LAPORAN KIMIA MENGUKUR TITIK BEKU LARUTAN

LAPORAN KIMIA

MENGUKUR TITIK BEKU LARUTAN

Disusun oleh :

·        Ineke Hardiyanti U

SMA MARYAM SURABAYA

TAHUN PELAJARAN 2012/2013

MENGUKUR TITIK BEKU LARUTAN

I.       TUJUAN

Menentukan titik beku larutan, penurutan titik beku larutan, dan faktor – faktor yang mempengaruhinya.

II.    DASAR TEORI

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi hanya bergantung pada konsentrasi pertikel zat terlarutnya. Sifat koligatif larutan terdiri dari dua jenis, yaitu sifat koligatif larutan elektrolit dan sifat koligatif larutan nonelektrolit.

Molalitas dan Fraksi Mol

Dalam larutan, terdapat beberapa sifat zat yang hanya ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut. Oleh karena sifat koligatif larutan ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut, maka perlu diketahui tentang konsentrasi larutan.

      Molalitas (m)

Molalitas (kemolalan) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1 kg (1000 gram) pelarut. Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut :

·         Keterangan :

m = molalitas larutan (mol / kg)

n = jumlah mol zat terlarut (g / mol)

P = massa pelarut (g)

Fraksi Mol

Fraksi mol merupakan satuan konsentrasi yang semua komponen larutannya dinyatakan berdasarkan mol. Fraksi mol komponen , dilambangkan dengan adalah jumlah mol komponen dibagi dengan jumlah mol semua komponen dalam larutan. Fraksi mol adalah dan seterusnya. Jumlah fraksi mol dari semua komponen adalah 1. Persamaannya dapat ditulis. Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut:

Sifat Koligatif Larutan Nonelektrolit

Meskipun sifat koligatif melibatkan larutan, sifat koligatif tidak bergantung pada interaksi antara molekul pelarut dan zat terlarut, tetapi bergatung pada jumlah zat terlarut yang larut pada suatu larutan. Sifat koligatif terdiri dari penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik.

Penurunan Tekanan Uap

Molekul - molekul zat cair yang meninggalkan permukaan menyebabkan adanya tekanan uap zat cair. Semakin mudah molekul - molekul zat cair berubah menjadi uap, makin tinggi pula tekanan uapzat cair. Apabila tekanan zat cair tersebut dilarutkan oleh zat terlarut yang tidak menguap, maka partikel - partikel zat terlarut ini akan mengurangi penguapan molekul - molekul zat cair. Laut mati adalah contoh dari terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang tidak mudah menguap. Air berkadar garam sangat tinggi ini terletak di daerah gurun yang sangat panas dan kering, serta tidak berhubungan dengan laut bebas, sehingga konsentrasi zat terlarutnya semakin tinggi. Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis :

P⁰ - P

P⁰ > P

·         Keterangan :

P⁰ = tekanan uap zat cair murni

P = tekanan uap larutan

Pada tahun 1808, Marie Francois Raoult seorang kimiawan asal Perancis melakukan percobaan mengenai tekanan uap jenuh larutan, sehingga ia menyimpulkan tekanan uap jenuh larutan sama dengan fraksi mol pelarut dikalikan dengan tekanan uap jenuh pelarut murni. Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis. Kesimpulan ini dikenal dengan Hukum Raoult dan dirumuskan dengan. Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis :

P = P⁰ x Xp

= P⁰ x Xt

·         Keterangan :

P = tekanan uap jenuh larutan

P⁰ = tekanan uap jenuh pelarut murni

Xp = fraksi mol zat pelarut

Xt = fraksi mol zat terlarut

Kenaikan Titik Didih

Titik didih zat cair adalah suhu tetap pada saat zat cair mendidih. Pada suhu ini, tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya. Hal ini menyebabkan terjadinya penguapan di seluruh bagian zat cair. Titik didih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer. Dari hasil penelitian, ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya. Hal ini disebabkan adanya partikel - partikel zat terlarut dalam suatu larutan menghalangi peristiwa penguapan partikel - partikel pelarut. Oleh karena itu, penguapan partikel - partikel pelarut membutuhkan energi yang lebih besar. Perbedaan titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni di sebut kenaikan titik didih yang dinyatakan dengan ( ). Persamaannya dapat ditulis :

·         Keterangan :

Tb = kenaikan titik didih

kb = tetapan kenaikan titik didih molal

m = massa zat terlarut

Mr = massa molekul relative

Penurunan Titik Beku

Adanya zat terlarut dalam larutan akan mengakibatkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik beku pelarutnya. Persamaannya dapat ditulis sebagai berikut : 

·         Keterangan :

Tf = penurunan titik beku

kf = penurunan titik beku molal

m = molal larutan

Mr = massa molekul relatif

Tekanan Osmotik

Tekanan osmotik adalah gaya yang diperlukan untuk mengimbangi desakan zat pelarut yang melalui selaput semipermiabel ke dalam larutan. Membran semipermeabel adalah suatu selaput yang dapat dilalui molekul - molekul pelarut dan tidak dapat dilalui oleh zat terlarut. Menurut Van't Hoff, tekanan osmotik larutan dirumuskan:

·         Keterangan :

= tekanan osmotik

M = molaritas larutan

R = tetapan gas ( 0,082 )

T = suhu mutlak

Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

Pada konsentrasi yang sama, sifat koligatif larutan elektrolit memliki nilai yang lebih besar daripada sifat koligatif larutan non elektrolit. Banyaknya partikel zat terlarut hasil reaksi ionisasi larutan elektrolit dirumuskan dalam faktor Van't Hoff. Perhitungan sifat koligatif larutan elektrolit selalu dikalikan dengan faktor Van't Hoff :

·         Keterangan :

= faktor Van't Hoff

n = jumlah koefisien kation

= derajat ionisasi

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Rumus penurunan tekanan uap jenuh dengan memakai faktor Van't Hoff adalah :

=P⁰

Kenaikan Titik Didih

Persamaannya adalah:             =

Penurunan Titik Beku

Persamaannya adalah:             =

Tekanan Osmotik

Persamaannya adalah :            =

Titik beku larutan adalah suhu pada P tertentu dimana terjadi perubahan wujud zat cair ke zat 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.

III. ALAT DAN BAHAN

1.      Gelas kimia 500ml

2.      Tabung reaksi

3.      Pengaduk kaca

4.      Gelas ukur 10ml

5.      Larutan CO(NH₂)₂  1 M

6.      Larutan CO(NH₂)₂  2 M

7.      Larutan NaCl 1 M

8.      Larutan NaCl 2 M

9.      Es batu

10.  Garam Padat

IV. CARA KERJA

1.   Isi gelas kimia dengan es batu yang telah di potong kecil-kecil sebanyak ¾ bagian gelas kima 500ml dan tambahkan 3 sendok garam padat pada es batu tersebut.

2.   Masukkan 500ml larutan CO(NH₂)₂  1 M ke dalam tabung reaksi, kemudian masukkan tabung tersebut ke dalam gelas kimia pada langkah 1.

3.   Aduk larutan CO(NH₂)₂  yang ada pada tabung reaksi hingga membeku.

4.   Keluarkan tabung reaksi dan biarkan larutan beku di dalamnya meleleh sebagian.

5.   Ganti pengaduk dengan thermometer.

6.   Ukur suhu yang tetap dari campuran zat padat dan zat cair dalam tabung tersebut dan catat suhu titik beku larutan.

7.   Ulangi cara diatas untuk mencari titik beku larutan CO(NH₂)₂  2 M , Larutan NaCl 1 M ,

Larutan NaCl 2 M

V.    TABEL HASIL PENGAMATAN

Zat Terlarut	Kemolalan	Titik Beku	Selisih titik beku air dengan larutan
Air	-	0°C	-
CO(NH2)2	1	-1 °C	1°C
CO(NH2)2	2	- 1°C	1°C
NaCl	1	-3 °C	3°C
NaCl	2	- 3°C	3°C

VI.  PERTANYAAN

1.      Jelaskan pengaruh kemolalan larutan terhadap titik beku :

1.Larutan CO(NH₂)₂ 

2.Larutan NaCl

2.      Untuk molalitas yang sama , jelaskan pengaruh NaCl (zat elekrolit) di bandingkan dengan urea (zat non elekrolit) terhadap penurunan titik beku larutan! 

3.      Apa fungsi penambahan garam pada es batu ?

4.      Hitunglah titik beku larutan menggunakan rumus!

5.      Bandingkan titik beku hasil percobaan dengan titik beku hasil perhitungan!

VII.          PEMBAHASAN DAN JAWABAN

1.      PEMBAHASAN

Larutan CO(NH₂)₂ 1M yang di masukkan kedalam gelas kimia yang berisi es batu dan garam setelah diukur suhunya adalah -1 °C. Suhu ini hampir sesuai dengan hasil perhitungan titik beku larutan yaitu -1,86 °C. Larutan CO(NH₂)₂ 2M yang di masukkan kedalam gelas kimia yang berisi es batu dan garam setelah diukur suhunya adalah -1 °C. Suhu ini kurang sesuai dengan hasil perhitungan titik beku larutan yaitu -3,72 °C. Larutan NaCl 1M yang di masukkan kedalam gelas kimia yang berisi es batu dan garam setelah diukur suhunya adalah -3 °C. Suhu ini hampir sesuai dengan hasil perhitungan titik beku larutan yaitu -3,72 °C. Larutan NaCl 2M yang di masukkan kedalam gelas kimia yang berisi es batu dan garam setelah diukur suhunya adalah -3 °C. Suhu ini kurang sesuai dengan hasil perhitungan titik beku larutan yaitu -7,44 °C.

Dari data di atas dapat diketahui bahwa pada kemolalan yang sama, larutan elektrolit (NaCl) memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan larutan non elektrolit {CO(NH2)2}. Hal ini dikarenakan, larutan elektrolit memiliki sifat koligatif larutan, yaitu kenaikan titik didih dan penurunan titik beku yang lebih besar dari pada larutan non elektrolit pada konsentarsi yang sama. Selain itu, suatu zat elektrolit akan mengalami disosiasi (penguraian) menjadi ion-ion (anion kation) dalam larutan. Garam dapur (NaCl) merupakan zat elektrolit, dan di dalam larutan NaCl akan mengalami ionisasi menjadi Na+ dan Cl-. Sedangkan urea CO(NH2)2 merupakan zat non elektrolit yang dalam larutannya terdiri dari molekul-molekul urea dengan konsentrasi tetap. Oleh karena larutan elektrolit mengalami ionisasai, sehingga memiliki jumlah partikel yang lebih banyak dari pada larutan non elektrolit, maka sifat koligatif NaCl berbeda dengan sifat koligatif CO(NH2)2. hal tersebut menandakan bahwa semakin besar kemolalan suatu larutan maka semakin rendah titik beku larutannya dan semakin besar penurunan titik bekunya. Diketahui juga bahwa air memiliki titik beku terbesar dari semua larutan. Ini dikarenakan sebagian partikel air dan sebagian partikel – partikel terlarut membentuk ikatan baru. Penambahan zat terlarut dalam pelarut akan mengakibatkan peningkatan konsentrasi yang mengakibatkan semakin rendah titik bekunya

2.      JAWABAN

1. Pengaruh kemolalan urea dan garam terhadap :

a.       Titik beku larutan urea dan garam.

Semakin tinggi kemolalan urea, semakin rendah titik bekunya. Semakin tinggi kemolalan NaCl, semakin rendah titik bekunya karena larutan NaCl merupakan larutan elektrolit sehingga terurai atas ion – ion.

b.      Penurunan titik beku larutan urea dan garam.

Semakin tinggi kemolalan larutan urea maka semakin besar perbedaan penurunan titik beku karena kemolalan sebanding dengan penurunan titik beku. Semakin tinggi kemolalan NaCl, semakin besar penurunan titik beku karena selain dipengaruhi kemolalan, penurunan titik beku juga dipengaruhi oleh jenis larutannya yakni apakah elektrolit atau non elektrolit.

2. Titik beku larutan NaCl lebih rendah dari larutan urea. Begitu juga dengan penurunan titik beku larutan, penurunan titik beku larutan NaCl lebih besar daripada penurunan titik beku larutan urea, karena NaCl merupakan larutan elektrolit yang mempunyai energy ionisasi (derajat ionisasi) yang menyebabkan nilai penurunan titik beku larutan semakin besar jika dibandingkan dengan larutan urea yang merupakan larutan non elektrolit yang tidak meng-ion sehingga tidak memiliki derajat ionisasi. Hal ini sesuai dengan hukum Van’t Hoff.

3. Penambahan garam dalam es batu akan mengakibatkan peningkatan konsentrasi yang mengakibatkan semakin rendah titik bekunya.

4. ΔTf urea =M x Kf

=1M x 1,86⁰ C/m

=1,86⁰C

                                    Tf       = -1,86⁰C

ΔTf urea =M x Kf

=2M x 1,86⁰ C/m

=3,72 ⁰C

                                    Tf       = -3,72 ⁰C

ΔTf NaCl =Mx Kf x i

=1M x 1,86⁰ C/m x 2

=3,72⁰C

                                    Tf       = -3,72 ⁰C

ΔTf NaCl =M x Kf x i

=2M x 1,86⁰ C/m x 2

=7,44 ⁰C

Tf       = -3,72 ⁰C

5. Perbandingan antara titik beku NaCl dan CO(NH₂)₂  menurut percobaan dan perhitungan ada yang hampir sesuai, dan ada pula yang Kurang sesuai.berikut perbandingannya :

Zat Terlarut	Tf perhitungan	Tf percobaan	Keterangan
CO(NH2)2  1M	-1,86°C	-1 °C	Hampir sesuai
CO(NH2)2 2M	-3,72°C	- 1°C	Kurang sesuai
NaCl 1M	-3,72°C	-3 °C	Hampir sesuai
NaCl 2M	-7,44°C	- 3°C	Kurang sesuai

      Kekurang sesuaian titik beku larutan CO(NH₂)₂ 2M dan NaCl 2M menurut   percobaan dan perhitungan di sebabkan oleh : kurangnya waktu, dan kurangnya penambahan garam. pada es batu. Sehingga percobaan kurang maksimal.

VIII.       KESIMPULAN

1.Makin besar molalitas larutan, makin tinggi penurunan titik beku larutan

2. Penurunan titik beku larutan (Tf) berbanding lurus dengan molalitas larutan

3.Titik beku pelarut murni lebih tinggi daripada titik beku larutan

4.Titik beku larutan elektrolit lebih rendah daripada larutan non elektrolit pada kemolalan yang sama

5.Semakin kecil konsentrasi larutan, jarak antarion semakin besar dan ion – ion semakin bebas

6.Untuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit mengandung jumlah partikel lebih banyak daripada larutan non elektrolit

7.Larutan elektrolit mempunyai sifat koligatif lebih besar daripada sifat koligatif non elektrolit

8.Semakin tinggi kemolalan maka semakin rendah titik bekunya

9.Semakin tinggi kemolalan maka semakin besar perbedaan penurunan titik beku.