Soal-soal kimia

Suatu larutan NaCl memiliki densitas 1,01 g/mL. Titik beku larutan ini pada 1 atm adalah -1.28⁰C. Dengan menganggap bahwa larutan bersifat ideal maka hitung berapa konsentrasi larutan NaCl tersebut dalam satuan persen massa! (Kf air = 1.86 ⁰C.Kg/mol)

Pembahasan soal-soal Kimia

Perhatikan bahwa larutan NaCl adalah larutan yang bersifat elektrolit , sehingga kita harus menambahkan faktor Van’t Hoff dalam rumus penurunan titik bekunya.

Misalkan kita memiliki 100 mL larutan NaCl
massa larutan = volume x densitas = 100 x 1,01 = 101 g
massa NaCl = x
massa air = 101 - x
Perubahan titik beku = 0 - (-1.28⁰C) = 1.28⁰C
i = 2

T = m x Kf x i
1,28 = m x 1.86 x 2
m = 0,344 molal

0,344 = (x/58,5).(1000/101-x)

dengan menyelesaikan untuk x persamaan diatas maka diperoleh hasil sebagai berikut:

x = 1.99 g

jadi prosentasi NaCl adalah
= massa NaCl/massa larutan x 100%
= 1,99/101 x 100%
= 1,97%

Soal-soal Kimia

1,6 gram sampel terdiri dari campuran antara naptalena (C10H8) dan antrasena (C14H10) yang dilarutkan dalam 20 gram benzena (C6H6). Titik beku larutan ini adalah 2.81⁰C. apabila diketahu titik beku benzena adalah 5,51 ⁰C dan Kf nya adalah 5,12 ⁰C. Kg/mol, maka hitunglah komposisi kedua penyususn larutan tersebut dalam persen.

Soal-soal kimia pembahasan

Dengan menggunaka rumus penurunan titik beku larutan kita bisa mengetahui komposisi suatu campuran, unutk contoh soal ini digunakan zat terlarut yaitu naptalena dan antrasena yang dilarutkan dalam pelarut benzena. untuk mengetahui perubahan titik bekunya maka kita tinggal mengurangi titik beku pelarut dengan titik beku larutannya:

perubahan titik beku
= Tpelarut - Tlarutan
= 5,51 ⁰C - 2.81⁰C
= 2,7 ⁰C

setelah itu kita tinggal mencari molalitas larutan dengan menggunakan rumus penurunan titik beku larutan yaitu

2,7 ⁰C = m x Kf
2,7 ⁰C = m x 5,12 ⁰C. Kg/mol
m = 0,527 molal

dari soal diatas larutan dibangun oleh dua zat terlarut, maka molalitas larutan merupakan penjumlahan molalitas masing-masing penyusunnya sehingga diperoleh :

m = m naptalena + m antrasena

kita misalkan massa naptalena adalah x maka maka massa antrasena adalah 1,6 - x, Mr naptalena adalah 128 sedangkan Mr antrasena 178, sehingga persamaan diatas menjadi;

m = (x/128 . 1000/20) + (1,6x/178 . 1000/20)
0,527 = 0,391x + [0,281(1,6-x)]
0,527 = 0,39x + 0,499 + 0,281x
0,078 = 0,11x
x = 0,709 gram

karena massa naptalena adalah x yaitu sebesar 0,709 gr maka massa antrasena adalah 1,6 - 0,709 = 0,890 maka komposisi penyususn larutan tersebut dalam persen adalah:

% naptalena = 0,709 / 1,6 x 100% = 44,312 % = 44%
% antrasena = 100% - 44% = 56%

Soal-soal Kimia

0,15 gram suatu sampel yang merupakan protein murni dilarutkan dalam air hingga volumenya 2,0 mL. Apabila tekanan osmotik dari larutan protein tersebut adalah 18,6 torr pada 25⁰C maka hitunglah massa molekul relatif protein tersebut?

Pembahasan soal-soal Kimia

Ini adalah salah satu contoh penerapan tekanan osmotik unutk mencari massa molekul relatif dari suatu zat. Teknik ini masih banyak dilakaukan oleh peneliti untuk menentukan Mr dari zat-zat hasil isolasi mereka, Mengapa? dengan mengetahui Mr zat yang diteliti maka kita nantinya bisa mempreiksikan struktur, sifat, dan komposisi zat tersebut. Ingat bahwa R dalam rumus tekanan osmotik menggunakan satuan atm sehingga kita perlu unutk merubah satuan tekanan dari torr ke atm.

1 atm = 760 torr
18,6 torr = 18,6 torr / 760 torr x 1 atm
18,6 torr = 0.024 atm

tekanan osmotik dicari dengan menggunakan rumus berikut:
0,024 = M x 0.082 x 298
M = 9,82×10^-4 molar

setelah kita mendapatkan molaritasnya maka kita tinggal mencari mol untuk mendapatkan Mr protein tersebut, sehingga:

mol protein
= M x V
= 9,82×10^-4 x 2
= 1,96×10^-4 mmol
= 1,96×10^-6 mol

Mr protein diperoleh
= massa protein / mol protein
= 0,15 g / 1,96×10^-6 mol
= 76362,5

besar bukan? ya memang Mr protein sangat besar mengingat protein adalah polimer yang dibangun dari banyak asam amino, protein dengan Mr diatas tergolong masih dalam ukuran kecil sebab banyak protein diketemukan dengan Mr hingga ratusan ribu gram/mol.

Soal-soal Kimia

Suatu larutan antibeku mengandung 40% b/b etelin glikol (C2H6O2). Densitas larutan 1,05 g/cm3. Hitunglah molalitas, molaritas, dan fraksi mol dari etelin glikol.

Pembahasan soal-soal kimia

Untuk menyelesaikan soal diatas maka kita perlu untuk mengansumsikan bahwa kita memiliki 100 cm3 larutan antibeku, karena kita memiliki data densitasnya maka kita bisa mencari massa larutan dan tentu saja massa penyususn larutan antibeku tersebut. Untuk menentukan massa larutan maka anda tinggal mengkalikan antara volume dengan densitas larutan.

massa larutan antibeku
= volume x densitas
= 100 cm3 x 1.05 g/cm3
= 105 g

massa etelin glikol
= persen x massa larutan
= 40% x 105 g
= 42 g

massa air (pelarutnya)
= massa larutan - massa etelin glikol
= 105 - 42
= 58 g
= 0,058 Kg

mol etelin glikol
= g / Mr
= 42 / 62
= 0,677 mol

mol pelarut (air)
= g / Mr
= 58/18
= 3,222 mol

Molalitas larutan antibeku
= mol / Kg pelarut
= 0.677 mol / 0,058 Kg
= 11,680 m

Molaritas larutan antibeku
= mol / volume larutan
= 0,677 mol / 0,1 L
= 6,770 M

fraksi mol larutan antibeku
= mol etelin glikol / (mol total)
= 0,677 / ( 0,677 + 3,222 )
= 0,174

Untuk mengerti apa yang dimaksud dengan tekanan osmosis maka kita harus mengerti dahulu apa yang disebut sebagai “osmosis”. Perhatikan gambar dibawah ini, sebuah tabung U bagian tengahnya dibatasi dengan membrane semipermiabel ( membrane yang hanya bisa dilewati oleh molekul-molekul pelarut, dan tidak bisa dilewati oleh zat terlarut). Sebelah kiri diisi oleh larutan garam (gambar bulatan biru untuk molekul terlarut) dan sebelah kanan diisi dengan air (bulatan hijau untuk molekul air).

Setelah kita biarkan beberapa saat, maka molekul-molekul air dari kaki sebelah kanan  akan mengalir ke bagian larutan yang ada di sebelah kiri melalui membrane semipermiabel, peristiwa inilah yang disebut sebagai osmosis. Pada keadaan nyata, molekul-molekul air dari larutan juga mengalir menuju bagian kanan  akan tetapi kecepatannya lebih kecil jika dibandingkan dengan kecepatan mengalirnya molekul air menuju bagian larutan.

Sampai akhirnya pada kesetimbangan maka kedua kaki pada tabung U akan menunjukkan perbedaan ketinggian tertentu. (lihat gambar)

Perbedaan ketinggian ini tentu saja akan menimbulkan adanya perbedaan tekanan. Tekanan inilah yang disebut sebagai tekanan osmosis yang besarnya dapat dirumuskan;

Dimana phi (?) untuk tekanan osmosis dalam atm, M adalah molaritas larutan, R adalah tetapan konstanta gas 0.08206 L • atm • mol-1 • K-1 , dan T adalah suhu dalam Kelvin.

Bagiamana apabila kaki pada tabung U yang berisi larutan di beri tekanan yang besarnya lebih besar dari tekanan osmosisnya?
Makah hal sebaliknya yang akan terjadi, yaitu molekul-molekul air dari larutan akan mengalir melalui membrane semipermiabel menuju kaki pipa U yang berisi air (sebelah kanan), peristiwa inilah yang disebut sebagai “reverse osmosis atau osmosis balik”, peristiwa osmosis balik banyak dimanfaatkan untuk pembuatan air minum dari air laut.

Kemudian apa yang dimaksud dengan larutan isotonic?
Larutan isotonic adalah larutan yang mempunyai tekanan osmosis yang sama, jadi apabila kita mempunyai larutan A dan B dimana kedua larutan tersebut mempunyai tekanan osmosis yang sama, maka dikatakan larutan A isotonic dengan larutan B.

Pertama marilah kita me-refresh pikiran kita tentang apa yang dimaksud dengan “Titik Didih”? Masih ingat definisi titik didih? Yup, titik didih adalah suhu dimana terjadi perubahan wujud dari cair menjadi uap (gas). Tahukah kamu bahwa normalnya titik didih zat cair terjadi pada suhu dimana tekanan uapnya adalah 1 atm.

Apa artinya?
Apabila kita merebus air dalam panci tertutup, maka air tersebut akan mendidih saat tekanan uap dalam panci mencapai 1 atm, oleh sebab itulah merebus air dalam keadaan tertutup lebih cepat mendidih dibandingkan dengan keadaan terbuka.

Bagimana titik didih air apabila kita tambahkan garam didalamnya, apakah titik didihnya naik atau turun?
Titik didih larutan lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih pelarut murninya. Jadi apabila kita membandingkan titik didih air murni dengan larutan garam maka titik didih larutan garam akan lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih air murni.

Bagaimana hal ini bisa terjadi?
Dari penjelasan hokum Raoult dan tekanan uap larutan kita tahu bahwa adanya zat terlarut yang tidak mudah menguap di dalam suatu pelarut akan menurunkan tekanan uap pelarutnya, akibatnya tekanan uap larutan akan lebih kecil dibandingkan dengan tekanan uap pelarut murninya. Dengan demikian semakin banyak energi yang diperlukan untuk mencapai tekanan uap sebesar 1 atm, sehingga larutan akan memiliki titik didih yang lebih tinggi.Jadi bila di buat kesimpulan adalah sebagai berikut:

Pelarut + zat terlarut non-volatil -> larutan -> tekanan uapnya rendah -> titik didih menjadi lebih tinggi dibandingkan pelarut murni

Dari sini muncul istilah kenaikan titik didih larutan yang dirumuskan sebagai

Dimana ?T adalah kenaikan titik didih, Kb adalah konstanta kenaikan titik didih, m adalah molalitas zat terlarut. Molalitas (m) larutan dicarai dengan menggunakan rumus;

Belajar Kimia Soal

Berapa liter gas oksigen (O2) yang perlukan untuk membakar sempurna 4 gr metana dengan reaksi pembakaran sebagai berikut

CH₄ + O₂ –> CO₂ + H₂O

Belajar Kimia Pembahasan

Marilah kita mencari ciri soal diatas, soal ini terdiri dari satu reaktan yang diketahui beratnya, sedangkan reaktan yang lain dalam keadaan berlebih. Untuk menyelesaikan soal seperti ini mana anda harus mencari mol reaktan yang diketahui massanya, kemudian membandingkan koefisien reaksi untuk mendapatkan mol zat yang lain. Reaksi yang sudah setara adalah:

CH₄ + 2O₂ –> CO₂ + 2H₂O

mol gas metana (CH₄)
= massa / Mr
= 4 / 16
= 0.25 mol

Karena mol metana diketahui maka kita bisa mencari mol yang lain, dalam hal ini adalah mol oksigen dengan membandingkan koefisien reaksi oksigen dengan koefisien reaksi metana kemudian mengkalikan dengan mol metana

= 2/1 x mol metana
= 2/1 x 0.25
= 0.5 mol

Pada keadaan STP kita ketahui bahwa setiap 1 mol gas volumenya adalah 22.4 liter , jadi 0.5 mol oksigen memiliki volume sebagai:

= mol x 22.4
= 0.5 x 22.4
= 11.2 liter

BelaJar Kimia Soal

Logam aluminium sebanyak 8.1 gr dilarutkan dalam asam sulfat (H₂SO₄ berlebih, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut

Al + H₂SO₄ –> Al₂(SO₄)₃ + H₂

Hitung berapa berat asam sulfat dan aluminium sulfat yang dihasilkan !

Jawaban Belajar Kimia

Contoh soal diatas adalah stoikiometri dengan menggunakan salah satu reaktan dibuat dengan massa tertentu sedangkan reaktan yang lain dibuat berlebih. Tujuan salah satu reaktan dibuat berlebih ini adalah agar reaktan yang lain habis bereaksi. Sehingga hasil akhir dari reaksi adalah sisa reaktan yang berlebih dalam hal ini H₂SO₄ beserta produk reaksinya.

Yang harus kamu lakukan apabila kamu menemukan soal seperti ini adalah dengan mencari mol reaktan yang diketahui massanya kemudian menggunakan koefisien reaksi untuk mencari mol zat yang ditanyakan. Persamaan reaksi diatas setelah disetarakan menjadi:

2Al + 3H₂SO₄–>Al₂(SO₄)₃+3H₂

mol Aluminium dicari sebagai berikut:
mol Al = gr/ Ar
mol Al = 8.1 gr / 27 = 0.3 mol

untuk mencari mol asam sulfat yang dibutuhkan adalah dengan membandingkan koefisien reaksinya

mol H₂SO₄ = 3/2 x mol Al
mol H₂SO₄ = 3/2 x 0.3
mol H₂SO₄ = 0.45 mol

Massa H₂SO₄ didapatkan dari:

massa H₂SO₄ = mol x Mr
massa H₂SO₄ = 0.45 x 98 = 44.1 gr

dengan cara yang sama kita peroleh unutk Al₂(SO₄)₃

mol Al₂(SO₄)₃
= 1/2 x mol Al
= 1/2 x 0.3
= 0.15 mol

massa Al₂(SO₄)₃
= mol x Mr
= 0.15 x 342
= 51,3 gr

Tahukah kamu bahwa adanya zat terlarut di dalam suatu pelarut akan memperkecil tekanan uap pelarutnya. Misal kita punya air dan larutan garam yang kita letakkan dalam botol tertutup seperti gambar berikut:

Gambar sebelah kiri adalah botol yang berisi air saja dan sebelah kanan berisi larutan garam. Apabila tekanan uap masing-masing botol diukur maka kita akan memperoleh besarnya tekanan uap pelarut akan lebih besar dari tekanan uap larutan. (Hal ini digambarkan dengan bulatan merah yang menguap lebih banyak untuk botol sebelah kiri disbanding sebelah kanan).

Bagaimana hal ini bisa dijelaskan?

Sebelum kamu memahami ini lebih baik kamu memahami terlebih dahulu bagaimana proses penguapan terjadi. Penguapan terjadi apabila molekul-molekul yang ada dipermukaan larutan mulai melepaskan diridarilarutannya. (lihat gambar dibawah ini)

Dengan adanya zat terlarut di dalam suatu pelarut maka akan memperkecil jumlah molekul pelarut tiap satuan volume. Anda harus membayangkannya begini, apabila kita punya 1 cm3 air dimana 1 cm3 air ini terdapat sejumlah-x molekul air, maka apabila kita melarutkan 1 gram garam pada 1 cm3 air tersebut, jumlah molekul air yang terdapat dalam 1 cm3 tidak akan sama dengan x, akan tetapi akan berkurang. Mengapa, sebab di dalam ruangan tersebut terdapat 2 molekul yaitu molekul air dan molekul garam.

Perhatikan gambar diatas adalah penampang melintang permukaan pelarut (gambar atas) dan larutan garam (gambar bawah). Adanya molekul zat terlarut (bola hijau) akan mengurangi jumlah molekul pelarut (bola merah) akibatnya jumlah molekul pelarut yang bisa lepas dari larutan garam lebih sedikit disbanding dengan larutan murninya, Akibatnya tekanan uap pelarut akan lebih kecil dibanding tekanan uap pelarut murninya.

Semakin beasr konsentrasi zat terlarut maka tekanan uap pelarut larutannya juga akan semakin kecil mengingat jumlah molekul pelarut per satuan volumenya juga semakin berkurang.

Francois M Raoult (1830-1901) mempelajari sifat-sifat tekanan uap larutan yang mengandung zat pelarut yang bersifat nonvolatile. Secara terperinci dia menyatakan bahwa :

“tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut dan fraksi mol zat terlarut yang terkandung dalam larutan tersebut”

Secara matematis ditulis sebagai:

P_larutan= X_terlarut . P_pelarut

Dimana
P_larutan = tekanan uap larutan
X_terlarut = fraksi mol zat terlarut
P_pelarut = tekanan uap pelarut murni

Persamaan Raoult diatas apabila kita perhatikan merupakan persamaan linear dalam bentuk y = mx, dimana y = Plarutan, m = Ppelarut, dan x = Xterlarut, sehingga apabila kita membuat grafik persamaan Raoult antara tekanan uap larutan dengan fraksi mol zat terlarut akan diperoleh garis lurus seperti gambar:

Slope atau gradient garis akan sama dengan tekanan uap pelarut. Jadi apabila kita mempunyai data antara tekanan uap larutan dengan fraksi mol zat terlarut kita bisa mengethaui tekanan uap pelarutnya dengan mencari gradient garis.

Rumus Raoult sangat penting untuk mempelajari sifat karakteristik fisik dari larutan, seperti menghitung jumlah molekul dan memprediksikan masa molar sutau zat (Mr).