Contoh soalan yang membincangkan sifat koligatif larutan
Sifat koligatif larutan adalah sifat yang hanya bergantung pada bilangan zarah zat terlarut dalam larutan, bukan pada jenis atau sifat zat terlarut. Terdapat empat jenis sifat koligatif utama: penurunan tekanan wap, kenaikan takat didih, penurunan takat beku, dan tekanan osmotik. Dalam artikel ini, kita akan membincangkan beberapa contoh masalah dan membincangkan setiap sifat koligatif larutan.
1. Penurunan Tekanan Wap (Hukum Raoult)
Contoh masalah:
Larutkan 18 gram urea (NH2CONH2) dalam 200 gram air. Berapakah penurunan tekanan wap larutan jika tekanan wap air tulen pada suhu tertentu ialah 23.8 mmHg? (Jisim molar urea = 60 g/mol)
Perbincangan:
Untuk mengira penurunan tekanan wap, kita mesti mengira pecahan mol zat terlarut.
1. Kira bilangan mol urea:
\[
\text{Bilangan mol urea} = \frac{18 \text{ g}}{60 \text{ g/mol}} = 0.3 \text{ mol}
\]
2. Kira bilangan mol air:
\[
\text{Jisim molar air} = 18 \text{ g/mol}
\]
\[
\text{Bilangan mol air} = \frac{200 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 11.11 \text{ mol}
\]
3. Kira pecahan mol zat terlarut:
\[
x_{\text{urea}} = \frac{0.3 \text{ mol}}{0.3 \text{ mol} + 11.11 \text{ mol}} = 0.0265
\]
4. Penurunan tekanan wap:
\[
\Delta P = P_0 \cdot x_{\text{urea}} = 23.8 \text{ mmHg} \times 0.0265 = 0.63 \text{ mmHg}
\]
2. Kenaikan Takat Didih
Contoh masalah:
Apakah kenaikan takat didih larutan yang mengandungi 1 mol NaCl/kg air? Kf untuk air ialah 0.52 °C/m.
Perbincangan:
NaCl dalam larutan terurai menjadi 2 ion (Na+ dan Cl-), jadi faktor van 't Hoff (i) ialah 2.
1. Kirakan molaliti larutan (m):
\[
m = \frac{1 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 1 \text{ m}
\]
2. Kenaikan takat didih:
\[
\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m = 2 \cdot 0.52 \text{ °C/m} \cdot 1 \text{ m} = 1.04 \text{ °C}
\]
Jadi, peningkatan takat didih larutan ialah 1.04 °C.
3. Kemerosotan Takat Beku
Contoh masalah:
Kirakan penurunan takat beku bagi larutan yang mengandungi 0.5 mol glukosa (C6H12O6)/kg air. Kf untuk air ialah 1.86 °C/m.
Perbincangan:
Glukosa tidak terurai dalam larutan, jadi faktor van 't Hoff (i) ialah 1.
1. Kirakan molaliti larutan (m):
\[
m = \frac{0.5 \text{ mol}}{1 \text{ kg}} = 0.5 \text{ m}
\]
2. Penurunan takat beku:
\[
\Delta T_f = i \cdot K_f \cdot m = 1 \cdot 1.86 \text{ °C/m} \cdot 0.5 \text{ m} = 0.93 \text{ °C}
\]
Jadi, penurunan takat beku larutan ialah 0.93 °C.
4. Tekanan Osmotik
Contoh masalah:
Kira tekanan osmosis larutan urea 0.1 M pada suhu 27 °C. (R = 0.0821 L·atm/K·mol)
Perbincangan:
Tekanan osmotik (\(\pi\)) boleh dikira menggunakan formula:
\[
\pi = MRT
\]
1. Tukarkan suhu kepada Kelvin:
\[
T = 27 °C + 273.15 = 300.15 K
\]
2. Kira tekanan osmosis:
\[
\pi = 0.1 \text{ M} \times 0.0821 \text{ L·atm/K·mol} \times 300.15 \text{ K}
\]
\[
\pi = 2.461 \text{ atm}
\]
Jadi, tekanan osmosis larutan itu ialah 2.461 atm.
Kesimpulannya
Sifat-sifat koligatif larutan memberikan pandangan yang mudah tetapi berkesan tentang bagaimana larutan bertindak berdasarkan bilangan zarah zat terlarut. Melalui contoh-contoh di atas, kita dapat memahami cara mengira penurunan tekanan wap, kenaikan takat didih, penurunan takat beku dan tekanan osmotik larutan. Semoga penjelasan dan contoh-contoh ini membantu dalam memahami konsep sifat koligatif larutan dan aplikasinya dalam kehidupan seharian, proses perindustrian dan penyelidikan saintifik.
