Ketika suatu zat terlarut ditambahkan ke dalam pelarut, tekanan uap larutan akan lebih rendah dibandingkan tekanan uap pelarut murninya. Fenomena ini dikenal sebagai penurunan tekanan uap (vapor pressure lowering) dan merupakan salah satu sifat koligatif larutan.
Simulasi berikut memperlihatkan secara langsung bagaimana partikel zat terlarut mempengaruhi laju penguapan pelarut di permukaan larutan, serta perbedaannya antara zat terlarut elektrolit dan non-elektrolit.
Landasan Teori
Hukum Raoult menyatakan bahwa tekanan uap larutan (P) berbanding lurus dengan fraksi mol pelarut (χp) dan tekanan uap pelarut murni (P°):
P = χp × P°
Fraksi mol pelarut dihitung dari perbandingan jumlah mol pelarut terhadap total mol seluruh komponen dalam larutan:
χp = npelarut / (npelarut + nterlarut)
Karena χp selalu lebih kecil dari 1 ketika ada zat terlarut, maka tekanan uap larutan selalu lebih rendah dari pelarut murni. Penurunan tekanan uap (ΔP) dirumuskan:
ΔP = P° − P = χterlarut × P°
Untuk zat terlarut elektrolit, molekul terionisasi menjadi beberapa ion sehingga jumlah partikel efektif di larutan bertambah. Hal ini diperhitungkan menggunakan faktor van’t Hoff (i):
nefektif = i × nterlarut
Contohnya, NaCl terionisasi menjadi Na+ dan Cl− sehingga i = 2, sedangkan CaCl2 menghasilkan Ca2+ dan 2 Cl− sehingga i = 3. Semakin besar nilai i, semakin banyak partikel efektif, semakin kecil fraksi mol pelarut, dan semakin besar penurunan tekanan uapnya.
Cara Penggunaan Simulasi
- Amati kondisi awal: kedua panel menampilkan pelarut murni dengan jumlah partikel uap yang sama di fase gas.
- Geser slider "Jumlah mol zat terlarut" ke kanan untuk menambah zat terlarut ke panel larutan (kanan). Panel pelarut murni (kiri) tidak berubah dan berfungsi sebagai pembanding.
- Pilih jenis zat terlarut melalui tombol di bawah slider: Non-elektrolit (i = 1), Elektrolit 2 ion (i = 2), atau Elektrolit 3 ion (i = 3). Partikel elektrolit akan ditampilkan sebagai ion (ungu) dengan tanda +.
- Perhatikan perubahan jumlah partikel uap di fase gas pada kedua panel. Angka partikel uap ditampilkan di pojok kanan atas masing-masing canvas.
- Bandingkan nilai P° pelarut murni dan P larutan pada kartu data di bawah simulasi, beserta selisih ΔP.
- Perhatikan perhitungan fraksi mol dan tekanan uap pada bagian Hukum Raoult yang diperbarui secara otomatis setiap kali slider atau jenis zat terlarut diubah.
Interpretasi Hasil Simulasi
Jumlah partikel uap mencerminkan tekanan uap. Pada kesetimbangan, tekanan uap sebanding dengan jumlah molekul pelarut di fase gas. Panel pelarut murni selalu memiliki partikel uap lebih banyak daripada larutan pada konsentrasi berapa pun karena fraksi mol pelarutnya lebih tinggi.
Zat terlarut memblokir permukaan. Partikel zat terlarut (oranye/ungu) di permukaan larutan mengurangi peluang molekul pelarut untuk melepaskan diri ke fase uap. Inilah sebab laju evaporasi turun proporsional dengan fraksi mol pelarut.
Elektrolit menurunkan tekanan uap lebih besar. Dengan jumlah mol zat terlarut yang sama, elektrolit menghasilkan lebih banyak partikel efektif (ion) dibanding non-elektrolit. Akibatnya fraksi mol pelarut lebih kecil dan tekanan uap turun lebih tajam. Ini terlihat jelas ketika beralih dari i = 1 ke i = 2 atau i = 3 pada slider yang sama.
Penurunan tekanan uap bersifat koligatif. Besarnya ΔP hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan pada jenis atau sifat kimianya. Dua larutan dengan fraksi mol pelarut yang sama akan memiliki tekanan uap yang identik meskipun zat terlarutnya berbeda.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar