Sudah masuk semester baru, saatnya belajar materi baru untuk Kimia di kelas 12. Materi yang akan kamu pelajari pertama kali adalah sifat koligatif larutan, salah satunya penurunan tekanan uap.
Dalam modul Kimia kelas XII, penurunan tekanan uap adalah tekanan yang ditimbulkan pada saat terjadi kesetimbangan antara jumlah partikel zat cair menjadi uap dan jumlah uap menjadi
zat cair.
Seperti apa contoh dari tekanan ini? Dan Bagaimana cara menghitung penurunan tekanan uap menggunakan rumus dari Hukum Raoult?
Baca ulasan ini sampai habis, ya supaya kamu mendapatkan keseluruhan informasi mengenai materi Kimia satu ini.
Apa itu Penurunan Tekanan Uap?
Tekanan uap adalah tekanan yang ditimbulkan oleh uap yang berbanding lurus dengan konsentrasi zat cair namun berbanding terbalik dengan suhu zat cair.
Hal ini dapat diamati ketika cairan dipanaskan dan tekanan uapnya berkurang saat molekul cairan menguap.
Penurunan tekanan uap penting untuk dipahami karena memengaruhi banyak sifat fisik seperti titik didih, entalpi penguapan, dan tegangan permukaan. Ini juga memiliki implikasi untuk proses industri seperti destilasi dan penguapan.
Penurunan tekanan uap merupakan konsep penting dalam termodinamika, karena dapat digunakan untuk menghitung titik didih suatu zat dan kelarutannya. Penurunan tekanan uap juga dapat digunakan untuk menentukan laju penguapan suatu zat.
Lalu, apa saja faktor yang memengaruhi penurunan tekanan uap?
Faktor utama dalam penurunan tekanan uap tentu saja adalah suhu, namun ditambah juga dengan molekul zat, jumlah molekul, dan jenis zat itu sendiri.
Hukum Penurunan Tekanan Uap
Hukum penurunan tekanan uap adalah konsep dasar dalam termodinamika yang menyatakan bahwa laju penurunan tekanan uap dengan kenaikan suhu sebanding dengan tekanan uap itu sendiri.
Hukum ini ditemukan oleh fisikawan dan kimiawan Prancis Jean-Baptiste Perrin pada tahun 1887 dan telah digunakan dalam banyak aplikasi sejak saat itu. Ini menjelaskan bagaimana suhu memengaruhi tekanan gas atau cairan, dan bagaimana hal ini memengaruhi titik didihnya.
Hukum ini penting untuk memahami perilaku gas dan cairan dalam kondisi yang berbeda, seperti saat dipanaskan atau didinginkan. Ini juga dapat digunakan untuk menghitung titik didih suatu zat pada suhu yang berbeda.
Tekanan uap suatu zat adalah gaya yang diberikan oleh molekul-molekul dalam gas atau cairan pada permukaan gas atau cairan tersebut, menyebabkannya bertindak sebagai uap. Tekanan uap juga disebut volatilitas.
Ini terkait dengan konsentrasi, tekanan parsial dan suhu. Itu dinyatakan dalam satuan mbar (tekanan atmosfer normal) atau mmHg (kilopascal).
Dalam istilah sehari-hari, tekanan yang lebih tinggi dikaitkan dengan zat yang lebih mudah menguap seperti bensin dan uap air, sedangkan tekanan yang lebih rendah dapat ditemukan pada zat seperti cat dan susu.
Tekanan uap rendah terjadi ketika cairan didinginkan di bawah titik didihnya saat tinggi. Tekanan uap yang lebih tinggi menyiratkan titik didih yang lebih rendah. Hukum pengurangan tekanan uap adalah kasus khusus dari Hukum Gas Ideal.
Selain kedua hukum di atas, Hukum Raoult lebih banyak dipakai untuk menemukan keteraturan tekanan uap larutan. Adapun bunyi Hukum Raoult yang berkaitan dengan penurunan tekanan uap adalah sebagai berikut :
- Penurunan tekanan uap jenuh tergantung pada jumlah partikel zat terlarut.
- Penurunan tekanan uap jenuh berbanding lurus dengan fraksi mol zat terlarut sehingga semakin besar nilai fraksi mol zat terlarut maka tekanan uap larutan akan semakin rendah.
Rumus Perhitungan Tekanan Uap
Untuk menghitung penurunan tekanan uap larutan, ketahui dulu rumus perhitungannya yang dibuat oleh Marie Francois Raoult (1878) dari eksperimen yang pernah dilakukan, seperti:
Besarnya tekanan uap larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut dan tekanan uap dari pelarut murninya. Pernyataan di atas memiliki rumus: P = Pᵒ . Xp
Apabila terjadi penurunan tekanan uap larutan yang disebabkan adanya zat terlarut, maka besaran penurunan tekanan uap larutan adalah selisih dari tekanan uap pelarut murni dengan tekanan uap larutan.
ΔP = Xt . Pᵒ
ΔP = Pᵒ – P
Jika komponen larutan terdiri pelarut dan zat terlarut dengan tetapan rumus berikut:
Xp + Xt = 1 , maka Xt = 1 – Xp.
Persamaan akan menjadi:
ΔP = Xt . Pᵒ
Pᵒ – P = (1 – Xp)
Pᵒ Pᵒ – P = Pᵒ – Xp . Pᵒ
Keterangan :
ΔP = Penurunan tekanan uap (mmHg)
Xp = Fraksi mol pelaru
Xt = Fraksi mol terlarut
P° = Tekanan uap jenuh pelarut murni (mmHg)
P = Tekanan uap larutan (mmHg)
Contoh Penurunan Tekanan Uap
Perlu diingatkan bahwa penurunan tekanan uap merupakan salah satu sifat koligatif dalam Hukum Raoult yang contohnyaa bisa kamu temukan baik secara langsung ataupun tidak.
Lantas, apa saja contoh penurunan tekanan uap dalam kehidupan sehari-hari?
Contoh pengaplikasian tekanan uap salah satunya dapat ditemukan di laut mati. Laut mati merupakan danau garam yang memiliki kadar garam mencapai 33,7% yang dapat membuat manusia terapung.
Selain laut mati, kamu juga bisa merasakan sensasi mengapung di kolam apung buatan Gatsu di Kota Bandar Lampung, yang mana airnya menggunakan air laut dengan kadar garam ditingkatkan jadi 7 kali lipat.
Sifat pelarut dalam kolam ini akan sukar menguap dikarenakan larutan garam yang tinggi sehingga terjadi penurunan tekanan uap.
Contoh lainnya, ada di bahan bakar pesawat terbang yang didapat dari proses distilasi bertingkat antara larutan benzena-toluena, sehingga menghasilkan benzena murni.
Contoh Soal Penurunan Tekanan Uap
Berikut ini beberapa contoh soal yang sering muncul dalam pembahasan materi penurunan tekanan uap, diantaranya:
Contoh Soal 1
Diketahui bahwa tekanan uap air murni sebesar 100 mmHg. Jika fraksi mol NaCl adalah 10%, maka besar penurunan tekanan uap adalah…
Jawaban:
P⁰ = 100 mmHg; Xt = 10% = 0,1
Lalu berapa ∆P = … ?
∆P = Xt × P⁰ = 0,1 × 100 mmHg = 10 mmHg
Jadi, tekanan uap turun sebesar 10 mmHg.
Contoh Soal 2
Dikutip dalam buku Kimia Fisika dari Dr. Kiagus Ahmad Roni, ST., MT. Netty Herawati, ST., MT.-Cetakan 1: Februari 2020. Berikut contoh soalnya:
Hitunglah penurunan tekanan uap jenuh air, bila 45 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gram air !
Jawaban:
Diketahui tekanan uap jenuh air murni pada 20oC adalah 18 mmHg.
mol glukosa = 45/180 = 0.25
mol mol air = 90/18 = 5 mol
fraksi mol glukosa = 0.25/(0.25 + 5) = 0.048
Penurunan tekanan uap jenuh air:
ΔP = Po . Xt = 18 x 0.048 = 0.864 mmHg.
*Catatan: Zat yang mudah menguap adalah senyawa organik ( misalnya alkohol, eter, parfum dsb), yang merupakan senyawa nonelektrolit sehingga rumusan ∆P hanya untuk nonelektrolit.
Contoh Soal 3
Contoh soal ini diambil dari buku “Trik Cerdas Bank Soal Kimia SMA” oleh Tim Solusi Cerdas dengan soalnya:
Tekanan uap air pada 100oC adalah 760 mmHg. Berapa tekanan uap larutan glukosa 10% pada suhu tersebut? (Ar C=12 ; H=1 ; O=16).
Jawaban:
Glukosa = 10 gram
Air = 90 gram
Np = 90/18 = 5
nt = 10/180 = 0,5
Xp = 5/5+0,05 = 0,09
P = Xp x Po
= 0,99 x 760 = 752,4 mmHg
Itu dia informasi mengenai penurunan tekanan uap yang wajib kamu pahami dari materi pelajaran kimia terkait salah satu sifat koligatif. Semoga artikel ini membantu kamu, ya!