Sifat Koligatif Larutan
Persiapan OSK/OSN-K Kimia
Bidang Studi: Kimia · Sesi 60 menit
→ / Spasi: lanjut · ←: mundur · F: layar penuh · O: ringkasan · P: cetak PDF
Rencana Sesi (60 menit)
| Menit | Kegiatan |
|---|
| 0–5 | Pembuka: mengapa koligatif “murah” skornya |
| 5–15 | Cek prasyarat (5 soal kilat) |
| 15–35 | Konsep: 4 sifat, faktor \(i\), Raoult, campuran |
| 35–55 | Soal asli OSN-K 2025 + 1 soal latihan |
| 55–60 | Jebakan umum & penutup |
Koligatif \(\approx\) 4 soal per OSK: rumus pendek, hitungannya hanya konsep mol.
Cek Prasyarat: 5 Soal Kilat (2 menit/soal)
- 18 g glukosa (\(M_r=180\)) dalam 500 g air: berapa molalitas?
- Beda molalitas dan molaritas: kapan hampir sama?
- Berapa \(i\) untuk \(\ce{K2SO4}\)? Untuk \(\ce{Al2(SO4)3}\)?
- Larutan 15% massa NaCl: berapa mol NaCl dan mol air dalam 100 g?
- Mana titik bekunya lebih rendah: NaCl 0,1 m atau glukosa 0,1 m?
Kunci Cek Prasyarat
- \(n=0{,}1\) mol; \(m = 0{,}1/0{,}5 = 0{,}2\) mol/kg
- \(M\) = mol/L larutan, \(m\) = mol/kg pelarut; hampir sama bila encer dalam air
- \(\ce{K2SO4}\): \(i=3\); \(\ce{Al2(SO4)3}\): \(i=5\)
- NaCl: \(15/58{,}5=0{,}256\) mol; air: \(85/18=4{,}72\) mol
- NaCl (\(i=2\) \(\Rightarrow\) partikel dua kali lebih banyak)
Apa itu Sifat Koligatif?
- Sifat larutan yang bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan jenisnya.
- Zat terlarut nonvolatil menurunkan kecenderungan pelarut menguap.
- Empat sifat: penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, tekanan osmosis.
Faktor van't Hoff (\(i\))
\(i\) = jumlah partikel per rumus saat larut.
| Zat | Contoh | \(i\) |
|---|
| Nonelektrolit | glukosa, urea | 1 |
| Garam biner | \(\ce{NaCl -> Na+ + Cl-}\) | 2 |
| Garam terner | \(\ce{CaCl2 -> Ca^2+ + 2Cl-}\) | 3 |
| \(\ce{Al2(SO4)3}\) | \(\ce{2Al^3+ + 3SO4^2-}\) | 5 |
Elektrolit lemah: \(i = 1+(n-1)\alpha\), jadi untuk \(\ce{HX <=> H+ + X-}\), \(i=1+\alpha\).
Empat Rumus
| Sifat | Rumus |
|---|
| Penurunan tekanan uap | \(P = X_\text{pelarut}\,P^\circ\) |
| Kenaikan titik didih | \(\Delta T_b = i\,K_b\,m\) |
| Penurunan titik beku | \(\Delta T_f = i\,K_f\,m\) |
| Tekanan osmosis | \(\pi = i\,M\,R\,T\) |
\(m\) = mol zat / kg pelarut; \(M\) = mol / L larutan.
Contoh Cepat
\(\Delta T_f\) NaCl 0,5 m (\(K_f=1{,}86\)):
\[ \Delta T_f = (2)(1{,}86)(0{,}5) = 1{,}86\ ^\circ\text{C} \]
\(\pi\) glukosa 0,1 M, 27 °C (\(R=0{,}0821\)):
\[ \pi = (1)(0{,}1)(0{,}0821)(300) = 2{,}46\ \text{atm} \]
Hukum Raoult dari Data Massa
Larutan 15% w/w NaCl, ambil 100 g: 15 g NaCl, 85 g air.
\[ n_\text{partikel}=2\times\tfrac{15}{58{,}5}=0{,}513,\quad n_\text{air}=\tfrac{85}{18}=4{,}72 \]
\[ X_\text{air}=\frac{4{,}72}{4{,}72+0{,}513}=0{,}902,\qquad P = X_\text{air}P^\circ \]
Mol pelarut tidak berubah; mol terlarut dikali \(i\).
Larutan Campuran: Partikel Dijumlahkan
- Total partikel = \(\sum i_k n_k\).
- Cari komposisi: satu persamaan total partikel (dari \(\Delta T\) atau \(\pi\)) + satu persamaan total massa.
- Cari \(K\) kesetimbangan: \(\Delta T_f\) awal vs. setimbang \(\Rightarrow\) total molalitas \(\Rightarrow\) tabel ICE.
Larutan Ideal & Penyimpangan Raoult
| Jenis | Gaya antarmolekul | Akibat |
|---|
| Ideal | A–A \(\approx\) B–B \(\approx\) A–B | \(P\) sesuai Raoult |
| Positif | A–B lebih lemah | \(P\) lebih tinggi, \(T_b\) lebih rendah, \(\Delta H_\text{campur}>0\) |
| Negatif | A–B lebih kuat | \(P\) lebih rendah, \(T_b\) lebih tinggi, \(\Delta H_\text{campur}<0\) |
Soal 1 (OSN-K 2025 No. 36): Tekanan Uap
0,10 mol NaCl dan 0,05 mol \(\ce{CaCl2}\) dilarutkan dalam 180 g air pada 25 °C (ionisasi sempurna). \(P^\circ_{\ce{H2O}}=23{,}8\) mmHg. Tekanan uap larutan adalah …
- 21,99
- 22,34
- 22,99
- 23,33
- 23,99 mmHg
Partikel: \(0{,}10\times2+0{,}05\times3=0{,}35\) mol; \(n_{\ce{H2O}}=10\) mol.
\[ X_{\ce{H2O}}=\tfrac{10}{10{,}35}=0{,}9662,\quad P=0{,}9662\times23{,}8\approx22{,}99\ \text{mmHg} \Rightarrow \textbf{C} \]
Soal 2 (No. 37): Asam Lemah dari \(\Delta T_b\)
0,12 g asam lemah HX (\(M_r=61\)) dalam 25,0 g air menaikkan titik didih 0,052 °C (\(K_b=0{,}512\)). \(K_a\) HX adalah …
- \(7{,}5\times10^{-5}\)
- \(1{,}3\times10^{-4}\)
- \(3{,}2\times10^{-4}\)
- \(5{,}0\times10^{-3}\)
- \(9{,}3\times10^{-3}\)
\(m=\frac{0{,}12/61}{0{,}025}=0{,}0787\); \(i=\frac{0{,}052}{0{,}512\times0{,}0787}=1{,}291 \Rightarrow \alpha=i-1=0{,}291\)
\[ K_a=\frac{m\alpha^2}{1-\alpha}=\frac{0{,}0787\times0{,}291^2}{0{,}709}\approx 9{,}4\times10^{-3} \Rightarrow \textbf{E} \]
Soal 3 (No. 38): Campuran Garam dari \(\Delta T_f\)
6,57 g campuran \(\ce{KNO3}\) (\(M_r=101\)) dan \(\ce{Al2(SO4)3}\) (\(M_r=342\)) dalam 100 g air; \(\Delta T_f=1{,}93\,^\circ\text{C}\) (\(K_f=1{,}86\)), ionisasi sempurna. % massa \(\ce{KNO3}\)?
- 22,6%
- 33,3%
- 50,0%
- 66,7%
- 77,4%
Partikel total: \(\frac{1{,}93}{1{,}86}\times0{,}1=0{,}1038\) mol. Misal \(\ce{KNO3}=x\) g (\(i=2\)), \(\ce{Al2(SO4)3}=6{,}57-x\) (\(i=5\)):
\[ \frac{2x}{101}+\frac{5(6{,}57-x)}{342}=0{,}1038 \Rightarrow x=1{,}49\ \text{g} \Rightarrow 22{,}6\% \Rightarrow \textbf{A} \]
Soal 4 (No. 39): Penyimpangan Positif Raoult
Larutan biner X menunjukkan penyimpangan positif terhadap Hukum Raoult. Pernyataan yang sesuai?
- Tekanan uap lebih rendah dari ideal
- Pelarutan bersifat eksotermik
- Titik didih lebih tinggi dari ideal
- Zat terlarut terionisasi sempurna
- Interaksi sesama zat terlarut lebih kuat daripada terlarut–pelarut
Positif: A–B lebih lemah \(\Rightarrow\) \(P\) naik, \(T_b\) turun, \(\Delta H_\text{campur}>0\). A, B, C salah; D tak relevan. E.
Soal Latihan (disusun sendiri, bukan soal resmi)
3,42 g sukrosa (\(M_r=342\)) dan 0,585 g NaCl (\(M_r=58{,}5\)) dilarutkan dalam 100 g air. Hitung \(\Delta T_f\) (\(K_f=1{,}86\); NaCl terionisasi sempurna).
Partikel: sukrosa \(0{,}0100\) mol; NaCl \(0{,}0100\times2=0{,}0200\) mol; total 0,0300 mol.
\[ m=\frac{0{,}0300}{0{,}100}=0{,}300,\qquad \Delta T_f=1{,}86\times0{,}300=0{,}558\ ^\circ\text{C} \]
Jebakan Umum
- Lupa \(i\) untuk elektrolit (dan \(i\) bukan bulat untuk elektrolit lemah).
- Memakai molaritas padahal rumus butuh molalitas (\(\Delta T\)) atau fraksi mol (\(P\)).
- Satuan: gram vs. kg pelarut; mL vs. L.
- Raoult: mol pelarut tetap, mol terlarut \(\times\, i\).
- Penyimpangan Raoult: hubungkan gaya A–B, \(P\), \(T_b\), dan tanda \(\Delta H\).
Penutup
- Hafal 4 rumus + faktor \(i\); sisanya konsep mol.
- Soal “berat” = campuran, elektrolit lemah, atau terhubung ke kesetimbangan.
- Pekerjaan rumah: OSN-K 2025 No. 40–44 (kesetimbangan, ada soal \(\Delta T_f\) untuk mencari \(K\)).
Sumber: OSN-K Kimia 2025. Jawaban diperiksa ulang secara mandiri, bukan kunci resmi.