2. Tentukan tekanan uap larutan dan penuruan tekanan uap jenuh larutan urea 15% pada suhu 25°C, jika diketahui tekanan uap pada suhu 25°C adalah 23,76 mmHg! 

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 kadar larutan urea dan ditanyakan tekanan uap dan penurunan tekanan uap larutan urea tersebut. Keduanya dapat ditentukan dengan terlebih dahulu mencari fraksi mol pelarut dan zat terlarut, kemudian menerapkan 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:
Kadar urea = 15%, artinya sebanyak 15 gram urea terkandung dalam 100 gram larutan
maka, massa air = (100-15) gram = 85 gram
Tekanan uap jenuh air \((P_o)\) ​= 23,76 mmHg

Ar C = 12; N = 14; O = 16; H = 1 (dapat dilihat pada tabel periodik unsur)
maka, Mr air \((H_2O)\) = 18 gram/mol
Mr urea \((CO(NH_2)_2)\) = 60 gram/mol

Ditanya:
Tekanan uap (P) dan penurunan tekanan uap (ΔP) larutan urea?

Berdasarkan penjelasan di atas, kita akan mencari tekanan uap larutan urea tersebut. Berikut ini adalah perhitungannya.

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

\(mol\ H_2O = \frac{massa\ H_2O}{Mr\ H_2O}\)
\(mol\ H_2O = \frac{85\ gram}{18\ gram/mol}\)
\(mol\ H_2O = 4,72\ mol\)

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

\(mol\ urea = \frac{massa\ urea}{Mr\ urea}\)
\(mol\ urea = \frac{15\ gram}{60\ gram/mol}\)
\(mol\ urea = 0,25\ mol\)

3) Menentukan fraksi mol pelarut dan zat terlarut
Fraksi mol zat terlarut dapat ditentukan dengan persamaan 3 dan 4 sebagai berikut.

\(X_p = \frac{n_p}{n_t+n_p}\)
\(X_p = \frac{4,72}{0,25+4,72}\)
\(X_p = 0,95\)

\(X_t = \frac{n_t}{n_t+n_p}\)
\(X_t = \frac{0,25}{0,25+4,72}\)
\(X_t = 0,05\)

4) Menentukan tekanan uap larutan urea
Tekanan uap larutan ditentukan dengan persamaan 1 berikut.

\(P = P_o\ .\ X_p\)
\(P = 23,76\ mmHg\ .\ 0,95\)
\(P = 22,572\ mmHg\)

5) Menentukan penurunan tekanan uap larutan urea
Penurunan tekanan uap ditentukan dengan persamaan 2 berikut.

\(ΔP = P_o\ .\ Xt\)
\(ΔP = 23,76\ mmHg\ .\ 0,05\)
\(ΔP = 1,188\ mmHg\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, tekanan uap larutan urea tersebut adalah \(22,572\ mmHg\), sementara penurunan tekanan uap larutannya adalah \(1,188\ mmHg\).