Hukum Raoult
Hukum Raoult adalah hukum yang dicetuskan untuk mempelajari sifat-sifat tekanan uap larutan yang mengandung zat pelarut yang bersifat nonvolatil, serta membahas mengenai aktivitas air.
Hukum Raoult tentang Campuran Ideal
Bunyi dari hukum Raoult adalah: “tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut dan fraksi mol zat terlarut yang terkandung dalam larutan tersebut”.
Rumus campuran ideal
Secara matematis, untuk satu komponen dalam larutan ideal ditulis sebagai:
- ,
dengan adalah tekanan uap parsial komponen pada campuran gas, adalah tekanan uap komponen murni , dan adalah fraksi mol komponen dalam campuran.
Ketika komponen dalam campuran telah mencapai kesetimbangan, total tekanan uap pada campuran dapat ditentukan dengan menggabungkan hukum Raoult dengan hukum Dalton menjadi
- .
Hukum Raoult sangat penting untuk mempelajari sifat karakteristik fisik dari larutan seperti menghitung jumlah molekul dan memprediksi massa molar suatu zat (Mr).
Untuk larutan yang mengikuti hukum Raoult, interaksi antara molekul individual kedua komponen sama dengan interaksi antara molekul dalam tiap komponen.
Larutan semacam ini disebut larutan ideal. Tekanan total campuran gas adalah jumlah tekanan parsial masing-masing komponen sesuai dengan hukum Raoult.
Hukum Raoult dalam Campuran Ideal
Campuran ideal adalah sebuah campuran yang menaati hukum Raoult. Sebenarnya tidak ada campuran yang bisa dibilang ideal.
Tapi beberapa campuran larutan kondisinya benar-benar mendekati keadaan yang ideal. Berikut ini adalah contohnya:
Dalam campuran dua larutan yang dapat menguap, hukum Raoult juga dapat digunakan.
Campuran Ideal
Dalam sebuah larutan, beberapa molekul yang berenergi besar dapat menggunakan energinya untuk mengalahkan daya tarik intermolekuler permukaan cairan dan melepaskan diri untuk kemudian menjadi uap.
Semakin kecil daya intermolekuler, semakin banyak molekul yang dapat melepaskan diri pada suhu tertentu. Pada suhu tertentu, sebagian dari molekul-molekul yang ada akan mempunyai energi yang cukup untuk melepaskan diri dari permukaan larutan.
Pada sebuah campuran ideal dari kedua larutan tersebut, kecenderungan dari dua macam molekul di dalamnya untuk melepaskan diri tidak berubah. Jadi, apabila proporsi dari tiap jenis molekul yang melepaskan diri tetap sama maka hanya ada separuh dari tiap jenis molekul yang dapat melepaskan diri dari campuran larutan pada suatu waktu tertentu. Apabila komposisi tersebut berubah, kecenderungan molekul untuk melepaskan diri juga akan berubah.
Oleh karena itu, campuran yang disebut larutan ideal biasanya adalah campuran dua jenis zat yang memiliki besar molekul yang hampir sama dan mempunyai daya tarik van der Waals yang sama. Namun besar molekul keduanya tidak persis sama sehingga walaupun campuran ini mendekati campuran ideal, tetap saja bukan merupakan campuran ideal.
Campuran ideal dari dua larutan akan mempunyai energi entalpi sebesar nol. Jadi, apabila suhu campuran naik atau turun pada saat keduanya dicampur berarti campuran tersebut bukan campuran ideal.
Penyimpangan Hukum Raoult
Tidak semua campuran bersifat ideal. Campuran–campuran nonideal ini mengalami penyimpangan/deviasi dari hukum Raoult.
Terdapat dua macam penyimpangan hukum Raoult, yaitu:
a. Penyimpangan positif
Penyimpangan positif hukum Raoult terjadi apabila interaksi dalam masing–masing zat lebih kuat daripada interaksi dalam campuran zat ( A – A, B – B > A – B).
Penyimpangan ini menghasilkan entalpi campuran (ΔHmix) positif (endotermik) dan mengakibatkan terjadinya penambahan volume campuran (ΔVmix > 0).
Contoh penyimpangan positif terjadi pada campuran etanol dan n–hekasana.
b. Penyimpangan negatif
Penyimpangan negatif hukum Raoult terjadi apabila interaksi dalam campuran zat lebih kuat daripada interaksi dalam masing–masing zat ( A – B > A – A, B – B). Penyimpangan ini menghasilkan entalpi campuran (ΔHmix) negatif (eksotermik) dan mengakibatkan terjadinya pengurangan volume campuran (ΔVmix < 0). Contoh penyimpangan negatif terjadi pada campuran aseton dan air.
Hukum Raoult tentang Aktivitas Air
Aktivitas air adalah ukuran derajat keterikatan air. Berdasarkan keterikatannya, air dibedakan menjadi air bebas, air terikat fisik, dan air terikat kimia.
Bunyi hukum Raoult tentang aktivitas air adalah: “Aktivitas air berbanding lurus dengan jumlah molekul di dalam pelarut dan berbanding terbalik dengan molekul di dalam larutan”
Rumus aktivitas air
Secara matematis dapat ditulis sebagai:
Dimana:
- Aw –> Aktivitas air
- n1 –> jumlah molekul yang dilarutkan
- n2 –> jumlah molekul pelarut
Aktivitas air minimal bagi beberapa organisme, sebagai berikut:
Penjelasan Tentang Larutan ideal atau Campuran Ideal
Dalam kimia, suatu larutan ideal atau campuran ideal adalah suatu larutan dengan sifat termodinamika yang serupa dengan campuran gas ideal.
Entalpi pencampuran dari larutan ini adalah nol, seperti halnya perubahan volume pada pencampuran menurut definisi; semakin mendekati nol entalpi pencampurannya, semakin “ideal” perilaku larutan tersebut. Tekanan uap larutan mematuhi hukum Raoult, dan koefisien aktivitas masing-masing komponen (yang mengukur penyimpangan dari idealitasnya) sama dengan satu.
Konsep larutan ideal sangat penting dalam termodinamika kimia dan aplikasinya, seperti penggunaan sifat koligatif.
Tinjauan
Idealnya suatu larutan serupa dengan idealnya gas, dengan perbedaan penting bahwa interaksi intermolekuler pada cairan bagitu kuat dan tidak bisa diabaikan begitu saja layaknya gas ideal. Sebagai gantinya diasumsikan bahwa kekuatan rata-rata dari interaksi sama antara semua molekul larutan.
Secara lebih formal, untuk campuran molekul A dan B, interaksi antara atom tetangga yang tidak sejenis (UAB) dan yang sejenis UAA serta UBB harus memiliki rerata kekuatan yang sama, yaitu, 2 UAB = UAA + UBB dan interaksi jarak jauh harus nol (atau setidaknya tidak dapat dibedakan). Jika kekuatan molekulnya sama antara AA, AB dan BB, yaitu, UAB = UAA = UBB, maka larutannya secara otomatis ideal.
Jika molekulnya hampir identik secara kimiawi, misalnya, 1-butanol dan 2-butanol, maka larutannya akan hampir ideal. Karena energi interaksi antara A dan B hampir sama, maka terjadi perubahan energi (entalpi) yang sangat kecil bila zatnya bercampur. Semakin berbeda sifat A dan B, semakin kuat larutannya diharapkan menyimpang dari keidealannya.
Definisi
Definisi yang berbeda dari larutan ideal telah diusulkan. Definisi yang paling sederhana adalah bahwa larutan ideal adalah larutan yang setiap komponennya (i) mematuhi hukum Raoult untuk seluruh komponen.
Disini adalah tekanan uap komponen i di atas larutan, adalah fraksi molnya dan adalah tekanan uap dari zat murni i pada suhu yang sama.
Definisi ini bergantung pada tekanan uap yang merupakan properti terukur secara langsung, setidaknya untuk komponen yang mudah menguap. Sifat termodinamika kemudian dapat diperoleh dari potensial kimia μ (atau energi bebas Gibbs parsial molar g) dari setiap komponen, yang diasumsikan diberikan oleh rumus gas ideal
- .
Tekanan rujukan dapat ditulis sebagai = 1 bar, atau sebagai tekanan campuran untuk memudahkan operasi.
Dalam mensubstitusi nilai dari Hukum Raoult,
- .
Persamaan ini untuk potensial kimia dapat digunakan sebagai definisi alternatif untuk larutan ideal.
Namun, uap di atas larutan mungkin tidak benar-benar berperilaku sebagai campuran gas ideal. Oleh karena itu beberapa penulis mendefinisikan larutan ideal sebagai salah satu komponen yang mematuhi analogitas hukum Raoult ,
Disini adalah fugasitas komponen {\displaystyle i} dalam larutan dan adalah fugasitas {\displaystyle i} sebagai zat murni.
Karena fugasitas didefinisikan dalam persamaan
definisi ini mengarah pada nilai ideal dari potensial kimia dan sifat termodinamika lainnya bahkan ketika komponen di atas larutan bukanlah gas ideal. Pernyataan yang setara menggunakan aktivitas termodinamika, dan bukan fugasitas.
Contoh
Menurut Teori Gibbs campuran gas yang sempurna adalah larutan ideal; hal ini termasuk dalam definisi gas sempurna: memang, dalam gas yang sempurna, interaksi antara molekul semuanya identik, karena nilainya nol. Campuran gas nyata yang berperilaku rendah karena gas sempurna merupakan larutan ideal, misalnya udara.
Campuran larutan nyata dari molekul dengan struktur dan ukuran yang serupa memiliki perilaku yang mendekati larutan ideal:
- campuran parafin linear C5 sampai C8,
- campuran benzena, toluena, xilena,
- campuran alkohol, sebagai contoh etanol dengan propanol.
Sebaliknya, jika pencampuran 1 liter air dengan 1 liter etanol memberi volume total sekitar 1,92 liter. Volume idealnya {\displaystyle V^{id}} menjadi 2 liter, karenanya terdapat kontraksi pada campuran: molekul air dan etanol menarik lebih kuat daripada molekul cairan murninya. Oleh karena itu, campuran etanol-air bukanlah larutan ideal, ia merupakan larutan azeotropik yang hukum Raoult tidak mampu menggambarkannya.
Non-idealitas
Penyimpangan dari idealitas dapat digambarkan dengan penggunaan fungsi Margules atau koefisien aktivitas. Parameter Margules tunggal mungkin cukup untuk menggambarkan sifat larutan jika penyimpangan dari idealitas sedikit; larutan seperti itu disebut biasa.
Berbeda dengan larutan ideal, di mana volume benar-benar aditif dan pencampuran selalu lengkap, volume larutan non-ideal tidak, secara umum, jumlah sederhana dari volume komponen cairan murni dan kelarutan tidak dijamin selama rentang komposisi keseluruhan. Dengan pengukuran kerapatan aktivitas termodinamika komponen dapat ditentukan.
Tekanan Uap pada hukum Raoult
Hukum Raoult memberikan perkiraan tekanan uap campuran cairan. Ini menyatakan bahwa aktivitas tekanan dari campuran fase-tunggal sama dengan jumlah mol tertekan fraksi dari tekanan uap komponen:
where adalah tekanan uap campuran, adalah fraksi mol komponen dalam fase cair dan adalah fraksi mol komponen masing-masing dalam fase uap.
adalah tekanan uap komponen .
Hukum Raoult hanya berlaku untuk non-elektrolit (spesies yang tidak bermuatan); ini paling sesuai untuk molekul non-polar dengan hanya gaya tarik antarmolekul yang lemah.
Padat pada hukum Raoult
Tekanan uap kesetimbangan dapat didefinisikan sebagai tekanan yang tercapai ketika fase terkondensasi berada dalam kesetimbangan dengan uapnya sendiri. Dalam kasus padatan kesetimbangan, seperti kristal, ini dapat didefinisikan sebagai tekanan ketika laju sublimasi padatan sesuai dengan laju pengendapan fase uapnya. Untuk sebagian besar padatan tekanan ini sangat rendah, tetapi beberapa pengecualian penting adalah naftalena, es kering (tekanan uap es kering adalah 5,73 MPa (831 psi, 56,5 atm) pada 20 ° C, yang menyebabkan sebagian besar wadah yang tertutup rapat pecah), dan Es. Semua bahan padat memiliki tekanan uap. Namun, karena nilainya seringkali sangat rendah, pengukuran bisa menjadi agak sulit. Teknik khas meliputi penggunaan termogravimetri dan transpirasi gas.
Ada sejumlah metode untuk menghitung tekanan sublimasi (mis., Tekanan uap) dari padatan. Salah satu metode adalah untuk memperkirakan tekanan sublimasi dari tekanan uap cair ekstrapolasi (dari cairan super dingin), jika panas fusi diketahui, dengan menggunakan bentuk khusus dari hubungan Clausius-Clapeyron ini:
yang dimana:
- adalah tekanan sublimasi komponen padat di suhu .
- dalah tekanan uap ekstrapolasi dari komponen cair di suhu .
- adalah panas dari perpaduan.
- adalah tetapan gas.
- adalah adalah konstanta gas.
- adalah suhu titik leleh.
Contoh Soal dan Jawaban hukum Raoult
1. Hitunglah penurunan tekanan uap yang dibuat dari pelarutan 9,5 g tiourea (Mr = 76) ke dalam 90 g air (tekanan uap air pada 25 °C adalah 23,76 mmHg).
mol terlarut = mol pelarut
2. Larutan dalam air terdiri atas 100 g H2O dan 5,12 g zat A (yang massa molekulnya tidak diketahui) membeku pada -0,280°C. Dengan menggunakan data di Tabel 7.3, tentukan massa molar A.
Jawaban:
Massa molar A andaikan M. Dengan menggunakan persamaan 7.7, M dapat ditentukan dengan
0,280 = Kf x (m/M) x (1/W) = 1,86 x (5,12/M) x (1/0,11)
∴ M = 340 g mol-1
3. Urea sebanyak 12 g dilarutkan dalam 90 g air pada 40 °C, tekanan uap larutan adalah 53,17 mmHg. Jika tekanan uap air murni pada suhu tersebut 55,3 mmHg, berapakah Mr urea?
4. Tekanan uap cairan A dan B adalah 15 Torr dan 40 Torr pada 25°C. tentukan tekanan uap larutan ideal yang terdiri atas 1 mol A dan 5 mol of B.
Jawab
pA = pA0 xA = 15 x (1/6) = 2,5 Torr
pB = pB0 xB = 40 x (5/6) = 33,3 Torr P = pA + pB = 35,8 Torr
5. Gliserin adalah cairan tidak mudah menguap. Larutan 164 g gliserin dan 338 cm3 H2O (kerapatan 0,992 g cm3) disimpan pada 39,8°C. Pada suhu ini, tekanan uap air murni adalah 54,74 torr. Hitung tekanan uap larutan ini.
Jawaban:
Jumlah gliserin adalah 1,78 mol dan H2O adalah 18,63 mol. p = 54,74 x (18,63/(18,63+1,78)) = 54,74 x 0,913 =50,00 (Torr)
6. Tekanan uap jenuh air pada suhu 100oC adalah 760 mmHg. Berapakah tekanan uap jenuh larutan glukosa 10% pada suhu 100oC (H = 1; C = 12; O = 16 )
Jawab :
Tekanan uap jenuh larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut. Dalam 100 gram larutan terdapat :
Air 90% = 90 gram = 90/18 mol = 5 mol
Glukosa 10% = 10 gram = 10/180 mol = 0.056 mol
Xair = 5 = 0,99
5 + 0,056
P = X air . Po
= 0,99 . 760 mm Hg = 752,4 mm Hg
Bacaan Lainnya
- Evaporasi atau Penguapan
- Entalpi Termokimia – Pemanasan / Kalor Fisika – Soal dan Jawaban
- Termokimia – Rumus, Penjelasan Beserta Contoh Soal dan Jawaban
- Tabel Periodik Lengkap Dengan Daftar Unsur Kimia Berdasarkan Nama, Warna dan Jenis
- Unsur, Senyawa dan Campuran Kimia – Beserta Penjelasan & Rumus
- Rumus Fisika: Alat optik: Lup, Mikroskop, Teropong Bintang, Energi, Frekuensi, Gaya, Gerak, Getaran, Kalor, Massa jenis, Medan magnet, Mekanika fluida, Momen Inersia, Panjang gelombang, Pemuaian, Percepatan (akselerasi), Radioaktif, Rangkaian listrik, Relativitas, Tekanan, Usaha Termodinamika, Vektor
- Bagaimana Albert Einstein mendapatkan rumus E=mc² ?
- Cara Mengemudi Aman Pada Saat Mudik atau Liburan Panjang
- Jenis Virus Komputer – Cara Gratis Mengatasi Dengan Windows Defender
- Cara Menghentikan Penindasan Bullying
- Cara menjaga keluarga Anda aman dari teroris – Ahli anti-teror menerbitkan panduan praktis
- Apakah Anda Memerlukan Asuransi Jiwa? – Cara Memilih Asuransi Jiwa Untuk Pembeli Yang Pintar
- 10 Cara Memotivasi Anak Untuk Belajar Agar Menjadi Pintar
- Daftar Jenis Kanker: Pemahaman Kanker, Mengenal Dasar-Dasar, Contoh Kanker, Bentuk, Klasifikasi, Sel dan Pemahaman Penyakit Kanker Lebih Jelas
- Penyebab Dan Cara Mengatasi Iritasi Atau Lecet Akibat Pembalut Wanita
- Sistem Reproduksi Manusia, Hewan dan Tumbuhan
- Cara Mengenal Karakter Orang Dari 5 Pertanyaan Berikut Ini
- Kepalan Tangan Menandakan Karakter Anda & Kepalan nomer berapa yang Anda miliki?
Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai
Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!
Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!
Sumber bacaan: Libretexts
Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya | Business & Marketing