Transcript SIFAT – SIFAT CAMPURAN

SIFAT – SIFAT
CAMPURAN
LARUTAN 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
mempertahankan sifat individualnya
Ada 2 jenis campuran yang umum yaitu larutan dan
koloid
Larutan adalah campuran homogen dimana masingmasing 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
atom, ion atau molekul
Dalam koloid partikel-partikel adalah makromolekul
atau 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




Pengamatan ilmiah menunjukkan bahwa ada
kecenderungan like dissolves like dalam
kelarutan solut dalam solven
Air mampu melarutkan garam karena gaya iondipole sama kuat dengan gaya ion-ion yang ada
pada garam sehingga mampu menggantikannya
Minyak tidak dapat larut dalam air karena gaya
dipole-dipole terinduksi yang lemah tidak dapat
menggantikan gaya dipole-dipole (ikatan-H) pada
air 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
berikut
1. 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
Dual Polaritas Sabun
Larutan Gas-Liquid



Gas-gas yang bersifat non polar seperti N2
atau 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 Air
Gas
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
Three types of interactions in the solution process:
• solvent-solvent interaction
• solute-solute interaction
• solvent-solute interaction
DHsoln = DH1 + DH2 + DH3
12.2
Perubahan Entalpi Pelarutan




Partikel solut terpisah satu sama lain
Solut (agregat) + kalor  solut (terpisah)
ΔHsolut > 0
Partikel solven terpisah satu sama lain
Solven (agregat) + kalor  solven
(terpisah) ΔHsolven > 0
Partikel solut dan solven bergabung
Solut (terpisah) + solven (terpisah) 
larutan + Kalor ΔHcamp < 0
Perubahan entalpi total pelarutan (ΔHlar)
adalah jumlah seluruh entalpi yang ada
yaitu:
ΔHlar = ΔHsolut + ΔHsolven + ΔHcamp
Kalor Hidrasi




Proses terpisahnya molekul air dan
bergabungnya dengan solut adalah proses
hidrasi dan ΔHsolven + ΔHcamp = ΔHhidrasi
Sehingga: ΔHlar = ΔHsolut + ΔHhidrasi
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)
ΔHsolut untuk padatan ionik nilainya sama
dengan negatif ΔHkisi sehingga
ΔHlarutan = -ΔHkisi + ΔHhidrasi
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)
A saturated solution contains the maximum amount of a
solute that will dissolve in a given solvent at a specific
temperature.
An unsaturated solution contains less solute than the
solvent has the capacity to dissolve at a specific
temperature.
A supersaturated solution contains more solute than is
present in a saturated solution at a specific temperature.
Larutan Lewat Jenuh
Efek Temperatur terhadap
Kelarutan
Latihan

Dari informasi berikut, perkirakan
kelarutan tiap-tiap senyawa akankah
naik atau turun dengan
meningkatnya suhu
1. ΔHlar NaOH(s) = -44,5 kJ/mol
2. Ketika KNO3 terlarut dalam air, larutan
menjadi semakin dingin
3. CsCl(s) ↔ Cs+(aq) + Cl-(aq) ΔHlar =
+17,8 kJ
Kelarutan Gas dalam Air


Jika solut berupa solid atau liquid
maka ΔHsolut > 0 karena dibutuhkan
energi untuk membuat partikel
terpisah, tetapi pada gas energi ini
tidak diperlukan karena gas sudah
terpisah satu sama lain sehingga
ΔHsolut gas = 0 dan ΔHlar 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
Unit 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
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)
Concentration Units
The concentration of a solution is the amount of solute
present in a given quantity of solvent or solution.
Percent by Mass
mass of solute
x 100%
% by mass =
mass of solute + mass of solvent
mass of solute x 100%
=
mass of solution
Mole Fraction (X)
moles of A
XA =
sum of moles of all components
12.3
Concentration Units Continued
Molarity (M)
M =
moles of solute
liters of solution
Molality (m)
m =
moles of solute
mass of solvent (kg)
12.3
What is the molality of a 5.86 M ethanol (C2H5OH)
solution whose density is 0.927 g/mL?
moles of solute
moles of solute
m =
M =
mass of solvent (kg)
liters of solution
Assume 1 L of solution:
5.86 moles ethanol = 270 g ethanol
927 g of solution (1000 mL x 0.927 g/mL)
mass of solvent = mass of solution – mass of solute
= 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg
moles of solute
m =
mass of solvent (kg)
=
5.86 moles C2H5OH
= 8.92 m
0.657 kg solvent
12.3
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!
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
HCl komersil memiliki konsentrasi 11,8 M, jika
densitasnya 1,190 g/mL. Hitung % massa, molalitas
dan fraksi mol dari HCl tsb !
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 ΔP 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
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.
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)
ΔTb ∞ m atau ΔTb = Kb × m
Dimana m molalitas larutan dan Kb adalah
konstanta kenaikan titik didih molal
ΔTb = Tb(larutan) – Tb(solven)
Diagram Fasa Solven dan Larutan
Konstanta Kenaikan Titik Didih Molal dan
penurunan Titik Beku beberapa Pelarut
Solven
As. Asetat
Benzen
Karbon disulfid
CCl4
Kloroform
Dietil Eter
Etanol
Air
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
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
ΔTf ∞ m
atau
ΔTf = Kf × m
ΔTf = 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?
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
Π ∞ nsolut/Vlarutan atau Π ∞ M
Π = (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!
R = 0,0821 L.atm/mol.K
A cell in an:
isotonic
solution
hypotonic
solution
hypertonic
solution
12.6
Colligative Properties of Nonelectrolyte Solutions
Colligative properties are properties that depend only on the
number of solute particles in solution and not on the nature of
the solute particles.
Vapor-Pressure Lowering
P1 = X1 P 10
Boiling-Point Elevation
DTb = Kb m
Freezing-Point Depression
DTf = Kf m
Osmotic Pressure (p)
p = MRT
12.6
Colligative Properties of Electrolyte Solutions
0.1 m Na+ ions & 0.1 m Cl- ions
0.1 m NaCl solution
Colligative properties are properties that depend only on the
number of solute particles in solution and not on the nature of
the solute particles.
0.1 m NaCl solution
van’t Hoff factor (i) =
0.2 m ions in solution
actual number of particles in soln after dissociation
number of formula units initially dissolved in soln
i should be
nonelectrolytes
NaCl
CaCl2
1
2
3
12.7
Colligative Properties of Electrolyte Solutions
Boiling-Point Elevation
DTb = i Kb m
Freezing-Point Depression
DTf = i Kf m
Osmotic Pressure (p)
p = iMRT
12.7