TITIK
BEKU
I.
Tujuan
Laporan
Untuk
mengetahui titik beku pada larutan aqua, larutan urea ( non elektrolit ) dan
larutan KOH ( elektrolit ).
II.
Dasar Teori
Titik beku
larutan ialah suhu pada saat larutan mulai membeku. Adapun yang dimaksud dengan penurunan
titik beku (∆Tf) adalah selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku
larutan akibat adanya suatu zat terlarut. Zat terlarut lebih suka terlarut di fasa
cair sehingga akan berusaha mempertahankan dalam bentuk larutan daraipada untuk
membeku. Adanya zat terlarut akan mengganggu kaya kohesif normal antar partikel
pelarut, akibatnya semakin sulit bagi partikel pelarut untuk dapat membentuk
struktur kristal. Suhu yang lebih rendah diperlukan untuk penataan ulang struktur
kristal pelarut-terlarut.
Titik beku suatu cairan adalah suhu ketika tekanan uap cairan
itu sama dengan tekanan uap dalam keadaan padat. Dada pembekuan suatu larutan,
yang mengalami pembekuan adalah hanya pelarutnya saja, sedangkan zat terlarut
tidak ikut membeku.
Coba perhatikan ketika kita membuat teh manis kemudia
disimpan dalam pembeku. Setelah membeku, minumlah es teh manis itu tanpa
menghancurkan balok es yang terbentuk. Apa yang terasa? Apakah balok es itu
manis?
Adanya zat terlarut mengakibatkan suatu pelarut semakin sulit
membeku, akibatnya titik beku larutan akan lebih rendah dibandingkan dengan
titik beku pelarut murninya. Selisih antara titik beku larutan dengan titik
beku pelarut murninya disebut penurunan titik beku larutan.
Percobaan-percobaan juga menunjukkan bahwa penurunan titik
beku tidak bergantung kepada jenis zat terlarut, tetapi hanya bergantung pada
konsentrasi larutan. Untuk larutan encer, penurunan titik beku sebanding dengan
kemolalan larutan.
Tetapan penurunan titik beku molal adalah nilai penurunan
titik beku jika konsentrasi larutan sebesar satu molal.
Proses Pembekuan Larutan
Penurunan titik beku dapat dihitung dengan rumus
berikut:
∆Tf
= titik beku pelarut – titik beku larutan
Sama halnya
dengan kenaikan titik beku, penurunan titik beku ideal juga perlu dikaitkan
dengan kemolalan larutan.
Sifat koligatif
larutan adalah sifat fisis larutan yang hanya tergantung pada jumlah
partikel zat terlarut dan tidak tergantung dr jenis zat terlarut. Dengan
mempelajari sifat koligatif larutan, akan menambah pengetahuan kita tentang
gejala-gejala di alam, dan dapat dimanfaatkan untuk kehidupan,
misalnya:mencairkan salju dijalan raya, menggunakan obat tetes mata atau cairan
infuse, mendapatkan air murni dari air laut, menentukan massa molekul relative
zat terlarut dalam larutan, dan masih banyak lagi. Yang tergolong sifat
koligatif larutan adalah: penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih,
penurunan titik beku dan tekanan osmotik dari larutan.
Namun sebelum itu kita harus mengetahui hal- hal
berikut :
• Molar, yaitu jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter
larutan(mol/L)
• Molal, yaitu jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg
larutan(mol/Kg)
• Fraksi mol, yaitu perbandingan mol zat terlarut
dengan jumlah mol total larutan(mol zat pelarut+mol zat terlarut)
X
terlarut= n terlarut/n terlarut+n pelarut
Xpelarut=n
pelarut/n terlarut+n pelarut(1).
Penurunan titik beku larutan mendiskripsikan bahwa
titik beku suatu pelarut murni akan mengalami penurunan jika kita menambahkan
zat terlarut didalamnya.
Sebagai contoh air murni membeku
pada suhu 0 C akan tetapi jika kita melarutkan contoh sirup atau gula
didalamnya maka titik bekunya akan menjadi dibawah 0 C. Sebagai contoh larutan
garam 10% NaCl akan memiliki titik beku -6 C dan 20% NaCl akan memiliki titik
beku -16 C.
Penurunan
Titik Beku Larutan-Definisi dan Penyebabnya
Tahukah
kamu apa yang dimaksud dengan penurunan titik beku? Kita tahu bahwa air murni
membeku pada suhu 0oC, dengan adanya zat terlarut misalnya saja kita
tambahkan gula ke dalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan
sama dengan 0oC, melainkan akan turun dibawah 0oC, inilah
yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”.
Jadi larutan akan memiliki titik
beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Sebagai contoh
larutan garam dalam air akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan
dengan pelarut murninya yaitu air, atau larutan fenol dalam alkohol akan
memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya
yaitu alkohol.
Mengapa hal ini terjadi? Apakah zat
terlarut menahan pelarut agar tidak membeku? Penjelasan mengapa hal ini terjadi
lebih mudah apabila dijelaskan dari sudut pandang termodinamik sebagai berikut.
Contoh, air murni pada suhu 0oC.
Pada suhu ini air berada pada kesetimbangan antara fasa cair dan fasa
padat. Artinya kecepatan air berubah wujud dari cair ke padat atau
sebaliknya adalah sama, sehingga bisa dikatakan fasa cair dan fasa padat pada
kondisi ini memiliki potensial kimia yang sama, atau dengan kata lain
tingkat energi kedua fasa adalah sama.
Besarnya potensial kimia
dipengaruhi oleh temperatur, jadi pada suhu tertentu potensial kimia fasa padat
atau fasa cair akan lebih rendah daripada yag lain, fasa yang memiliki
potensial kimia yang lebih rendah secara energi lebih disukai, misalnya pada
suhu 2oC fasa cair memiliki potensial kimia yang lebih rendah
dibanding fasa padat sehingga pada suhu ini maka air cenderung berada pada fasa
cair, sebaliknya pada suhu -1oC fasa padat memiliki potensial kimia
yang lebih rendah sehingga pada suhu ini air cenderung berada pada fasa padat.
Apabila ke dalam air murni kita
larutkan garam dan kemudian suhunya kita turunkan sedikit demi sedikit, maka
dengan berjalannya waktu pendinginan maka perlahan-lahan sebagian larutan akan
berubah menjadi fasa padat hingga pada suhu tertentu akan berubah menjadi fasa
padat secara keseluruhan. Pada umumnya zat terlarut lebih suka berada pada fasa
cair dibandingkan dengan fasa padat, akibatnya pada saat proses pendinginan
berlangsung larutan akan mempertahankan fasanya dalam keadaan cair, sebab
secara energi larutan lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa
padat, hal ini menyebabkan potensial kimia pelarut dalam fasa cair akan lebih
rendah (turun) sedangkan potesnsial kimia pelarut dalam fasa padat tidak
terpengaruh.
Maka akan lebih banyak energi yang
diperlukan untuk mengubah larutan menjadi fasa padat karena titik bekunya
menjadi lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya. Inilah sebab mengapa
adanya zat terlarut akan menurunkan titk beku larutannya.
Pembentukan suatu larutan tidak menimbulkan pengaruh terhadap sifat-sifat
kimia zat-zat penyusun larutan tersebut. Air suling (air murni) dan air sumur
memperlihatkan reaksi yang sama saja, misalnya direaksikan dengan logam
natrium. Akan tetapi sifat-sifat fisis suatu zat yang sering berubah tatkala
zat itu menjadi komponen larutan. Pada suhu 20oC air murni pasti
membeku, sedangkan air yang dicampur dengan etilen glikol (zat anti beku, “antifreeze”
untuk radiator kendaraan) akan tetap cair pada suhu rendah itu (Anshory, 1994:
2).
Terdapat empat sifat yang berhubungan dengan larutan encer atau kira-kira
pada larutan yang lebih pekat, yang tergantung pada jumlah partikel terlarut
yang ada. Jadi, sifat-sifat tersebut tidak tergantung pada jenis larutan.
Keempat sifat tersebut ialah penurunan tekanan uap, peningkatan titik didik,
penurunan titik beku, dan tekanan osmosisi. Pada tahun 1880-an kimiawan Prancis
F. M. Raoult mendapati bahwa melarutkan suatu zat terlarut mempunyai efek
penurunan tekanan uap dari pelarut. Banyak penurunan tekanan uap (DP) terbukti
sama dengan hasil kali fraksi mol terlarut (XB) dan tekanan uap
pelarut murni (PAo), yaitu:
DP = XB.PAo
Dalam dua larutan komponen, XA + XB = 1, maka XB
= 1-XA. Juga apabila tekanan uap pelarut di atas larutan
dilambangkan PA, maka P = PAo-PA.
Sehingga dapat ditulis kembali menjadi:
PAo - PA = (1-XA)
PAo
Dan penataan ulang persamaan ini menghasilkan bentuk yang umum dikenal
dengan Hukum Raoult. Hukum Raoult menyatakan bahwa “Tekanan uap pelarut di atas
suatu larutan (PA) sama dengan hasil kali tekanan uap pelarut murni
(PAo) dengan fraksi mol dalam larutan (XA)”.
Apabila zat terlarut mudah menguap dapat ditulis pula PB = XB.PBo.
Dalam larutan ideal semua komponen (pelarut dan zat terlarut) mengikuti Hukum
Raoult pada seluruh selang konsentrasi. Namun zat terlarut dalam larutan tak
ideal encer mengikuti Hukum Hendry, bukan Hukum Raoult (Petrucci, 1984: 63-64).
Titik beku larutan lebih rendah dari pada titik beku pelarut yang murni.
Larutan gula misalnya membeku di bawah suhu 0oC. Selisih antara
titik beku larutan dengan titik beku pelarut disebut penurunan titik beku
larutan (DTf). Penurunan titik beku larutan ini juga sebanding dengan
konsentrasi zat yang terlarut. Dan hubungan ini dapat dinyatakan dengan rumus
DTf =
m. Kf
Seperti halnya dengan kenaikan titik didih, maka penurunan titik beku
larutan ini juga dapat dipakai untuk menentukan berat molekul zat yang
dilarutkan (Sastrawijaya, 1993: 84).
Larutan yang mengandung zat terlarut tak volatil dapat menurunkan tekanan
uap pelarut. Semakin tinggi konsentrasinya maka semakin besar penurunan tekanan
uapnya. Biasanya bila berbicara tentang titik beku atau titik didih, orang
sepakat bahwa itu berlaku untuk kondisi 1 atm. Istilah yang lebih eksak untuk
titik itu adalah titik beku dan titik beku normal. Dalam lampiran kita dapat
mempunyai harga-harga Tf dan Tb untuk sejumlah zat.
Metode untuk menduga Tb biasanya kurang baik. Seperti yang
diungkapkan oleh Bondi sfus lebih besar bila molekul dapat memiliki sejumlah
orientasi dalam fase cair dibanding dalam wujud padatnya. Jadi sfus lebih kecil
untuk molekul sferik, kauk dan Tf lebih tinggi dari pada untuk
molekul berukuran sama yang anisometrik dan lentur. Bagaimanapun Eston
mengusulkan penggunaan metode interpolasi untuk mengkorelasikan titik-titik
beku pada deret homolog. Untuk deret seperti itu, ia membuat grafik (Tb
- Tf) / Tf Vs berat molekul. Kecuali barang kali untuk
anggota pertama deret grafik tersebut menghasilkan sebuah garis lurus (Reis,
1999: 1).
Perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tekanan uap untuk
konsentrasi zat terlarut yang cukup rendah, penurunan titik beku berkaitan
dengan molalitas total melalui
DTf =
Tfo - Tf = Kf ´ m
Dengan Kf adalah tetapan positif yang hanya bergantung pada
sifat pelarut. Gejala penurunan titik beku menyebabkan kenyataan bahwa air laut
yang mengandung garam terlarut memiliki titik beku yang lebih rendah daripada
air segar. Larutan garam pekat memiliki titik beku yang lebih rendah lagi.
Pengukuran titik beku seperti halnya peningkatan titik didih yang dapat
digunakan untuk menentukan massa molar zat yang tidak diketahui. Jika suatu zat
berdisosiasi dalam larutan maka molalitas total semua spesies yang ada (ionik
atau netral) harus digunakan dalam perhitungan (Norman, 2001: 167)
III.
Alat
dan Bahan
|
ALAT
|
BAHAN
|
|
1) Baskom . .
. (1)
|
1) Air aqua secukupnya
|
|
2) Gelas kimia/ gelas
beker . . .(1)
|
2) Es batu secukupnya
|
|
3) Pengaduk kaca . . . (1)
|
3) Garam secukupnya
|
|
4) Sendok . . . (2)
|
4) Larutan urea CO(NH2)2 secukupnya
|
|
5) Serbet . . . (1)
|
5) Larutan KOH secukupnya
|
|
6)
Tabung
reaksi . . . (1)
|
6)
Thermometer
. . . (1)
|
|
|
7)
Tisu
gulung . . . (1)
|
IV.
Prosedur
Kerja
1. Menyiapkan
alat dan bahan
2. Memecahkan
es batu di dalam baskom sampai menjadi butiran-butiran kecil
3. Memasukkan
butiran-butiran es batu ke dalam gelas kima sebanyak 8 sendok
4.
Menambahkan 8 sendok makan garam
dapur ke dalam gelas kimia tersebut. Kemudian mengaduknya sehingga bercampur
rata. Campuran ini dinamakan campuran pendingin.
5. Memasukkan
air ke dalam tabung reaksi sebanyak 3 ml dan memasukkannya ke dalam campuran
pendingin.
6. Mengaduk
campuran pendingin menggunakan pengaduk kaca dengan gerak naik turun sampai air
membeku seluruhnya.
7. Mengeluarkan
tabung reaksi dari campuran pendingin. Dengan hati-hati mengaduk campuran dari
tabung itu dengan menggunakan termometer secara naik turun. Membaca skala suhu
yang di tunjukkan pada termometer dan mencatat hasilnya.
8. Ulangi langkah 3-7 dengan larutan yang berbeda yaitu
Larutan urea 1 m dan 2 m, masing - masing sebanyak 3 mL dan larutan NacL 1 m dan 2 m
masing-masing sebanyak 3 mL.
9. Bila
es batu dalam campuran pendingin telah banyak yang mencair, lalu menambahkan
kembali es batu secukupnya dengan garam seperlunya.
V.
Data
Pengamatan
|
No
|
Percobaan
|
Suhu
|
|
1.
|
Air
Aqua
|
0oC
|
|
2.
|
Larutan
Urea
|
-1oC
|
|
3.
|
Larutan
KOH
|
-2oC
|
VI.
Analisa
Data
Pada
percobaan I titik beku air mencapai suhu 0oC. Dari data di
atas dapat diketahui bahwa air memiliki titik beku terbesar dari semua larutan.
Ini diakibatkan karena sebagian partikel air dan sebagian partikel - partikel
terlarut membentuk ikatan baru. Sehingga ketika membeku yang memiliki titik
beku paling tinggi yaitu air akan membeku terlebih dahulu kemudian diikuti oleh
molekul larutan. Penambahan zat terlarut dalam pelarut akan mengakibatkan
peningkatan konsentrasi yang mengakibatkan semakin rendah titik bekunya. Dari
percobaan ini membuktikan bahwa titik beku air sesuai dengan teori.
Pada percobaan
II mengalami kesulitan untuk mencapai
suhu yang stabil. Dimana pada percobaan pertama suhunya mencapai 1oC,
kedua 3oC, ketiga 0oC dan pada percobaan
terakhir mencapai suhu -1oC. Perbedaan ini mungkin
saja disebabkan oleh es batu yang
digunakan untuk membekukan KOH ini sedikit demi sedikit mulai mencair. Oleh karena itu agar KOH ini membeku untuk mencapai suhu -1oC, es batu yang ada di dalam gelas kimia perlu diberi garam dapur lebih
banyak lagi sehingga es batu yang ada tetap membeku atau dengan kata lain tidak
cepat mencair, sebab garam dapur ini dapat mengikat oksigen yang ada pada air
dalam bentuk es batu. Selain itu mungkin juga disebabkan oleh keadaan sekitar
lingkungan dari sistem ini (larutan).
Pada
percobaan II titik beku Larutan Urea mencapai suhu -2oC dan percobaan
III titik
beku Larutan KOH mencapai suhu -1oC. Pada percobaan II dan III
terdapat perbedaan yaitu titik
beku larutan non elektrolit dan larutan elektrolit berbeda karena zat
elektrolit sebagian atau seluruhnya terurai menjadi ion. Larutan elektrolit
mempunyai sifat koligatif lebih besar daripada sifat koligatif non elektrolit. Larutan
elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, karena larutan
elektron itu terurai jadi partikel – partikel yang berupa ion. Larutan non
elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena
larutan non elektron itu tidak terurai jadi partikel – partikel yang berupa ion.
Penurunan titik beku larutan berbanding lurus dengan jumlah partikel zat dalam
larutan. Makin besar jumlah partikel zat, maskin besar penurunan titik beku
larutan. Oleh karena itu, jumlah partikel KOH lebih besar dari jumlah partikel
urea, maka penurunan titik beku KOH lebih besar daripada penurunan titik beku
larutan urea.
Jadi secara
keseluruhan titik beku yang di peroleh dari masing-masing larutan mencapai suhu
normal dari 0oC, -1oCdan -2oC
VII.
Kesimpulan
Percobaan
Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan dapat ditarik kesimpulan dari
praktikum penurunan titik beku larutan adalah sebagai berikut.
a.
Titik beku aqua
yaitu 0oC
b.
Titik beku KOH
(Non Elektrolit) yaitu -1oC
c.
Titik beku Urea
(Elektrolit) yaitu -2oC
d.
Titik Beku Larutan
lebih rendah daripada titik beku pelarut (air).
e.
Titik beku larutan
elektrolit lebih rendah daripada titik beku larutan non elektrolit dalam
konsentrasi sama.
VIII.
Daftar
Pustaka
Purba, Michael. 2007. Kimia untuk SMA Kelas XII.
Jakarta: Erlangga.
www.google.com
Nunukan, 26 November
2011
Mengetahui,
Siswa Guru
Yuni kartika Wigati Ritma M. S.Pd
Nis. 9944990644 NIP.197502152000122003
Tidak ada komentar:
Posting Komentar