Penurunan Tekanan Uap Larutan

Penurunan Tekanan Uap Larutan- Sebelum membicarakan penurunan tekanan uap larutan, ada baiknya kita pahami dulu apa itu penguapan. Penguapan adalah peristiwa yang terjadi ketika partikel-partikel zat cair meninggalkan kelompoknya. Semakin lemah gaya tarik-menarik antarmolekul zat cair, semakin mudah zat cair tersebut menguap. Semakin mudah zat cair menguap, semakin besar pula tekanan uap jenuhnya. Dalam suatu larutan, partikel-partikel zat terlarut menghalangi gerak molekul pelarut untuk berubah dari bentuk cair menjadi bentuk uap sehingga tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah dari tekanan uap jenuh larutan murni.

Bila kita mengamati pada peristiwa penguapan, ketika partikel-partikel zat cair meninggalkan kelompoknya. Bila zat cair disimpan dalam ruang tertutup yang hampa udara, maka sebagian dari partikel-partikel zat cair akan menguap, sedangkan zat cair yang telah menjadi uap akan kembali menjadi zat cair (mengembun). Tekanan uap yang ditimbulkan pada saat tercapai kondisi kesetimbangan dinamakan tekanan uap jenuh.

1. Tekanan Uap. Kemudahan suatu zat menguap ditentukan oleh kekuatan gaya antarmolekul (tegangan permukaan). Semakin lemah gaya antarmolekul semakin mudah senyawa itu menguap. Pada suhu rendah, molekul-molekul zat dapat meninggalkan permukaan cairan membentuk kesetimbangan dengan cairan yang berada Gambar 1.1). Molekul-molekul fasa uap menimbulkan tekanan yang disebut tekanan uap. Faktor-faktor yang memengaruhi tekanan uap salah satunya adalah suhu. Semakin tinggi suhu zat cair, semakin besar tekanan uapnya. Contohnya adalah tekanan uap air berbeda pada setiap temperatur.

_{Gambar 1.1 Uap dan cairan membentuk kesetimbangan dinamis.}

2. Penurunan Tekanan Uap Larutan. Apa yang terjadi dengan tekanan uap jika ke dalam suatu cairan (misalnya, air) dimasukkan zat yang tidak mudah menguap (misalnya, gula pasir)? Adanya zat terlarut nonvolatile (tidak mudah menguap) di dalam suatu pelarut dapat menurunkan tekanan uap pelarut. Akibatnya, tekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Mengapa? Fakta tersebut dapat dijelaskan jika tekanan uap air murni lebih besar dari tekanan larutan yang mengandung zat nonvolatil, dan adanya kesetimbangan dinamis antara fasa uap dan cairannya. Oleh karena tekanan uap air murni lebih besar dari tekanan uap larutan gula maka untuk mencapai keadaan kesetimbangan, uap air murni akan diserap oleh larutan gula sampai tekanan uap di atas permukaan kedua cairan itu sama dan setimbang. Proses tersebut menghasilkan perpindahan molekul-molekul air dari pelarut murni melalui fasa uap ke dalam larutan gula sampai tekanan uap pada kedua permukaan cairan mencapai kesetimbangan.

3. Hukum Raoult. Dari eksperimen yang dilakukan Marie Francois Raoult (1878), didapatkan hasil bahwa melarutkan suatu zat terlarut menyebabkan penurunan tekanan uap larutan. Banyaknya penurunan tekanan uap (ΔP) terbukti sama dengan hasil kali fraksi mol zat terlarut (x_B) dan tekanan uap pelarut murni ( P^o_A), yaitu:

ΔP = x_B P^o_A

Pada larutan yang terdiri atas dua komponen, pelarut A dan zat terlarut B, x_A + x_B = 1 maka x_B = 1 – x_A. Apabila tekanan uap pelarut di atas larutan dilambangkan P_A, ΔP = P^o_A – P_A. Persamaan akan menjadi:
ΔP = x_B P^o_A
P^o_A – P_A = (1 – x_A) P^o_A
P^o_A – P_A = P^o_A – x_A P^o_A
P_A = x_A P^o_A
Persamaan tersebut dikenal sebagai Hukum Raoult.

Tekanan uap pelarut (PA) sama dengan hasil kali tekanan uap pelarut murni (PoA ) dengan fraksi mol pelarut dalam larutan (xA).

Apabila zat terlarut mudah menguap, dapat pula ditulis:

P_B = x_B . P^o_B

Tekanan uap total dapat ditulis:
Ptotal= P_A + P_B
Ptotal= xA P^o_A +x_B P^o_B
Contoh menghitung Tekanan uap.
Hitunglah tekanan uap larutan 2 mol sukrosa dalam 50 mol air pada 300 °C jika tekanan uap air murni pada 300 °C adalah 31,80 mmHg.
Jawab
Fraksi mol sukrosa

x_B = 0,038
x_A = 1 – 0,038 = 0,962
P_A = x_A P^o_A
= 0,962 × 31,8 mmHg = 30,59 mmHg
Jadi, tekanan uap larutan adalah 30,59 mmHg.
Contoh 1.2 Tekanan uap
Berapakah tekanan uap parsial dan tekanan uap total pada suhu 25 °C di atas larutan dengan jumlah fraksi mol benzena (C₆H₆) sama dengan jumlah fraksi mol toluena (C₇H₈)? Tekanan uap benzena dan toluena pada suhu 25 °C berturut-turut adalah 95,1 mmHg dan 28,4 mmHg.
Jawab
Jika larutan terdiri atas dua komponen dengan jumlah fraksi mol yang sama, fraksi mol keduanya adalah 0,5.
Tekanan uap parsial:
P_benzena = x_benzena × P_benzena
= 0,5 × 95,1 mmHg = 47,6 mmHg
P_toluena = x_toluena × P_toluena
= 0,5 × 28,4 mmHg = 14,2 mmHg
Tekanan uap total:
P_total = P_benzena+ P_toluena
= 47,6 + 14,2 = 61,8 mmHg
Jadi, tekanan uap parsial benzena dan toluena adalah 47,6 mmHg dan 14,2 mmHg, sedangkan tekanan uap total adalah 61,8 mmHg.
Contoh 1.3 Tekanan uap
Pada suhu 100 ^oC, suatu larutan mengandung 10% glukosa. Jika tekanan uap jenuh air pada suhu itu adalah 760 mmHg, hitunglah tekanan uap jenuh larutan tersebut.
Penyelesaian
Diketahui:
P = 760 mmHg
Jumlah glukosa dalam larutan = 10%
Ditanyakan:
Tekanan uap jenuh larutan (P)
Jawab:
Dalam 100 gram larutan, maka:

Jadi, tekanan uap jenuh larutan adalah 752,4 mmHg.
Dalam tulisan ini akan dibahasan tekanan uap larutan. Hukum Raoult berperan penting dalam penentuan penurunan tekanan uap larutan.