Cara Menentukan Mr Zat X Berdasarkan Tekanan Uap Jenuh Larutan

by ADMIN 63 views

Pendahuluan

Hai teman-teman kimia! Pernahkah kalian penasaran bagaimana cara menentukan massa molekul relatif (Mr) suatu zat terlarut hanya dengan mengamati perubahan tekanan uap larutan? Nah, di artikel ini, kita akan membahas tuntas cara menentukan Mr zat X berdasarkan data penurunan tekanan uap jenuh larutan. Pengetahuan ini sangat penting dalam kimia, terutama dalam mempelajari sifat koligatif larutan. Jadi, mari kita mulai petualangan kimia ini!

Apa itu Tekanan Uap Jenuh?

Sebelum kita melangkah lebih jauh, mari kita pahami dulu apa itu tekanan uap jenuh. Bayangkan kalian sedang merebus air dalam panci tertutup. Air akan menguap, dan uap air ini akan memberikan tekanan pada permukaan air. Tekanan ini disebut tekanan uap. Dalam ruang tertutup, setelah beberapa waktu, laju penguapan akan sama dengan laju pengembunan. Pada saat inilah, tekanan uap mencapai nilai maksimum, yang disebut tekanan uap jenuh. Tekanan uap jenuh ini sangat bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi pula tekanan uap jenuhnya.

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Sekarang, apa yang terjadi jika kita melarutkan suatu zat ke dalam air? Misalnya, kita larutkan gula ke dalam air. Ternyata, tekanan uap larutan gula ini akan lebih rendah dibandingkan tekanan uap air murni pada suhu yang sama. Kenapa bisa begitu? Hal ini disebabkan karena partikel-partikel zat terlarut (dalam hal ini gula) akan menghalangi sebagian molekul air untuk menguap. Semakin banyak zat terlarut yang kita tambahkan, semakin besar pula penurunan tekanan uapnya. Penurunan tekanan uap jenuh ini merupakan salah satu sifat koligatif larutan, yaitu sifat larutan yang hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan pada jenis zat terlarutnya.

Konsep Mol dan Massa Molar

Sebelum kita masuk ke perhitungan, kita perlu memahami konsep mol dan massa molar. Mol adalah satuan jumlah zat dalam kimia. Satu mol mengandung 6.022 x 10^23 partikel (bilangan Avogadro). Massa molar (Mr) adalah massa satu mol zat, dinyatakan dalam gram per mol (g/mol). Massa molar ini sama dengan massa molekul relatif (Mr) zat tersebut.

Rumus penting yang perlu kita ingat adalah:

  • Mol (n) = Massa (m) / Massa Molar (Mr)

Rumus ini akan sangat berguna dalam perhitungan kita nanti.

Hukum Raoult

Nah, sekarang kita masuk ke inti dari pembahasan kita, yaitu Hukum Raoult. Hukum Raoult menyatakan bahwa penurunan tekanan uap jenuh larutan sebanding dengan fraksi mol zat terlarut dalam larutan. Secara matematis, Hukum Raoult dapat dituliskan sebagai berikut:

ΔP = X_terlarut * P°

Di mana:

  • ΔP adalah penurunan tekanan uap jenuh
  • X_terlarut adalah fraksi mol zat terlarut
  • P° adalah tekanan uap jenuh pelarut murni

Fraksi Mol

Fraksi mol (X) adalah perbandingan jumlah mol suatu zat terhadap jumlah mol total dalam campuran. Untuk larutan yang terdiri dari zat terlarut dan pelarut, fraksi mol zat terlarut (X_terlarut) dan fraksi mol pelarut (X_pelarut) dapat dihitung sebagai berikut:

  • X_terlarut = n_terlarut / (n_terlarut + n_pelarut)
  • X_pelarut = n_pelarut / (n_terlarut + n_pelarut)

Di mana:

  • n_terlarut adalah jumlah mol zat terlarut
  • n_pelarut adalah jumlah mol pelarut

Perlu diingat bahwa jumlah fraksi mol seluruh komponen dalam campuran harus sama dengan 1:

X_terlarut + X_pelarut = 1

Langkah-langkah Menentukan Mr Zat X

Oke, sekarang kita sudah punya semua senjata yang kita butuhkan. Mari kita susun langkah-langkah untuk menentukan Mr zat X berdasarkan penurunan tekanan uap jenuh larutan:

  1. Kumpulkan Data: Langkah pertama adalah mengumpulkan data yang diperlukan, yaitu:

    • Tekanan uap jenuh pelarut murni (P°)
    • Tekanan uap jenuh larutan (P)
    • Massa zat terlarut (m_terlarut)
    • Massa pelarut (m_pelarut)
    • Massa molar pelarut (Mr_pelarut)

  2. Hitung Penurunan Tekanan Uap (ΔP): Hitung penurunan tekanan uap jenuh menggunakan rumus:

    ΔP = P° - P

  3. Hitung Fraksi Mol Zat Terlarut (X_terlarut): Gunakan Hukum Raoult untuk menghitung fraksi mol zat terlarut:

    X_terlarut = ΔP / P°

  4. Hitung Mol Pelarut (n_pelarut): Hitung jumlah mol pelarut menggunakan rumus:

    n_pelarut = m_pelarut / Mr_pelarut

  5. Hitung Mol Zat Terlarut (n_terlarut): Gunakan rumus fraksi mol untuk menghitung jumlah mol zat terlarut:

    X_terlarut = n_terlarut / (n_terlarut + n_pelarut)

    Kita bisa ubah rumus ini menjadi:

    n_terlarut = X_terlarut * n_pelarut / (1 - X_terlarut)

  6. Hitung Massa Molar Zat Terlarut (Mr_terlarut): Terakhir, hitung massa molar zat terlarut (Mr zat X) menggunakan rumus:

    Mr_terlarut = m_terlarut / n_terlarut

Contoh Soal dan Pembahasan

Biar lebih jelas, mari kita bahas sebuah contoh soal:

Soal: Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 18 gram zat X ke dalam 100 gram air. Tekanan uap jenuh air murni pada suhu 25°C adalah 24 mmHg. Tekanan uap jenuh larutan pada suhu yang sama adalah 22.8 mmHg. Tentukan massa molekul relatif (Mr) zat X! (Mr air = 18 g/mol)

Pembahasan:

  1. Kumpulkan Data:

    • P° = 24 mmHg
    • P = 22.8 mmHg
    • m_terlarut = 18 gram
    • m_pelarut = 100 gram
    • Mr_pelarut = 18 g/mol

  2. Hitung Penurunan Tekanan Uap (ΔP):

    ΔP = P° - P = 24 mmHg - 22.8 mmHg = 1.2 mmHg

  3. Hitung Fraksi Mol Zat Terlarut (X_terlarut):

    X_terlarut = ΔP / P° = 1.2 mmHg / 24 mmHg = 0.05

  4. Hitung Mol Pelarut (n_pelarut):

    n_pelarut = m_pelarut / Mr_pelarut = 100 gram / 18 g/mol = 5.56 mol

  5. Hitung Mol Zat Terlarut (n_terlarut):

    n_terlarut = X_terlarut * n_pelarut / (1 - X_terlarut) = 0.05 * 5.56 mol / (1 - 0.05) = 0.29 mol

  6. Hitung Massa Molar Zat Terlarut (Mr_terlarut):

    Mr_terlarut = m_terlarut / n_terlarut = 18 gram / 0.29 mol = 62.07 g/mol

Jadi, massa molekul relatif (Mr) zat X adalah sekitar 62.07 g/mol.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penurunan Tekanan Uap

Selain jumlah zat terlarut, ada beberapa faktor lain yang dapat mempengaruhi penurunan tekanan uap, di antaranya:

  1. Jenis Zat Terlarut: Zat terlarut yang mudah menguap akan memberikan kontribusi pada tekanan uap larutan, sehingga penurunan tekanan uap tidak akan sebesar jika zat terlarutnya sukar menguap.
  2. Suhu: Seperti yang sudah kita bahas sebelumnya, suhu sangat mempengaruhi tekanan uap jenuh. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi pula tekanan uap jenuhnya.
  3. Kekuatan Gaya Tarik Antarmolekul: Gaya tarik antarmolekul antara pelarut dan zat terlarut juga mempengaruhi tekanan uap. Jika gaya tarik antara pelarut dan zat terlarut kuat, maka penurunan tekanan uap akan lebih besar.

Penerapan dalam Kehidupan Sehari-hari

Konsep penurunan tekanan uap ini ternyata banyak penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, lho! Beberapa contohnya adalah:

  1. Pembuatan Sirup: Dalam pembuatan sirup, gula ditambahkan ke dalam air. Penambahan gula ini akan menurunkan tekanan uap air, sehingga sirup tidak mudah menguap.
  2. Penggunaan Garam untuk Mencairkan Salju: Garam ditaburkan di jalanan yang tertutup salju untuk menurunkan titik beku air. Penurunan titik beku ini disebabkan oleh penurunan tekanan uap air akibat adanya garam.
  3. Proses Distilasi: Distilasi adalah proses pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih. Titik didih suatu cairan berhubungan erat dengan tekanan uapnya. Cairan dengan tekanan uap yang lebih tinggi akan mendidih pada suhu yang lebih rendah.

Kesimpulan

Gimana guys? Sekarang kalian sudah paham kan cara menentukan Mr zat X berdasarkan penurunan tekanan uap jenuh larutan? Intinya, kita menggunakan Hukum Raoult untuk menghubungkan penurunan tekanan uap dengan fraksi mol zat terlarut. Dengan mengetahui fraksi mol zat terlarut dan jumlah mol pelarut, kita bisa menghitung jumlah mol zat terlarut, dan akhirnya kita bisa menentukan Mr zat X. Semoga artikel ini bermanfaat ya! Jangan ragu untuk bertanya jika ada yang masih kurang jelas. Selamat belajar kimia!