Daya Hantar Listrik dan Sifat Koligatif Larutan
Mengapa air laut sulit membeku, mengapa jalanan di negara bersalju ditaburi garam, dan mengapa cairan infus harus “isotonik”?
Jawabannya ada pada sifat koligatif: sifat larutan yang hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan jenisnya.
Halaman ini juga membahas mengapa sebagian larutan menghantarkan listrik.
📋Capaian Pembelajaran
Fase F: menjelaskan daya hantar listrik dan sifat koligatif larutan. Panduan mencakup larutan elektrolit kuat, lemah, dan nonelektrolit yang diidentifikasi dengan percobaan, serta penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik beserta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
🎯Yang perlu kamu kuasai
- Mengelompokkan larutan elektrolit kuat, lemah, dan nonelektrolit dari data pengamatan.
- Menghitung molaritas, molalitas, dan fraksi mol.
- Menghitung keempat sifat koligatif untuk larutan nonelektrolit dan elektrolit (faktor van ’t Hoff).
- Menafsirkan diagram P–T larutan dan pelarut murni.
- Menjelaskan penerapan sifat koligatif dalam kehidupan sehari-hari.
📚Materi
1. Daya hantar listrik larutan
Larutan menghantarkan listrik jika mengandung ion yang bergerak bebas.
| Jenis | Lampu | Gelembung | Contoh |
|---|---|---|---|
| Elektrolit kuat (terionisasi sempurna, α = 1) | terang | banyak | HCl, NaOH, NaCl |
| Elektrolit lemah (sebagian, 0 < α < 1) | redup / mati | sedikit | CH₃COOH, NH₃ |
| Nonelektrolit (α = 0) | mati | tidak ada | gula, urea, alkohol |
Senyawa ion menghantar listrik dalam lelehan dan larutan; senyawa kovalen polar seperti HCl hanya dalam larutan (terionisasi oleh air).
2. Satuan konsentrasi
\[ M = \frac{n}{V(\text{L})}, \qquad m = \frac{n}{\text{massa pelarut (kg)}}, \qquad X_t = \frac{n_t}{n_t + n_p} \]
3. Empat sifat koligatif
\[ \Delta P = X_t \cdot P^\circ \]
\[ \Delta T_b = K_b \cdot m \cdot i, \qquad \Delta T_f = K_f \cdot m \cdot i \]
\[ \pi = M \cdot R \cdot T \cdot i \]
Untuk air, \( K_b = 0{,}52 \) °C/m dan \( K_f = 1{,}86 \) °C/m. Faktor van ’t Hoff \( i = 1 + (n - 1)\alpha \), dengan n jumlah ion: NaCl \( i = 2 \), CaCl₂ \( i = 3 \), Al₂(SO₄)₃ \( i = 5 \) (jika terionisasi sempurna); nonelektrolit \( i = 1 \). Untuk penurunan tekanan uap, jumlah partikel elektrolit juga dikalikan i.
4. Penerapan
- Penurunan titik beku: garam untuk mencairkan salju di jalan, etilen glikol sebagai antibeku radiator, pembuatan es puter dengan campuran es dan garam.
- Kenaikan titik didih: air garam mendidih pada suhu sedikit di atas 100 °C.
- Tekanan osmotik: cairan infus harus isotonik dengan darah; sel darah merah dalam larutan hipotonik menggembung dan pecah; ikan diawetkan dengan garam (bakteri kehilangan air); desalinasi dengan osmosis balik.
✏️Contoh soal
Sebanyak 11,7 g NaCl (Mr 58,5) dilarutkan dalam 500 g air. Tentukan titik didih dan titik beku larutan, anggap NaCl terionisasi sempurna.
\[ m = \frac{11{,}7/58{,}5}{0{,}5} = 0{,}4\ \text{molal}, \quad i = 2 \]
\[ \Delta T_b = 0{,}52 \times 0{,}4 \times 2 = 0{,}416\ ^\circ\text{C} \Rightarrow T_b = 100{,}416\ ^\circ\text{C} \]
\[ \Delta T_f = 1{,}86 \times 0{,}4 \times 2 = 1{,}488\ ^\circ\text{C} \Rightarrow T_f = -1{,}488\ ^\circ\text{C} \]
Periksa. Titik didih naik dan titik beku turun; penurunan titik beku lebih besar karena Kf air lebih besar daripada Kb.
Jebakan. Lupa faktor i = 2 untuk NaCl, sehingga perubahannya hanya setengah dari yang benar.
📝Latihan
Kerjakan di kertas, lalu buka jawabannya.
1. Larutan Q: lampu tidak menyala tetapi ada sedikit gelembung. Termasuk jenis apa, dan berikan contohnya.
Elektrolit lemah, misalnya larutan asam cuka atau amonia.
2. Hitung molalitas 6 g urea (Mr 60) dalam 250 g air.
\( (6/60)/0{,}25 = 0{,}4 \) molal.
3. Urutkan titik beku larutan 0,1 m: glukosa, NaCl, CaCl₂ (dari tertinggi).
Glukosa (i = 1) > NaCl (i = 2) > CaCl₂ (i = 3).
4. Tekanan uap air pada suhu tertentu 30 mmHg. Berapa tekanan uap larutan yang mengandung 0,1 mol gula dalam 0,9 mol air?
\( X_p = 0{,}9 \), \( P = 0{,}9 \times 30 = 27 \) mmHg.
5. Hitung tekanan osmotik larutan glukosa 0,1 M pada 27 °C (R = 0,082).
\( \pi = 0{,}1 \times 0{,}082 \times 300 = 2{,}46 \) atm.
6. Mengapa sayuran yang direndam dalam air garam pekat menjadi layu?
Air garam pekat hipertonik terhadap cairan sel, sehingga air keluar dari sel secara osmosis dan sel kehilangan turgor.
🎯Latihan TKA untuk topik ini
Soal-soal berikut dari latihan TKA Kimia SMA menguji materi di halaman ini. Kerjakan langsung di halaman soal, lalu buka pembahasannya.
- Paket 1 · Soal 17 PG — Menentukan jenis larutan berdasarkan data pengamatan uji daya hantar listrik.
- Paket 1 · Soal 18 PG — Menentukan tekanan osmotik larutan elektrolit berdasarkan parameter yang diberikan.
- Paket 1 · Soal 19 PG — Menginterpretasi diagram P–T larutan dan pelarut murni.
- Paket 2 · Soal 12 PG — Menentukan molaritas larutan dari massa zat terlarut dan volume larutan.
- Paket 2 · Soal 17 PGK Kategori — Menyimpulkan jenis larutan elektrolit dan nonelektrolit dari data uji daya hantar listrik.
- Paket 2 · Soal 18 PG — Menentukan titik beku larutan nonelektrolit dari massa zat terlarut dan pelarut.
- Paket 2 · Soal 19 PG — Membandingkan titik beku beberapa larutan berdasarkan jumlah partikel zat terlarut.