S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 01 - 27 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 NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 02 - 27 Larutan dapat mengandung banyak komponen, maka yang akan kita pelajari adalah larutan biner. Larutan biner : larutan mengandung dua komponen. yang Komponen dalam jumlah yang sedikit disebut zat terlarut. Komponen dalam jumlah terbanyak disebut pelarut. yang BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 03 - 27 Contoh larutan biner Zat terlarut Gas Pelarut Gas Cair Gas Padat Cair Cair Cair Padat Padat Padat Padat Cair Gas Contoh Udara, semua cam-puran gas Karbon dioksida di dalam air Hidrogen dalam platina Alkohol dalam air Raksa dalam tembaga Perak dalam platina Garam dalam air BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 04 - 27 Konsentrasi Konsentrasi suatu larutan adalah jumlah zat terla-rut dalam sejumlah tertentu larutan. Menyatakan konsentrasi beberapa sistem kuantitatif. Persen berat ( % berat) Persen volume ( % volume) Fraksi mol (x) Kemolaran (M) Keformalan (F) Kemolalan (m) Kenormalan (N) Bagian persejuta (ppm) ada BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 05 - 27 Persen berat larutan Konsentrasi persen berat larutan adalah jumlah bagian berat zat terlarut yang terdapat dalam 100 bagian larutan. % berat larutan = berat zat terlar ut x 100% berat larutan Contoh : Hitung berapa % NaCl dalam suatu larutan yang dibuat dengan cara melarutkan 20 gram NaCl dalam 55 gram air. Jawab : 20 % NaCl = x 100 % = 26,67 % 20 + 55 BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 06 - 27 Persen volume (% volume) Konsentrasi persen volume larutan adalah jumlah bagian volume zat terlarut yang terdapat dalam 100 bagian volume larutan. % volume larutan = volume zat terlar ut x 100% volume larutan Contoh : 50 ml alkohol dicampur dengan 54 ml air menghasilkan 96,54 ml larutan. Hitung % volume masing-masing komponen. Jawab BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 07 - 27 50 % volume alkohol = x 100% = 51,79 % 96,54 % volume air 54 = x 100 % = 55,94 % 96,54 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 fraksi mol A = x A = jumlah mol A jumlah mol semua komponen BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 08 - 27 jumlah fraksi mol semua komponen = 1 Contoh : Hitung fraksi mol NaCl dan fraksi mol H2O dalam larutan 117 gram NaCl dalam 3 kg H2O. Jawab : 117 g NaCl = 117 = 2 mol 58,5 3 kg air = 2000 = 166,6 mol 18 fraksi mol NaCl = 2 = 0,012 186,6 fraksi mol air 166,6 = 0,988 186,6 = BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 09 - 27 Kemolaran (M) Konsentrasi molar adalah jumlah mol zat terlarut dalam satu liter larutan Kemolaran = M = mol zat terlarut liter larutan Kemolaran = M = gram zat terlarut BM 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. Jawab : BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil Jumlah mol H2 SO 4 = Kemolaran = 01 / 10 - 27 36,75 = 0,375 mol 98 0,375 = 0,25 M 1,5 atau 36,75 Kemolaran = = 0,25 98 x 1,5 Keformalan (F) Keformalan larutan adalah jumlah massa rumus zat terlarut dalam liter larutan. Keformalan = F = massa rumus zat terlarut liter larutan BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 11 - 27 Contoh : Suatu larutan diperoleh dengan melarutkan 1,90 g Na2SO4 dalam 0,085 liter larutan. Hitung keformalan larutan. Jawab : Massa rumus Na2SO4 = 142 1,90 gram Na 2SO4 = Keformalan = 1,90 = 0,0134 massa rumus 142 0,0134 = 0,16 F 0,085 BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 12 - 27 Kemolalan (m) Kemolalan suatu larutan adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1000 g pelarut. Kemolalan = m = mol zat terlarut kg pelarut Kemolalan = m = gram zat terlarut BM x kg pelarut BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 13 - 27 Bagian per sejuta (ppm) Konsentrasi larutan yang sangat encer biasanya dinyatakan dengan “part per million” atau ppm (bagian per sejuta) ppm = massa zat terlarut x 10 6 massa larutan Bila pelarutnya air dan jumlah zat terlarut sangat sedikit sehingga kerapatan larutan dapat dianggap 1,00 g / ml ppm = mg zat terlarut 10 6 x mg air mg zat terlarut liter larutan BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 14 - 27 Kadang-kadang dijumpai konsentrasi yang dinyatakan dengan cara lain selain di atas yaitu : 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 BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 15 - 27 Hukum Raoult dan Sifat Kologatif Larutan Non Elektrolit 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 larutan Po = tekanan uap pelarut Xi = 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 BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 16 - 27 P1 = X1 P1o P1 = tekanan uap parsial komponen 1 X 1 = fraksi mol komponen 1 P1o = tekanan uap komponen 1 murni Untuk komponen 2, berlaku P2 = X2 P2o P2 = tekanan uap parsial komponen 1 X 2 = fraksi mol komponen 1 P2o = tekanan uap komponen 1 murni Tekanan uap total dari larutan adalah PT = P1 + P2 BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 Tekanan Uap, mmHg S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 17 - 27 80 70 60 50 40 30 20 10 0,2 0,4 0,6 0,8 X, fraksi mol benzena 1 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. BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 18 - 27 Catatan penting untuk diketahui : bahwa komposisi campuran cairan tidak sama dengan komposisi uapnya dalam keadaan kesetimbangan. 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 P2o = 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 BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil x1 = P1 22,50 = = 0,60 PT 37,90 x2 = P2 15,40 = = 0,40 PT 37,90 01 / 19 - 27 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. BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 20 - 27 Menurut Hukum Raoult tekanan uap yang disebabkan oleh pelarut berbanding lurus dengan fraksi mol larutan. P = Po x1 Hukum ini dapat juga dinyatakan penurunan tekanan uap P dengan P = Po - P P = 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 - P1 n = P0 N + n P0 = tekanan uap pelarut murni P1 = tekanan uap larutan pada suhu yang sama BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 21 - 27 n = jumlah mol zat terlarut N = jumlah mol pelarut Untuk larutan yang encer, dapat ditulis P0 - P1 n = P0 N 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 pelarut n2 = jumlah mol zat terlarut m1 = berat pelarut m2 = berat zat terlarut M1 = Massa molekul relatif pelarut M2 = Massa molekul zat terlarut Untuk larutan yang sangat encer x2 <<<< x1, maka BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil x2 = n2 n = 2 n1 + n2 n1 P = n2 o m2 M1 P1 = x P1o n1 m1 M2 01 / 22 - 27 m 2 M1 P1o M2 = x m1 P Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku Misal : 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 murni tf = titik beku pelarut murni - titik beku larutan BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 23 - 27 Untuk larutan glukosa di atas tb = 100,52 C - 100 C = 0,52 C tf = 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 Kb dan Kf didapat dari penurunan termodinamika dan eksprimen. data Dari data kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dapat ditentukan massa molekul relatif suatu senyawa. BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 24 - 27 Tb = K b m m = mol kg pelarut Jika : m1 = massa pelarut dalam gram M1 = massa molekul relatif pelarut m2 = massa zat terlarut dalam gram M2 = massa molekul relatif zat terlarut mol = m M2 Tb = K b x m = 1000 m2 x m1 M2 1000 m2 x m1 M2 Jadi M2 = K b 1000 x m 2 m1 x Tb M2 = K f 1000 x m 2 m1 x Tf BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 25 - 27 Tekanan Osmotik Penerobosan 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 larutan encer berbanding lurus dengan konsentrasi v = tetap ( T tetap ) Untuk larutan tertentu, tekanan osmotik berbanding lurus dengan suhu absolut T Kedua hasil digabungkan akan diperoleh BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 26 - 27 v = kT k = tetap untuk zat terlarut massa tertentu dengan 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 n2 RT = C R T v R adalah sama dengan tetapan gas = Perhitungan tekanan osmotik lebih praktis untuk menggunakan rumus 1 2 = C1T1 C 2 T2 BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005 S0372-Bahan Pendukung 4-Kimia Teknik Sipil 01 / 27 - 27 1 , C1 , T1 adalah tekanan osmotik, konsentrasi dan suhu pada suatu keadaan (keadaan awal) 2 , C2 , T2 adalah tekanan osmotik, konsentrasi dan suhu pada suatu keadaan lain (keadaan akhir) BINA NUSANTARA Edisi : 1 Revisi : 0 Sept - 2005
© Copyright 2024 Paperzz
