Laporan Praktikum Kimia Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Titik beku adalah suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatannya. Titik beku larutan lebih rendah daripada titik beku pelarut murni.Hal ini disebabkan zat pelarutnya harus membeku terlebih dahulu, baru zat terlarutnya. Jadi larutan akan membeku lebih lama daripada pelarut. Setiap larutan memiliki titik beku yang berbeda.

Titik beku suatu cairan akan berubah jika tekanan uap berubah, biasanya diakibatkan oleh masuknya suatu zat terlarut atau dengan kata lain, jika cairan tersebut tidak murni, maka titik bekunya berubah (nilai titik beku akan berkurang).

Seperti yang kita tahu bahwa titik beku pelarut murni berada pada suhu 0ºC, tapi dengan adanya zat terlarut misalnya saja kita tambahkan gula ke dalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0ºC lagi, melainkan akan turun menjadi dibawah 0ºC, dan inilah yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”.

Dalam percobaan ini akan diteliti tentang perubahan titik beku pelarut murni yang telah ditambahkan zat terlarut lain kedalamnya dan mencoba pembuktian bahwa titik beku larutanya akan lebih rendah dibandingkan pelarut murninya.

Titik beku adalah suhu pada pelarut tertentu di mana terjadi perubahan wujud zat cair ke padat. Pada tekanan 1 atm, air membeku pada suhu 0°C karena pada suhu itu tekanan uap air sama dengan tekanan uap es. Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (Δ Tf = freezing point depression). Pada percobaan ini ditunjukkan bahwa penurunan titik beku tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi partikel dalam larutan.Oleh karena itu, penurunan titik beku tergolong sifat koligatif.

Penurunan titik beku adalah selisih antara titik beku pelarut dan titik beku larutan dimana titik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarut.Titik beku pelarut murni seperti yang kita tahu adalah 0ºC. dengan adanya zat terlarut misalnya saja gula yang ditambahkan ke dalam air maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0ºC melainkan akan menjadi lebih rendah di bawah 0oC itulah penyebab terjadinya penurunan titik beku yaitu oleh masuknya suatu zat terlarut atau dengan kata lain cairan tersebut menjadi tidak murni, maka akibatnya titik bekunya berubah (nilai titik beku akan berkurang).

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).

Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut, maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:

1. Penurunan tekanan uap jenuh
2. Kenaikan titik didih
3. Penurunan titik beku
4. Tekanan osmosis

Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat Larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion.Dengan demikian sifat koligatif larutan dibedakan atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif larutan elektrolit.

Adanya partikel zat terlarut yang tidak mudah menguap dalam larutan dapat mengurangi kemampuan zat pelarut untuk menguap, sehingga tekanan uap larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni. Adanya partikel zat terlarut tersebut juga akan mengakibatkan kanaikan titik didih dan penurunan titik beku larutan. Menurut hokum Roult, besarnya penurunan tekanan uap larutan, kenaikan titik didih, dan penurunan titik beku larutan yang mengandung zat terlarut tidak mudah menguap dan tidak mengalami disosiasi (larutan non elektrolit), sebanding dengan banyaknya partikel zat terlarut. Besarnya kenaikan titik didih larutan 1 molal disebut kenaikan titik didih molal, Kb. Sedangkan besarnya penurunan titik beku larutan 1 molal disebut penurunan titik beku molal, Kf. Untuk larutan encer berlaku:

ΔTb = m x Kb

ΔTf = m x Kf

Dengan : ΔTb = Kenaikan titik didih larutan

ΔTf = Penurunan titik beku larutan

Kb = kanaikan titik didih molal

Kf = penurunan titik beku molal

M = Molalitas larutan

Besarnya molalitas larutan yang sejenis sebanding dengan massa zat terlarut dan berbanding dengan massa molekul zat terlarut. Jika massa zat terlarut dan massa zat pelarut diketahui, maka massa molekul zat terlarut dapat ditentukan berdasarkan sifat koligatif suatu larutan.

Untuk larutan yang mengandung zat terlarut tidak mudah menguap dan dapat mengalami disosiasi (larutan elektrolit), besarnya penurunan tekanan uap larutan, kenaikan titik didih, dan penurunan titik beku larutan, dipengaruhi oleh derajad disosiasi larutan.

Apabila sebuah larutan mempunyai tekanan uap yang tinggi pada suhu tertentu, maka molekul-molekul yang berada dalam larutan tersebut mudah untuk melepaskan diri dari permukaan larutan. Atau dapat dikatakan pada suhu yang sama sebuah larutan mempunyai tekanan uap yang rendah, maka molekul-molekul dalam larutan tersebut tidak dapat dengan mudah melepaskan diri dari larutan. Jadi larutan dengan tekanan uap yang lebih tinggi pada suhu tertentu akan memiliki titik didih yang lebih rendah.

Cairan akan mendidih ketika tekanan uapnya menjadi sama dengan tekanan udara luar. Titik didih cairan pada tekanan udara 760 mmHg disebut titik didih standar atau titik didih normal. Jadi yang dimaksud dengan titik didih adalah suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan itu sama dengan tekanan udara luar (tekanan pada permukaan cairan).

Telah dijelaskan bahwa tekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarutnya.Hal ini disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi dari pelarut sehingga kecepatan penguapan berkurang.

B. Tujuan Praktikum

1. Untuk mengamati dan mempelajari praktikum pada kenaikan titik didih dan penurunan titik beku dari beberapa larutan.
2. Mengetahui faktor-faktor penyebab kenaikan titik didih dan penurunan titik beku pada larutan elektrolit dan non-elektrolit

3.     Manfaat Praktikum.

Agar siswa memahami tentang sifat koligatif larutan dalam melakukan praktikum kenaikan titik didih dan penurunan titik beku.

Bab II. Kajian Pustaka

A. Titik Didih

Suhu dimana cairan mendidih dinamakan titik didih. Jadi, titik didih adalah temperatur dimana tekanan uap sama dengan tekanan atmosfer. Selama gelembung terbentuk dalam cairan, berarti selam cairan mendidih, tekanan uap sama dengan tekanan atmosfer, karena tekanan uap adalah konstan maka suhu dan cairan yang mendidih akan tetap sama. Penambahan kecepatan panas yang diberikan pada cairan yang mendidih hanya menyebabkan terbentuknya gelembung uap air lebih cepat. Cairan akan lebih cepat mendidih, tapi suhu didih tidak naik. Jelas bahwa titik didih cairan tergantung dari besarnya tekanan atmosfer(Brady, 1999 : 540).

Titik didih merupakan satu sifat lagi yang dapat digunakan untuk memperkirakan secara tak langsung berapa kuatnya gaya tarik antara molekul dalam cairan. Cairan yang gaya tarik antar molekulnya kkuat, titik didihnya tinggi dan sebaliknya bila gaya tarik lemah, titik didihnya rendah (Brady, 1999 : 541).

Pendidihan merupakan hal yang sangat khusus dari penguapan. Pendidihan adalah pelepasan cairan dari tempat terbuka ke fase uap. Suatu cairan dikatakan mendidih pada titik didihnya, yaitu bila suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya. Pada titik didih, tekanan uap cairan cukup besar sehingga atmosfer dapat diatasi hingga gelembung uap dapat terbentuk dipermukaan cairan yang diikuti penguapan yang terjadi di setiap titik dalam cairan. Pada umumnya, molekul dapat menguap bila dua persyaratan dipenuhi, yaitu molekul harus cukup tenaga kinetik dan harus cukup dekat dengan batas antara cairan-uap (Petrucci, 2000 : 175).

Bila dalam larutan biner, komponen suatu mudah menguap (volatile) dan komponen lain sukar menguap (non volatile), makin rendah. Dengan adanya zat terlarut tekanan uap pelarut akan berkurang dan ini mengakibatkan kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan tekanan uap osmose. Keempat sifat ini hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut dan tidak ditentukan oleh jenis zat terlarut. Seperti telah disebutkan, sifat-sifat ini disebut sifat koligatif larutan. Adanya zat terlarut (solute) yang sukar menguap (non volatile), tekanan uap dari larutan turun dan ini akan menyebabkan titik didih larutan lebih tinggi dari pada titik didih pelarutnya. Ini disebabkan karena untuk mendidih, tekanan uap larutan sama dengan tekanan udara dan untuk temperatur harus lebih tinggi (Sukardjo, 1990 : 152).

DTb = kb . m

DTb = kenaikan titik didih larutan

Kb = tetapan kenaikan titik didih molal pelarut (kenaikan titik didih untuk   1 mol zat dalam 1000 gram pelarut)

m = molal larutan (mol/100 gram pelarut)

Untuk zat terlarut yang bersifat elektrolit persamaan untuk kenaikan titik didih harus dikalikan dengan faktor ionisasi larutan, sehingga persamaannya menjadi

ΔTb = kb x m [1+(n-1) α]

Dimana,

n = jumlah ion-ion dalam larutan

α = derajat ionisasi

B. Penurunan Titik Beku

Titik beku adalah suhu pada pelarut tertentu di mana terjadi perubahan wujud zat cair ke padat. Pada tekanan 1 atm, air membeku pada suhu 0 °C karena pada suhu itu tekanan uap air sama dengan tekanan uap es. Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (ΔTf = freezing point depression). Pada percobaan ini ditunjukkan bahwa penurunan titik beku tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi partikel dalam larutan.Oleh karena itu, penurunan titik beku tergolong sifat koligatif.

Penurunan titik beku adalah selisih antara titik beku pelarut dan titik beku larutan dimana titik beku larutan lebih rendah dari titik beku pelarut. Titik beku pelarut murni seperti yang kita tahu adalah 0^oC dengan adanya zat terlarut misalnya saja gula yang ditambahkan ke dalam air maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0^oC melainkan akan menjadi lebih rendah di bawah 0^oC itulah penyebab terjadinya penurunan titik beku yaitu oleh masuknya suatu zat terlarut atau dengan kata lain cairan tersebut menjadi tidak murni, maka akibatnya titik bekunya berubah (nilai titik beku akan berkurang).

Jika suatu pelarut ditambah zat terlarut, maka titik beku larutan akan turun sesuai dengan jumlah partikel zat terlarut.

Untuk jumlah zat nonelektrolit dan zat elektrolit terlarut sama, maka titik beku larutan elektrolit akan lebih rendah karena jumlah partikel zat elektrolit lebih banyak.

DTf = kf . m

DTf = penurunan titik beku larutan

Kf = tetapan penurunan titik beku molal pelarut 

m = molal larutan (mol/100 gram pelarut)

Untuk zat terlarut yang bersifat elektrolit persamaan untuk penurunan titik beku  harus dikalikan dengan faktor ionisasi larutan, sehingga persamaannya menjadi :

ΔTf = kf . m [1+(n-1) α]

Dimana,

n = jumlah ion-ion dalam larutan

α = derajat ionisasi

Bab III. Metode Praktikum

A. Alat dan Bahan

1. Thermometer 
2. Korek api               
3. Gelas beker             
4. Pipet tetes        
5. Penjepit
6. Gelas ukur
7. Gelas kimia
8. Spiritus
9. larutan NaCl 1 m
10. larutan urea 1 m
11. Garam         
12. es batu

B. Langkah Kerja

1. Titik didih

1. Siapkan alat dan bahan yang telah ditentukan.
2. Ambilah larutan NaCl 1 molal dan urea 1 molal.
3. Kemudian tuangkan larutan NaCl dan urea kedalam gelas kimia. Selanjutnya panaskan NaCl terlebih dahulu. Titih didih diukur saat NaCl mulai mendidih menggunakan thermometer.
4. Saat sudah mulai mendidih, ukur suhunya menggunakan thermometer.
5. Catat hasilnya.
6. Kemudian lakukan hal yang sama pada larutan urea.

2. Titik Beku

1. Masukkan butiran es ke dalam gelas kimia 500 ml. Masukkan pula garam yang telah dihaluskan secukupnya.
2. Masukkan larutan NaCl kedalam tabung reaksi kurang lebih setinggi 4cm dan masukkan pula pengaduk ke dalam tabung reaksi.
3. Masukkan tabung reaksi ke dalam gelas kimia yang telah diberi es dan garam.
4. Goyangkan tabung reaksi agar larutan membeku. Tunggu beberapa saat untuk melihat apakah larutan sudah beku.
5. Ukurlah titik beku larutan.
6. Ulangi percobaan tersebut dengan menggunakan larutan Urea.
7. Hasil Dan Pembahasan

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

Hasil Pengukuran Titik Beku

Hasil Pengukuran Titik Didih

Pembahasan

Penambahan garam disini merupakan salah satu penerapan dari sifat koligatif larutan. Garam berfungsi sebagai zat yang menurunkan titik beku es batu sehingga es batu tidak cepat mencair, karena apabila tidak ada penambahan garam pada es batu, suhu didalam es batu akan lebih tinggi dari 0ºC pada saat es berubah menjadi liquid. Pada percobaan ini kita mengetahui adanya partikel zat terlarut yang tidak mudah menguap sehingga tekanan uap larutan lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni.

Perbedaan pengukuran titik beku menurut teori dan berdasarkan pengamatan sendiri kemungkinan disebabkan oleh proses pembekuan masing-masing larutan tidak sama, sehingga dalam pengukuran titik beku ini tidak diperoleh data yang akurat. Selain itu,  kekurang telitian dalam menimbang bahan, membersihkan alat kerja. Lalu, kemungkinan thermometer yang digunakan belum dalam keadaan yang stabil, dan ketika mengukur suhu larutan besar kemungkinan terjadi penambahan suhu dari dimana ketika tabung reaksi dikeluarkan dari es lalu terkena suhu luar atau suhu tangan kita sendiri serta terjadi kekurang telitian dalam pembacaan skala thermometer.

Kemungkinan lainnya adalah es batu yang digunakan kemungkinan telah mencair, sehingga memperlambat proses pembekuan larutan. Dari table diatas diketahui bahwa titik beku larutan dan titik didih larutan berbeda-beda. Seperti titik beku yaitu NaCl -5ºC dan Urea -2ºC. Dan titik didih yaitu Urea 100ºC dan NaCl 101ºC.

Bab V. Penutup

A. Kesimpulan

Semakin banyak waktu yang diberikan maka semakin rendah titik beku yang dihasilkan. Dari penelitian yang kami telah lakukan, kami dapat menyimpulkan beberapa hal sebagai berikut Penurunan titik beku dan kenaikan titik didih tidak tergantung pada komposisi kimia dari zat tersebut tetapi tergantung pada jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan, kemolalan larutan, massa zat terlarut dan massa pelarutnya.

Kenaikan titik didih dan penurunan titik beku larutan elektrolit lebih besar dari larutan nonelektrolit disebabkan adanya factor Van’t Hoff.

Perbedaan hasil pengukuran menurut teori dengan pengamatan langsung disebabkan oleh ketidaktelitian dalam mengamati skala thermometer serta pengaruh suhu luar.

Garam dapur berfungsi sebagai zat yang menurunkan titik beku es batu sehingga es batu tidak akan membeku pada suhu 0ºC, sehingga ketika sebuah tabung reaksi diletakkan didalam gelas kimia, akan terbentuk sebuah sistem antara larutan es batu yang suhunya 0ºC(l) dengan larutan uji yang ada didalam tabung reaksi.

B. Saran

Untuk penelitian kedepanya, harus lebih diperhatikan hal-hal seperti, bersihkan dulu alat-alat untuk melakukan praktikum, agar saat pengambilan data untuk laporan lebih akurat dan tepat.Teliti dalam mengambil data, menimbang bahan serta membaca thermoneter sangat penting.