Hukum Raoult tentang Aktivitas Air

Francois M. Raoult, pencetus Hukum Raoult

Hukum Raoult adalah hukum yang dicetuskan oleh Francois M. van Raoult (1830-1901) untuk mempelajari sifat-sifat tekanan uap larutan yang mengandung zat pelarut yang bersifat nonvolatil, serta membahas mengenai aktivitas air.[1]

Hukum Raoult tentang Campuran Ideal

Bunyi dari hukum Raoult adalah: “tekanan uap larutan ideal dipengaruhi oleh tekanan uap pelarut murni dan fraksi mol zat pelarut yang terkandung dalam larutan tersebut”.[1]

Secara matematis, hukum Raoult untuk satu komponen dalam larutan ideal ditulis sebagai:[1]

${\displaystyle p_{i}=p_{i}^{\star }x_{i}}$,

dengan ${\displaystyle p_{i}}$ adalah tekanan uap parsial komponen ${\displaystyle i}$ pada campuran gas, ${\displaystyle p_{i}^{\star }}$ adalah tekanan uap komponen murni ${\displaystyle i}$, dan ${\displaystyle x_{i}}$ adalah fraksi mol komponen ${\displaystyle i}$ dalam campuran.[2]

Ketika komponen dalam campuran telah mencapai kesetimbangan, total tekanan uap pada campuran dapat ditentukan dengan menggabungkan hukum Raoult dengan hukum Dalton menjadi

${\displaystyle p=p_{\rm {A}}^{\star }x_{\rm {A}}+p_{\rm {B}}^{\star }x_{\rm {B}}+\cdots }$.

Hukum Raoult sangat penting untuk mempelajari sifat karakteristik fisik dari larutan seperti menghitung jumlah molekul dan memprediksi massa molar suatu zat (Mr).[3]

Untuk larutan yang mengikuti hukum Raoult, interaksi antara molekul individual kedua komponen sama dengan interaksi antara molekul dalam tiap komponen.[3] Larutan semacam ini disebut larutan ideal[3] Tekanan total campuran gas adalah jumlah tekanan parsial masing-masing komponen sesuai dengan hukum Raoult.[4]

Hukum Raoult dalam Campuran Ideal

Campuran ideal adalah sebuah campuran yang menaati hukum Raoult.[3] Sebenarnya tidak ada campuran yang bisa dibilang ideal.[3] Tapi beberapa campuran larutan kondisinya benar-benar mendekati keadaan yang ideal. Berikut ini adalah contohnya:[5]

• hexana dan heptana
• benzena dan methylbenzena
• propan-1-ol dan propan-2-ol

Dalam campuran dua larutan yang dapat menguap, hukum Raoult juga dapat digunakan.[5]

Campuran Ideal

Dalam sebuah larutan, beberapa molekul yang berenergi besar dapat menggunakan energinya untuk mengalahkan daya tarik intermolekuler permukaan cairan dan melepaskan diri untuk kemudian menjadi uap.[5] Semakin kecil daya intermolekuler, semakin banyak molekul yang dapat melepaskan diri pada suhu tertentu. Pada suhu tertentu, sebagian dari molekul-molekul yang ada akan mempunyai energi yang cukup untuk melepaskan diri dari permukaan larutan.

Pada sebuah campuran ideal dari kedua larutan tersebut, kecenderungan dari dua macam molekul di dalamnya untuk melepaskan diri tidak berubah. Jadi, apabila proporsi dari tiap jenis molekul yang melepaskan diri tetap sama maka hanya ada separuh dari tiap jenis molekul yang dapat melepaskan diri dari campuran larutan pada suatu waktu tertentu. Apabila komposisi tersebut berubah, kecenderungan molekul untuk melepaskan diri juga akan berubah. Oleh karena itu, campuran yang disebut larutan ideal biasanya adalah campuran dua jenis zat yang memiliki besar molekul yang hampir sama dan mempunyai daya tarik van der Waals yang sama. Namun besar molekul keduanya tidak persis sama sehingga walaupun campuran ini mendekati campuran ideal, tetap saja bukan merupakan campuran ideal.

Campuran ideal dari dua larutan akan mempunyai energi entalpi sebesar nol. Jadi, apabila suhu campuran naik atau turun pada saat keduanya dicampur berarti campuran tersebut bukan campuran ideal.

Penyimpangan Hukum Raoult

Tidak semua campuran bersifat ideal.[5] Campuran–campuran nonideal ini mengalami penyimpangan/deviasi dari hukum Raoult.[5] Terdapat dua macam penyimpangan hukum Raoult, yaitu:

a. Penyimpangan positif

Penyimpangan positif hukum Raoult terjadi apabila interaksi dalam masing–masing zat lebih kuat daripada interaksi dalam campuran zat ( A – A, B – B > A – B).[6] Penyimpangan ini menghasilkan entalpi campuran (ΔHmix) positif (endotermik) dan mengakibatkan terjadinya penambahan volume campuran (ΔVmix > 0).[6] Contoh penyimpangan positif terjadi pada campuran etanol dan n–hekasana.[6]

b. Penyimpangan negatif

Penyimpangan negatif hukum Raoult terjadi apabila interaksi dalam campuran zat lebih kuat daripada interaksi dalam masing–masing zat ( A – B > A – A, B – B).[6] Penyimpangan ini menghasilkan entalpi campuran (ΔHmix) negatif (eksotermik) dan mengakibatkan terjadinya pengurangan volume campuran (ΔVmix < 0).[6] Contoh penyimpangan negatif terjadi pada campuran aseton dan air.[6]

Hukum Raoult tentang Aktivitas Air

Aktivitas air adalah ukuran derajat keterikatan air.[6] Berdasarkan keterikatannya, air dibedakan menjadi air bebas, air terikat fisik, dan air terikat kimia.[6]

Bunyi hukum Raoult tentang aktivitas air adalah:[6] "Aktivitas air berbanding lurus dengan jumlah molekul di dalam pelarut dan berbanding terbalik dengan molekul di dalam larutan"

Secara matematis dapat ditulis sebagai:[7]

${\displaystyle Aw={n_{2} \over {n_{1}+n_{2}}}}$

Dimana:

• Aw --> Aktivitas air
• n1 --> jumlah molekul yang dilarutkan
• n2 --> jumlah molekul pelarut

Aktivitas air minimal bagi beberapa organisme, sebagai berikut:[7]

• 0.90: bakteri
• 0.88: ragi
• 0.80: kapang
• 0.75: organisme halofilik
• 0.61: organisme osmofilik

Referensi

1. Wordpress. 2008. Hukum Raoult Diakses pada 4 Apr 2010.
2. A to Z of Thermodynamics by Pierre Perrot. ISBN 0-19-856556-9
3. Wordpress. 2008. Hukum Raoult Dan Grafik Persamaan Raoult Diakses pada 4 Apr 2010. Kesalahan pengutipan: Tanda <ref> tidak sah; nama "b" didefinisikan berulang dengan isi berbeda
4. Chem-Is-Try. 2009. Tekanan Uap Diarsipkan 2010-05-29 di Wayback Machine.Diakses pada 4 Apr 2010.
5. Chem-Is-Try. 2009. Hukum Raoult dan Campuran Larutan Ideal Diarsipkan 2010-04-03 di Wayback Machine.Diakses pada 4 Apr 2010.
6. Sholehah A. 2008. Kesetimbangan Fasa. Hlm 16.
7. Kuliah oleh F. G. Winarno. Kelembaban Udara. tgl 4 April 2010.