LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA MEMBANDINGKAN TITIK BEKU LARUTAN ELEKTROLIT DAN NONELEKTROLIT

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA

Membandingkan Titik Beku

Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit

A.   Tujuan

Membandingkan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit pada konsentrasi sama.

B.    Dasar Teori

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 0⁰C. 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).

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 (Gambar 6.2), 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. 

Dalam dasar teori ini akan sedikit membahas tentang sifat koligatif larutan, khususnya larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit. Zat elektrolit sebagian atau seluruhnya terurai menjadi ion-ion. Untuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit mengandung jumlah partikel lebih banyak daripada larutan nonelektrolit. Beberapa persyaratan yang perlu diketahui adalah:

     1.    Larutan berkonsentrasi sama, khususnya elektrolit memiliki harga P, Tf, dan Tb yang lebih besar daripada larutan nonelektrolit.

       2.     Harga P,Tf, dan Tb makin besar dan makin banyaknya ion pada elektrolit.

      3.    Untuk larutan berkonsentrasi tidak sama, memiliki harga (n x konsentrasi) paling besar akan memiliki harga P, Tf, dan Tb yang juga paling besar. Larutan nonelektrolit : n=1, Larutan elektrolit : n= banyaknya ion.

Rumus yang sering dipakai untuk menentukan Tb adalah :       

Tb= Kb . m. I

Rumus penurunan titik beku elektrolit :

T_f = m. K_f.i

Rumus penurunan titik beku non elektrolit :

T_f = m. K_f

C.   Alat dan Bahan

·      Alat :

1.        Gelas kimia

2.        Tabung reaksi

3.        Pengaduk kaca

4.        Termometer

·      Bahan :

1.       Es batu

2.       Garam dapur padat

3.       Larutan CO(NH₂)₂

4.       Larutan NaCl.

D.   Langkah kerja

1.       Masukkan pecahan kecil-kecil es batu dalam gelas kimia hingga ¾ dan beri 10 sendok garam dapur padat, aduk hingga rata!

2.       Masukkan 5 ml larutan urea (CO(NH₂)₂) 1 molal pada tabung reaksi kemudian, masukkan tabung reaksi tersebut ke dalam gelas kimia yang berisi pecahan es.

3.       Aduklah larutan urea tersebut hingga membeku.

4.       Keluarkan tabung reaksi dari gelas kimia dan ganti pengaduk dengan termometer.

5.       Ukur suhu konstan dari urea tersebut dan catat sebagai titik beku larutan.

6.       Ulangi langkah 1-5 untuk larutan lainnya.

E.    Hasil Kerja

No	Zat terlarut	Titik Beku (˚C)	Penurunan Titik Beku (˚C)
1.	CO(NH2)2 0,2 molal	0˚C	0˚C
2.	CO(NH2)2 0,5 molal	-1˚C	1˚C
3.	NaCl 0,2 molal	-1˚C	1˚C
4.	NaCl 0,2 molal	-3˚C	3˚C

F.    Pembahasan

∆Tf CO(NH₂)₂ 0,2 molal = 0- Tf

                                    = 0-0

                                         = 0 ˚C

∆Tf CO(NH₂)₂ 0,5 molal = 0- Tf

                                     = 0- (-1)

                                     = 1 ˚C

∆Tf NaCl 0,2 molal = 0- Tf

                             = 0- (-1)

                             = 1 ˚C

∆Tf NaCl 0,5 molal = 0- Tf

                             = 0- (-3)

                             = 3 ˚C

G.   Permasalahan

1.        Bagaimana pengaruh konsentrasi terhadap titik beku larutan ?

2.        Jelaskan perbedaan antara titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit ?

3.        Faktor apa saja yang mempengaruhi titik beku larutan ?

H.   Penyelesaian

1.       Semakin tinggi konsentrasi suatu larutan maka semakin rendah suhu titik bekunya. Maka semakin       rendah titik beku semakin tinggi penurunan titik beku.  Penurunan titik beku ini sebanding dengan konsentrasi zat terlarut. Bila konsentrasi zat terlarut semakin besar, maka penurunan titik beku semakin besar, dan sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya partikel– partikel zat terlarut di antara molekul – molekul pelarut mengurangi kemampuan molekul – molekul pelarut berubah dari fase cair ke fase padat

            2.  Perbedaan antara titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit :

a)     Larutan elektrolit memiliki harga ΔT_f  yang lebih besar dari pada larutan non    elektrolit

b)     Penurunan titik beku larutan elektrolit lebih tinggi daripada larutan nonelektrolit.

c)      Larutan elektrolit mengandung jumlah partikel lebih banyak daripada larutan non elektrolit

d)    Untuk larutan elektrolit penentuan harga ΔT_f  harus dikalikan dengan faktor ionisasinya, sedangkan untuk larutan non elektrolit tidak

3.     Faktor – faktor yang mempengaruhi titik beku larutan adalah,

a.   Konsentrasi larutan

    Semakin besar konsentrasi zat terlarut dalam suatu larutan, maka semakin rendah titik beku larutan tersebut, dan semakin rendah konsentrasi zat terlarut dalam suatu larutan maka titik beku larutan akan semakin tinggi

b.  Keelektrolitan Larutan

Larutan elektrolit akan semakin sukar membeku (titik beku lebih rendah) daripada larutan non elektrolit.

c.   Jumlah partikel

I.      Teori Kesalahan

1. Dari pengamatan yang kami lakukan terjadi perbedaan hasil suhu dengan yang semestinya. Hal ini dikarenakan beberapa faktor, seperti :

•  Kesalahan pada penggunaan termometer, setelah menggunakan, kami tidak mencucinya dengan air, sehingga suhu tidak dapat netral kembali.
•       Kesalahan membaca angka-angka yang menunjukkan suhu pada termometer
•       Es sudah meleleh dan tidak segera diganti.
•       Waktu menunggu yang kurang lama
•     Hal tersebutlah yang membuat penghitungan menjadi tidak sesuai dengan angka asli yang semestinya diharapkan.

J.     Kesimpulan

Perubahan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit dipengaruhi oleh banyaknya ion yang terkandung dalam larutan tersebut  yang biasanya disebut konsentrasi zat terlarut. Semakin banyak ion yang dibutuhkan untuk membentuk titik beku atau semakin besar konsentrasi yang terkandung dalam larutan tersebut, maka penurunan titik beku juga semakin besar dan sebaliknya. Larutan elektrolit memiliki titik beku yang lebih rendah daripada larutan nonelektrolit.

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA PENERAPAN SIFAT KOLIGATIF PADA PEMBUATAN ES KRIM

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA

Penerapan Sifat Koligatif Pada

Pembuatan Es Krim

A.   Tujuan

Mengetahui aplikasi sifat koligatif larutan pada proses pembuatan es krim.

B.    Dasar Teori

A.    Sifat Koligatif Larutan

Larutan merupakan campuran homogen antara dua atau lebih zat. Adanya interaksi antara zat terlarut dan pelarut dapat berakibat terjadinya perubahan sifat fisis dari komponen-komponen penyusun larutan tersebut. Salah satu sifat yang diakibatkan oleh adanya interaksi antara zat terlarut dengan pelarut adalah sifat koligatif larutan. Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat terlarut di dalam larutan, dan tidak dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.

Hukum Ralout merupakan dasar bagi empat sifat larutan encer yang disebut sifat koligatif (dari bahasa lain colligare, yang berarti “megumpul bersama”) sebab sifat-sifat itu tergantung pada efek kolektif jumlah partikel terlarut, bukannya pada sifat partikel yang terlibat. Keempat sifat itu ialah:

1.      Penurunan tekanan uap larutan relatif terhadap tekanan uap pelarut murni.

2.      Peningkatan titik didih.

3.      Penurunan titik beku.

4.      Gejala tekanan osmotik.

B.     Penurunan Titik Beku Larutan

Proses pembekuan suatu zat cair terjadi bila suhu diturunkan, sehingga jarak antar partikel sedemikian dekat satu sama lain dan akhirnya bekerja gaya tarik menarik antarmolekul yang sangat kuat. Adanya partikel-partikel dari zat terlarut akan mengakibatkan proses pergerakan molekul-molekul pelarut terhalang, akibatnya untuk dapat lebih mendekatkan jarak antarmolekul diperlukan suhu yang lebih rendah. Jadi titik beku larutan akan lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya. Perbedaan titik beku akibat adanya partikel-partikel zat terlarut disebut penurunan titik beku (∆T_f). Penurunan titik beku larutan sebanding dengan hasil kali molalitas larutan dengan tetapan penurunan titik beku pelarut (K_f), dinyatakan dengan persamaan:

            ∆T_{f =} K_f m atau ∆T_{f =} K_f (n x 1000/p)

            Dimana:

∆T_f = penurunan titik beku

K_f   = tetapan penurunan titik beku molal

n    =  jumlah mol zat pelarut

p    = massa zat pelarut

Titik beku larutan merupakan titik beku pelarut murni dikurangi dengan penurunan titik bekunya atauT_f = T_f ^o - ∆T_f.

C.    Penyebab dan Definisi Penurunan Titik Beku Larutan

Air murni membeku pada suhu 0^o C, dengan adanya zat terlarut misalnya saja ditambahkan gula kedalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0^o C, melainkan akan turun dibawah 0^o C, 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.

Contoh, air murni pada suhu 0^o C. 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 air 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 yang lain, fasa yang memiliki potensial kimia yang lebih rendah  secara energi lebih disukai, misalnya pada suhu 2^o C fasa cair memiliki potensial kimi yang lebih rendah dibanding fasa padat sehingga pada suhu ini maka air cenderung berada pada fasa cair, sebaliknya pada suhu -1^o C fasa padat memiliki potensial kimia yang lebih rendah sehigga 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 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 potensial 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 titik beku larutannya. Rumus untuk mencari penurunan titik beku larutan adalah sebagai berikut:

∆T_{f =} K_f . m . i

Keterangan:

∆T_f   = penuruna titik beku

∆ m = molalilatis larutan

K_f    = tetapan konstanta titik beku larutan

Jangan lupa untuk menambahkan faktor Van Hoff pada rumus di atas apabila larutan yang ditanyakan adalah larutan elektrolit.

C.   Alat dan Bahan

·      Alat :

1.     Kaleng

2.     Sendok pengaduk

3.     Wadah ukuran besar

4.     Kompor

·      Bahan :

          1.     2 sachet susu bubuk coklat

          2.     750 ml air

          3.     1 sendok teh vanili

          4.     2 sendok makan gula pasir

          5.     Garam krosok

          6.     Es batu

D.   Langkah kerja

1.   Pertama-tama campur dan aduk semua bahan susu dan air sambil dipanaskan diatas api kecil.

2.  Setelah itu sambil tetap mengaduk, campurkan dengan gula dan vanili, aduk hingga merata.

3.   Rebus adonan sambil terus diaduk-aduk hingga mendidih.

4.  Angkat adonan dari atas api sambil terus diaduk hingga dingin agar adonan tidak    menggumpal.

5.   Letakkan adonan di dalam kaleng yang sedang

6.   Letakkan es batu dan garam ke dalam wadah ukuran besar.

           7.     Letakkan kaleng yang sedang di tengah wadah ukuran besar yang dikelilingi es batu

8.   Tutup kaleng yang sedang dengan penutup, dan putar-putar kaleng tersebut

9.   Putar kaleng tersebut hingga adonannya menjadi es krim

E.    Hasil Kerja dan Pembahasan

Adonan es krim ditempatkan dalan bejana yang terendam es batu dan air yang telah diberi garam dapur sambil diputar-putar untuk memperoleh suhu yang lebih rendah dari 0^o C.

Proses tersebut mengakibatkan adonan es krim membeku dengan titik beku es beberapa derajat dibawah titik beku air murni. Hal ini terjadi karena proses perpindahan kalor dari adonan es krim ke dalam campuran es batu, air dan garam dapur.

Temperatur normal campuran es dan air adalah 0^o C. akan tetapi itu tidak cukup dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekukan es krim adalah -3^o C atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan garam dalam proses pembekuan es krim. Sebenarnya banyak bahan kimia lain yang dapat digunakan tetapi garam relatif murah. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan. Ketika es diampur dengan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat dan lezat seperti yang diinginkan.

F.    Kesimpulan

1.  Temperatur normal campuran es dan air adalah 0^oC akan tetapi tidak cukup dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekukan es krim adalah -3 ^oC atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan garam dalam proses pembuatan es krim. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan. Ketika es dicampur dengan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat sesuai keinginan.

2.  Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan, dan tidak bergantung pada jenis zat terlarut. Sifat Koligatif larutan mencakup penurunan tekanan uap jeuh, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis.

3.  Perbedaan titik beku akibat adanya partikel-partikel zar terlarut disebut penurunan titik beku (∆T_f) _.penuruna titik beku larutan sebanding dengan hasil kali molalitas larutan dengan tetapan penutrunan titik beku pelarut (K_f), dinyatakan dengan persamaan:

   ∆T_{f =} K_f m atau ∆T_{f =} K_f (n x 1000/p)