Sifat Koligatif Larutan

Sifat koligatif larutan adalah sifat-sifat yang hanya bergantung pada jumlah (kuantitas) partikel zat terlarut dalam larutan dan tidak bergantung pada jenis atau identitas partikel zat terlarut – tidak peduli dalam bentuk atom, ion, ataupun molekul. Sifat koligatif merupakan sifat yang hanya memandang “kuantitas”, bukan “kualitas”

Sifat larutan seperti rasa, warna, dan kekentalan (viskositas) merupakan sifat-sifat yang bergantung pada jenis zat terlarut. Sebagai contoh, larutan NaCl (garam dapur) terasa asin, namun larutan CH₃COOH (asam cuka) terasa asam.

Sifat – sifat Koligatif Larutan

1.  Penurunan Tekanan Uap

Jika zat terlarut bersifat non-volatil (tidak mudah menguap; tekanan uapnya tidak dapat terukur), tekanan uap dari larutan akan selalu lebih rendah dari tekanan uap pelarut murni yang volatil. Secara ideal, tekanan uap dari pelarut volatil di atas larutan yang mengandung zat terlarut non-volatil berbanding lurus terhadap konsentrasi pelarut dalam larutan. Hubungan dalam sifat koligatif larutan ini dinyatakan secara kuantitatif dalam hukum Raoult: tekanan uap dari pelarut di atas larutan, P_larutan sama dengan hasil kali fraksi mol dari pelarut, X_pelarut dengan tekanan uap dari pelarut murni, P°_pelarut. Penurunan tekanan uap, ΔP, yaitu P°_pelarut−P_larutan berbanding lurus terhadap fraksi mol dari X_terlarut.

.

.

2. Kenaikan Titik Didih

Titik didih dari suatu larutan adalah temperatur ketika tekanan uapnya sama dengan tekanan eksternal. Oleh karena terjadinya penurunan tekanan uap larutan oleh keberadaan zat terlarut non-volatil, dibutuhkan kenaikan temperatur untuk menaikkan tekanan uap larutan hingga sama dengan tekanan eksternal. Jadi, keberadaan zat terlarut dalam pelarut mengakibatkan terjadinya kenaikan titik didih; titik didih larutan, T_b, lebih tinggi dari titik didih pelarut murni, T_b°. Kenaikan titik didih, ΔT_b, yaitu T_b−T_b° berbanding lurus terhadap konsentrasi (molalitas, m) larutan, sebagaimana:

.

di mana K_b adalah konstanta kenaikan titik didih molal (dalam satuan °C/m) dan m adalah molalitas larutan.

3. Penurunan Titik Beku

Pada larutan dengan pelarut volatil dan zat terlarut non-volatil, hanya partikel-partikel pelarut yang dapat menguap dari larutan sehingga meninggalkan partikel-partikel zat terlarut. Hal serupa juga terjadi dalam banyak kasus di mana hanya partikel-partikel pelarut yang memadat (membeku), meninggalkan partikel-partikel zat terlarut membentuk larutan yang konsentrasinya lebih pekat. Titik beku dari suatu larutan adalah temperatur di mana tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murni. Pada temperatur ini, dua fasa – pelarut padat dan larutan cair – berada dalam kesetimbangan.

Oleh karena terjadinya penurunan tekanan uap larutan dari tekanan uap pelarut, larutan membeku pada temperatur yang lebih rendah dibanding titik beku pelarut murni — titik beku larutan, T_f, lebih rendah dari titik beku pelarut murni, T_f°. Dengan kata lain, jumlah partikel-partikel pelarut yang keluar dan masuk padatan yang membeku per satuan waktu menjadi sama pada temperatur yang lebih rendah. Sifat koligatif larutan berupa penurunan titik beku, ΔT_f, yaitu T_f° – T_f berbanding lurus terhadap konsentrasi (molalitas, m) larutan, sebagaimana:

di mana K_f adalah konstanta penurunan titik beku molal (dalam satuan °C/m) dan m adalah molalitas larutan.

4. Tekanan Osmosis

Ketika dua larutan dengan konsentrasi yang berbeda dipisahkan oleh suatu membran semipermeabel — membran yang hanya dapat dilewati partikel pelarut namun tidak dapat dilewati partikel zat terlarut—maka terjadilah fenomena osmosis. Osmosis adalah peristiwa perpindahan selektif partikel-partikel pelarut melalui membran semipermeabel dari larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih rendah ke larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi.

Gambar 1. Ilustrasi peristiwa osmosis pada bejana U
(Sumber: Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (5^th edition). New York: McGraw Hill)

Perhatikan Gambar 1. Tekanan osmosis didefinisikan sebagai tekanan yang diberikan untuk menahan perpindahan netto partikel pelarut dari larutan dengan konsentrasi pelarut tinggi menuju larutan dengan konsentrasi pelarut rendah. Bila tekanan eksternal sebesar tekanan osmosis diberikan pada sisi larutan, maka ketinggian pelarut dan larutan akan kembali seperti semula.

Tekanan osmosis, π, berbanding lurus terhadap jumlah partikel zat terlarut, n, dalam suatu volum larutan tertentu, V—yang merupakan molaritas (M), sebagaimana:

.

di mana R adalah konstanta gas ideal (0,0821 L.atm/mol.K) dan T adalah temperatur (dalam satuan K).

Sifat koligatif larutan elektrolit kuat

Pendekatan sifat koligatif larutan elektrolit kuat sedikit berbeda dengan sifat koligatif larutan nonelektrolit. Hal ini dikarenakan sifat elektrolit yang dapat terdisosiasi menjadi ion-ion dalam larutan, misalnya satu unit senyawa CaCl₂ dapat terdisosiasi menjadi 3 partikel ketika dilarutkan, yakni 1 ion Ca²⁺ dan 2 ion Cl⁻ .Oleh karena itu, perlu ikut diperhitungkan faktor van’t Hoff (i) pada perhitungan larutan elektrolit.

.

di mana n = jumlah ion yang terdisosiasi dari 1 unit formula senyawa ; α = derajat disosiasi senyawa.

.

.

Contoh Soal Sifat Koligatif Larutan

Tekanan osmosis dari larutan KI 0,01 M pada 25°C adalah 0,465 atm. Hitunglah faktor van’t Hoff untuk KI pada konsentrasi ini.

Pembahasan: