PERCOOBAAN III SIFAT KOLIGATIF LARUTAN : PENURUNAN TITIK BEKU I. TUJUAN PERCOBAAN 1.1. Mampu menjelaskan pengaruh zat terlarut pada sifat fisik pelarut murni. 1.2. Mampu menentukan konstanta kenaikan titik didih. 1.3. Mampu menentukan berat molekul suatu senyawa. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Larutan Larutan adalah campuran homogen dari molekul atom maupun ion dari dua zat atau lebih. Suatu larutan disebut suatu campuran karena susunannya berubah-ubah. Larutan disebut homogen karena susunannya seragam sehingga tidak dapat diamati adanya bagian-bagian yang berikatan bahkan dengan mikroskop sekalipun. Dalam campuran heterogen, permukaan-permukaan tertentu dapat dideteksi antara bagian-bagian dan fase-fase terpisah. Biasanya larutan berada dalam keadaan cair. Lazimnya salah satu campuran (penyusun) larutan campuran itu dibuat. Cairan ini disebut medium pelarut komponen dan yang dapat berbentuk gas. Cairan maupun zat padat dibayangkan sebagai terlarut kedalam komponen pertama disebut zat pelarut / terlarut (Solut) terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa polar untuk larutan ke dalam pelarut polar. Solvasi adalah interaksi molekul-molekul pelarut dengan partikel-partikel zat pelarut dengan partikel-partikel zat terlarut untuk membentuk gugusan.
36
Embed
137243657 PERCOBAAN III Sifat Koligatif Larutan Penurunan Titik Beku
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PERCOOBAAN III
SIFAT KOLIGATIF LARUTAN :
PENURUNAN TITIK BEKU
I. TUJUAN PERCOBAAN
1.1. Mampu menjelaskan pengaruh zat terlarut pada sifat fisik pelarut murni.
1.2. Mampu menentukan konstanta kenaikan titik didih.
1.3. Mampu menentukan berat molekul suatu senyawa.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Larutan
Larutan adalah campuran homogen dari molekul atom maupun ion dari dua zat atau
lebih. Suatu larutan disebut suatu campuran karena susunannya berubah-ubah. Larutan
disebut homogen karena susunannya seragam sehingga tidak dapat diamati adanya bagian-
bagian yang berikatan bahkan dengan mikroskop sekalipun. Dalam campuran heterogen,
permukaan-permukaan tertentu dapat dideteksi antara bagian-bagian dan fase-fase terpisah.
Biasanya larutan berada dalam keadaan cair. Lazimnya salah satu campuran
(penyusun) larutan campuran itu dibuat. Cairan ini disebut medium pelarut komponen dan
yang dapat berbentuk gas. Cairan maupun zat padat dibayangkan sebagai terlarut kedalam
komponen pertama disebut zat pelarut / terlarut (Solut) terdapat kecenderungan kuat bagi
senyawa polar untuk larutan ke dalam pelarut polar. Solvasi adalah interaksi molekul-
molekul pelarut dengan partikel-partikel zat pelarut dengan partikel-partikel zat terlarut
untuk membentuk gugusan.
(Keenan, 1991)
Bila dua atau lebih zat yang tidak bereaksi dicampur, campuran yang terjadi ada
tiga kemungkinan,
a. Campuran, contoh : campuran tanah dengan pasir, campuarn gula dengan campuran
garam.
b. Dispersi koloid, contoh : larutan tanah liat dan air.
c. Larutan sejati, contoh : larutan gula dalam air, larutan garam, larutan jenuh bila larutan
dapat melakukan lebih banyak zat terlarut dan jika kurang dari itu disebut larutan tidak
jenuh. Jika lebih dari itu disebut dengan larutan yang lewat jenuh (contoh : natrium
biosulfat).
M =
M =
Faktor-faktor yang mempengaruhi daya larut :
a. Jenis zat pelarut
b. Temperatur
c. Jenis zat terlarut.
Pengaruh temperatur tergantung dari panas pelarutan. Bila panas pelarut (ΔH)
negatif, daya larut turun dengan naiknya temperatur. Bila panas pelarut (ΔH) positif, daya
larut dengan naiknya temperatur. Tekanan tidak berpengaruh pada daya larut gas.
(Keenan, 1991)
2.2. Macam-macam Larutan
Larutan elektrolit adalah zat–zat yang menghantarkan arus listrik. Yang termasuk
larutan elektrolit dengan beberapa pengecualian, semua zat–zat anorganik (asam, basa, dan
garam).
Larutan non elektrolit adalah bahan–bahan yang bila dilarutkan dalam air tidak
menghantarkan listrik dan tetap tak berubah. Dan contohnya adalah bahan–bahan organik
seperti gula, tebu, manosa, glukosa, gliserin, etanol, dan urea. Perlu di perhatikan bahwa
suatu zat yang berperilaku sebagai elektrolit dalam air, misalnya NaCl, mungkin tak
menghasilkan larutan yang menghantarkan listrik dalam pelarut lain seperti eter atau
heksana. Dalam keadaan lebur, kebanyakan elektrolit akan menghantarkan listrik.
(Vogel, 1985)
2.3. Molalitas ( m ) dan Fraksi Mol ( x )
Kemolalan (molalitas) menyatakan jumlah mol (n) zat terlarut dalam 1000 gram
pelarut. Dirumuskan :
gr × 1000 Mr p
Atau
n P (kg)
Keterangan : Mr = massa molekul relatif zat terlarut
p = massa pelarut
n = jumlah mol terlarut
(Petrucci, 1992)
Fraksi mol adalah perbandingan jumlah mol terlarut terhadap jumlah mol seluruh
zat dalam larutan. Jika dalam larutan terdapat zat A dan zat B maka :
XA = nA dan XB = nBnB + nA nB + nA
jumlah total fraksi mol = 1
XA + XB = 1
keterangan : XA = fraksi mol zat terlarut nA = mol zat terlarut
XB = fraksi mol pelarut nB = mol zat pelarut
(Petrucci, 1992)
2.4 Pengertian Sifat Koligatif Larutan
Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang ditentukan oleh jumlah partikel zat
terlarut. Sifat koligatif ini terdiri dari 4 macam,
1. Penurunan tekanan uap (Δp)
2. Penurunan titik beku larutan (ΔTf)
3. Kenaikan titik didih (ΔTb)
4. Tekanan osmosis larutan (π)
(Miller, 1987)
Larutan-larutan yang mengandung jumlah partikel zat terlarut yang akan
memperlihatkan harga keempat jenis sifat koligatif larutan yang sama (meskipun jenis zat
dilarutkan pada masing-masing larutan itu berbeda). Semakin banyak jumlah partikel zat
terlarut, semakin besar pula harga keempat sifat koligatif larutan.
Hukum-hukum sifat koligatif menyatakan bahwa selisih tekanan uap, titik beku
dan titik didih suatu larutan dengan tekanan uap, titik beku dan titik didih pelarut murni
berbanding langsung dengan konsentrasi molal zat terlarut.
(Keenan , 1991)
2.5. Sifat-sifat Koligatif Larutan
2.51. Penurunan Tekanan Uap (Δp)
Tekanan uap (vapor pressure) adalah ukuran kecenderungan molekul-molekul
suatu cairan untuk lolos menguap. Makin besar tekanan uap suatu cairan dan mudah
molekul-molekul cairan itu berubah menjadi uap. Dalam suatu larutan partikel-partikel zat
terlarut menghalangi gerak molekul-molekul untuk berubah bentuk cair menjadi uap.
Sehingga tekanan uap jenuh larutan menjadi lebih rendah dari pada tekanan uap jenuh
larutan murni. Menurut Roult dalam percobaanya, bahwa melarutkan suatu zat terlarut
mempunyai penurunan tekanan uap pelarut.
Rumus besarnya penurunan tekanan uap :
Δp = Xt . P0
Keterangan : Δp = penurunan tekanan uap
Xt = fraksi mol zat terlarut
P0 = tekanan uap pelarut murni
(Petrucci, 1992)
2.5.2. Kenaikan Titik Didih (ΔTb)
Jika suatu cairan didiamkan dalam suatu bejana tertutup, cairan itu akan menguap
dan penguapan ini akan berhenti pada tekanan tertentu yang hanya tergantung pada suhu.
Keadaan ini disebut sebagai uap jenuh. Jika tekanan pada permukaan diperkecil, misalnya
dengan menghubungkan bejana yang mengandung cairan itu suatu pompa, titik didih akan
menurun. Selain itu, tekanan uap cairan naik seiring dengan naiknya suhu.
Tekanan uap larut merupakan salah satu sifat-sifat yang mempengaruhi atau
dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut. Jika suatu larutan non volatic atau volatil (tidak
cenderung menguap) dilarutkan dalam suatu cairan, maka tekanan uap larutan itu dikatakan
rendah. Jika kita tidak memperhatikan zat terlarut, yang dapat berdisosiasi dalam pelarut,
maka tekanan keseimbangan yang ditimbulkan oleh adanya pelarut berbanding lurus dengn
fraksi mol dalam larutan.
Menurut Hukum Roult, besarnya tekanan uap
P ≈ P0 ≈ XP
Dengan : P = tekanan uap larutan
P0 = tekanan uap murni
Xp = fraksi mol zat terlarut
Besarnya penurunan tekanan uap dalam larutan adalah :
Rumus : Xp + Xt = 1
∆H = P° + P
Dengan : ∆H = penurunan tekanan uap pelarut
P° = tekanan uap pelarut murni
Xt = fraksi ml zat terlarut
(Keenan, 1991)
∆Tb =
Apabila air sebagai pelarut murni pada suhu 1000C air akan mendidih dan
tekanan uap menjadi sebesar 1 atm. Jika kemudian kedalam air di tambah zat terlarut dan
dipanaskan dengan suhu 1000C, tenyata larutan belum mendidih. Tekanan uap
permukaannya harus pada 1 atm, yang dicapai dengan menaikan suhu larutan. Harga titik
didih larutan lebih besar daripada pelarut murni 1000C. Sehingga naiknya titik didih larutan
dari titik didih pelarutnya disebut kenaikan titik didih.
Hal ini dapat dilihat dengan jelas pada diagram berikut :
tekanan (atm)
a 1 atm c
cair
b = garis didih pelarut
padat = garis didih larutan
gas
1000C
(Suhu 0C) ∆Tb
Dengan : ∆Tb = kenaikan titik didih
Keterangan :
a = titik didih dimana air mendidih pada suhu 1000C dan tekanan uap 1 atm
b = larutan belum mendidih, titik pada suhu 1000C, P<1 atm
c = titik dimana tekanan uap jenuh larutan 1 atm, larutan mendidih pada suhu >> 1000C
Menurut Roult, kenaikan titik didih larutan berbanding lurus dengan kenaikan
titik didih molalnya, sehingga persamaannya :
∆Tb = m . Kb
gram . 1000 . Kb
Mr p
Keterangan :
m = molalitas
p = massa zat pelarut
Kb = konstanta kenaikan titik didih
(Rosenberg, 1996)
2.5.3. Penurunan Titik Beku Larutan (ΔTf)
Suatu larutan jika jumlah partikel zat terlarut semakin banyak, maka larutan
tersebut titik bekunya akan turun. Zat terlarut dalam hal ini adalah zat yang tidak pernah
menguap.
Bila kebanyakan larutan biner didinginkan, pelarut murni terkristalisasi terlebih
duhulu sebelum ada zat terlarut yang mengkristalisasi. Suhu dimana kristal-kristal pertama
berada dalam kesetimbangan dengan larutan disebut titik beku larutan. Titk beku larutan
demikian selalu lebih rendah dari titk beku pelarut murni. Dalam pelarut encer, penurunan
titik beku berbanding lurus dengan banyaknya molekul zat terlarut didalam massa tertentu
pelarut. Jadi penurunan titik beku :
ΔTf = titik beku pelarut - titik beku larutan
∆Tf = m . Kf
Dimana m adalah molalitas larutan. Jika persaman itu berlaku sampai konsentrasi
1 molal, penurunan titik beku larutan 1 molal setiap non elektrolit terlarut di dalam perlarut
itu ialah Kf yang karena itu dinamakan tetapan titik beku molal (molal freezing point
constant) pelarut itu. Nilai numerik Kf adalah khas pelarut itu masing–masing.
(Rosenberg, 1996)
2.5.4. Penurunan Titik Beku Larutan Non-Elektrolit
Titik beku dari suatu cairan adalah suhu atau temperatur pada saat tekanan uap
cairan atau larutan sama dengan tekanan uap pelarut padat murni. Suatu larutan jika jumlah
partikel terlarut semakin banyak, maka larutan tersebut titik bekunya akan turun.
P
1 atm
air murni
A
larutan
a b c d ∆Tf ∆Tb
Suhu
∆Tf =
Keterangan : A = titik triple larutan
a = titik beku larutan
b = titik beku air
c = titik didih air
d = titik didih larutan
Titik beku normal merupakan suhu dimana garis kesetimbangan padatan
cairannya berpotongan dengan garis tekanan 1 atm. Karena titik tripel baru untuk larutan
terletak disebelah kiri dari titik tripel pelarut murni, maka titik beku larutan lebih rendah
dibanding titik beku pelarut. Menurut hukum Roult, besarnya penurunan titik beku
sebanding dengan perkalian konstanta titik beku dengan molalitas larutan.
Rumus : ∆Tf = Tf pelarut – Tf larutan
∆Tf = m . Kf
gram . 1000 . Kf
Mr p
Keterangan : ∆Tf = penurunan titik beku (0C)
Tf = titik beku (0C)
Kf = konstanta penurunan titik beku (0C/mol)
gram = massa zat terlarut (gram)
p = massa pelarut (gram)
Harga Kf berbeda bagi pelarut yang berbeda. Apabila berat molekul senyawa
diketahui, seperti pada persamaan diatas dapat digunakan untuk menentukan konstanta titik
beku pelarut, dengan menggunakan konstanta titik beku, berat molekul senyawa yang belum
diketahui dapat ditentukan. Dalam percobaan, penurunan titik beku diukur dengan
mengamati titik leleh senyawa tersebut.
Titik leleh adalah temperatur saat terjadinya perubahan fasa padat menjadi fasa
cair. Sedangkan titik beku adalah temperatur saat terjadi perubahan fasa cair menjadi fasa
padat. Titik leleh dapat diukur dengan lebih akurat dari pada titik beku. Hal ini disebabkan
karena pada pengukuran titik beku dapat terjadi ” super cooling ”.
(Brady, 1994)
Super cooling adalah pendinginan cairan dibawah titik bekunya tanpa mengubah
wujud cair menjadi padat. Ini merupakan keadaan metastabil, sebab partikel cairan
kekurangan energi, tetapi tidak berubah kedalam kisi dari kristal padat. Jika cairan ini diberi
benih, biasanya kristalisasi berlangsung dan cairan kembali pada tiitk beku normalnya.
(Daintith, 1994)
2.5.5. Penurunan Titik Beku Larutan Elektrolit
Zat elektrolit dalam air akan terurai dan terionisasi menjadi ion. Penguraian
tersebut mengakibatkan penambahan jumlah partikel, sehingga sifat koligatif larutan
elektrolit lebih besar dari pada sifat koligatif larutan non-elektrolit dengan molaritas yang
sama. Untuk larutan elektrolit berlaku persamaan : ∆Tf = m . Kf . ί
ί dirumuskan dengan : ί = 1 + (n+1) α
dengan Σ mol zat yang terionisasi Σ mol zat yang dilarutkan
Keterangan : ∆Tf = penurunan titik beku larutan
m = molalitas zat terlarut
Kf = tetapan penurunan titik beku
α = derajat disosiasi
n = bilangan total ion jika terdapat disosiasi sempurna
ί = faktor Van’t hoff
Tabel beberapa pelarut dan tetapannya
Pelarut Titik Beku Kf
Air (H2O) 00C 1.86
Etanol (C2H5OH) -1150C 2.0
Kloroform (CHCl3) -640C 4.8
Karbon tetra klorida (CCl4) -220C 3.0
Benzena (C6H6) 50C 5.0
(Petrucci, 1992)
2.5.6. Tekanan Osmosis (π)
Tekanan osmosis adalah proses lewatnya pelarut dalam larutan encer menuju
kelarutan yang lebih pekat melalui lapisan tipis yang selektif dalam melewatkan pelarut,
tetapi tidak melewatkan zat terlarut. Lapisan tipis tersebut disebut membran semi permeabel,
biasanya terbuat dari bahan-bahan organik. Untuk lapisan encer, tekanan osmotik berbanding
lurus dengan molaritas (M) zat terlarut, sehingga persamaannya :
Maka : π = M . R . T
Keterangan : π = tekanan osmosis (π)
R = tetapan Roult = 0,082 (atm/mol . K)
T = suhu mutlak (0K)
M = molaritas larutan (mol / L)
(Keenan, 1989)
α =
2.6. Larutan Zat Terlarut dan Pelarut
Larutan adalah suatu campuran yang homogen yang komponennnya dapat
berbeda. Misal sejumlah garam larut dalam air. Pada suatu larutan yang mengandung air,
maka air selalu dianggap sebagai solven, meskipun jumlahnya sedikit. Oleh karena itu, air
dikenal sebagai pelarut universal. Sedangkan solut atau zat terlarut adalah zat yang berada
pada larutan yang umumnya dalam jumlah kecil. Larutan pekat adalah solut yang
konsentrasinya relatif tinggi.
(Brady, 1994)
2.7. Pengaruh zat terlarut dalam larut
Pelarut adalah gaya tarik-menarik intermolekul antara pelarut dan zat terlarut.
Apabila pelarutnya air disebut hidrasi. Suatu larutan dimana terjadi titik kesetimbangan
antara zat-zat terlarut dan zat-zat yang tidak terlarut disebut dengan kejenuhan larutan. Pada
saat titik ini tercapai jumlah partikel zat terlarut dalam larutan akan konstan. Karena tiap
partikel zat terlarut yang bisa larut ditempati oleh rekristalisasi zat yang terlarut.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pelarutan :
a. Sifat-sifat pelarut
b. Sifat-sifat zat terlarut
c. Tekanan
d. Suhu
Faktor-faktor yang mempengaruhi banyak tidaknya zat terlarut :
a. Pengadukan
b. Kenaikan suhu
c. Besar kecilnya partikel zat terlarut
( Miller. 1987 )
2.8. Massa Molekul Relatif (Mr)
Massa molekul relatif (Mr) adalah bilangan yang menyatakan harga perbandingan
massa satu molekul suatu senyawa dengan 1/12 massa satu atom karbon -12. Mr sama dengan
jumlah massa atom relatif (Ar) dari semua atom penyusun.
(Miller, 1987)
2.9. Perubahan Fasa Zat
Bila zat padat dipanaskan, mula-mula pada suhu sedikit dibawah titik lelehnya
kemudian suhunya mulai naik ketika titik lelehnya tercapai suhunya akan tetap sampai
seluruh bagian zat meleleh. Demikian juga dengan proses pembekuan, suhunya akan konstan
sampai tercapai titik beku tersebut.
1. diagram pemanasan
suhu
2. diagram pendinginan
suhu
3. diagram supercooling
suhu
perubahan panas
(Brady, 1994)
2.10. Analisis bahan
2.10.1. Asam Stearat (CH3(CH2)10COOH)
Sifat fisik : Berbentuk padat, berwujud kristal putih, tidak berwarna, tidak larut
dalam air, tetapi larut dalam alkohol, kloroform
Sifat kimia : Memiliki rumus molekul (CH3(CH2)10COOH), titik didih 2250C,
titik leleh 440C, berat jenis 0,8.
(Daintith, 1994)
2.10.2. Asam Benzoat (C6H 5COOH)
Sifat fisik : Berwujud kristal putih, sedikit larut dalam air
Sifat kimia : Memiliki rumus molekul (C6H 5COOH), titik didih 2490C, titik
leleh 122,40C, berat jenis 1,27
(Daintith, 1994)
2.10.3. Aquades (H2O)
Sifat fisik : Tidak berwarna, berbentuk cair
Sifat kimia : Mempunyai rumus molekul H2O, titik leleh 0,0000C, titik didih
1000C, titik beku 00C, berat jenis 1,000 (40C)
(Daintith, 1994)
III. METODE PERCOBAAN
3.1. Alat dan Bahan
3.1.1. Alat
3.1.1.1. Neraca ohaus
3.1.1.2. Gelas Beker
3.1.1.3. Pemanas Spirtus
3.1.1.4. Pipa Kapiler
3.1.1.5. Termometer
3.1.1.6. Statif dan Klem
3.1.1.7. Pengaduk
3.1.1.8. Tabung reaksi
3.1.1.9. Kaca arloji
3.1.1.10. Kaki tiga (tripot)
3.1.1.11. Lumpang
3.1.1.12. Mortal
3.1.1.13. Kasa asbes
3.1.1.14. Isolasi / selotip
3.1.2. Bahan
a. Asam Stearat (CH3(CH2)10COOH)
b. Asam Benzoat (C6H 5COOH)
c. Aquades (H2O)
3.2. Gambar Alat
Neraca ohaus Pengaduk tripot Termometer Statif dan penjepit