Penentuan Berat Molekul Berdasarkan Penurunan Titik Beku

Judul : "Penentuan Berat Molekul Berdasarkan Penurunan Titik Beku"

Dengan Asisten Laboratorium : Kak Agnes Florida P. Saragih

                         Sifat koligatif larutan merupakan sifat-sifat yang hanya ditentukan oleh jumlah partikel dalam larutan dan tidak tergantung jenis partikelnya. Zat terlarut tertentu jika ditambahkan kedalam suatu pelarut akan menimbukan perubahan fisik pelarut tersebut besarnya sebanding dengan molalitas zat terlarut yang ditambahkan, sifat fisik tersebut bisa berupa penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis (Sukardjo, 2022)

                         Fasa larutan yang mengalami pergeseran yang menyebabkan terjadinya perbedaan dengan diagram fasa pelarut murninya. Larutan akan membeku jika temperatur larutan tersebut lebuh rendah dari titik beku larutan murninya, selisih antara titik beku larutan dengan titik beku larutan murninya disebut juga penurunan titik beku (Tf). Zat terlarut jika merupakan zat non elektrolit, maka penurunan titik bekunya sebanding dengan molalitas larutan (m). Penambahan zat terlarut tertentu pada suatu pelarut akan mempengaruhi dari sifat koligatif lainnya karena keempat sifat koligatif tersebut saling berkaitan. Titik beku adalah temperatur dimana fasa cair dari suatu larutan setimbang dengan pelarut padatnya. Larutan mempunyai titik beku yang lebih rendah daripada titik beku pelarutnya atau disebut juga dengan (Tf), alat yang digunakan untuk mengukur titik beku lautan adalah Beckman (Sukardjo, 2022).

                         Suhu pada perpotongan garis tekanan tetap pada 1 atm dengan kurva peleburan disebut titik beku. Titik didih adalah suhu perpotongan garis tekanan tetap pada 1 atm dengan kurva penguapan. Penurunan titik beku dan peningkatan titik didih, sama halnya seperti penurunan tekanan uap yang sebanding dengan konsentrasi fraksi molnya (Petruci, 2022).

                        Pembentukan suatu larutan tidak menimbulkan pengaruh terhadap sifat-sifat kimia zat-zat penyusun larutan tersebut. Air suling (air murni) dan air sumur memperlihatkan reaksi yang sama saja, misalnya direaksikan dengan logam natrium, tetapi sifat-sifat fisis suatu zat yang sering berubah tatkala zat itu menjadi komponen larutan. Pada suhu 20oC air murni pasti membeku, sedangkan air yang dicampur dengan etilen glikol (zat anti beku, "antifreeze" untuk radiator kendaraan) akan tetap cair pada suhu rendah itu (Anshory, 2023).

                       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 C. Penambahan zat terlarut misalnya saja gula yang ditambahkan ke dalam air maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0 C 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) (Taufik, 2023).

                       Larutan dalam senyawa kimia diartikan sebagai suatu campuran homogen yang terdispersi pada spesies kimia dalam skala molekular. Larutan biner merupakan larutan yang terdiri atas dua unsur, sedangkan larutan tersier (terner) merupakan larutan yang terdiri atas tiga unsur, dan kuartener terdiri atas empat unsur. Larutan mempunyai fase yang berbeda-beda. Larutan dapat berupa gas, cairan, atau padatan. Fase ini mempengaruhi sifat dari zat tersebut. Salah satunya sifat koligatif larutan. Ada dua sifat-sifat larutan. Pertama, sifat larutan yang ditentukan dari jenis dan kepekatan (konsentrasi) zat terlarut. Kedua, sifat larutan yang hanya tergantung pada konsentrasi zat terlarut saja tidak tergantung pada jenis larutan. Sifat yang seperti ini disebut sifat koligatif larutan (Purba, 2021).

                      Suatu zat terlarut yang nonvolatile akan menurunkan titik beku zat pelarutnya. Hal tersebut terjadi karena zat terlarut bersifat sukar menguap, maka pada suhu 0 C ternyata belum membeku dan tekanan permukaannya lebih kecil dari 1 atm, sehingga larutan harus dibekukan pada tekanan 1 atm dengan menurunkan suhu larutan. Penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarutnya disebut penurunan titik beku (Dogra, 2022).

                      Titik beku dan titik didih larutan tergantung pada kesetimbangan pelarut yang berada dalam larutan dengan pelarut padatan atau uap pelarut murni. Kesetimbangan yang lainnya adalah antara pelarut dalam larutan dengan pelarut murni. Pada saat kesetimbangan itu terjadi, maka pula titik beku maupun titik didihnya tercapai (Wahyuni, 2023).

                     Tetapan Kf hanya bergantung pada jenis besarnya penurunan titik beku untuk larutan 1 molal. Pada umumnya efek enurunan titik beku akan lebih besar daripada efek kenaikan titik didih atau penurunan tekanan uap. Penurunan titik beku relatif lebih banyak digunakan dalam penentuan berat molekul (Jupamahu, 2021).

                    Hukum Roult menyatakan bahwa tekanan uap suatu komponen dalam suatu larutan senilai dengan tekanan uap suatu larutan dikali dengan fraksi mol komponen yang menguap dalam larutan.

                    Harga Kf dapat diperoleh dari praktikum yang dilakukan yaitu dengan mengukur besarnya penurunan titik beku pada bagian penambahan konsentasi zat yang larut. Penurunan titik beku tergantung pada konsentrasi dari zat terlarut didalamnya. Semakin turun titik beku larutan banyak partikel dalam larutan maka titik bekunya semakin rendah sehingga perubahannya sebanding dengan perubahan konsentrasi dari larutan setelah mengalami penambahan zat terlarutnya. Zat terlarut juga dapat mempengaruhi titik beku suatu larutan selain jumlah partikel, (Harnanto, 2022).

-> Maka Dengan Praktikum, dapat dijabarkan sebagai berikut :

A. Alat : 

1. Termometer 100 C (1 buah)

2. Tabung Reaksi Besar (2 buah)

3. Pengaduk (2 buah)

4. Gelas Kimia 800 ml (1 buah)

5. Gelas Kimia 250 ml (2 buah)

6. Spatula (1 buah)

7. Kaca Arloji (1 buah)

8. Pipet Tetes (2 buah)

B. Bahan

1. Benzena (Cair, Tidak Berwarna, 20 ml)

2. Asam Benzoat (Padat, Putih, 0,15 gram)

3. Es balok (Padat, Tidak Berwarna, Secukupnya)

-> Dengan, Prosedur Kerja :

1. Disiapkan dan ditimbang gelas kimia dan tabung reaksi besar

2. Dimasukkan ke dalam tabung reaksi besar 20 ml Benzena dan ditimbang kembali tabung reaksi

3. Dimasukkan tabung reaksi ke dalam gelas kimia yang berisi es balok, lalu cairan diaduk secara teratur dan perlahan

4. Dicatat harga suhu setiap selang waktu 0,5 menit. Percobaan dihentikan bila selama 10 kali selang waktu 0,5 menit diperoleh harga suhu yang tetap dan dirata ratakan dari semua suhu yang teramati.

5. Ditimbang 0,15 gram asam benzoat, kemudian dimasukkan ke dalam pelarut murni benzena.

6. Ditentukan lagi titik beku larutan asam benzoat dengan cara seperti diatas.

7. Dihitung perbedaan titik beku larutan pelarut dan titik beku larutan.

-> Mendapatkan, Sebuah Hasil :

Tabung Kosong Benzena : 40, 22 gr

Tabung Kosong Benzoat : 41,04 gr

Gelas Kimia Kosong : 56, 23 gr

Gelas Tabung + Benzena : 56,63 gr

Tabung + Benzoat : 41,16 gr

Suhu Benzena : 9 C, 6 C, 6 C, 6 C, 6 C, 6 C, 6 C, 6 C, 6 C, 6 C

Suhu Benzoat : 10 C, 8 C, 8 C, 8 C, 7 C, 8 C , 8 C, 8 C, 8 C, 8 C

-> Reaksi Reaksi :

22 C6H6 (aq) + 9 c7H6o2 (s)  -> 15 C13H10 (aq) + 18 H2O (l)

-> Perhitungan :

Dik : Tf  pelarut (benzena) = 6,3 C

           Tf  larutan (benzena + asam benzoat) = 8,1 C

Dit : BM (Mr) Asam Benzoat?

Jawaban : Tp = Tf pelarut - Tf larutan

                      Tp = 6,3 C - 8,1 C

                            = -1,8

Tf = m . Kf (Kf benzena = (-5,12)

m = Tf / Kf = -1,8 / -5,12 = 0,3515

gr asam benzoat / p = gr benzena

m = gr / mr x 1000 / p

0,3515 = 0,15 gram / mr x 1000 / 20 gram

0,3515 = (0,15 x 20) (1000 Mr)

Mr = BM = 8534

-> Dengan, % Kesalahan = BM perhitungan - BM teoritis x 100 % / BM Teoritis

% Kesalahan = 8534 - 122,12 g  mol / 122,12 g mol x 100 %

% Kesalahan = 68, 88 %

Dokumentasi

Pembahasan :

Secara Teori, Titik beku adalah temperatur tetap dimana suatu zat tepat mengalami perubahan wujud dari cair ke padat. Setiap zat yang mengalami pembekuan memiliki tekanan 1 atm. Keberadaan partikel-partikel zat pelarut mengalami proses pengaturan molekul-molekul dalam pembentukan susunan kristal padat, sehingga diperlukan suhu yang lebih rendah untuk mencapai susunan kristal padat dari fasa cairnya. Hal ini lah yang menyebabkan terjadinya penurunan titik beku suatu larutan yang keadaannya ditambahkan zat terlarut. Faktor- faktor yang mempengaruhi kelarutan diantaranya tekanan, temperatur, dan luas penampang. Semakin tinggi tekanan dan temperatur maka semakin cepat suatu larutan untuk bereaksi (Mareh, 2021)

Secara Praktikum, Praktikum kali ini adalah Penentuan Titik Beku larutan yang mempunyai tujuan untuk menghitung tetapan penurunan titik beku molal pelarut serta menghitung berat molekul zat x yang tidak diketahui dengan menggunakan data-data titik beku yang diperoleh. Hal pertama yang dilakukan adalah menyusun rangkaian alat yang berupa gelas beaker dengan ukuran terbesar dibagian terluar, gelas beaker tersebut ditambah dengan air, es dan benzena, dan asam benzoat.  Asam Benzoat dan Benzena disini berfungsi untuk membuat es yang terdapat dalam beaker tidak cepat mencair. Didalam beaker tersebut ditambahkan beaker yang ukurannya lebih kecil. Beaker tersebut diisi dengan air secukupnya. Didalam gelas beaker yang diisi air dimasukkan satu lagi gelas beaker dengan benzena didalamnya. benzena disini berfungsi sebagai pelarut. benzena yangtelah dimasukkan didalam gelas beaker kemudian diukur titik bekunya dengan menggunakan elektroda suhu yang disambungkan dengan computer untuk mengukur titik bekunya setiap saat. Titik beku benzena ini adalah titik beku pelarut murni (T f). Titik beku pada monitor diamati, jika sudah mulai konstan dilihat keadaan dari asam asetat apakah sudah membeku atau belum. Ketika suhu kosntan dan larutan membeku maka dicatat titik bekunya. Titik beku pelarut murni yang diperoleh pada percobaan ini adalah 15 C. berikut adalah kurva yang didapat dari pengukuran titik beku asam benzoat.

Maka, Sesuai Penjelasan di atas dengan Alat, Bahan, serta Perhitungan.

Dapat Disimpulkan :

1. Titik beku (benzena) dan titik beku campuran larutan asam benzoat :

Tf = 6,3 C = benzena

Tf = 8,1 C = asam benzoat

2. Dik : m = 0,3515

gr asam benzoat = 0,15 gram

p = gr benzena = 20 gram

Dit : Mr = Bm ?

Jawaban : M = gr / Mr x 1000 / p

0,3515 = 0,15 / Mr x 1000 / 0,15

Mr = BM = 8.534

-> Tambahan, Jawaban Pertanyaan dan Tugas :

1. Tentukan Harga Kb dengan rumus 

Dik : Tb+ = 6,3 C

hp = 6,3 C / 20 = 8,315

Dit : kb

Jawaban : Kb = R (Tb*)2 / hp. 1000

Kb = 8,314 (6,3)2 / 8,315 . 1000

Kb = 1,047

2. Tentukan Berat Molekul Zat Terlarut

Dik : m = 0,3515

gr asam benzoat = 0,15 gram

p = 20 gram

Dit : Bm ?

Jawaban : m = gr / mr x 1000 / p

m = gr / mr x 1000 / p

0,3515 = 0,15 / Mr x 1000/20

Mr = BM = 8.534

Sumber :

Anshory, Irfan. 2023. Identifikasi Miskonsepsi Penurunan Titik Beku dan Kenaikan Titik Didih pada Mahasiswa Pendidikan Kimia. Jurnal Riset Pendidikan Kimia, 12 (2) ; 135 - 147.

Bird, Tony. 2022. Perbandingan Sifat Koligatif Campuran Larutan Garam Dengan Air ZamZam Berdasarkan Berat Jenisnya. Jurnal al - Kimiya, 4 (1) ; 9 - 16.

Dogra SK dan S Dogra. 2021. Kimia Fisik dan Soal-soal. Jakarta: UI Press.

Harnanto, Ari. 2022. Kimia 3. Jakarta: Pusat perbukuan Pendidikan Nasional.

Jupamahu, M.S. 2022. Kimia Fisika 1. Bandung: Departemen Kimia ITB.

Petrucci, Ralph M., 2021. Kimia Dasar Edisi Keempat Jilid 2. Jakarta : Erlangga.

Pratiwi, Widya Anisa. 2021. http://widyaannisap.blogspot.com/2013/09/praktikum-kimia-sifat-koligatif-larutan.html. diakses tanggal 20 September 2015.

Purba, Michael. 2022. Kimia Untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

Reis. 2023. Sifat-sifat Gas dan Zat Cair. Jakarta: Gramedia.

Sachri, Soebandi dan Harun. 2023. Buku Tabel Ilmu Fisika dan Kimia. Bandung: Binacipta.

Sukardjo. 2021. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rineka Cipta.

Taufik, M. 2022. http://taufik-kldp.blogspot.com/2012/10/penurunan-titik-beku-larutan.html. diakses 20 September 2015.

Wahyuni S. 2021. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Universitas Negeri Semarang.