20. Berapa gram sukrosa (C12H22011) yang harus di- larutkan dalam air dan volume larutan dijadikan 750 mL agar isotonik dengan 10,4 gram barium klorida (BaCl2) yang dilarutkan dalam air dan volume larutan dijadikan 250 mL pada temperatur yang sama? (R = 0,082 L atm moll) 

Tekanan osmosis merupakan tekanan yang terjadi akibat adanya proses osmotik dari pelarut ke dalam larutan melalui membran semipermeabel. Pada soal ini, terdapat sukrosa dan \(BaCl_2\) yang dilarutkan di dalam air. Pertanyaan dalam soal adalah massa sukrosa yang harus dilarutkan agar isotonik dengan larutan \(BaCl_2\) tersebut. Isotonik artinya kedua larutan memiliki tekanan osmosis yang sama. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Tekanan Osmosis.

Identifikasi Konsep

Tekanan osmosis (π) adalah tekanan yang diperlukan untuk mempertahankan kesetimbangan osmotik antara larutan dengan pelarut murninya. Tekanan osmosis merupakan salah satu 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. \(BaCl_2\) merupakan senyawa elektrolit, sehingga faktor van’t Hoff akan digunakan dalam perhitungan. Nah, perumusan tekanan osmotiknya dapat dinyatakan dalam persamaan berikut ini.

\(π = M . R . T.i\)

Keterangan:
π = tekanan osmosis (atm)
M = molaritas zat (mol/L)
R = tetapan gas ideal (0,082 L atm/mol K)
T = suhu (K)
i = faktor van’t Hoff ( 1 + α (n - 1) )
dimana,
α = derajat ionisasi zat
n = jumlah ion dalam 1 molekul

Senyawa \(BaCl_2\) merupakan senyawa elektrolit dengan jumlah ion sebanyak 3 yaitu, ion \(Ba^{2+}\) dan 2 ion \(Cl^-\) untuk 1 molekulnya. Senyawa ini dianggap terionisasi sempurna, sehingga nilai α = 1.

Di sisi lain, senyawa sukrosa merupakan senyawa nonelektrolit. Maka dari itu, faktor van’t Hoff tidak digunakan dalam perhitungan. Perumusan tekanan osmosis sebagai berikut.

\(π = M . R . T.\)

Diketahui dari soal:
Volume larutan sukrosa = 750 mL
Massa \(BaCl_2\) = 10,4 gram
Volume larutan \(BaCl_2\) = 250 mL
Suhu larutan sukrosa = Suhu larutan \(BaCl_2\)
\(R = 0,082\ \frac{L\ atm}{mol\ K}\)
α  \(BaCl_2\) = 1
n  \(BaCl_2\) = 3

Data Ar dapat dilihat pada tabel periodik unsur
Ar Ba = 137; Cl = 35,5; C = 12; H = 1; O = 16 (gram/mol) (gram/mol)
maka, Mr \(BaCl_2\) = 208 gram/mol
Mr sukrosa \((C_{12}H_{22}O_{11})\) = 342 gram/mol

Ditanya: 
Massa dari sukrosa yang terlarut?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan massa sukrosa.
Rumus tekanan osmosis dapat kita tuliskan seperti di bawah ini.

\(π\ sukrosa =π\ BaCl_2\)
\(M.R.T =M.R.T.i\)

Ingat, suhu (T) dan tetapan gas (R) kedua larutan sama, sehingga bisa dieliminasi seperti ini.

\(M. =M.i\)

\(\frac{Massa\ sukrosa}{Mr\ sukrosa}.\frac{1000}{volume\ larutan}= \frac{massa\ BaCl_2}{Mr\ BaCl_2}.\frac{1000}{volume\ larutan}.[1+α(n-1)]\)

\(\frac{Massa\ sukrosa}{342\ gram/mol}.\frac{1000}{750}= \frac{massa\ 10,4\ gram}{208\ gram/mol}.\frac{1000}{250}.[1+1(3-1)]\)

\(\frac{massa\ sukrosa}{342\ gram/mol}. \frac{4}{3}\ = 0,6\)
\(Massa\ sukrosa= 0,6\ .\ 342\ gram/mol\ . \frac{3}{4}\)
\(Massa\ sukrosa =153,9\ gram\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, massa sukrosa yang terlarut agar isotonik dengan larutan \(BaCl_2\) adalah \(153,9\ gram\).