18  Sifat Koligatif (2025)

Soal #36–#39 OSN-K Kimia 2025. Coba dulu, pakai petunjuk/referensi, baru buka pembahasan.

18.1 Soal 36

Sebanyak 0,10 mol NaCl dan 0,05 mol CaCl2 dilarutkan dalam 180 g air (MM = 18 g/mol) pada 25 °C. Kedua garam mengalami ionisasi sempurna. Jika tekanan uap jenuh air murni pada suhu tersebut adalah 23,8 mmHg, maka tekanan uap larutan tersebut adalah ….

  • A. 21,99 mmHg
  • B. 22,34 mmHg
  • C. 22,99 mmHg
  • D. 23,33 mmHg
  • E. 23,99 mmHg
  • Gunakan Hukum Raoult: \(P_\text{larutan} = X_\text{pelarut} \cdot P^\circ\), sehingga kamu perlu mencari fraksi mol air (\(X_{\ce{H2O}}\)) terlebih dahulu.
  • Karena kedua garam mengalami ionisasi sempurna, hitung total mol partikel (ion) dari masing-masing garam — menghasilkan 2 ion per satuan, sedangkan menghasilkan 3 ion per satuan.
  • Konversikan massa air ke mol (\(n = m/M_r\)), lalu hitung \(X_{\ce{H2O}} = \dfrac{n_{\ce{H2O}}}{n_{\ce{H2O}} + n_\text{total ion}}\).

Tekanan uap larutan dihitung dari hukum Raoult: \(P_\text{larutan} = X_\text{pelarut}\cdot P^\circ\).

Langkah 1 — Jumlah partikel zat terlarut (ionisasi sempurna). \(\ce{NaCl -> Na+ + Cl-}\) → \(0{,}10\times 2 = 0{,}20\) mol partikel. \(\ce{CaCl2 -> Ca^2+ + 2Cl-}\) → \(0{,}05\times 3 = 0{,}15\) mol partikel. Total partikel terlarut \(= 0{,}35\) mol.

Langkah 2 — Mol air. \(n_{\ce{H2O}} = \dfrac{180}{18} = 10\) mol.

Langkah 3 — Fraksi mol air. \[X_{\ce{H2O}} = \frac{10}{10 + 0{,}35} = \frac{10}{10{,}35} = 0{,}9662.\]

Langkah 4 — Tekanan uap larutan. \[P = 0{,}9662 \times 23{,}8 = 22{,}99\ \text{mmHg}.\]

Jawaban: C.

18.2 Soal 37

Sebanyak 0,12 g asam lemah HX (MM = 61 g/mol) dilarutkan dalam 25,0 g air (massa jenis = 1 g/mL), sehingga titik didih larutan meningkat sebesar 0,052 °C (Kb air = 0,512 °C.kg/mol). Nilai tetapan disosiasi asam (Ka) HX adalah …. (Asumsikan proses pelarutan tidak menyebabkan perubahan volume larutan secara signifikan)

  • A. \(7{,}5 \times 10^{-5}\)
  • B. \(1{,}3 \times 10^{-4}\)
  • C. \(3{,}2 \times 10^{-4}\)
  • D. \(5{,}0 \times 10^{-3}\)
  • E. \(9{,}3 \times 10^{-3}\)
  • Karena HX adalah asam lemah yang terdisosiasi sebagian, gunakan faktor van’t Hoff \(i\) dalam rumus kenaikan titik didih: \(\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m\). Hitung dulu molalitas awal HX seolah tidak terdisosiasi, lalu cari nilai \(i\) dari data \(\Delta T_b\).
  • Dari \(i\), temukan derajat disosiasi \(\alpha\). Untuk reaksi \(\ce{HX <=> H+ + X-}\) yang menghasilkan 2 partikel, hubungannya adalah \(i = 1 + \alpha\).
  • Terakhir, susun ekspresi \(K_a\) dari tabel ICE menggunakan molalitas sebagai pendekatan konsentrasi: \(K_a = \dfrac{m\,\alpha^2}{1-\alpha}\).

Asam lemah \(\ce{HX}\) terdisosiasi sebagian, jadi titik didih naik lebih besar dari yang diperkirakan untuk zat non-elektrolit. Faktor van’t Hoff \(i\) menjembataninya.

1. Molalitas semula (anggap tak terdisosiasi)

\[n_{\ce{HX}}=\frac{0{,}12}{61}=1{,}967\times10^{-3}\ \text{mol},\quad m=\frac{1{,}967\times10^{-3}}{0{,}025}=0{,}0787\ \text{mol/kg}\]

2. Cari faktor van’t Hoff dari kenaikan titik didih

\[\Delta T_b=i\,K_b\,m \;\Rightarrow\; i=\frac{0{,}052}{0{,}512\times0{,}0787}=1{,}291\]

3. Derajat disosiasi. Untuk \(\ce{HX <=> H+ + X-}\) (2 partikel): \(i=1+\alpha\), jadi

\[\alpha=i-1=0{,}291\]

4. Tetapan disosiasi asam

\[K_a=\frac{m\,\alpha^2}{1-\alpha}=\frac{0{,}0787\times(0{,}291)^2}{1-0{,}291}=9{,}4\times10^{-3}\]

Paling dekat ke E. \(9{,}3\times10^{-3}\).

18.3 Soal 38

Sebanyak 6,57 g campuran kalium nitrat (MM = 101 g/mol) dan aluminium sulfat (MM = 342 g/mol) dilarutkan dalam 100 g air. Selisih titik beku larutan tersebut dengan titik beku air murni adalah 1,93 °C (Kf air = 1,86 °C.kg/mol). Persentase massa kalium nitrat dalam campuran adalah …. (Asumsikan bahwa zat terlarut mengalami ionisasi sempurna)

  • A. 22,6%
  • B. 33,3%
  • C. 50,0%
  • D. 66,7%
  • E. 77,4%
  • Gunakan rumus penurunan titik beku \(\Delta T_f = K_f \cdot m\), di mana \(m\) adalah molalitas total partikel (ion + molekul), bukan molalitas zat terlarut awal — ingat faktor van’t Hoff \(i\) untuk setiap elektrolit.
  • Tulis reaksi ionisasi sempurna masing-masing garam: \(\ce{KNO3}\) menghasilkan berapa ion per rumus kimia? \(\ce{Al2(SO4)3}\) menghasilkan berapa? Nilai \(i\) inilah pengali mol masing-masing zat.
  • Misalkan massa salah satu komponen sebagai variabel \(x\), lalu susun persamaan: jumlah mol partikel dari kedua garam harus sama dengan mol partikel yang dihitung dari \(\Delta T_f\) dan \(K_f\) (pelarut 100 g = 0,1 kg).

Misalkan massa \(\ce{KNO3}\) = \(x\) g, maka massa \(\ce{Al2(SO4)3}\) = \((6{,}57-x)\) g. Keduanya terionisasi sempurna:

  • \(\ce{KNO3 -> K+ + NO3-}\), faktor van’t Hoff \(i=2\)
  • \(\ce{Al2(SO4)3 -> 2Al^3+ + 3SO4^2-}\), \(i=5\)

Total mol partikel dari penurunan titik beku (\(\Delta T_f = K_f \cdot m_{\text{partikel}}\), pelarut 0,1 kg):

\[m_{\text{partikel}}=\frac{\Delta T_f}{K_f}=\frac{1{,}93}{1{,}86}=1{,}0376 \implies \text{mol partikel}=1{,}0376\times0{,}1=0{,}1038\]

Susun neraca mol partikel:

\[\frac{2x}{101}+\frac{5(6{,}57-x)}{342}=0{,}1038\]

Selesaikan untuk \(x\):

\[x=\frac{0{,}1038-\frac{5\cdot6{,}57}{342}}{\frac{2}{101}-\frac{5}{342}}=1{,}49\ \text{g}\]

Persentase massa \(\ce{KNO3}\):

\[\frac{1{,}49}{6{,}57}\times100\%\approx 22{,}6\%\]

Jawaban: A.

Cek: \(\ce{KNO3}\) 1,49 g \(\to\) 0,0295 mol partikel; \(\ce{Al2(SO4)3}\) 5,08 g \(\to\) 0,0743 mol partikel; total 0,1038 mol \(\Rightarrow \Delta T_f = 1{,}86\times1{,}0376 = 1{,}93\,^\circ\text{C}\). Cocok.

18.4 Soal 39

Larutan X merupakan larutan biner yang menunjukkan penyimpangan positif terhadap Hukum Raoult. Pernyataan manakah yang sesuai dengan fenomena tersebut?

  • A. Tekanan uap larutan X lebih rendah dari larutan ideal
  • B. Proses pelarutan bersifat eksotermik
  • C. Titik didih larutan X lebih tinggi daripada larutan ideal
  • D. Zat terlarut dalam larutan X mengalami ionisasi sempurna
  • E. Interaksi sesama zat terlarut lebih kuat daripada zat terlarut pelarut
  • Hukum Raoult menyatakan tekanan uap parsial komponen ideal \(P_i = x_i P_i^*\). Penyimpangan positif berarti tekanan uap larutan nyata lebih tinggi dari nilai ideal tersebut — pikirkan apa artinya bagi kemudahan molekul melarikan diri ke fase uap.
  • Bandingkan kekuatan tiga jenis interaksi antarmolekul: gaya tarik A–A, B–B, dan A–B. Pada penyimpangan positif, manakah yang lebih lemah? Hubungkan hal ini dengan tanda \(\Delta H_\text{campur}\).
  • Karena tekanan uap berubah dari ideal, telusuri dampaknya ke titik didih larutan (ingat: titik didih tercapai saat tekanan uap = tekanan atmosfer).

Apa itu penyimpangan positif Hukum Raoult? Tekanan uap larutan lebih tinggi daripada prediksi ideal. Ini terjadi kalau gaya tarik antarmolekul berbeda jenis (zat terlarut–pelarut, A–B) lebih lemah daripada gaya tarik antarmolekul sejenis (A–A dan B–B).

Akibat fisik penyimpangan positif:

  • Molekul lebih “mudah lepas” ke fase uap → \(P_\text{larutan} > P_\text{ideal}\) (tekanan uap naik).
  • Karena tekanan uap naik, titik didih justru lebih rendah dari ideal.
  • Memutus interaksi sejenis yang kuat butuh energi → pencampuran bersifat endotermik (\(\Delta H_\text{campur} > 0\)).

Cek opsi:

  • A salah: tekanan uap lebih tinggi, bukan rendah.
  • B salah: prosesnya endotermik, bukan eksotermik.
  • C salah: titik didih lebih rendah dari ideal.
  • D salah: ionisasi tak ada kaitannya dengan tanda penyimpangan Raoult.
  • E benar: interaksi sesama zat terlarut (sejenis) lebih kuat daripada interaksi terlarut–pelarut — inilah penyebab penyimpangan positif.

Jawaban: E.