larutan, komponen dan konsentrasi - bina …repository.binus.ac.id/content/s0372/s037231613.doc ·...
TRANSCRIPT
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 01 - 26
Larutan, Komponen dan Konsentrasi
Larutan dan Komponen
Larutan adalah suatu sistem homogen dengan komposisi yang bervariasi.
Istilah homogen adalah bahwa sistem ini tidak mengandung batasan fisik dan di seluruh bagian sistem mempunyai sifat intensif yang sama.
Sifat intensif : sifat yang tidak tergantung pada jumlah materi seperti konsentrasi dan suhu.
Berarti larutan bukan suatu zat murni dengan komposisi tertentu.
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 02 - 26
Larutan dapat mengandung banyak komponen, maka yang akan kita pelajari adalah larutan biner.
Larutan biner : larutan yang mengandung dua komponen.
Komponen dalam jumlah yang sedikit disebut zat terlarut.
Komponen dalam jumlah yang terbanyak disebut pelarut.
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 03 - 26
Contoh larutan biner
Zat terlarut
Pelarut Contoh
Gas Gas Udara, semua cam-puran gas
Gas Cair Karbon dioksida di dalam air
Gas Padat Hidrogen dalam platina
Cair Cair Alkohol dalam airCair Padat Raksa dalam
tembagaPadat Padat Perak dalam
platinaPadat Cair Garam dalam air
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 04 - 26
Konsentrasi
Konsentrasi suatu larutan adalah jumlah zat terla-rut dalam sejumlah tertentu larutan.
Menyatakan konsentrasi ada beberapa sistem kuantitatif. Persen berat ( % berat) Persen volume ( % volume) Fraksi mol (x) Kemolaran (M) Keformalan (F) Kemolalan (m) Kenormalan (N) Bagian persejuta (ppm)
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 05 - 26
Persen berat larutan
Konsentrasi persen berat larutan adalah jumlah bagian berat zat terlarut yang terdapat dalam 100 bagian larutan.
Contoh :
Hitung berapa % NaCl dalam suatu larutan yang dibuat dengan cara melarutkan 20 gram NaCl dalam 55 gram air.
Jawab :
Persen volume (% volume)BINA NUSANTARA
Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 06 - 26
Konsentrasi persen volume larutan adalah jumlah bagian volume zat terlarut yang terdapat dalam 100 bagian volume larutan.
Contoh :
50 ml alkohol dicampur dengan 54 ml air menghasilkan 96,54 ml larutan. Hitung % volume masing-masing komponen.
Jawab
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 07 - 26
Catatan : Jumlah % volume dari semua komponen larutan tidak selalu sama dengan 104
Fraksi mol larutan
Fraksi mol (x) suatu komponen dari larutan adalah jumlah mol komponen itu dibagi jumlah mol semua komponen dalam larutan
jumlah fraksi mol semua komponen = 1
Contoh :Hitung fraksi mol NaCl dan fraksi mol H2O dalam larutan 117 gram NaCl dalam 3 kg H2O.
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 08 - 26
Jawab :
Kemolaran (M)
Konsentrasi molar adalah jumlah mol zat terlarut dalam satu liter larutan
Kemolaran
Kemolaran
= M = mol zat terlarutliter larutan
= M = gram zat terlarutBM zat terlarut x liter larutan
Contoh Kemolaran (M)
Berapa kemolaran suatu larutan yang mengan-dung 36,75 g H2SO4 dalam 1,5 l larutan. BM H2SO4 = 98.
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 09 - 26
Jawab :
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 10 - 26
Jumlah mol SO H = 36,7598
= 0,375 mol
Kemolaran = 0,3751,5
= 0,25 M
2 4
atauKemolaran =
36,7598 x 1,5
= 0,25
Keformalan (F)
Keformalan larutan adalah jumlah massa rumus zat terlarut dalam liter larutan.
Keformalan = F = massa rumus zat terlarutliter larutan
Contoh :
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 11 - 26
Suatu larutan diperoleh dengan melarutkan 1,90 g Na2SO4 dalam 0,085 liter larutan. Hitung keformalan larutan.
Jawab :
Massa rumus Na2SO4 = 142
Kemolalan (m)
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 12 - 26
Kemolalan suatu larutan adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1000 g pelarut.
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 13 - 26
Bagian per sejuta (ppm)
Konsentrasi larutan yang sangat encer biasanya dinyatakan dengan “part per million” atau ppm (bagian per sejuta)
ppm = massa zat terlarutmassa larutan
x 106
Bila pelarutnya air dan jumlah zat terlarut sangat sedikit sehingga kerapatan larutan dapat dianggap 1,00 g / ml
ppm =
mg zat terlarut
10 x mg air
mg zat terlarutliter larutan
6
Kadang-kadang dijumpai konsentrasi yang dinyatakan dengan cara lain selain di atas yaitu :
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 14 - 26
gram zat terlarut per mililiter larutan gram zat terlarut per 100 ml larutan gram zat terlarut per liter larutan gram zat terlarut 100 gram air
Hukum Raoult dan Sifat Kologatif Larutan Non Elektrolit
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 15 - 26
Hukum Raoult berlaku untuk larutan ideal
Larutan yang terdiri dari dua komponen A dan B adalah larutan ideal jika tidak terjadi lagi penyerapan atau pembebasan energi jika kedua komponen itu dicampurkan
Menurut Hukum Raoult tekanan uap yang disebabkan oleh pelarut berbanding lurus dengan fraksi mol larutan
P = Po Xi
P = tekanan uap larutanPo = tekanan uap pelarutXi = fraksi mol pelarut
Jika dua cairan yang dapat menguap bercampur dan terbentuk larutan ideal maka larutan ini akan mengikuti juga hukum Raoult.
Untuk komponen 1, berlaku
P1 = X1 P1o
P1 = tekanan uap parsial komponen 1X 1 = fraksi mol komponen 1
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 16 - 26
P1o = tekanan uap komponen 1 murni
Untuk komponen 2, berlaku
P2 = X2 P2o
P2 = tekanan uap parsial komponen 1X 2 = fraksi mol komponen 1P2
o = tekanan uap komponen 1 murni
Tekanan uap total dari larutan adalah
PT = P1 + P2
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 17 - 26
Gambar di atas merupakan campuran benzena dan toluena yang mengikuti Hukum Raoult.
Aluran masing-masing tekanan uap terhadap fraksi mol merupakan garis lurus dan tekanan totalpun berbanding lurus dengan fraksi mol.
Catatan penting untuk diketahui : bahwa kompo-sisi campuran cairan tidak sama dengan komposi-si uapnya dalam keadaan kesetimbangan.
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 18 - 26
Contoh :
Campuran fraksi mol benzena, x1, 0,30, dan fraksi mol Toluena, x2, adalah 0,70. Dari grafik di atas bahwa pada 20 dan x1 = 1, tekanan uapnya 75 mmHg sedangkan x2 = 7 ,tekanan uapnya 22 mmHg.
Jadi
P1o = 75 mmHg dan P2
o = 22 mmHg
Sehingga
P1 = P1ox1 = 0,30 x 75 mmHg = 22,50 mmHg
P2 = P2ox2 = 0,70 x 22 mmHg = 15,40 mmHg
PT = P1 + P2 = 37,90 mmHg
Fraksi mol benzena dan toluena dalam uap
x
x
1
2
= PP
= 22,5037,90
= 0,60
= PP
= 15,4037,90
= 0,40
1T
2T
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 19 - 26
Terlihat uap lebih banyak mengandung benzena dan lebih sedikit mengandung toluena dari pada dalam cairan.
Sifat Kologatif
Sifat suatu larutan berbeda dari sifat pelarut murni
Sifat-sifat larutan yang terutama bergantung dari konsentrasi partikel zat terlarut dan bukan dari sifatnya disebut sifat koligatif
Sifat-sifat ini adalah penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan osmotik.
Hanya yang akan dibahas sifat koligatif larutan non elektrolit.
Menurut Hukum Raoult tekanan uap yang disebabkan oleh pelarut berbanding lurus dengan fraksi mol larutan.
P = Po x1
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 20 - 26
Hukum ini dapat juga dinyatakan dengan penurunan tekanan uap P
P = Po - PP = Po - Pox1
P = Po (1 - x1)oleh karena x1 + x2 = 1 x2 = (1 - x1)
P = Pox2
Jadi, penurunan tekanan uap, berbanding lurus dengan fraksi mol zat terlarut
P0 - PP
= nN + n
10
P0 = tekanan uap pelarut murniP1 = tekanan uap larutan pada suhu yang
saman = jumlah mol zat terlarutN = jumlah mol pelarut
Untuk larutan yang encer, dapat ditulis
P0 - PP
= nN
10
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 21 - 26
Jika beberapa zat terlarut dilarutkan di dalam satu pelarut, maka penurunan tekanan uap
P = P1 ( x2 + x3 + x4 + ... )
Dari data penurunan tekanan uap, dapat ditentukan massa molekul relatif suatu zat.
Jika : n1 = jumlah mol zat pelarutn2 = jumlah mol zat terlarutm1 = berat pelarutm2 = berat zat terlarutM1 = Massa molekul relatif pelarutM2 = Massa molekul zat terlarut
Untuk larutan yang sangat encer x2 <<<< x1, maka
MP
o2 =
m Mm
x P2 1
11
Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku
Misal :
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 22 - 26
Suatu larutan 18,0 gram glukosa (C6H12O6) dalam 100 gram air pada 1 atm mendidih pada 100,52 C dan membeku pada - 1,86 C.
Untuk hal ini digunakan pengertian kenaikan titik didih (tb) dan penurunan titik beku (tf)
tb = titik didih larutan - titik didih pelarut murnitf = titik beku pelarut murni - titik beku larutan
Untuk larutan glukosa di atas
tb = 100,52 C - 100 C = 0,52 Ctf = 0 C - (- 1,86 C) = 1,86 C
Pada tekanan, kenaikan titik didih dan penurunan titik beku suatu larutan encer berbanding lurus dengan konsentrasi
tb = Kb m Kb = tetapan kenaikan titik didih molal atau tetapan ebulioskop
tf = Kf m Kf = tetapan penurunan titik beku molal atau tetapan krioskapit BINA NUSANTARA
Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 23 - 26
Kb dan Kf didapat dari penurunan data termodinamika dan eksprimen.
Dari data kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dapat ditentukan massa molekul relatif suatu senyawa.
Tb = K m
m = molkg pelarut
b
Jika :m1 = massa pelarut dalam gram M1 = massa molekul relatif pelarutm2 = massa zat terlarut dalam gramM2 = massa molekul relatif zat terlarut
mol = mM
m = 1000m
x mM2 1
22
Tb = K x 1000m
x mMb
122
Jadi
M
M
2
2
= K 1000 x mm x T
= K 1000 x mm x T
b2
1 b
f2
1 f
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 24 - 26
Tekanan OsmotikPenerobosan pelarut melalui suatu membran dan masuk ke dalam larutan disebut osmosis
Pembesaran tekanan akan memperkecilnya lebih lanjut, hingga mencapai suatu tekanan yang tepat menghentikan penerobosan pelarut itu
Tekanan ini, dinyatakan dengan , dan disebut tekanan osmotik
Tekanan osmotik adalah sifat koligatif
Pada suhu konstan, tekanan osmotik suatu la-rutan encer berbanding lurus dengan konsentrasi
v = tetap ( T tetap )Untuk larutan tertentu, tekanan osmotik berban-ding lurus dengan suhu absolut
T
Kedua hasil digabungkan akan diperoleh
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 25 - 26
v = k T
k = tetap untuk zat terlarut dengan massa tertentu
Van’t Hoff (1885)
Meyimpulkan bahwa ada hubungan antara sifat larutan dan sifat gas
Seperti hukum gas PV = nRT, maka dapat digunakan
v = n2 RT
= nv
RT = C R T2 R adalah sama dengan tetapan gas
Perhitungan tekanan osmotik lebih praktis untuk menggunakan rumus
11 1
22 2C T C T
=
1 , C1 , T1 adalah tekanan osmotik, konsentrasi dan suhu pada suatu keadaan (keadaan awal)
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 26 - 26
2 , C2 , T2 adalah tekanan osmotik, konsentrasi dan suhu pada suatu keadaan lain (keadaan akhir)
BINA NUSANTARAEdisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005