Antibeku otomotif, dialisis ginjal, dan menggunakan garam batu untuk membuat es krim sepertinya tidak memiliki kesamaan. Tapi mereka semua bergantung pada sifat koligatif larutan. Sifat-sifat ini adalah sifat fisis larutan yang hanya bergantung pada perbandingan bilangan partikel zat terlarut dan pelarut (misalnya, garam dalam air) dalam larutan dan bukan pada identitas terlarut.
Sel tubuh manusia, sel tumbuhan dan larutan seperti antibeku dan es krim bergantung pada sifat koligatif.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Terlalu panjang; Tidak Membaca (TL; DR)
Ada empat sifat koligatif: tekanan uap, titik didih, titik beku, dan tekanan osmotik. Sifat fisik larutan ini hanya bergantung pada rasio jumlah partikel zat terlarut dan pelarut dalam larutan dan bukan pada apa zat terlarut itu.
Menurunkan Tekanan Uap dengan Menambahkan Zat terlarut
Pelarut (seperti air) memiliki tekanan uap yang dilambangkan dengan p1. Ini sama dengan satu atmosfer tekanan.
Di keseimbangan, fase gas (seperti uap air) di atas pelarut memiliki tekanan parsial sama dengan p1. Menambahkan zat terlarut (seperti garam meja, NaCl), menurunkan tekanan parsial pelarut dalam fase gas. Penurunan tekanan uap disebabkan oleh molekul-molekul pelarut pada permukaan larutan digantikan oleh molekul-molekul zat terlarut. Molekul-molekul pelarut “mengumpulkan” penguapan. Karena ada lebih sedikit molekul pelarut di permukaan, tekanan uap berkurang.
Kenaikan Titik Didih dalam Campuran
Membawa pelarut mendidih pada dasarnya menguapkan pelarut. Kenaikan titik didih, atau peningkatan suhu di mana pelarut mendidih, terjadi karena alasan yang sama seperti penurunan tekanan uap. Peningkatan jumlah zat terlarut pada permukaan menghambat penguapan pelarut, sehingga membutuhkan masukan energi yang lebih banyak untuk mencapai titik didih.
Ini mengasumsikan zat terlarut tidak mudah menguap, yaitu memiliki tekanan uap rendah pada suhu kamar. Zat terlarut yang mudah menguap dengan titik didih lebih rendah daripada pelarut sebenarnya dapat menekan titik didih. Benzena adalah contoh senyawa organik yang mudah menguap (VOC).
Depresi Titik Beku dalam Campuran
Titik beku suatu larutan akan lebih rendah dari pada pelarut murninya. Titik beku adalah suhu di mana cairan menjadi padat pada 1 atmosfer. Depresi titik beku berarti suhu beku turun. Ini berarti cairan harus lebih dingin untuk mencapai titik beku. Alasan hal ini terjadi adalah karena keberadaan zat terlarut menimbulkan lebih banyak gangguan pada sistem daripada yang ada hanya dengan molekul pelarut. Oleh karena itu, campuran harus lebih dingin untuk mengatasi efek dari sistem yang lebih tidak teratur.
Aplikasi praktis dari sifat koligatif ini adalah antibeku otomotif. Titik beku larutan 50/50 etilen glikol (CH2(OH)CH2(OH)) adalah -33 derajat Celcius (-27,4 derajat Fahrenheit), dibandingkan dengan 0 derajat Celcius (32 derajat Fahrenheit). Antibeku ditambahkan ke radiator mobil sehingga mobil harus terkena suhu yang jauh lebih rendah sebelum air dalam sistem mobil membeku.
Tekanan Osmotik Meningkat untuk Solusi
Osmosa terjadi ketika molekul pelarut bergerak melalui membran semipermeabel. Satu sisi membran bisa berisi pelarut, dan sisi lain membran akan berisi zat terlarut. Perpindahan pelarut terjadi dari daerah dengan konsentrasi yang lebih tinggi ke daerah dengan konsentrasi yang lebih rendah, atau dari potensial kimia yang lebih tinggi ke potensial kimia yang lebih rendah sampai tercapai kesetimbangan. Aliran ini terjadi secara alami, sehingga beberapa masukan tekanan pada sisi zat terlarut harus diterapkan untuk menghentikan aliran.
Itu tekanan osmotik adalah tekanan yang akan menghentikan aliran itu. Tekanan osmotik umumnya meningkat untuk larutan. Semakin banyak molekul zat terlarut, semakin banyak molekul pelarut yang ditekan bersama. Kehadiran molekul zat terlarut di satu sisi membran berarti lebih sedikit molekul pelarut yang dapat menyeberang ke sisi larutan. Tekanan osmotik berhubungan langsung dengan konsentrasi zat terlarut: lebih banyak zat terlarut berarti tekanan osmotik yang lebih tinggi.
Sifat Koligatif dan Molalitas
Sifat koligatif tergantung pada molalitas (m) larutan. Molalitas didefinisikan sebagai mol zat terlarut/kg pelarut. Lebih banyak atau lebih sedikit zat terlarut yang ada dalam perbandingan dengan pelarut akan mempengaruhi perhitungan empat sifat koligatif yang diuraikan di atas.