solut harus terpisah satu sama lain 2. Beberapa partikel solven harus terpisah untuk memberi ruang bagi partikel solut 3. Partikel solut dan solven harus bercampur menjadi satu

Energi akan diserap saat terjadi pemisahan partikel sebaliknya energi akan dilepas ketika partikel bergabung dan tertarik satu sama lain Kesimpulannya pelarutan akan disertai perubahan entalpi

Perubahan Entalpi Pelarutan

Partikel solut terpisah satu sama lain Solut (agregat) + kalor solut (terpisah) Hsolut > 0 Partikel solven terpisah satu sama lain Solven (agregat) + kalor solven (terpisah) Hsolven > 0 Partikel solut dan solven bergabung Solut (terpisah) + solven (terpisah) larutan + Kalor Hcamp < 0 Perubahan entalpi total pelarutan ( Hlar) adalah jumlah seluruh entalpi yang ada yaitu: Hlar = Hsolut + Hsolven + Hcamp

Kalor Hidrasi

Proses terpisahnya molekul air dan bergabungnya dengan solut adalah proses hidrasi dan Hsolven + Hcamp = Hhidrasi Sehingga: Hlar = Hsolut + Hhidrasi Kalor hidrasi selalu negatif karena energi yang dibutuhkan untuk memisah molekul air jauh dilampaui oleh energi yang dilepas ketika ion bergabung dengan molekul air (interaksi ion-dipole) ionHsolut untuk padatan ionik nilainya sama dengan negatif Hkisi sehingga Hlarutan = - Hkisi + Hhidrasi

Proses Pelarutan dan Tendensi kearah Ketidakteraturan

Dialam ada kecenderungan sebagian besar sistem menjadi lebih tak teratur dalam istilah termodinamik entropi sistem cenderung meningkat Entropi adalah ukuran ketidakteraturan sistem Dalam konteks larutan, pembentukan larutan secara alamiah terjadi, tetapi pembentukan solut murni atau solven murni tidak terjadi secara alami Pelarutan melibatkan perubahan entalpi dan juga entropi sistem

Kelarutan sebagai Proses Kesetimbangan

Jika kita membayangkan solut terpisah dari agregatnya dan bergabung dengan solven, namun pada saat yang sama partikel solut lain menubruk solut yang bergabung dengan solven dan membuatnya terlepas maka terjadi 2 proses berlawanan yaitu solut bergabung dan terpisah lagi dari solven Dalam larutan jenuh, kedua proses ini terjadi dalam laju yang sama sehingga tidak ada perubahan konsentrasi larutan Solut (tak larut) solut (terlarut)

Larutan Lewat Jenuh

Efek Temperatur terhadap Kelarutan

Latihan

Dari informasi berikut, perkirakan kelarutan tiap-tiap senyawa akankah tiapnaik atau turun dengan meningkatnya suhu1. Hlar NaOH(s) = -44,5 kJ/mol 2. Ketika KNO3 terlarut dalam air, larutan menjadi semakin dingin 3. CsCl(s) Cs+(aq) + Cl-(aq) Hlar = +17,8 kJ

Kelarutan Gas dalam Air

Jika solut berupa solid atau liquid maka Hsolut > 0 karena dibutuhkan energi untuk membuat partikel terpisah, tetapi pada gas energi ini tidak diperlukan karena gas sudah terpisah satu sama lain sehingga Hsolut gas = 0 dan Hlar selalu < 0. Dalam kaitan ini kelarutan gas akan menurun drastis jika temperatur meningkat

Thermal Pollution

Efek Tekanan terhadap Kelarutan

Hukum Henry

Kelarutan suatu gas (Sgas) berbanding lurus dengan tekanan parsial gas (Pgas) diatas larutan Sgas = kH x Pgas Dimana kH adalah konstanta Henry dan memiliki nilai tertentu untuk kombinasi gas-solven pada T tertentu gasUnit Sgas adalah mol/L dan Pgas adalah atm maka unit kH adalah mol/L . atm

Latihan

Tekanan parsial gas CO2 didalam botol cola adalah 4 atm pada 25oC. Berapa kelarutan CO2? Konstanta Henry CO2 terlarut dalam air = 3,3 x 10-2 mol/L atm pada 25oC Berapa kelarutan N2 di air pada 25oC dan 1 atm jika udara mengandung 78% N2 (volume)? kH N2 dalam air pada 25oC adalah 7 x 10-4 mol/L atm

Jawaban

S CO2 = 3,3 x 10-2 mol/L.atm x 4 atm = 0,1 mol/L

S N2 = 7 x 10-4 x 0,78 = 5 x 10-4

Ekspresi Kuantitatif Konsentrasi

Kosentrasi adalah proporsi senyawa dalam campuran sehingga ia merupakan sifat intensif yaitu sifat yang tidak tergantung pada jumlah campuran yang ada 1 L NaCl 0,1 M sama konsentrasinya dengan 1 mL NaCl 0,1 M Konsentrasi sering dituliskan dalam rasio jumlah solut terhadap jumlah larutan, namun ada juga rasio solut terhadap solven

Beberapa Definisi Konsentrasi

Molaritas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1 L larutan Molalitas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1000 g (1 kg) solven Bagian per massa : jumlah massa solut per jumlah massa larutan Bagian per volume : volume solut per volume larutan Fraksi mol : rasio jumlah mol solut terhadap jumlah total mol (solut + solven)

Soal Latihan

Berapa molalitas larutan yang dibuat dengan melarutkan 32 g CaCl2 dalam 271 g air? Berapa gram glukosa (C6H12O6) yang harus dilarutkan dalam 563 g etanol (C2H5OH) untuk membuat larutan dengan konsentrasi 2,40 x 10-2 m? Hitung ppm (massa) kalsium dalam 3,50 g pil yang mengandung 40,5 mg Ca! (1,16x104 ppm) Hidrogen peroksida adalah zat pengoksidasi yang berguna dalam pemutih, bahan bakar roket dll. Larutan encer H2O2 30% (m/m) memiliki densitas 1,11 g/mL hitung (a) molalitas (b) fraksi mol H2O2 (c) molaritas (a) 12,6 m; (b) 0,185 (c) 9,79 M

Sifat Koligatif Larutan

Ada 4 sifat larutan yang sangat dipengaruhi oleh kuantitas solut dalam larutan 4 sifat koligatif (kolektif) Sifat itu adalah penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmotik Awal mulanya sifat koligatif digunakan untuk melihat pengaruh solut elektrolit dan non elektrolit terhadap sifat larutan

Penurunan Tekanan Uap

Untuk solut dengan karakter non volatil dan non elektrolit seperti gula, solut ini tidak terdisosiasi dan tidak menguap Tekanan uap pelarut murni lebih besar dari larutan karena pada yang murni kecenderungan uap memicu entropi besar Sedangkan pada larutan dengan solut entropi besar sudah ada dalam larutan sehingga penguapan menjadi berkurang Hukum Raoult: Psolven = Xsolven P0solven Xsolven + Xsolut = 1 atau Xsolven = 1 - Xsolut

Latihan

Hitung penurunan tekanan uap P saat 10 mL gliserol (C3H8O3) ditambahkan ke 500 mL air pada 50oC. Pada suhu ini tekanan uap air murni 92,5 torr berat jenis 0,988 g/mL dan berat jenis gliserol 1,26 g/mL (X = 0,00498, P = 0,461 torr) Hitung penurunan tekanan uap larutan 2 g aspirin (Mr: 180,15 g/mol) dalam 50 g metanol pada 21,2oC. Metanol murni memiliki tekanan uap 101 torr pada suhu ini. (0,713 torr)

Kenaikan Titik Didih

Karena tekanan uap larutan lebih rendah (turun) dibanding pelarut murni, maka konsekuensinya larutan juga akan mendidih pada suhu yang lebih tinggi Titik didih larutan adalah suhu dimana tekanan uap sama dengan tekanan eksternal (1 atm) Tb m atau Tb = Kb m Dimana m molalitas larutan dan Kb adalah konstanta kenaikan titik didih molal Tb = Tb(larutan) Tb(solven)

Diagram Fasa Solven dan Larutan

Konstanta Kenaikan Titik Didih Molal dan penurunan Titik Beku beberapa PelarutSolven Titik Didih (oC) 117,9 80,1 46,2 76,5 61,7 34,5 78,5 100,0 Kb Titik Kf (oC/m) Leleh (oC) (oC/m) 3,07 2,53 2,34 5,03 3,63 2,02 1,22 0,512 16,6 5,5 -111,5 -23 -63,5 -116,2 -117,3 0,0 3,90 4,90 3,83 30 4,70 1,79 1,99 1,86

As. Asetat BenzenKarbon disulfid

CCl4 Kloroform Dietil Eter Etanol Air

Penurunan Titik Beku

Seperti halnya dalam penguapan hanya solven yang menguap, dalam pembekuan juga hanya senyawa solven yang membeku Titik beku larutan adalah suhu dimana tekanan uap larutan sama dengan tekanan pelarut murni Pada suhu ini solven beku dan larutan yang masih mencair berada dalam kesetimbangan Tf m atau Tf = Kf m Tf = Tf (solven) Tf (larutan)

Latihan

Jika anda menambahkan 1 kg senyawa antibeku etilen glikol (C2H6O2) kedalam radiator mobil yang berisi 4450 g air. Berapa titik didih dan titik beku air radiator? m = 3,62 m; Tb = 1,85oC, Tb = 101,85oC; Tf = 6,73oC; Tf = -6,73oC

Terjadinya Tekanan Osmotik

Tekanan Osmotik

Tekanan osmotik didefinisikan sebagai tekanan yang harus diberikan untuk mencegah pergerakan air dari solven ke larutan seperti pada gambar sebelum ini Tekanan ini berbanding lurus dengan jumlah solut dalam volume larutan nsolut/Vlarutan atau M = (nsolut/Vlarutan) RT = MRT

Latihan

Larutan 0,30 M sukrosa pada 37oC memiliki tekanan osmotik hampir sama dengan tekanan darah, hitung tekanan osmotik sukrosa tsb! 7,6 atm