Contoh Soal & Pembahasan Penurunan Tekanan Uap Larutan
Penurunan tekanan uap larutan (Depresi Tekanan Uap) adalah salah satu sifat koligatif larutan, yang hanya bergantung pada jumlah partikel larut dan bukan pada sifat kimia partikel tersebut. Untuk mempermudah pemahaman, kita akan membahas konsep ini melalui beberapa contoh soal dan pembahasan yang mendetail.
Konsep Dasar Penurunan Tekanan Uap
Jika suatu zat volatil dilarutkan dalam suatu pelarut untuk membentuk larutan, tekanan uap larutan biasanya lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni pada suhu yang sama. Fenomena ini dikenal sebagai penurunan tekanan uap. Sebab utama proses ini adalah adanya partikel zat terlarut yang menurunkan kejadian molekul-molekul pelarut berpindah ke fase gas, sehingga tekanan uap menurun.
Penurunan tekanan uap ini dapat dihitung menggunakan rumus:
\[ \Delta P = P^\text{0} – P \]
Di mana:
– \( \Delta P \) adalah penurunan tekanan uap.
– \( P^\text{0} \) adalah tekanan uap pelarut murni.
– \( P \) adalah tekanan uap larutan.
Penurunan tekanan uap juga bisa diekspresikan menggunakan persamaan Raoult sebagai:
\[ \Delta P = x_{\text{solute}} \cdot P^\text{0} \]
Di mana:
– \( x_{\text{solute}} \) adalah fraksi mol zat terlarut.
Untuk contoh-contoh berikut, mari kita asumsikan kita memiliki pelarut murni dan berbagai zat terlarut dalam kondisi standar.
Contoh Soal 1
Soal:
Misalkan kita memiliki larutan yang terdiri dari 10 gram urea (NH\(_2\)CONH\(_2\)) yang dilarutkan dalam 90 gram air. Tekanan uap air murni pada suhu tertentu adalah 23.76 mmHg. Hitunglah tekanan uap larutan.
Pembahasan:
Langkah 1: Hitung jumlah mol urea dan air.
– Massa molar urea (NH\(_2\)CONH\(_2\)): 60 g/mol.
– Jumlah mol urea:
\[ \text{mol urea} = \frac{10\text{ g}}{60\text{ g/mol}} = 0.167 \text{ mol} \]
– Massa molar air (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– Jumlah mol air:
\[ \text{mol air} = \frac{90\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 5 \text{ mol} \]
Langkah 2: Hitung fraksi mol urea.
\[ x_{\text{urea}} = \frac{\text{mol urea}}{\text{mol urea} + \text{mol air}} = \frac{0.167}{0.167 + 5} = 0.0326 \]
Langkah 3: Hitung penurunan tekanan uap.
\[ \Delta P = x_{\text{urea}} \cdot P^\text{0}_{\text{air}} \]
\[ \Delta P = 0.0326 \cdot 23.76 \text{ mmHg} = 0.774 \text{ mmHg} \]
Langkah 4: Hitung tekanan uap larutan.
\[ P_{\text{larutan}} = P^\text{0}_{\text{air}} – \Delta P \]
\[ P_{\text{larutan}} = 23.76 \text{ mmHg} – 0.774 \text{ mmHg} = 22.986 \text{ mmHg} \]
Contoh Soal 2
Soal:
Larutan yang dibuat dengan melarutkan 58.5 g natrium klorida (NaCl) dalam 200 g air. Hitung penurunan tekanan uap pada suhu 50°C di mana tekanan uap air murni adalah 92.5 mmHg.
Pembahasan:
Langkah 1: Hitung jumlah mol NaCl dan air.
– Massa molar NaCl: 58.5 g/mol.
– Jumlah mol NaCl:
\[ \text{mol NaCl} = \frac{58.5\text{ g}}{58.5\text{ g/mol}} = 1 \text{ mol} \]
– Massa molar air (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– Jumlah mol air:
\[ \text{mol air} = \frac{200\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 11.11 \text{ mol} \]
Langkah 2: Ingat bahwa NaCl ionisasi lengkap menghasilkan 2 ion per formula unit (Na\(^+\) dan Cl\(^-\)).
\[ n_{\text{total}} = n_{\text{NaCl}} \cdot 2 = 1 \cdot 2 = 2 \text{ mol ion} \]
Langkah 3: Hitung fraksi mol zat terlarut.
\[ x_{\text{NaCl}} = \frac{n_{\text{total}}}{n_{\text{total}} + n_{\text{air}}} = \frac{2}{2 + 11.11} = 0.152 \]
Langkah 4: Hitung penurunan tekanan uap.
\[ \Delta P = x_{\text{NaCl}} \cdot P^\text{0}_{\text{air}} \]
\[ \Delta P = 0.152 \cdot 92.5 \text{ mmHg} = 14.06 \text{ mmHg} \]
Contoh Soal 3
Soal:
Jika 20 gram glukosa (C\(_6\)H\(_{12}\)O\(_6\)) dilarutkan ke dalam 150 gram air, dan tekanan uap air murni pada 25°C adalah 23.8 mmHg, hitunglah tekanan uap larutan tersebut.
Pembahasan:
Langkah 1: Hitung jumlah mol glukosa dan air.
– Massa molar glukosa: 180 g/mol.
– Jumlah mol glukosa:
\[ \text{mol glukosa} = \frac{20\text{ g}}{180\text{ g/mol}} = 0.111 \text{ mol} \]
– Massa molar air (H\(_2\)O): 18 g/mol.
– Jumlah mol air:
\[ \text{mol air} = \frac{150\text{ g}}{18\text{ g/mol}} = 8.33 \text{ mol} \]
Langkah 2: Hitung fraksi mol glukosa.
\[ x_{\text{glukosa}} = \frac{\text{mol glukosa}}{\text{mol glukosa} + \text{mol air}} = \frac{0.111}{0.111 + 8.33} = 0.0132 \]
Langkah 3: Hitung penurunan tekanan uap.
\[ \Delta P = x_{\text{glukosa}} \cdot P^\text{0}_{\text{air}} \]
\[ \Delta P = 0.0132 \cdot 23.8 \text{ mmHg} = 0.314 \text{ mmHg} \]
Langkah 4: Hitung tekanan uap larutan.
\[ P_{\text{larutan}} = P^\text{0}_{\text{air}} – \Delta P \]
\[ P_{\text{larutan}} = 23.8 \text{ mmHg} – 0.314 \text{ mmHg} = 23.486 \text{ mmHg} \]
Penutup
Dari contoh-contoh soal di atas, kita dapat melihat bahwa penurunan tekanan uap larutan dapat dengan mudah dihitung jika kita mengetahui jumlah mol zat terlarut dan pelarut, serta tekanan uap pelarut murni. Konsep ini memiliki banyak aplikasi penting, khususnya dalam industri kimia dan farmasi, di mana kontrol sifat larutan menjadi sangat penting. Pemahaman yang baik tentang konsep ini juga membantu dalam studi lanjut mengenai sifat-sifat termodinamika larutan.
