Simulasi Penurunan Tekanan Uap Larutan

Jumat, 09 Mei 2025

Simulasi ini dirancang untuk memvisualisasikan fenomena penurunan tekanan uap larutan dibandingkan pelarut murni, berdasarkan hukum Raoult dan faktor van't Hoff untuk larutan elektrolit. Kurang realistis memang, tetapi untuk pembelajaran mungkin cukup dan masih perlu memperhatikan catatan kaki pada akhir simulasi.

Tujuannya adalah membantu memahami bagaimana keberadaan zat terlarut memengaruhi tekanan uap larutan melalui pendekatan visual dan interaktif.

Simulasi terkait sifat kologatif larutan lain sila klik di sini.

Tekanan uap adalah tekanan yang diberikan oleh molekul pelarut yang menguap dari permukaan cairan pada kesetimbangan. Untuk pelarut murni (misalnya, air pada 25°C), tekanan uapnya adalah \( P^0 = 3,17 \, \text{kPa} \). Ketika zat terlarut ditambahkan, tekanan uap larutan (\( P \)) menurun karena fraksi mol pelarut berkurang.

Hukum Raoult:
Untuk larutan nonelektrolit, tekanan uap larutan dihitung dengan: \[ P = P^0 \cdot X_{\text{pelarut}} \] di mana \( X_{\text{pelarut}} = \dfrac{n_{\text{pelarut}}}{n_{\text{pelarut}} + n_{\text{terlarut}}} \) adalah fraksi mol pelarut. Karena \( X_{\text{pelarut}} = 1 - X_{\text{terlarut}} \), maka: \[ P = P^0 \cdot (1 - X_{\text{terlarut}}) \]
Faktor van't Hoff:
Untuk larutan elektrolit, zat terlarut terionisasi (misalnya, NaCl → Na\(^+\) + Cl\(^-\), menghasilkan 2 ion). Ini meningkatkan efek penurunan tekanan uap. Tekanan uap dihitung dengan: \[ P = P^0 \cdot (1 - i \cdot X_{\text{terlarut}}) \] \( i \) adalah faktor van't Hoff (misalnya, \( i = 2 \) untuk elektrolit yang menghasilkan 2 ion per molekul).

Cara Menggunakan Simulasi

Ikuti langkah-langkah berikut untuk menjalankan simulasi:

Pilih mode simulasi dari menu dropdown:
- Pelarut Murni:
  Menampilkan pelarut tanpa zat terlarut (tekanan uap maksimum).
- Larutan Nonelektrolit:
  Menampilkan larutan dengan zat terlarut yang tidak terionisasi.
- Larutan Elektrolit:
  Menampilkan larutan dengan zat terlarut yang terionisasi (2 ion per molekul).
Jika memilih mode Nonelektrolit atau Elektrolit, gunakan slider "Jumlah Zat Terlarut" untuk mengatur jumlah zat terlarut (0–50 partikel untuk nonelektrolit, 0–200 partikel untuk elektrolit).
Amati perubahan pada:
- Jumlah partikel uap di area atas.
- Statistik di kanvas (Pelarut, Zat Terlarut, Fraksi Mol, Partikel Uap, Tekanan Uap).
- Indikator tekanan uap (bilah warna dengan penanda).
Klik tombol "Atur Ulang Simulasi" untuk kembali ke mode Pelarut Murni dengan jumlah zat terlarut 0.

Memaknai Data Visual

Simulasi ini menyediakan data visual dan numerik untuk memahami penurunan tekanan uap. Berikut cara menafsirkannya:

Partikel di Kanvas:
- Area Cairan (bawah, gradasi biru):
  Berisi 500 partikel pelarut (biru muda) dan zat terlarut (merah untuk nonelektrolit, biru tua + oranye untuk elektrolit). Semakin banyak zat terlarut, semakin besar fraksi molnya.
- Area Uap (atas, putih):
  Berisi partikel uap (biru muda). Jumlahnya menurun seiring bertambahnya zat terlarut, mencerminkan penurunan tekanan uap.
Statistik:
- Pelarut:
  Selalu 500 partikel.
- Zat Terlarut:
  0 (Pelarut Murni), 0–50 (Nonelektrolit), 0–100 (Elektrolit).
- Fraksi Mol Zat Terlarut (\( X_{\text{terlarut}} \)):
  Mengukur proporsi zat terlarut. Lebih besar di mode Elektrolit karena ionisasi.
- Partikel Uap:
  Proporsional dengan tekanan uap (maksimum 100 di Pelarut Murni).
- Tekanan Uap:
  Dalam kPa, menurun dari 3,17 kPa (Pelarut Murni) saat zat terlarut ditambahkan. Penurunan lebih besar di mode Elektrolit.
Indikator Tekanan Uap:
- Bilah warna (hijau → kuning → merah) menunjukkan rentang tekanan uap (0–3,17 kPa).
- Penanda hitam bergerak ke kiri saat tekanan uap menurun, dengan warna berubah (hijau > 2,38 kPa, kuning 0,79–2,38 kPa, merah < 0,79 kPa).
Contoh Pengamatan:
- Pelarut Murni: 500 pelarut, 0 terlarut, \( X_{\text{terlarut}} = 0 \), 100 uap, tekanan 3,17 kPa.
- Nonelektrolit (slider 50): 500 pelarut, 50 terlarut, \( X_{\text{terlarut}} \approx 0,09 \), ~91 uap, tekanan ~2,88 kPa.
- Elektrolit (slider 50): 500 pelarut, 200 terlarut (100 biru tua + 100 oranye), \( X_{\text{terlarut}} \approx 0,29 \), ~71 uap, tekanan ~2,26 kPa.

Dengan membandingkan ketiga mode, Anda dapat melihat bahwa larutan elektrolit menyebabkan penurunan tekanan uap yang lebih signifikan karena efek ionisasi, yang meningkatkan fraksi mol efektif zat terlarut.

Simulasi Penurunan Tekanan Uap Larutan