1. Tekanan uap jenuh larutan 62 gram zat A dalam 342 gram air adalah 76 cmHg. Pada temperatur yang sama tekanan uap jenuh air murni adalah 80 cmHg. Berapa massa molekul relatif zat A? 

Zat berfase padat dan cair memiliki kecenderungan untuk dapat menguap. Penguapan zat terjadi pada keadaan tertutup hingga mencapai tekanan tertentu yang disebut dengan tekanan uap.  Pada soal ini terdapat data tekanan uap jenuh larutan nonelektrolit (zat A) dan ditanyakan massa molekul relatif dari zat A tersebut. Massa molekul relatif zat dapat ditentukan dengan terlebih dahulu mencari fraksi mol zat terlarut dengan persamaan hukum Raoult. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Penurunan Tekanan Uap.

Identifikasi Konsep

Perlu kita ketahui, penurunan tekanan uap adalah salah satu jenis sifat koligatif. Sifat koligatif adalah sifat yang tergantung pada banyaknya jumlah zat terlarut yang ada dalam suatu larutan dan tidak bergantung pada jenis zat tersebut. Terdapat empat jenis sifat koligatif, yaitu:

1) Penurunan titik beku \((ΔT_f)\)
2) Kenaikan titik didih \((ΔT_b)\)
3) Penurunan tekanan uap \((ΔP)\)
4) Tekanan osmosis \((π)\)

Secara khusus, kita akan membahas tentang penurunan tekanan uap (ΔP). Tekanan uap pelarut dapat mengalami penurunan jika ditambahkan zat terlarut. Penurunan tekanan uap ini dapat ditentukan dengan mencari selisih antara tekanan uap larutan dengan tekanan uap pelarut murni. 

Sifat tekanan uap larutan dapat dijelaskan dalam hukum Raoult. Hukum Raoult menyatakan bahwa “tekanan uap larutan dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut murni dan fraksi mol zat terlarut yang terkandung dalam larutan tersebut”. Perumusan dari hukum ini untuk larutan nonelektrolit dapat dinyatakan sebagai berikut.

\(P = P_o\ .\ X_p\) …(persamaan 1)
\(ΔP = P_o\ .\ Xt\) …(persamaan 2)

Keterangan:
\(P\) = tekanan uap jenuh larutan
\(P_o\) = tekanan uap pelarut murni
\(X_p\) = fraksi mol pelarut
\(X_t\) = fraksi mol zat terlarut

Fraksi mol pelarut dan zat terlarut dapat ditentukan dengan persamaan:

\(X_p = \frac{n_p}{n_t+n_p}\) …(persamaan 3)
\(X_t = \frac{n_t}{n_t+n_p}\) …(persamaan 4)

dimana, 
\(n_p\) = jumlah mol pelarut
\(n_t\) = jumlah mol zat terlarut

Diketahui:
Tekanan uap jenuh zat A \((P)\) = 76 mmHg
Tekanan uap jenuh air \((P_o)\) ​= 80 mmHg
Penurunan tekanan uap \((ΔP)\) = (80 - 76) mmHg = 4 mmHg
Massa zat A (zat terlarut) = 62 gram
Massa air (pelarut) = 342 gram

Ar O = 16; H = 1 (dapat dilihat pada tabel periodik unsur)
maka, Mr air \((H_2O)\) = 18 gram/mol

Ditanya:
Massa molekul relatif (Mr) zat A?

Berdasarkan penjelasan di atas, kita akan mencari massa molekul relatif zat tersebut. Berikut ini adalah perhitungannya.

1) Menentukan fraksi mol zat terlarut
Fraksi mol zat terlarut dapat ditentukan dengan persamaan 2 sebagai berikut.

\(ΔP = P_o. X_t\)
\(4 = 80\ .\ X_t\) 
\(X_t = 0,05\) 

2) Menentukan mol pelarut
Mol air dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

\(mol\ H_2O = \frac{massa\ H_2O}{Mr\ H_2O}\)
\(mol\ H_2O = \frac{342\ gram}{18\ gram/mol}\)
\(mol\ H_2O = 19\ mol\)

3) Menentukan mol zat terlarut
Menggunakan persamaan 4, kita dapat mencari mol zat terlarut seperti ini

\(X_t = \frac{n_t}{n_t+n_p}\)
\(0,05 = \frac{n_t}{n_t+19}\)
\(0,05\ n_t+0,95 = n_t\)
\(0,95\ n_t= 0,95\)
\(n_t= 1\)

4) Menentukan massa molekul relatif zat A
Nilai Mr zat A ditentukan dengan persamaan berikut.

\(Mr\ A = \frac{massa\ A}{mol\ A}\)
\(Mr\ A = \frac{62\ gram}{1\ mol}\)
\(Mr\ A = 62\ gram/mol\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, massa molekul relatif zat A adalah \(62\ gram/mol\).