Untuk larutan yang memiliki kesamaan konsentrasi atau glukosa 1 m dan sukrosa 1 m apakah terjadi perbedaan titik beku larutan jelaskan mengapa demikian?

Cermati gambar di bawah ini!

Hal apakah yang terpikir olehmu? Mengapa es puter di dalam gerobak tetap dingin walaupun sudah berkeliling dalam waktu lama? Apakah si penjual membawa kulkasnya? Lalu bagaimana menjaga agar es putarnya tetap membeku? Atau mengapa pada saat memasak sayuran, garam selalu ditambahkan setelah air mendidih?

Es putar adalah es krim untuk masyarakat kelas bawah selain rasanya yang enak harganya juga cukup murah dan terjangkau. Ada hal yang menarik dari para penjual Es putar ini mereka berkeliling dari satu tempat ke tempat yang lain untuk menjual es mereka tanpa membawa lemari es (kulkas) hanya membawa gerobak mereka yang berisi es batu secukupnya tetapi Es putar atau es tong-tong mereka tidak mencair padahal hampir seharian mereka menjajakan dagangan mereka, mereka hanya menambahkan garam pada Es batu yang mereka bawa untuk menjaga Es putar mereka tidak cepat mencair. Sama halnya dengan proses memasak yang terdapat pada gambar di sebelahnya tersebut. Ketika memasak sayuran, penambahan garam selalu dilakukan setelah air mendidih agar proses memasak tidak memakan waktu yang lama. Berdasarkan kedua fenomena tersebut, maka mari kita perhatikan bagaimana penjelasan ilmiahnya.

1. Penurunan titik beku

Titik beku larutan adalah suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatannya atau titik dimana air mulai membeku. Titik beku normal suatu zat adalah suhu pada saat zat meleleh atau membeku pada tekanan 1 atm (keadaan normal). Tekanan luar tidak terlalu berpengaruh pada titik beku. Pada tekanan 760 mmHg, air membeku pada suhu 0 oC.

Jika suatu zat terlarut ditambahkan pada suatu pelarut murni hingga membentuk larutan maka titik beku pelarut murni akan mengalami penurunan. Hal ini terjadi karena molekul molekul pelarut susah berubah menjadi fase cair karena partikel terlarut menghalangi pergerakan partikel pelarut. Misalnya, titik beku normal air adalah 0 oC. Namun dengan adanya zat terlarut pada suhu 0 oC air belum membeku. Jadi selisih titik beku pelarut (Tfo) dengan titik beku larutan (Tf) disebut penurunan titik beku (ΔTf).

Menurut Hukum Backman dan Raoult bahwa penurunan titik beku dan kenaikan titik didih berbanding langsung dengan molalitas yang terlarut di dalamnya.

Keterangan :

Tf larutan (Tb) = Titik beku larutan (°C)

Tf pelarut (Tb°) = Titik beku pelarut (°C)

ΔTf = Penurunan titik beku (°C)

m = Molalitas larutan (molal)

Kf = Tetapan penurunan titik beku molal (°C/molal )

Contoh Soal

1. Dimasukkan 18 gram glukosa (Mr = 180) ke dalam 1000 mL air. Massa jenis air = 1 g/mL dan Kf air = 1,86°C/molal. Tentukan titik beku larutan tersebut!

Penerapan Penurunan Titik Beku

• Membuat Campuran Pendingin pada Es Putar. Untuk membuat es putar diperlukan yang namanya cairan pendingin. Cairan pendingin merupakan larutan berair yang memiliki titik beku jauh di bawah 0°C. Secara sederhana, cairan pendingin dibuat dengan melarutkan berbagai jenis garam ke kepingan es batu. Pada pembuatan es putar cairan pendingin dibuat dengan mencampurkan garam dapur dengan kepingan es batu dalam sebuah bejana berlapis kayu. Pada pencampuran itu, es batu akan mencair sedangkan suhu campuran turun. Sementara itu, campuran bahan pembuat es putar dimasukkan dalam bejana lain yang terbuat dari bahan stainless steel. Bejana ini kemudian dimasukkan ke dalam cairan pendingin, sambil terus-menerus diaduk sehingga campuran membeku.

• Membuat Zat Antibeku pada Radiator Mobil. Mungkin kalian akan berpikir, bagaimana bisa air radiator di negara yang memiliki empat musim tidak membeku pada musim salju. Seharusnya di daerah yang memiliki iklim dingin, air radiator pada mobil akan mudah sekali membeku. Jika air radiator membeku maka akan merusak komponen mobil tersebut. Untuk mengatasi agar air radiator tidak mudah membeku, maka ditambahkan cairan yang sulit membeku yakni etilen glikol. Dengan penambahan cairan ini, nantinya air radiator tidak mudah membeku karena terjadi penurunan titik beku cairan radiator.

• Mencairkan Salju di Jalan Raya. Di negara-negara yang mengalami musim salju, mobil akan mengalami kesulitan saat melintasi jalan raya karena jalan raya tertutup salju yang cukup tebal. Salju ini bisa menyebabkan kendaraan tergelincir atau selip karena licin sehingga perlu dibersihkan. Untuk membersihkan salju di jalan raya biasanya ditaburi dengan campuran garam NaCl dan CaCl2. Penaburan garam ini akan menurunkan titik beku salju tersebut, sehingga salju kembali menjadi air. Semakin tinggi konsentrasi garam, maka makin menurun titik bekunya, sehingga salju akan makin banyak yang mencair.

• Antibeku dalam Tubuh Hewan. Tahukah kamu kenapa hewan yang berada di kutub utara maupun di kutub selatan tidak membeku atau mati. Hal ini disebabkan karena dalam tubuh hewan tersebut terdapat zat antibeku. Sehingga hewan yang berada di daerah yang beriklim sangat dingin mampu bertahan hidup.

• Penambahan Antibeku Pada Minyak Kelapa. Jika kita membuat minyak kelapa tradisional, minyak yang dihasilkan akan akan cepat membeku. Pada pagi hari minyak kelapa akan membeku karena memiliki titik beku yang tinggi. Untuk mengatasi hal tersebut maka pada minyak kelapa ditambahkan garam-garaman atau vitamin E agar terjadi penurunan titik beku, sehingga minyak kelapa tidak mudah membeku pada suhu rendah.

2. Kenaikan Titik Didih Larutan

Suhu pada saat tekanan uap jenuh cairan sama dengan tekanan luarnya (tekanan pada permukaan cairan) disebut dengan titik didih. Jika tekanan uap sama dengan tekanan luar, maka gelembung uap yang terbentuk dalam cairan dapat mendorong diri ke permukaan menuju fase gas.

Jika air murni dipanaskan pada tekanan 1 atm (760 mmHg), maka air akan mendidih pada suhu 100oC. Jika pada suhu yang sama dilarutkan gula, maka tekanan uap air akan turun. Jika semakin banyak gula yang dilarutkan, maka makin banyak penurunan tekanan uapnya. Hal ini mengakibatkan larutan gula belum mendidih pada suhu 100oC. Agar larutan gula cepat mendidih, diperlukan suhu yang cukup tinggi, sehingga tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan uap di sekitarnya. Selisih antara titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni disebut kenaikan titik didih (ΔTb ).

Secara umum semakin banyak zat terlarut yang dilarutkan maka kenaikan titik didih akan semakin besar sehingga persamaan untuk menentukan perubahan titik didih sebanding dengan hasil kali molalitas (m) dengan nilai Kb pelarut.

Keterangan :

Tb larutan (Tb) = Titik didih larutan (°C)

Tb pelarut (Tb°) = Titik didih pelarut (°C)

ΔTb = Kenaikan titik didih (°C)

m = Molalitas larutan (molal)

Kb = Tetapan kenaikan titik didih molal (°C/molal )

Contoh Soal

1. Dimasukkan 18 g glukosa (Mr = 180) ke dalam 1000 mL air. Massa jenis air = 1 g/mL dan Kb air = 0,52°C/molal. Tentukan titik didih larutan tersebut!

Jadi, titik didih larutan tersebut adalah 100,052°C

Penerapan Kenaikan Titik Didih

• Distilasi. Distilasi adalah proses pemisahan senyawa dalam suatu larutan dengan cara pendidihan. Larutan yang akan dipisahkan dengan zat terlarutnya, suhunya dinaikkan secara perlahan agar zat terlarut menguap dan dapat dipisahkan dengan pelarutnya. Jadi sangat penting sekali mengetahui titik didih zat terlarut agar waktu yang diperlukan untuk mendidihkan larutan tersebut dapat diketahui. Kenaikan titik didih juga digunakan untuk mengklasifikasikan bahan bakar yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

• Penambahan Garam Ketika Memasak. Pada umumnya ketika sedang memasak atau merebus sesuatu, penambahan garam biasanya dilakukan setelah air mendidih. Hal ini bertujuan mencegah agar pada proses pemasakan terjadi lebih lama. Penambahan garam ketika larutan belum mendidih akan menaikkan titik didih larutan sehingga proses memasak akan membutuhkan waktu lebih lama.

Diagram P-T

Dari diagram 3 fasa tersebut, hal apakah yang dapat kamu kemukakan? Dapatkah kalian melihat posisi dari ketiga wujud zat yang ada? Adakah pengaruh tekanan pada diagram tersebut? Lalu apa fungsi dari diagram tersebut di atas?

Diagram di atas dapat digunakan untuk menganalisa bagaimana pengaruh sifat koligatif larutan berdasarkan variabel tekanan (P) dan suhu (T). Adanya zat terlarut pada suatu larutan tidak hanya memengaruhi tekanan uap saja, tetapi juga memengaruhi titik didih dan titik beku. Keberadaan suatu zat terlarut dalam larutan menyebabkan penurunan tekanan uap yang mengakibatkan terjadinya penurunan garis kesetimbangan antarfase sehingga muncul sifat koligatif kenaikan titik didih dan penurunan titik beku. Posisi kenaikan titik didih larutan pada diagram tersebut berada di sebelah kanan dari pelarutnya yang menunjukkan jika titik didih larutan lebih tinggi dan terbentuk delta. Hal yang sama juga dialami oleh penurunan titik beku larutan yang terletak pada posisi lebih kiri dibanding pelarutnya.

Rangkuman

Kenaikan titik didih dan penurunan titik beku terjadi karena adanya interaksi zat terlarut dalam suatu pelarut.

Berdasarkan Hukum Backman dan Raoult bahwa penurunan titik beku dan kenaikan titik didih berbanding langsung dengan molalitas yang terlarut di dalamnya. Artinya semakin banyak zat terlarut dalam larutan maka penurunan titik beku dan kenaikan titik didihnya akan semakin besar pula.

Besarnya penurunan titik beku dan kenaikan titik didih larutan dirumuskan sebagai berikut:

Penugasan Mandiri

Cermati tabel di bawah ini!

Berdasarkan data tabel di atas, jawablah pertanyaan berikut ini :

1. Adakah selisih antara titik didih air dengan titik didih larutan glukosa?
2. Bagaimana perbandingan titik didih antara larutan glukosa 1 m dengan glukosa 2 m? Jelaskan mengapa demikian?
3. Bagaimana perbandingan titik didih antara larutan sukrosa 1 m dengan sukrosa 2 m? Jelaskan mengapa demikian?
4. Untuk larutan yang memiliki kesamaan konsentrasi (glukosa 1 m dan sukrosa 1 m), apakah terjadi perbedaan titik didih larutan? Jelaskan mengapa demikian!
5. Jelaskan bagaimana hubungan konsentrasi zat terlarut dengan titik didih larutan!

Kuis

Milestone