Penurunan Tekanan Uap Larutan

Penambahan zat terlarut yang tidak mudah menguap ke dalam pelarut murni, akan menurunkan titik beku larutan dan kenaikan titik didih larutan. Kedua hal tersebut terjadi karena tekanan uap larutan (P) lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni (P˚). Mengapa adanya zat pelarut menyebabkan penurunan tekanan uap pada larutan? (Coba kalian pahami ilustrasi gambar dibawah !)

Pengaruh zat terlarut terhadap tekanan uap larutan

Pada keadaan (a) semua partikel zat relarut dapat menguap sehingga tekanan uap pelarutnya tinggi. Tekanan uap pada keadaan (a) adalah uap jenuhpelarut murni (P˚). Pada keadaan (b), kedalam pelarut murni ditambahkan zat pelarut yang lebih sukar menguap dan karena sifat yang sukar menguap tersebut, maka zat terlarut akan tetap berada didalam larutan. Dengan adanya zat terlarut tersebut, maka hanya sebagian saja zat pelarut yang dapat menguap sehungga terjadi penurunan tekanan uap larutan.

Menurut ahli kimi dari Perancis, yaitu Francois Raoult dikatakan bahwa "tekanan uap jenuh larutan sama dengan fraksi mol pelarut dikalikan dengan tekanan uap jenuh pelarut murni". Pernyataan ini dikenal dengan Hukum Raoult, yang secara matematik dapat dirumuskan sebagai berikut :

P= P˚ x X_p

Keterangan :

P = tekanan uap jenuh larutan
P˚ = tekanan uap jenuh pelarut murniX_{p = fraksi mol zat pelarut}

Dengan adanya zat pelarut, maka partikel pelarut menjadi lebih sedikit yang menguap, sehingga memberi tekanan uap jenuhlarutan (P) lebih rendah daripada tekanan uap jenuh pelarut (P˚). Dengan demikian terjadi oenurunan tekanan uap larutan yang sering disebut dengan penurunan tekanan uap (∆P).

Penurunan tekanan uap (∆P) dapat dirumuskan sebagai berikut :

∆P = P˚ - P

Hubungan antara penurunan (∆P) dengan fraksi mol zat terlarut (Xt) dapat dirumuskan sebagai berikut :

P= P˚ x Xt

Coba kalian jelaskan bagaimana rumus tentang penurunan tekanan uap diperoleh! (Gunakan dua persamaan sebelumnya dan Xt + Xp = 1)

Tekanan uap dari benzena murni pada suhu 25˚ adalah 95,1 mmHg dan tekanan uap, uap toluena murni pada suhu yang sama adalah 28,4 mmHg. Apabila suatu larutan terdiri atas toluena dan benzena yang memiliki fraksi mol sama, bagaimana cara memperoleh benzena murni? Cara memperolehnya dengan distilasi. Manakah yang lebih dulu menguap antara benzena dan toluena? Perhatikan penjelasan berikut!

Tekanan uap larutan murni ditentukan terlebih dahulu, perhitungannya sebagai berikut.

Xbenzena = Xtoluena

Xbenzena + Xtoluena = 1

Xbenzena = Xtoluena = 0.5

a. Tekanan Uap Total Larutan Murni

Pbenzena       = Xbenzena x P˚benzena
                        = 0.5 x 95.1 mmHg = 47.6 mmHg

Ptoluena        = Xtoluena x P˚toluena
                        = 0.5 x 28.4 mmHg = 14.2 mmHg

Ptotal             = Pbenzena + Ptoluena
                        = 47.6 mmHg + 14.2 mmHg
                        = 61.8 mmHg

b.  Fraksi mol masing masing zat pada keseimbangan

Xuap benzena = 47.6mmHg/61.8mmHg = 0.77

Xuap toluena = 14.2mmHg/61.8mmHg = 0.23

Tekanan uap murni benzena (95.1 mmHg pada suhu 25˚C) lebih besar daripada tekanan uap murni toluena (28.4 mmHg pada suhu 25˚C). Dalam larutan benzena-toluena, benzena merupakan komponen yang lebih mudah menguap dibandingkan toluena.

Semula Xbenzena = Xtoluena = 0.5, kemudian setelah mencapai keseimbangan dengan uap larutan ternyata Xbenzena dalam bentuk uap bertambah menjadi 0.77. Jadi, suatu larutan ideal pada keseimbangan tekanan uap, zat yang mudah menguap akan menghasilkan jumlah uap yang lebih banyak daripada zat lain dalam larutan.

Rangkaian sederhana dengan cara penguapan dan kondensasi dapat digunakan untuk memperoleh benzena murni (Gambar dibawah). Berdasarkan hasil perhitungan diatas, tekanan uap, dan fraksi mol benzena lebih besar daripada toluena, sehingga benzena lebih mudah menguap. Uap benzena mengalir pada kolom fraksinasi kemudian mengalami kondensasi dan diperoleh benzena murni.

distilasi bertingkat campuran benzena-toluena