Colligative PropertiesColligative Properties

Solutions

Molality and mole fraction

Before studying colligative properties of solutions, there are two basic concepts which are important to be understood by us

1. Molality2. Mole fraction

Molality

• Expressed as the number of moles of a dissolved substance (solute) that can be found in 1000 grams of solvent

• Formulates:

Exercise

• Determine molality of solution of C2H5OH (Mr = 46) containing of 20% of C2H5OH mass.

Mole Fractions• Defined as the ratio of the number of moles of

a solute or a solvent to the number of moles of its solution

• The following equation:

ExerciseIf it is found 15,5 kg of ethyleneglycol,

C2H6O2 (Mr = 62) dissolved in water (Mr = 18) as much as 72 kg, what is mole fraction of the substance?

A. Definition

• Colligative PropertyColligative Property– property that depends on the concentration of

solute particles, not affected by the properties of the solutes

B. Types

1. Freezing Point Depression (tf)

2. Boiling Point Elevation (tb)

3. Vapor Pressure Lowering4. Osmosis

B. Types

View Flash animation.

Freezing Point Depression

B. Types

Solute particles weaken in the solvent.

Boiling Point Elevation

B. Types

• Applications– salting icy roads– making ice cream– antifreeze

• cars (-64°C to 136°C)• fish & insects

04/13/23 12

PENURUNAN TEKANAN UAP

Penurunan Tekanan uap jenuh (∆P)Setiap zat cair akan mengalami kesetimbangan dinamis antara bentuk cair dan uap jenuhnya. Tekanan uapnya disebut tekanan uap jenuh. Besarnya tekanan uap jenuh tergantung pada :

•Jenis zat cair. Zat cair yang memiliki tarik menarik antar molekul yang besar akan sukar menguap, tekanan uap jenuhnya menjadi lemah.

•Suhu. Semakin tinggi suhu maka semakin besar tekanan uapnya.

04/13/23 13

Besarnya Penurunan Tekanan Uap dirumuskan oleh Raoult sebagai berikut:

∆P = Xt P0

Xt = fraksi mol zat terlarutP0 = tekanan uap jenuh pelarut murni∆P = penurunan tekanan uap

04/13/23 14

PENURUNAN TEKANAN UAP

Penurunan Tekanan uap jenuh (∆P)Setiap zat cair akan mengalami kesetimbangan dinamis antara bentuk cair dan uap jenuhnya. Tekanan uapnya disebut tekanan uap jenuh. Besarnya tekanan uap jenuh tergantung pada :

•Jenis zat cair. Zat cair yang memiliki tarik menarik antar molekul yang besar akan sukar menguap, tekanan uap jenuhnya menjadi lemah.

•Suhu. Semakin tinggi suhu maka semakin besar tekanan uapnya.

Gambaran Umum Sifat Kologatif

B. Types

• Freezing Point DepressionFreezing Point Depression (tf)– f.p. of a solution is lower than f.p. of the pure

solvent

• Boiling Point ElevationBoiling Point Elevation (tb)– b.p. of a solution is higher than b.p. of the pure

solvent

Grafik hubungan antara m dan Tf

Persamaan linier dari grafik ini adalah :Tf = k . m

Persamaan linier dari grafik ini adalah :Tf = k . m

k adalah suatu tetapan yang dikenal dengan Tetapan Penurunan Titik Beku Molal ditulis dengan Kf

k adalah suatu tetapan yang dikenal dengan Tetapan Penurunan Titik Beku Molal ditulis dengan Kf

Tf

Data hasil eksperimen :NoNo Zat terlarutZat terlarut KonsentrKonsentr

asiasiTTf f ((ooC)C) ∆∆TTff

((ooC)C)

11 Garam Garam dapur dapur

NaClNaCl

1 m1 m -55 55

22 Garam Garam dapur dapur

NaClNaCl

2 m2 m -10-10 1010

33 Gula pasir Gula pasir CC1212HH2222OO1111

1 m1 m -3-3 33

44 Gula pasir Gula pasir CC1212HH2222OO1111

2 m2 m - 5- 5 55

∆Tf = Tfo – Tf

∆Tf = penurunan titik beku

Tfo = titik beku air, 0oC

(pada tekanan 1 atm), bernilai 0

Tf = titik beku larutan

m21

5

10

Slide 21/ 35 Sifat Koligatif April 2009

Data Eksperimen

Analisis Data

• Pada konsentrasi sama, penurunan titik beku larutan NaCl > larutan gula

• Hal ini disebabkan adanya kemampuan mengion dari larutan NaCl yang menyebabkan jumlah partikelnya lebih banyak dari larutan gula, sehingga menyebabkan penurunan titik beku larutan NaCl lebih besar.

Slide 22/35 Sifat Koligatif April 2009

PERISTIWA IONISASI

Bagaimana peristiwa ionisasi itu ???

Peristiwa IONISASI seperti berikut ini:

NaCl Na+ + Cl-

Menghasilkan 2 Ion yaitu Na+ dan Cl-

Slide 23/ 35 Sifat Koligatif April 2009

Kaitan dengan i

Slide 25/35 Sifat Koligatif April 2009

i adalah tingkat desosiasi elektrolit i adalah tingkat desosiasi elektrolit (faktor van’t Hoff)(faktor van’t Hoff)

i = (1 + ( i = (1 + ( ( n – 1)) ( n – 1))

Faktor Van’t Hoff

Slide 26/35 sifat Koligatif April 2009

Derajat ionisasi

Jumlah Ion

Contoh SoalBerapa penurunan titik beku larutan HCl 0,4 m yang terionisasi secara sempurna? Kf = 1,86

JawabanKarena terionisasi sempurna, maka = 1

Dari persamaan reaksi di atas, n = 2ΔTf = m x Kf x (1+ ((n-1)))

= 0,4 x 1,86 x (1+(1(2-1))) = 1,488

Slide 27/ 35 Sifat Koligatif April 2009

)(-

)((aq) ClHHCl aqaq

Penurunan Titik Beku

• Larutan Non Elektolit • Larutan Elektrolit

im K T ff

Slide 29/35 Sifat Koligatif April 2009

m K T ff

Lapisan salju bisa dibersihkan dengan menggunakan garamdapur atau urea. Karena garam dapur atau urea bisa

Mengurangi besarnya titik beku dari salju.

Keterangan :ΔTf = penurunan titik beku larutanm = molalitasKf = Konstanta penurunan titik beku pelaruti = faktor Van’t Hoff

Soal

1. Berapa titik beku larutan yang mengandung 18 gram glukosa (Mr=180) dalam 500 gram air (Kf= 1,86oC/m)?

2. Berapa penurunan titik beku larutan yang mengandung 5,85 gram NaCl (Mr=58,5) yang terionisasi sempurna dalam 500 gram air (Kf=1,86oC/m)?

Slide 30/35 Sifat Koligatif April 2009

Kenaikan Titik Didih

• Larutan Elektrolit

• Keterangan:Tb= kenaikan titik didihKb = tetapan kenaikan titik

didihm = molalitasi = faktor van’t hoff

• Larutan Non Elektrolit

im K T bb

m K T bb

Slide 32/35 Sifat koligatif April 2009

Soal

1. Berapa titik didih larutan 6,4 gram naftalena (C10H8) dalam 100 gram benzena?

Slide 33/35 Sifat Koligatif April 2009

RANGKUMAN

• Sifat koligatif adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada macamnya zat terlarut, tetapi ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut)

• Ada 4 macam sifat koligatif yaitu penurunan tekanan uap, penurunan titik beku, kenaikkan titik didih, dan tekanan osmosis

• Faktof Van’t Hoff adalah tingkat desosiasi elektrolit

• Rumus faktor van’t hoff (i) = (1 + ( ( n – 1))

Slide 35/36 Sifat koligatif April 2009

Soal

1. Berapa titik didih larutan 6,4 gram naftalena (C10H8) dalam 100 gram benzena?

Slide 33/35 Sifat Koligatif April 2009

C. Calculations

t: change in temperature (°C)k: constant based on the solvent (°C·kg/mol)m: molality (m)n: # of particles

t = k · m · n

C. Calculations

• # of Particles# of Particles

– Nonelectrolytes (covalent)• remain intact when dissolved • 1 particle

– Electrolytes (ionic)• dissociate into ions when dissolved• 2 or more particles

C. Calculations

• At what temperature will a solution that is composed of 0.73 moles of glucose in 225 g of phenol boil?

m = 3.2mn = 1tb = kb · m · n

WORK:

m = 0.73mol ÷ 0.225kg

GIVEN:b.p. = ?tb = ?

kb = 3.60°C·kg/moltb = (3.60°C·kg/mol)(3.2m)(1)

tb = 12°C

b.p. = 181.8°C + 12°C

b.p. = 194°C

C. Calculations

• Find the freezing point of a saturated solution of NaCl containing 28 g NaCl in 100. mL water.

m = 4.8m

n = 2

tf = kf · m · n

WORK:

m = 0.48mol ÷ 0.100kg

GIVEN:

f.p. = ?

tf = ?

kf = 1.86°C·kg/mol

tf = (1.86°C·kg/mol)(4.8m)(2)

tf = 18°C

f.p. = 0.00°C - 18°C

f.p. = -18°C

APPLICATION

1. What is the freezing point of an aqueous sugar (C12H22O11) solution that boils at 110oC?

2. When 256 g of a nonvolatile, nonelectrolyte unknown were dissolved in 499 g of water, the freezing point was found to be –2.79oC. The molar mass of the unknown solute is?

a) 357 b) 62.0 c) 768 d) 342