LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK II
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIK II
PENENTUAN TITIK BEKU LARUTAN
Nama
: Desy Puspitasari
NIM
: 141810301013
Kelompok/Kelas
: II
Asisten
: Kiky Nur Wulandari
LABORATORIUM KIMIA FISIK
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JEMBER
2016
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Titik beku adalah suhu perubahan wujud cair menjadi wujud padat yang
dimiliki oleh suatu pelarut akibat tekanan uap pelarut sama dengan tekanan uap
esnya. Penurunan titik beku larutan (ΔTf = freezing point depression) adalah
selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan. Penurunan titik beku
merupakan salah satu sifat koligatif dari suatu larutan. Sifat
koligatif larutan adalah sifat larutan yang ditentukan oleh jumlah
partikel
dalam
larutan
dan
tidak
bergantung
pada
jenis
partikelnya. Penurunan titik beku ini terjadi akibat adanya
penurunan tekanan uap, sehingga larutan akan membeku pada
temperatur lebih rendah daripada pelarut murninya.
Penentuan tetapan penurunan titik beku molal dilakukan dengan
menambahkan suatu zat kedalam pelarut murni, misalnya asam cuka glasial
sebagai pelarut murni ditambahkan naftalen sebagai zat terlarutnya. Perlakuan
tersebut menyebabkan terjadinya perubahan suhu pada pelarut murni. Selisih
antara keduanya dapat digunakan untuk menghitung tetapan penurunan titik beku
pelarut. Tetapan penurunan titik beku pelarut tersebut digunakan untuk
menentukan berat molekul suatu zat x yang memiliki sifat non volatil dapat
diketahui. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka percobaan penentuan titik
beku larutan sangat penting dilakukan.
Salah satu aplikasi penurunan titik beku larutan dalam kehidupan seharihari adalah cairan pendingin pada radiator kendaraan bermotor. Cairan ini
berfungsi mentransformasikan panas mesin ke lingkungan agar mesin dapat tetap
bekerja pada suhu optimum. Cairan pada radiator dapat membeku dan dapat
mengakibatkan pecahnya saluran radiator serta mesin tidak dapat dihidupkan. Hal
yang dilakukan untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah pembuatan cairan
pendingin “Radiator Coolant” yang dibuat dengan mencampurkan cairan etilen
glikol dengan aquadestelata. Etilenglikol berfungsi sebagai anti beku pada
kendaraan bermotor yang digunakan di daerah bermusim dingin atau panas.
1.2
Tujuan
Tujuan yang akan dicapai pada praktikum mengenai entalpi pelarutan
adalah untuk menentukan tetapan penurunan titik beku molal pelarut dan
menentukan berat molekul zat non volatil yang tidak diketahui.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Material Safety Data Sheet (MSDS)
2.1.1
Akuades
Akuades disebut juga Aqua Purificata (air murni) dengan rumus molekul
H2O yang dihasilkan dengan cara distilasi. Air tidak menyebabkan iritasi apabila
terkena mata, terhirup, dan tertelan. Tindakan pertolongan pertama jika terjadi
kontak mata, kulit, terhirup, atau tertelan pada air tidak berlaku karena air tidak
berbahaya. Korban jika terjadi iritasi segera dibawa ke pihak medis. Air pada
umumnya tidak mudah terbakar dan meledak sehingga data api dan ledakannya
juga tidak ada. Air dapat bereaksi keras dengan beberapa spesifik bahan. Hindari
kontak dengan semua bahan sampai investigasi menunjukkan substansi
kompatibel. Akuades ini memiliki allotrop berupa es dan uap. Air dihasilkan dari
pengoksidasian hidrogen dan banyak digunakan sebagai bahan pelarut bagi
kebanyakan senyawa dan sumber. Akuades merupakan cairan tidak berwarna dan
tidak berbau. Derajat keasaman (pH) dari akuades adalah netral yaitu 7,0. Titik
didih dan titik lebur dari akuades berturut-turut adalah 100 oC dan 0 oC. Tekanan
uap dari akuades pada suhu 20 oC adalah 17,5 mmHg. Massa jenis dari akuades
adalah 1,00 gram/cm3. Rumus formula dari akuades adalah H 2O dengan berat
molekul 18,0134 gram/mol (Anonim, 2016).
2.1.2
Asam Asetat
Rumus molekul dari asam asetat ini adalah C2H4O2 atau biasa ditulis
CH3COOH. Asam asetat mempunyai titik lebur 16,7oC dan memiliki titik didih
pada 118oC. Asam ini memiliki massa jenis 1,05 gram/mL. Berbeda dengan massa
jenis cairannya, massa jenis uap dari asam asetat adalah 2,07 gram/L. Tekanan
uap dari asam cuka adalah 11 mmHg pada suhu 20 oC, dan 30 mmHg pada suhu
30oC. Asam asetat berbahaya jika terjadi kontak dengan kulit, mata, maupun
organ yang lain. Tindakan pertolongan pertama yang diberikan jika terkena mata
adalah membilas dengan air dan kelopak mata harus tetap terbuka menggunakan
air dingin selama minimal 15 menit, jika perlu mendapatkan saran medis. Kulit
yang kontak langsung dengan asam oksalat, cuci segera dengan air dan tutup kulit
dengan barang yang lunak. Asam oksalat apabila terhirup terlalu banyak segera
diberikan udara segar atau dipindahkan ke tempat terbuka, sedangkan apabila
tertelan jangan memaksakan dimuntahkan kecuali dengan izin tenaga medis
(Anonim, 2016).
2.1.3
Naftalen
Naftalen memiliki rumus kimia C10H8. Naftalen adalah senyawa kimia
yang memiliki wujud padat berupa kristal berwarna putih, dan berbau aromatik.
Berat molekul dari naftalen adalah 128,19 g/mol. Titik didih dan titik lebur
naftalen adalah 218oC dan 80,2oC. Naftalen mudah larut dalam air panas, metanol,
n-oktanol. Senyawa ini sangat sedikit terdispersi dalam air dingin. Naftalen sangat
berbahaya apabila tertelan, berbahaya bila kasus kontak mata (iritan), dan sedikit
berbahaya dalam kasus kontak kulit. Tindakan pertolongan pertama untuk kontak
mata yaitu periksa dan lepaskan lensa kontak, segera basuh mata dengan banyak
air mengalir selama minimal 15 menit. Kontak kulit dengan bahan ini segera cuci
dengan air yang banyak. Biarkan korban untuk beristirahat di tempat yang
berventilasi baik jika terjadi penghirupan dan jangan dimuntahkan jika tertelan,
kecuali diarahkan oleh tenanga medis untuk melakukannya (Anonim, 2016).
2.1.4
Natrium Klorida
Natrium klorida atau NaCl biasanya terkandung di dalam garam dapur.
Garam dapur berasal dari kristalisasi air laut yang kemudian dibersihkan dan
diberi beberapa kandungan mineral lain. NaCl mempunyai massa molar 58,44
gram/mol, massa jenisnya adalah 2,16 gram/cm3, titik leleh 801oC dan titik didih
1465oC. Garam dapur memiliki kelarutan dalam air sebesar 35,9 gram/100 mL air
pada suhu 25oC. Garam dapur tidak berbahaya bila tertelan namun jika dalam
jumlah banyak dapat menyebabkan penyakit tekanan darah tinggi dalam waktu
yang lama. Kulit dan mata yang terkontaminasi NaCl akan menimbulkan iritasi.
Pertolongan yang harus dilakukan apabila terkena bahan ini yaitu dengan
membilas mata dan kulit yang terkena garam dapur selama kurang lebih 15 menit
dengan air mengalir sebanyak-banyaknya. Korban yang terlalu banyak menghirup
NaCl segera diberikan udara segar, sedangkan apabila tertelan NaCl terlalu
banyak maka jangan langsung dimuntahkan. Korban diberikan air atau susu untuk
menetralisir keracunan. Penyimpanan seharusnya dilakukan di tempat yang sejuk,
kering, dan tertutup (Anonim, 2016).
2.2
Landasan Teori
Sifat–sifat koligatif adalah sifat–sifat yang hanya ditentukan oleh jumlah
partikel dalam larutan dan tidak tergantung oleh jenis partikelnya, tidak
bergantung pada ukuran ataupun berat molekul zat terlarut. Sifat koligatif larutan
dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sifat larutan non elektrolit dan
elektrolit. Hal itu disebabkan zat terlarut dalam larutan elektrolit bertambah
jumlahnya karena terurai menjadi ion-ion, sedangkan zat terlarut pada larutan non
elektrolit jumlahnya tetap karena tidak terurai menjadi ion-ion, sesuai dengan halhal tersebut maka sifat koligatif larutan non elektrolit lebih rendah daripada sifat
koligatif larutan elektrolit. Larutan merupakan suatu campuran yang homogen dan
dapat berwujud padatan, maupun cairan. Akan tetapi larutan yang paling umum
dijumpai adalah larutan cair, dimana suatu zat tertentu dilarutkan dalam pelarut
berwujud cairan yang sesuai hingga konsentrasi tertentu (Bird, 1993).
Larutan merupakan salah satu bentuk materi yang memiliki dua jenis sifat,
yaitu sifat larutan yang tergantung pada jenis zat terlarut dan sifat larutan yang
bergantung pada konsentrasi zat terlarut bukan pada jenisnya. Hubungan antara
sifat larutan dengan konsentrasi adalah berbanding lurus, sehingga sehingga
semakin besar konsentrasi yang ditambahkan dalam larutan, maka sifat larutan
seperti penurunan titik beku akan semakin besar. Larutan dengan konsentrasi yang
sama akan memberikan sifat yang sama pula. Sifat larutan yang bergantung pada
konsentrasi disebut sifat koligatif larutan (Purba, 1987).
Sifat koligatif larutan ditentukan oleh jumlah partikel yang terdapat dalam
larutan dan tidak tergantung jenis partikelnya. Sifat-sifat koligatif larutan dengan
zat terlarut yang sukar menguap adalah penurunan tekanan uap pelarut, penurunan
titik beku larutan, kenaikan titik didih larutan, dan tekanan osmosis larutan.
Perubahan wujud dari suatu zat ditentukan oleh suhu dan tekanan. Hal tersebut
berlaku pada air, dimana air dengan tekanan 1 atm memiliki titik beku 0ºC. Titik
beku tersebut akan berubah jika ditambahkan zat terlarut yang sukar menguap
seperti gula. Titik beku setelah penambahan akan menjadi lebih kecil dari titik
beku semula. Titik beku larutan lebih rendah dari pada titik beku air murni.
Perbedaan tersebut yang menyebabkan terjadinya penurunan titik beku larutan
(ΔTf) yang besarnya bergantung pada konsentrasi zat terlarut (Syukri, 1999).
Zat yang tidak mudah menguap jika dilarutkan akan menyebabkan
penurunan tenaga bebas. Penurunan tenaga bebas tersebut mengikuti persamaan
Nernst.
Gº1 - Gº = RT ln..............................................(1)
Gº1 - Gº = Penurunan tenaga bebas pelarut.................(2)
Dimana R adalah tetapan gas murni umum, T merupakan suhu mutlak dan x
adalah penurunan tenaga bebas (Tim Penyusun, 2016).
Kemampuan zat pelarut untuk berubah menjadi fase uapnya menurun
sebagai akibat dari adanya penurunan tenaga bebas. Penurunan tenaga bebas juga
membuat tekanan uap pelarut dalam larutan lebih rendah dibandingkan dengan
tekanan uap pelarut yang sama dalam keadaan murni. Penggunaan diagram fasa
dapat membantu dalam memahami pengaruh penurunan tekanan uap terhadap titik
beku larutan.
Gambar 2.1 Diagram Fasa
Sumber: Tim Kimia Fisik, 2016.
Berdasarkan diagram tersebut diketahui bahwa titik beku larutan T f lebih rendah
daripada titik beku pelarut murni T0f, sehingga besarnya penurunan titik beku
larutan adalah:
ΔTf = Tof – Tf …………………………….(3)
Penurunan titik beku besarnya tergantung pada fraksi mol pelarut. Fraksi mol zat
terlarut dinyatakan dengan X1 yang diperoleh dari persamaan X = 1-X1.
Penurunan titk beku jika dinyatakan sebagai X1 adalah sebagai berikut:
ΔTf = (R(Tof )2/ΔHf) X1 …………………..(4)
Berdasarkan persamaan di atas, diketahui bahwa ΔH f merupakan panas pencairan
pelarut. Fraksi mol dapat diubah ke dalam bentuk molalitas. Molalitas larutan (m)
dapat diperoleh dari pencampuran m mL zat terlarut ke dalam 1000 gram zat
terlarut. Berikut persamaannya:
X1 = m / (1000/M)+ m) ……………………..(5)
M merupakan berat molekul dari pelarut. Nilai X1 = mM/1000 jika larutan encer
dengan m mendekati nol. Persamaannya adalah:
ΔTf = (R(Tof )2 M.m)/1000ΔHf ………………… (6)
Dari X1 = m.M/1000 di atas diperoleh:
m = 1000 X1/M
Fraksi mol zat terlarut dapat dinyatakan dengan:
X1= m1 / (m1 + m) = (W1/M1) / {(W1/M1 + W/M)}
Dimana W1 adalah berat zat terlarut, M1 sebagai berat molekul zat terlarut dan W
sebagai berat pelarut. Larutan yang digunakan merupakan larutan encer, sehingga
(W1/M1) >>(W/M).
X1 = (W1.M) / (W.M1) dan ΔTf = (1000/kf) / M1 x (W1/W)
Harga kf dapat dihitung dengan rumus:
kf = (W.M1.ΔTf) / (1000 W1)……………(7)
Berat molekul zat terlarut dihitung berdasarkan rumus:
M1 = (1000.kf ) / ΔTf x (W1/W)………….(8)
(Tim kimia fisik, 2016).
Pengukuran titik didih dan titik beku suatu larutan dilakukan dengan suhu
yang tidak konstan. Satuan konsentrasi molal paling cocok digunakan karena
tidak bergantung pada suhu. Perubahan suhu dapat mempengaruhi volume
sehingga satuan konsentrasi molar tidak cocok. Jenis pelarut yang berbeda akan
memiliki harga ΔKf dan ΔKb yang juga berbeda. Cara untuk mengukur kedua
konstanta tersebut yaitu berdasarkan eksperimen pengukuran Tf dan Tb larutan.
Nilai ΔKf dan ΔKb hanya bergantung pada jenis pelarut (Achmad, 1996).
Besarnya tekanan uap suatu komponen dalam suatu larutan menurut
hukum Roult senilai dengan tekanan uap suatu larutan dikali dengan fraksi mol
komponen yang menguap dalam larutan. Cara untuk menentukan titik beku
larutan encer menurut Roult:
ΔTf = m. Kf..................... (9)
Dimana ΔTf merupakan penurunan titik beku, Kf merupakan tetapan penurunan
titik beku molal atau tetapan krioskopik dan m adalah kemolalan larutan.
Kesimpulan dari penjelasan tersebut adalah penurunan titik beku suatu larutan
encer berbanding lurus dengan konsentrasi massa (pada tekanan tetap) dan pada
larutan encer dengan tekanan tetap dimana semua zat terlarut yang tidak mengion
dalam pelarut yang sama dengan konsentrasi molal yang sama akan mempunyai
titik beku yang sama (Achmad, 1996).
BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Alat dan Bahan
3.1.1 Alat
- Termometer alkohol
- Tabung gelas
- Pengaduk
- Stopwatch
- Gelas beker 100 cc
- Erlenmeyer
- Gelas ukur 100 cc
3.1.2 Bahan
-
Air
Es
Garam
Asam cuka glasial
Naftalen
3.2 Skema Alat
A
B
C
D
E
Keterangan:
A. Sensor suhu
B. Tabung gelas 1
C. Pengaduk
D. Tabung gelas 2
E. Tabung gelas 3
3.3 Skema Kerja
3.3.1 Persiapan
Air, es,
garam
- Diisikan ke dalam gelas E secukupnya.
- Diisikan air secukupnya pada tabung D.
- Diambil pelarut sebanyak 20 mL dan dimasukkan ke dalam
tabung gelas B.
- Digunakan pelarut asam cuka glasial.
Hasil
3.3.2 Penentuan Tetapan Penurunan Titik Beku Molal
Asam Cuka Glasial
- Dicatat suhu pada termometer A tiap-tiap menit setelah 20 mL
asam cuka glasial pada dimasukkan dalam tabung B.
- Diamati pelarut sudah membeku atau belum ketika suhu sudah
mulai tetap.
- Diulang kedua langkah tadi sekali lagi dan dicatat titik beku
pelarut murni Tof.
- Dibiarkan pelarut mencair kembali.
- Dimasukkan naftalen (BM=128) sebagai zat pelarut.
- Dilakukan percobaan seperti ketiga langkah awal dan dicatat T f
(titik beku larutan).
- Diperoleh ∆ Tf = Tof - Tf
Hasil
3.3.3 Penentuan Berat Molekul Zat X
Zat X
- Ditambahkan 2 gram zat x pada larutan hasil pada skema 3.3.2
setelah dibiarkan mencair.
- Diamati Tf campuran seperti pada skema kerja 3.3.2.
- Dihitung ∆ Tf
- Dihitung berat molekul zat x tersebut
Hasil
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
4.1.1 Hasil Pengamatan
a. Pengukuran Titik Beku Asam Cuka Glasial
Suhu awal = 24,75oC
Menit ke
1
2
3
Temperatur
19
20,5
18,5
4
17
b. Pengukuran Titik Beku Asam Cuka Glasial Setelah Penambahan Naftalen
Suhu awal = 26oC
Menit ke
1
2
3
4
5 6
7
8
9
10 1
1
Temperatu 20,9 16 14,5 17 1 15,5 15 15 11 11 1
r
6
0
c. Pengukuran Titik Beku Asam Cuka Glasial Setelah Penambahan Naftalen dan
zat X
Suhu awal = 27oC
Menit ke
1
2
3
4
5
6
Temperatur
21
14
10,5
10
10
8
4.2.2 Pengolahan Data Hasil
a. Penentuan Nilai Kf
No
Keterangan
Hasil
Pengulangan I
Pengulangan II
.
1
Tof asam cuka
290 K
289 K
2
Tf naftalen
283 K
283 K
3
∆Tf l
6,5 K
20,98 gram
4
W asam cuka
g
5
Kf
17,46
K
mol
4.1.2 Penurunan Berat Molekul Zat X
No
Keterangan
.
Hasil
Rata – rata
289,5 K
283 K
1
2
3
4
Tf zat X
∆Tf 2
∆Tf total
BM zat X
282 K
7,5 K
14 K
56,7g/mol
4.2 Pembahasan
Percobaan terakhir pada praktikum kimia fisik 2 merupakan percobaan
mengenai penentuan titik beku larutan. Percobaan penentuan titik beku larutan ini
dilakukan dengan tujuan menentukan tetapan penurunan titik beku molal pelarut
dan menentukan berat molekul zat non volatil yang tidak diketahui. Larutan
mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari pelarutnya. Salah satu sifat penting dari
suatu larutan adalah penurunan titik beku. Titik beku adalah temperatur tetap
dimana suatu zat tepat mengalami perubahan wujud dari cair ke padat. Air
membeku pada suhu 0°C pada tekanan 1 atm, 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 (ΔTf = freezing point depression). Penurunan
titik beku tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi
partikel dalam larutan. Penurunan titik beku tergolong sifat koligatif.
Setiap zat yang mengalami pembekuan memiliki tekanan 1 atm.
Penambahan zat terlarut non volatil ke dalam suatu pelarut menyebabkan
terjadinya penurunan titik beku. 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.
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah asam cuka glasial,
naftalen dan zat X yang akan dicari berat molekulnya. Alat yang digunakan
disusun seperti pada gambar skema alat di bab 3. Langkah pertama yang
dilakukan adalah menambahkan es batu dan garam kedalam beaker glass. Garam
yang digunakan adalah garam dapur yang memiliki struktur kristal kasar.
Penambahan garam ini berfungsi untuk menurunkan titik beku air sehingga es
tidak cepat mencair sehingga tidak akan membeku pada suhu 0oC, melainkan
dibawah suhu tersebut untuk mengantisipasi pengukuran titik beku larutan yang
akan diuji apabila penurunan suhunya melewati 0oC. Ketika es dicampur dengan
garam maka sebagian akan membentuk air garam dan es secara spontan,
akibatnya air garam semakin banyak. Air didalam segumpal es terstruktur
membentuk tatanan geometrik tertentu dan kaku. Tatanan yang kaku ini akan
rusak ketika ditambahkan oleh garam. Rusaknya struktur geometrik yang kaku ini
menyebabkan es menjadi mencair akibatnya molekul-molekul air dapat bebas
bergerak dalam wujud cair, tetapi merusak struktur padat molekul-molekul es
tersebut memerlukan energi yang cukup besar. Reaksi antara garam dan es batu
termasuk reaksi eksoterm yaitu reaksi pelepasan panas atau energi. Hal tersebut
dapat terjadi karena titik beku larutan garam lebih rendah daripada titik beku
pelarut murni sehingga larutan garam melepaskan panas yang akhirnya panas
akan diterima oleh es batu dan menyebabkan es batu mencair, sementara itu
airpun mencoba membuang panas yang diterimanya. Garam yang digunakan
banyak dan tersebar merata dalam larutan garam sehingga membuat suhu larutan
menjadi semakin rendah daripada suhu es murni.
Beaker yang berukuran lebih kecil daripada beaker pertama dimasukkan
akuades kedalamnya. Fungsi akuades ini yaitu untuk menghambat
proses pendinginan yang terlalu cepat. Kemudian dimasukkan larutan
asam asetat glasial ke beaker yang lebih kecil lagi daripada beaker yang berisi
akuades. Suhu asam asetat glasial diukur setiap satu menit dan dihentikan ketika
sudah didapatkan suhu yang konstan dan semua bagian zat sudah menjadi padat.
Ketika mulai didinginkan dalam alat pendingin, larutan dalam keadaan cair dan
dalam keadaan padatannya memiliki struktur yang berbeda, dimana ketika
memadat maka suhu akan menyesuaikan dan suhu yang konstan kemudian
digunakan sebagai titik beku asam cuka glasial. Larutan asam cuka glasial
berubah wujud menjadi padatan berupa kristal putih seperti es. Suhu rata rata yang dihasilkan dari dua kali pengulangan adalah 16,5 oC.
Pengulangan ini bertujuan agar mendapatkan nilai yang lebih
presisi. Suhu yang dihasilkan dari kedua pengulangan tersebut
kemudian diambil rata-rata, sehingga titik beku asam cuka murni
dapat diketahui. Suhu tersebut digunakan sebagai titik beku
asam cuka murni (T0f). Hasil yang diperoleh memiliki tingkat
presisi yang tinggi karena titik beku asam cuka pada percobaan hampir
sama dengan titik beku asam cuka pada literatur yaitu 16,7oC.
Data pengukuran titik beku asam cuka glasial yang didapat pada dua
pengulangan tersebut dapat dilakukan pembuatan grafik yaitu sebagai berikut :
Grafk Titik Beku Asam Cuka Glasial Grafik
diatas
25
Temperatur
20
f(x) = − 0.8 x + 20.75
R² = 0.51
15
Linear ()
10
5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
menit ke -
menunjukkan tingkat kelinieran yang sangat jelek. Nilai pada menit kedua
menunjukkan peningkatan. Seharusnya data yang diperoleh memiliki nilai yang
lebih kecil dari pada nilai yang pertama. Hal ini dapat disebabkan oleh perbedaan
data yang diperoleh pada pengulangan pertama dan kedua untuk menit yang sama.
Hal tersebut menyebabkan nilai rata-ratanya menjadi sangat tinggi.
Langkah selanjutnya adalah mengukur penurunan titik beku asam asetat
glasisal setelah ditambahkan naftalen. Asam asetat glasial yang sudah membeku
dicairkan kembali dengan cara membilas dinding beaker glass dengan air. Ketika
asam asetat glasial sudah cair, ditambahkan sebanyak 1 gram naftalen dan diaduk
sampai homogen. Larutan yang sudah homogen tersebut kemudian
didinginkan dalam gelas beaker dan diamati perubahan suhunya
tiap menit hingga konstan. Titik beku asam asetat glasial rata – rata setelah
ditambahkan dengan naftalen turun hingga 10oC. Penambahan naftalen ini dapat
menurunkan titik beku asam asetat glasial. Penambahan naftalen menyebabkan
penurunan energi bebas dari pelarut, sehingga kemampuan pelarut untuk berubah
menjadi fase uapnya akan menurun pula. Tekanan uap pelarut dalam larutan akan
lebih rendah bila dibandingkan dengan tekanan uap pelarut yang sama dalam
keadaan murni.
Penurunan tekanan uap sebanding dengan penurunan titik beku, sehingga
apabila tekanan uapnya turun maka perubahan titik beku juga akan turun, dan
sebaliknya. Penurunan ini juga diakibatkan oleh adanya partikel naftalen yang
menghalangi interaksi molekul asam asetat glasial untuk menjadi padat. Naftalen
melemahkan interaksi antar molekul dalam asam asetat glasial sehingga asam
asetat glasial terganggu dan suhu yang digunakan untuk membeku menjadi
semakin kecil, sehingga titik beku larutan asam asetat glasial akan menurun
setelah terjadi penambahan naftalen.
Data pengukuran titik beku asam cuka glasial ditambah naftalen yang
didapat pada dua pengulangan tersebut dapat dilakukan pembuatan grafik yaitu
sebagai berikut :
Grafk Titik Beku Asam Cuka Glasial + Naftalen
25
Temperatur
20
f(x) = − 0.82 x + 19.63
R² = 0.76
15
Linear ()
10
5
0
0
2
4
6
8
10
12
menit ke-
Grafik diatas menunjukkan tingkat kelinieran yang sangat jelek. Nilai yang
diperoleh mengalami naik turun. Seharusnya data yang diperoleh memiliki nilai
semakin kecil dengan pertambahan menit yang terjadi. Hal ini dapat disebabkan
oleh perbedaan data yang diperoleh pada pengulangan pertama dan kedua untuk
menit yang sama. Hal tersebut menyebabkan nilai rata-ratanya menjadi sangat
rendah.
Percobaan terakhir adalah menentukan berat molekul dari zat X. Asam
cuka glasial dan naftalen yang sudah membeku dicairkan kembali dan
ditambahkan dengan 1 gram zat X. Pengukuran temperatur pada campuran
naftalen dan zat x dalam pelarut asam asetat glasial didapatkan titik beku rata –
rata sebesar 9ºC atau sekitar 282 K. Suhu yang didapatkan ini merupakan titik
beku campuran. Penurunan yang terjadi disebabkan bertambahnya jumlah zat
terlarut dalam larutan. Penurunan suhu ini semakin bertambah seiring banyaknya
jumlah zat yang ditambahkan sebab apabila semakin banyak jumlah partikel di
dalamnya maka semakin berkurang energi kinetik yang dihasilkan. Penurunan
titik beku yang terjadi dapat mengindikasikan bahwa larutan tersebut bukan
merupakan larutan murni yang disebabkan adanya penambahan zat terlarut. Data
pengukuran titik beku asam cuka glasial ditambah naftalen yang didapat pada dua
pengulangan tersebut dapat dilakukan pembuatan grafik yaitu sebagai berikut :
Grafk Titik Beku Asam Cuka Glasial + Naftalen + Zat X
25
Temperatur
20
f(x) = − 2.21 x + 20
R² = 0.77
15
10
Linear ()
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
menit ke-
Nilai yang diperoleh pada grafik menunjukkan penurunan. Waktu yang
semakin lama menghasilkan suhu yang semakin turun. Hal ini sangat sesuai
dengan yang terdapat pada literatur. Menit ke-4 menunjukkan nilai yang sama
atau tetap dengan nilai sebelumnya. Tingkat kelinieran yang dimiliki oleh grafik
ini merupakan tingkat kelinieran terbagus dibandingkan dengan grafikgrafik yang
terdapat sebelumnya.
Reaksi yang terjadi pada peristiwa penurunan titik beku campuran naftalen
dan zat x dalam pelarut asam asetat glasial adalah reaksi endodermis karena
sistem mendapatkan energi dari lingkungan yang berupa panas. Panas yang
diterima digunakan oleh sistem untuk berubah wujud menjadi padat dengan
menurunkan suhunya. Persamaan reaksi yang terjadi pada perubahan wujud
larutan asam cuka glasial menjadi bentuk padatan adalah sebagai berikut :
CH3COOH (aq) + ∆H → CH3COOH (s)
Harga Kf larutan asam cuka glasial yang didapatkan pada percobaan ini
adalah 17,46g/mol K. Harga Kf asam asetat secara teori adalah 3,9 K.g/mol
(Timothy, 2015). Perbedaan harga Kf disebabkan alat yang kurang baik, sebab
larutan tidak ditutup atau diperlakukan dengan keadaan yang vakum. Alat khusus
dibutuhkan dalam percobaan ini untuk membuat suhu es benar – benar konstan
dan stabil. Perlakuan larutan apabila dalam keadaan terbuka dapat memungkinkan
partikel atau zat dalam larutan akan berinteraksi dengan lingkungan membentuk
zat baru yang dapat mempengaruhi hasil dari percobaan yang diinginkan.
Penyebabab lainnya adalah bahan senyawa atau zat x yang tidak dapat larut pada
larutan. Hal tersebut dapat disebabkan oleh zat x sudah dalam keadaan rusak.
Harga ketetapan titik beku suatu larutan dapat digunakan untuk
menghitung berat molekul suatu senyawa atau zat yang merupakan suatu pelarut
yang ditambahkan dalam larutan. Senyawa atau zat X yang non-volatil memiliki
berat molekul 108,69 g/mol. Berat molekul senyawa ini didapatkan dengan
menentukan ∆ T f total , yaitu jumlah antara ∆ T f 1 +∆ T f 2. ∆ T f total kemudian
dimasukkan kedalam rumus yang sudah ditentukan sehingga diperoleh berat
molekul zat X sebesar56,7g/mol. Nilai yang didapat tersebut hampir mendekati
dari nilai berat molekul zat X. Nilai berat molekul zat X seharusnya mendekati
nilai berat molekul NaCl, yaitu 58,55 g/mol sehingga dapat diramalkan bahwa zat
X tersebut adalah NaCl.
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari percobaan penentuan titik beku larutan adalah :
1. Tetapan penurunan titik beku molal pelarut dapat ditentukan dengan cara
mengukur Tof dan Tf melalui percobaan sehingga dihasilkan nilai
Kf =17,46
g
K
mol
2. Berat molekul zat X yang digunakan dalam percobaan ini yaitu56,7g/mol.
5.2 Saran
Saran pada praktikum kali ini adalah sebaiknya praktikan menguasai
materi yang akan dipraktikkan baik konsep dasarnya maupun teknik lab selama
melakukan praktikum. Hal ini karena terdapat alat dengan harga yang cukup
mahal sehingga harus berhati – hati pula. Praktikan sebaiknya membagi tugas
dengan rekan sekelompok agar ada setidaknya satu orang yang benar – benar
mengamati hasil yang diperoleh. Alat yang digunakan harus dipastikan benar –
benar bersih agar tidak terjadi kesalahan hasil pengamatan yang mungkin dapat
disebabkan oleh adanya pengotor atau senyawa lain yang akan menyebabkan
kesalahan baca hasil pengamatan atau kesalahan hasil percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, H. 1996. Kimia Larutan. Bandung: PT. Aditya Bakti.
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Acetic Acid .[Serial Online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=99279121.[22
November
2016].
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Aquades. [Serial Online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9924923.
[22
November
2016].
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Naphtalene. [Serial online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927671.
[22
November
2016].
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Natrium Klorida. [Serial online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927593.
[22
November
2016].
Purba, M. 1987. Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.
Syukri, S. 1999. Termodinamika Kimia. Jakarta: Erlangga.
Tim Kimia Fisik. 2016. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik II. Jember: FMIPA
Universitas Jember
LAMPIRAN
1. Penentuan titik beku larutan Asam Cuka Glasial
Diket: V asam cuka = 20 mL
17+16
=16,5oC
Tof =
2
10+10
Tf = 2 =10oC
Ditanya: a. ΔTf
b. Massa asam cuka
c. Kf
Penyelesaian:
Tof
= 16,5oC = 289,5 K
Tf
= 10oC = 283 K
ΔTf
= Tof - Tf
= 289,5 K – 283 K = 6,5 K
w
ρasam cuka= V asam cuka
asam cuka
w asamcuka =¿ ρasam cuka ×V asam cuka
w asamcuka =1,049
g
×20 mL
mL
w asamcuka =20,98 gram
Sehingga:
Kf =
Kf =
w asamcuka × Mr naftalen ×∆ T f
1000 ×w naftalen
g
20,98 g × 128 mol ×6,5 K
Kf =17,45
1000 ×1 g
g
K
mol
2. Penentuan Massa Zat X
Diket :
17+16
=16,5oC = 289,5 oC
2
10+8
Tf zat X = 2 =9 oC = 282 oC
Tof =
ΔTf 2
= Tof asam cuka – Tof zat X
= 289,5 K – 282 k = 7,5 K
∆ T f total=∆ T f 1+ ∆ T f 2
∆ T f total=6,5 K +7,5 K
∆ T f total=14 K
Kf =
Kf =
Wlarutan × Mr zatX × ∆ T f total
1000 ×WzatX
(Wcuka +Wnaphtalen)× Mr zatX × ∆T f total
1000 × WzatX
Kf ×1000 ×WzatX
MrZatX=
( Wcuka+Wnaph ) × ∆T f total
17,45 g
mol K ×1000 ×1 g
¿
( 20,98+1 ) g ×14 K
¿ 56,7 g/mol
PENENTUAN TITIK BEKU LARUTAN
Nama
: Desy Puspitasari
NIM
: 141810301013
Kelompok/Kelas
: II
Asisten
: Kiky Nur Wulandari
LABORATORIUM KIMIA FISIK
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS JEMBER
2016
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Titik beku adalah suhu perubahan wujud cair menjadi wujud padat yang
dimiliki oleh suatu pelarut akibat tekanan uap pelarut sama dengan tekanan uap
esnya. Penurunan titik beku larutan (ΔTf = freezing point depression) adalah
selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan. Penurunan titik beku
merupakan salah satu sifat koligatif dari suatu larutan. Sifat
koligatif larutan adalah sifat larutan yang ditentukan oleh jumlah
partikel
dalam
larutan
dan
tidak
bergantung
pada
jenis
partikelnya. Penurunan titik beku ini terjadi akibat adanya
penurunan tekanan uap, sehingga larutan akan membeku pada
temperatur lebih rendah daripada pelarut murninya.
Penentuan tetapan penurunan titik beku molal dilakukan dengan
menambahkan suatu zat kedalam pelarut murni, misalnya asam cuka glasial
sebagai pelarut murni ditambahkan naftalen sebagai zat terlarutnya. Perlakuan
tersebut menyebabkan terjadinya perubahan suhu pada pelarut murni. Selisih
antara keduanya dapat digunakan untuk menghitung tetapan penurunan titik beku
pelarut. Tetapan penurunan titik beku pelarut tersebut digunakan untuk
menentukan berat molekul suatu zat x yang memiliki sifat non volatil dapat
diketahui. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka percobaan penentuan titik
beku larutan sangat penting dilakukan.
Salah satu aplikasi penurunan titik beku larutan dalam kehidupan seharihari adalah cairan pendingin pada radiator kendaraan bermotor. Cairan ini
berfungsi mentransformasikan panas mesin ke lingkungan agar mesin dapat tetap
bekerja pada suhu optimum. Cairan pada radiator dapat membeku dan dapat
mengakibatkan pecahnya saluran radiator serta mesin tidak dapat dihidupkan. Hal
yang dilakukan untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah pembuatan cairan
pendingin “Radiator Coolant” yang dibuat dengan mencampurkan cairan etilen
glikol dengan aquadestelata. Etilenglikol berfungsi sebagai anti beku pada
kendaraan bermotor yang digunakan di daerah bermusim dingin atau panas.
1.2
Tujuan
Tujuan yang akan dicapai pada praktikum mengenai entalpi pelarutan
adalah untuk menentukan tetapan penurunan titik beku molal pelarut dan
menentukan berat molekul zat non volatil yang tidak diketahui.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Material Safety Data Sheet (MSDS)
2.1.1
Akuades
Akuades disebut juga Aqua Purificata (air murni) dengan rumus molekul
H2O yang dihasilkan dengan cara distilasi. Air tidak menyebabkan iritasi apabila
terkena mata, terhirup, dan tertelan. Tindakan pertolongan pertama jika terjadi
kontak mata, kulit, terhirup, atau tertelan pada air tidak berlaku karena air tidak
berbahaya. Korban jika terjadi iritasi segera dibawa ke pihak medis. Air pada
umumnya tidak mudah terbakar dan meledak sehingga data api dan ledakannya
juga tidak ada. Air dapat bereaksi keras dengan beberapa spesifik bahan. Hindari
kontak dengan semua bahan sampai investigasi menunjukkan substansi
kompatibel. Akuades ini memiliki allotrop berupa es dan uap. Air dihasilkan dari
pengoksidasian hidrogen dan banyak digunakan sebagai bahan pelarut bagi
kebanyakan senyawa dan sumber. Akuades merupakan cairan tidak berwarna dan
tidak berbau. Derajat keasaman (pH) dari akuades adalah netral yaitu 7,0. Titik
didih dan titik lebur dari akuades berturut-turut adalah 100 oC dan 0 oC. Tekanan
uap dari akuades pada suhu 20 oC adalah 17,5 mmHg. Massa jenis dari akuades
adalah 1,00 gram/cm3. Rumus formula dari akuades adalah H 2O dengan berat
molekul 18,0134 gram/mol (Anonim, 2016).
2.1.2
Asam Asetat
Rumus molekul dari asam asetat ini adalah C2H4O2 atau biasa ditulis
CH3COOH. Asam asetat mempunyai titik lebur 16,7oC dan memiliki titik didih
pada 118oC. Asam ini memiliki massa jenis 1,05 gram/mL. Berbeda dengan massa
jenis cairannya, massa jenis uap dari asam asetat adalah 2,07 gram/L. Tekanan
uap dari asam cuka adalah 11 mmHg pada suhu 20 oC, dan 30 mmHg pada suhu
30oC. Asam asetat berbahaya jika terjadi kontak dengan kulit, mata, maupun
organ yang lain. Tindakan pertolongan pertama yang diberikan jika terkena mata
adalah membilas dengan air dan kelopak mata harus tetap terbuka menggunakan
air dingin selama minimal 15 menit, jika perlu mendapatkan saran medis. Kulit
yang kontak langsung dengan asam oksalat, cuci segera dengan air dan tutup kulit
dengan barang yang lunak. Asam oksalat apabila terhirup terlalu banyak segera
diberikan udara segar atau dipindahkan ke tempat terbuka, sedangkan apabila
tertelan jangan memaksakan dimuntahkan kecuali dengan izin tenaga medis
(Anonim, 2016).
2.1.3
Naftalen
Naftalen memiliki rumus kimia C10H8. Naftalen adalah senyawa kimia
yang memiliki wujud padat berupa kristal berwarna putih, dan berbau aromatik.
Berat molekul dari naftalen adalah 128,19 g/mol. Titik didih dan titik lebur
naftalen adalah 218oC dan 80,2oC. Naftalen mudah larut dalam air panas, metanol,
n-oktanol. Senyawa ini sangat sedikit terdispersi dalam air dingin. Naftalen sangat
berbahaya apabila tertelan, berbahaya bila kasus kontak mata (iritan), dan sedikit
berbahaya dalam kasus kontak kulit. Tindakan pertolongan pertama untuk kontak
mata yaitu periksa dan lepaskan lensa kontak, segera basuh mata dengan banyak
air mengalir selama minimal 15 menit. Kontak kulit dengan bahan ini segera cuci
dengan air yang banyak. Biarkan korban untuk beristirahat di tempat yang
berventilasi baik jika terjadi penghirupan dan jangan dimuntahkan jika tertelan,
kecuali diarahkan oleh tenanga medis untuk melakukannya (Anonim, 2016).
2.1.4
Natrium Klorida
Natrium klorida atau NaCl biasanya terkandung di dalam garam dapur.
Garam dapur berasal dari kristalisasi air laut yang kemudian dibersihkan dan
diberi beberapa kandungan mineral lain. NaCl mempunyai massa molar 58,44
gram/mol, massa jenisnya adalah 2,16 gram/cm3, titik leleh 801oC dan titik didih
1465oC. Garam dapur memiliki kelarutan dalam air sebesar 35,9 gram/100 mL air
pada suhu 25oC. Garam dapur tidak berbahaya bila tertelan namun jika dalam
jumlah banyak dapat menyebabkan penyakit tekanan darah tinggi dalam waktu
yang lama. Kulit dan mata yang terkontaminasi NaCl akan menimbulkan iritasi.
Pertolongan yang harus dilakukan apabila terkena bahan ini yaitu dengan
membilas mata dan kulit yang terkena garam dapur selama kurang lebih 15 menit
dengan air mengalir sebanyak-banyaknya. Korban yang terlalu banyak menghirup
NaCl segera diberikan udara segar, sedangkan apabila tertelan NaCl terlalu
banyak maka jangan langsung dimuntahkan. Korban diberikan air atau susu untuk
menetralisir keracunan. Penyimpanan seharusnya dilakukan di tempat yang sejuk,
kering, dan tertutup (Anonim, 2016).
2.2
Landasan Teori
Sifat–sifat koligatif adalah sifat–sifat yang hanya ditentukan oleh jumlah
partikel dalam larutan dan tidak tergantung oleh jenis partikelnya, tidak
bergantung pada ukuran ataupun berat molekul zat terlarut. Sifat koligatif larutan
dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sifat larutan non elektrolit dan
elektrolit. Hal itu disebabkan zat terlarut dalam larutan elektrolit bertambah
jumlahnya karena terurai menjadi ion-ion, sedangkan zat terlarut pada larutan non
elektrolit jumlahnya tetap karena tidak terurai menjadi ion-ion, sesuai dengan halhal tersebut maka sifat koligatif larutan non elektrolit lebih rendah daripada sifat
koligatif larutan elektrolit. Larutan merupakan suatu campuran yang homogen dan
dapat berwujud padatan, maupun cairan. Akan tetapi larutan yang paling umum
dijumpai adalah larutan cair, dimana suatu zat tertentu dilarutkan dalam pelarut
berwujud cairan yang sesuai hingga konsentrasi tertentu (Bird, 1993).
Larutan merupakan salah satu bentuk materi yang memiliki dua jenis sifat,
yaitu sifat larutan yang tergantung pada jenis zat terlarut dan sifat larutan yang
bergantung pada konsentrasi zat terlarut bukan pada jenisnya. Hubungan antara
sifat larutan dengan konsentrasi adalah berbanding lurus, sehingga sehingga
semakin besar konsentrasi yang ditambahkan dalam larutan, maka sifat larutan
seperti penurunan titik beku akan semakin besar. Larutan dengan konsentrasi yang
sama akan memberikan sifat yang sama pula. Sifat larutan yang bergantung pada
konsentrasi disebut sifat koligatif larutan (Purba, 1987).
Sifat koligatif larutan ditentukan oleh jumlah partikel yang terdapat dalam
larutan dan tidak tergantung jenis partikelnya. Sifat-sifat koligatif larutan dengan
zat terlarut yang sukar menguap adalah penurunan tekanan uap pelarut, penurunan
titik beku larutan, kenaikan titik didih larutan, dan tekanan osmosis larutan.
Perubahan wujud dari suatu zat ditentukan oleh suhu dan tekanan. Hal tersebut
berlaku pada air, dimana air dengan tekanan 1 atm memiliki titik beku 0ºC. Titik
beku tersebut akan berubah jika ditambahkan zat terlarut yang sukar menguap
seperti gula. Titik beku setelah penambahan akan menjadi lebih kecil dari titik
beku semula. Titik beku larutan lebih rendah dari pada titik beku air murni.
Perbedaan tersebut yang menyebabkan terjadinya penurunan titik beku larutan
(ΔTf) yang besarnya bergantung pada konsentrasi zat terlarut (Syukri, 1999).
Zat yang tidak mudah menguap jika dilarutkan akan menyebabkan
penurunan tenaga bebas. Penurunan tenaga bebas tersebut mengikuti persamaan
Nernst.
Gº1 - Gº = RT ln..............................................(1)
Gº1 - Gº = Penurunan tenaga bebas pelarut.................(2)
Dimana R adalah tetapan gas murni umum, T merupakan suhu mutlak dan x
adalah penurunan tenaga bebas (Tim Penyusun, 2016).
Kemampuan zat pelarut untuk berubah menjadi fase uapnya menurun
sebagai akibat dari adanya penurunan tenaga bebas. Penurunan tenaga bebas juga
membuat tekanan uap pelarut dalam larutan lebih rendah dibandingkan dengan
tekanan uap pelarut yang sama dalam keadaan murni. Penggunaan diagram fasa
dapat membantu dalam memahami pengaruh penurunan tekanan uap terhadap titik
beku larutan.
Gambar 2.1 Diagram Fasa
Sumber: Tim Kimia Fisik, 2016.
Berdasarkan diagram tersebut diketahui bahwa titik beku larutan T f lebih rendah
daripada titik beku pelarut murni T0f, sehingga besarnya penurunan titik beku
larutan adalah:
ΔTf = Tof – Tf …………………………….(3)
Penurunan titik beku besarnya tergantung pada fraksi mol pelarut. Fraksi mol zat
terlarut dinyatakan dengan X1 yang diperoleh dari persamaan X = 1-X1.
Penurunan titk beku jika dinyatakan sebagai X1 adalah sebagai berikut:
ΔTf = (R(Tof )2/ΔHf) X1 …………………..(4)
Berdasarkan persamaan di atas, diketahui bahwa ΔH f merupakan panas pencairan
pelarut. Fraksi mol dapat diubah ke dalam bentuk molalitas. Molalitas larutan (m)
dapat diperoleh dari pencampuran m mL zat terlarut ke dalam 1000 gram zat
terlarut. Berikut persamaannya:
X1 = m / (1000/M)+ m) ……………………..(5)
M merupakan berat molekul dari pelarut. Nilai X1 = mM/1000 jika larutan encer
dengan m mendekati nol. Persamaannya adalah:
ΔTf = (R(Tof )2 M.m)/1000ΔHf ………………… (6)
Dari X1 = m.M/1000 di atas diperoleh:
m = 1000 X1/M
Fraksi mol zat terlarut dapat dinyatakan dengan:
X1= m1 / (m1 + m) = (W1/M1) / {(W1/M1 + W/M)}
Dimana W1 adalah berat zat terlarut, M1 sebagai berat molekul zat terlarut dan W
sebagai berat pelarut. Larutan yang digunakan merupakan larutan encer, sehingga
(W1/M1) >>(W/M).
X1 = (W1.M) / (W.M1) dan ΔTf = (1000/kf) / M1 x (W1/W)
Harga kf dapat dihitung dengan rumus:
kf = (W.M1.ΔTf) / (1000 W1)……………(7)
Berat molekul zat terlarut dihitung berdasarkan rumus:
M1 = (1000.kf ) / ΔTf x (W1/W)………….(8)
(Tim kimia fisik, 2016).
Pengukuran titik didih dan titik beku suatu larutan dilakukan dengan suhu
yang tidak konstan. Satuan konsentrasi molal paling cocok digunakan karena
tidak bergantung pada suhu. Perubahan suhu dapat mempengaruhi volume
sehingga satuan konsentrasi molar tidak cocok. Jenis pelarut yang berbeda akan
memiliki harga ΔKf dan ΔKb yang juga berbeda. Cara untuk mengukur kedua
konstanta tersebut yaitu berdasarkan eksperimen pengukuran Tf dan Tb larutan.
Nilai ΔKf dan ΔKb hanya bergantung pada jenis pelarut (Achmad, 1996).
Besarnya tekanan uap suatu komponen dalam suatu larutan menurut
hukum Roult senilai dengan tekanan uap suatu larutan dikali dengan fraksi mol
komponen yang menguap dalam larutan. Cara untuk menentukan titik beku
larutan encer menurut Roult:
ΔTf = m. Kf..................... (9)
Dimana ΔTf merupakan penurunan titik beku, Kf merupakan tetapan penurunan
titik beku molal atau tetapan krioskopik dan m adalah kemolalan larutan.
Kesimpulan dari penjelasan tersebut adalah penurunan titik beku suatu larutan
encer berbanding lurus dengan konsentrasi massa (pada tekanan tetap) dan pada
larutan encer dengan tekanan tetap dimana semua zat terlarut yang tidak mengion
dalam pelarut yang sama dengan konsentrasi molal yang sama akan mempunyai
titik beku yang sama (Achmad, 1996).
BAB 3. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Alat dan Bahan
3.1.1 Alat
- Termometer alkohol
- Tabung gelas
- Pengaduk
- Stopwatch
- Gelas beker 100 cc
- Erlenmeyer
- Gelas ukur 100 cc
3.1.2 Bahan
-
Air
Es
Garam
Asam cuka glasial
Naftalen
3.2 Skema Alat
A
B
C
D
E
Keterangan:
A. Sensor suhu
B. Tabung gelas 1
C. Pengaduk
D. Tabung gelas 2
E. Tabung gelas 3
3.3 Skema Kerja
3.3.1 Persiapan
Air, es,
garam
- Diisikan ke dalam gelas E secukupnya.
- Diisikan air secukupnya pada tabung D.
- Diambil pelarut sebanyak 20 mL dan dimasukkan ke dalam
tabung gelas B.
- Digunakan pelarut asam cuka glasial.
Hasil
3.3.2 Penentuan Tetapan Penurunan Titik Beku Molal
Asam Cuka Glasial
- Dicatat suhu pada termometer A tiap-tiap menit setelah 20 mL
asam cuka glasial pada dimasukkan dalam tabung B.
- Diamati pelarut sudah membeku atau belum ketika suhu sudah
mulai tetap.
- Diulang kedua langkah tadi sekali lagi dan dicatat titik beku
pelarut murni Tof.
- Dibiarkan pelarut mencair kembali.
- Dimasukkan naftalen (BM=128) sebagai zat pelarut.
- Dilakukan percobaan seperti ketiga langkah awal dan dicatat T f
(titik beku larutan).
- Diperoleh ∆ Tf = Tof - Tf
Hasil
3.3.3 Penentuan Berat Molekul Zat X
Zat X
- Ditambahkan 2 gram zat x pada larutan hasil pada skema 3.3.2
setelah dibiarkan mencair.
- Diamati Tf campuran seperti pada skema kerja 3.3.2.
- Dihitung ∆ Tf
- Dihitung berat molekul zat x tersebut
Hasil
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
4.1.1 Hasil Pengamatan
a. Pengukuran Titik Beku Asam Cuka Glasial
Suhu awal = 24,75oC
Menit ke
1
2
3
Temperatur
19
20,5
18,5
4
17
b. Pengukuran Titik Beku Asam Cuka Glasial Setelah Penambahan Naftalen
Suhu awal = 26oC
Menit ke
1
2
3
4
5 6
7
8
9
10 1
1
Temperatu 20,9 16 14,5 17 1 15,5 15 15 11 11 1
r
6
0
c. Pengukuran Titik Beku Asam Cuka Glasial Setelah Penambahan Naftalen dan
zat X
Suhu awal = 27oC
Menit ke
1
2
3
4
5
6
Temperatur
21
14
10,5
10
10
8
4.2.2 Pengolahan Data Hasil
a. Penentuan Nilai Kf
No
Keterangan
Hasil
Pengulangan I
Pengulangan II
.
1
Tof asam cuka
290 K
289 K
2
Tf naftalen
283 K
283 K
3
∆Tf l
6,5 K
20,98 gram
4
W asam cuka
g
5
Kf
17,46
K
mol
4.1.2 Penurunan Berat Molekul Zat X
No
Keterangan
.
Hasil
Rata – rata
289,5 K
283 K
1
2
3
4
Tf zat X
∆Tf 2
∆Tf total
BM zat X
282 K
7,5 K
14 K
56,7g/mol
4.2 Pembahasan
Percobaan terakhir pada praktikum kimia fisik 2 merupakan percobaan
mengenai penentuan titik beku larutan. Percobaan penentuan titik beku larutan ini
dilakukan dengan tujuan menentukan tetapan penurunan titik beku molal pelarut
dan menentukan berat molekul zat non volatil yang tidak diketahui. Larutan
mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari pelarutnya. Salah satu sifat penting dari
suatu larutan adalah penurunan titik beku. Titik beku adalah temperatur tetap
dimana suatu zat tepat mengalami perubahan wujud dari cair ke padat. Air
membeku pada suhu 0°C pada tekanan 1 atm, 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 (ΔTf = freezing point depression). Penurunan
titik beku tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi
partikel dalam larutan. Penurunan titik beku tergolong sifat koligatif.
Setiap zat yang mengalami pembekuan memiliki tekanan 1 atm.
Penambahan zat terlarut non volatil ke dalam suatu pelarut menyebabkan
terjadinya penurunan titik beku. 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.
Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah asam cuka glasial,
naftalen dan zat X yang akan dicari berat molekulnya. Alat yang digunakan
disusun seperti pada gambar skema alat di bab 3. Langkah pertama yang
dilakukan adalah menambahkan es batu dan garam kedalam beaker glass. Garam
yang digunakan adalah garam dapur yang memiliki struktur kristal kasar.
Penambahan garam ini berfungsi untuk menurunkan titik beku air sehingga es
tidak cepat mencair sehingga tidak akan membeku pada suhu 0oC, melainkan
dibawah suhu tersebut untuk mengantisipasi pengukuran titik beku larutan yang
akan diuji apabila penurunan suhunya melewati 0oC. Ketika es dicampur dengan
garam maka sebagian akan membentuk air garam dan es secara spontan,
akibatnya air garam semakin banyak. Air didalam segumpal es terstruktur
membentuk tatanan geometrik tertentu dan kaku. Tatanan yang kaku ini akan
rusak ketika ditambahkan oleh garam. Rusaknya struktur geometrik yang kaku ini
menyebabkan es menjadi mencair akibatnya molekul-molekul air dapat bebas
bergerak dalam wujud cair, tetapi merusak struktur padat molekul-molekul es
tersebut memerlukan energi yang cukup besar. Reaksi antara garam dan es batu
termasuk reaksi eksoterm yaitu reaksi pelepasan panas atau energi. Hal tersebut
dapat terjadi karena titik beku larutan garam lebih rendah daripada titik beku
pelarut murni sehingga larutan garam melepaskan panas yang akhirnya panas
akan diterima oleh es batu dan menyebabkan es batu mencair, sementara itu
airpun mencoba membuang panas yang diterimanya. Garam yang digunakan
banyak dan tersebar merata dalam larutan garam sehingga membuat suhu larutan
menjadi semakin rendah daripada suhu es murni.
Beaker yang berukuran lebih kecil daripada beaker pertama dimasukkan
akuades kedalamnya. Fungsi akuades ini yaitu untuk menghambat
proses pendinginan yang terlalu cepat. Kemudian dimasukkan larutan
asam asetat glasial ke beaker yang lebih kecil lagi daripada beaker yang berisi
akuades. Suhu asam asetat glasial diukur setiap satu menit dan dihentikan ketika
sudah didapatkan suhu yang konstan dan semua bagian zat sudah menjadi padat.
Ketika mulai didinginkan dalam alat pendingin, larutan dalam keadaan cair dan
dalam keadaan padatannya memiliki struktur yang berbeda, dimana ketika
memadat maka suhu akan menyesuaikan dan suhu yang konstan kemudian
digunakan sebagai titik beku asam cuka glasial. Larutan asam cuka glasial
berubah wujud menjadi padatan berupa kristal putih seperti es. Suhu rata rata yang dihasilkan dari dua kali pengulangan adalah 16,5 oC.
Pengulangan ini bertujuan agar mendapatkan nilai yang lebih
presisi. Suhu yang dihasilkan dari kedua pengulangan tersebut
kemudian diambil rata-rata, sehingga titik beku asam cuka murni
dapat diketahui. Suhu tersebut digunakan sebagai titik beku
asam cuka murni (T0f). Hasil yang diperoleh memiliki tingkat
presisi yang tinggi karena titik beku asam cuka pada percobaan hampir
sama dengan titik beku asam cuka pada literatur yaitu 16,7oC.
Data pengukuran titik beku asam cuka glasial yang didapat pada dua
pengulangan tersebut dapat dilakukan pembuatan grafik yaitu sebagai berikut :
Grafk Titik Beku Asam Cuka Glasial Grafik
diatas
25
Temperatur
20
f(x) = − 0.8 x + 20.75
R² = 0.51
15
Linear ()
10
5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
menit ke -
menunjukkan tingkat kelinieran yang sangat jelek. Nilai pada menit kedua
menunjukkan peningkatan. Seharusnya data yang diperoleh memiliki nilai yang
lebih kecil dari pada nilai yang pertama. Hal ini dapat disebabkan oleh perbedaan
data yang diperoleh pada pengulangan pertama dan kedua untuk menit yang sama.
Hal tersebut menyebabkan nilai rata-ratanya menjadi sangat tinggi.
Langkah selanjutnya adalah mengukur penurunan titik beku asam asetat
glasisal setelah ditambahkan naftalen. Asam asetat glasial yang sudah membeku
dicairkan kembali dengan cara membilas dinding beaker glass dengan air. Ketika
asam asetat glasial sudah cair, ditambahkan sebanyak 1 gram naftalen dan diaduk
sampai homogen. Larutan yang sudah homogen tersebut kemudian
didinginkan dalam gelas beaker dan diamati perubahan suhunya
tiap menit hingga konstan. Titik beku asam asetat glasial rata – rata setelah
ditambahkan dengan naftalen turun hingga 10oC. Penambahan naftalen ini dapat
menurunkan titik beku asam asetat glasial. Penambahan naftalen menyebabkan
penurunan energi bebas dari pelarut, sehingga kemampuan pelarut untuk berubah
menjadi fase uapnya akan menurun pula. Tekanan uap pelarut dalam larutan akan
lebih rendah bila dibandingkan dengan tekanan uap pelarut yang sama dalam
keadaan murni.
Penurunan tekanan uap sebanding dengan penurunan titik beku, sehingga
apabila tekanan uapnya turun maka perubahan titik beku juga akan turun, dan
sebaliknya. Penurunan ini juga diakibatkan oleh adanya partikel naftalen yang
menghalangi interaksi molekul asam asetat glasial untuk menjadi padat. Naftalen
melemahkan interaksi antar molekul dalam asam asetat glasial sehingga asam
asetat glasial terganggu dan suhu yang digunakan untuk membeku menjadi
semakin kecil, sehingga titik beku larutan asam asetat glasial akan menurun
setelah terjadi penambahan naftalen.
Data pengukuran titik beku asam cuka glasial ditambah naftalen yang
didapat pada dua pengulangan tersebut dapat dilakukan pembuatan grafik yaitu
sebagai berikut :
Grafk Titik Beku Asam Cuka Glasial + Naftalen
25
Temperatur
20
f(x) = − 0.82 x + 19.63
R² = 0.76
15
Linear ()
10
5
0
0
2
4
6
8
10
12
menit ke-
Grafik diatas menunjukkan tingkat kelinieran yang sangat jelek. Nilai yang
diperoleh mengalami naik turun. Seharusnya data yang diperoleh memiliki nilai
semakin kecil dengan pertambahan menit yang terjadi. Hal ini dapat disebabkan
oleh perbedaan data yang diperoleh pada pengulangan pertama dan kedua untuk
menit yang sama. Hal tersebut menyebabkan nilai rata-ratanya menjadi sangat
rendah.
Percobaan terakhir adalah menentukan berat molekul dari zat X. Asam
cuka glasial dan naftalen yang sudah membeku dicairkan kembali dan
ditambahkan dengan 1 gram zat X. Pengukuran temperatur pada campuran
naftalen dan zat x dalam pelarut asam asetat glasial didapatkan titik beku rata –
rata sebesar 9ºC atau sekitar 282 K. Suhu yang didapatkan ini merupakan titik
beku campuran. Penurunan yang terjadi disebabkan bertambahnya jumlah zat
terlarut dalam larutan. Penurunan suhu ini semakin bertambah seiring banyaknya
jumlah zat yang ditambahkan sebab apabila semakin banyak jumlah partikel di
dalamnya maka semakin berkurang energi kinetik yang dihasilkan. Penurunan
titik beku yang terjadi dapat mengindikasikan bahwa larutan tersebut bukan
merupakan larutan murni yang disebabkan adanya penambahan zat terlarut. Data
pengukuran titik beku asam cuka glasial ditambah naftalen yang didapat pada dua
pengulangan tersebut dapat dilakukan pembuatan grafik yaitu sebagai berikut :
Grafk Titik Beku Asam Cuka Glasial + Naftalen + Zat X
25
Temperatur
20
f(x) = − 2.21 x + 20
R² = 0.77
15
10
Linear ()
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
menit ke-
Nilai yang diperoleh pada grafik menunjukkan penurunan. Waktu yang
semakin lama menghasilkan suhu yang semakin turun. Hal ini sangat sesuai
dengan yang terdapat pada literatur. Menit ke-4 menunjukkan nilai yang sama
atau tetap dengan nilai sebelumnya. Tingkat kelinieran yang dimiliki oleh grafik
ini merupakan tingkat kelinieran terbagus dibandingkan dengan grafikgrafik yang
terdapat sebelumnya.
Reaksi yang terjadi pada peristiwa penurunan titik beku campuran naftalen
dan zat x dalam pelarut asam asetat glasial adalah reaksi endodermis karena
sistem mendapatkan energi dari lingkungan yang berupa panas. Panas yang
diterima digunakan oleh sistem untuk berubah wujud menjadi padat dengan
menurunkan suhunya. Persamaan reaksi yang terjadi pada perubahan wujud
larutan asam cuka glasial menjadi bentuk padatan adalah sebagai berikut :
CH3COOH (aq) + ∆H → CH3COOH (s)
Harga Kf larutan asam cuka glasial yang didapatkan pada percobaan ini
adalah 17,46g/mol K. Harga Kf asam asetat secara teori adalah 3,9 K.g/mol
(Timothy, 2015). Perbedaan harga Kf disebabkan alat yang kurang baik, sebab
larutan tidak ditutup atau diperlakukan dengan keadaan yang vakum. Alat khusus
dibutuhkan dalam percobaan ini untuk membuat suhu es benar – benar konstan
dan stabil. Perlakuan larutan apabila dalam keadaan terbuka dapat memungkinkan
partikel atau zat dalam larutan akan berinteraksi dengan lingkungan membentuk
zat baru yang dapat mempengaruhi hasil dari percobaan yang diinginkan.
Penyebabab lainnya adalah bahan senyawa atau zat x yang tidak dapat larut pada
larutan. Hal tersebut dapat disebabkan oleh zat x sudah dalam keadaan rusak.
Harga ketetapan titik beku suatu larutan dapat digunakan untuk
menghitung berat molekul suatu senyawa atau zat yang merupakan suatu pelarut
yang ditambahkan dalam larutan. Senyawa atau zat X yang non-volatil memiliki
berat molekul 108,69 g/mol. Berat molekul senyawa ini didapatkan dengan
menentukan ∆ T f total , yaitu jumlah antara ∆ T f 1 +∆ T f 2. ∆ T f total kemudian
dimasukkan kedalam rumus yang sudah ditentukan sehingga diperoleh berat
molekul zat X sebesar56,7g/mol. Nilai yang didapat tersebut hampir mendekati
dari nilai berat molekul zat X. Nilai berat molekul zat X seharusnya mendekati
nilai berat molekul NaCl, yaitu 58,55 g/mol sehingga dapat diramalkan bahwa zat
X tersebut adalah NaCl.
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari percobaan penentuan titik beku larutan adalah :
1. Tetapan penurunan titik beku molal pelarut dapat ditentukan dengan cara
mengukur Tof dan Tf melalui percobaan sehingga dihasilkan nilai
Kf =17,46
g
K
mol
2. Berat molekul zat X yang digunakan dalam percobaan ini yaitu56,7g/mol.
5.2 Saran
Saran pada praktikum kali ini adalah sebaiknya praktikan menguasai
materi yang akan dipraktikkan baik konsep dasarnya maupun teknik lab selama
melakukan praktikum. Hal ini karena terdapat alat dengan harga yang cukup
mahal sehingga harus berhati – hati pula. Praktikan sebaiknya membagi tugas
dengan rekan sekelompok agar ada setidaknya satu orang yang benar – benar
mengamati hasil yang diperoleh. Alat yang digunakan harus dipastikan benar –
benar bersih agar tidak terjadi kesalahan hasil pengamatan yang mungkin dapat
disebabkan oleh adanya pengotor atau senyawa lain yang akan menyebabkan
kesalahan baca hasil pengamatan atau kesalahan hasil percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, H. 1996. Kimia Larutan. Bandung: PT. Aditya Bakti.
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Acetic Acid .[Serial Online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=99279121.[22
November
2016].
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Aquades. [Serial Online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9924923.
[22
November
2016].
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Naphtalene. [Serial online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927671.
[22
November
2016].
Anonim. 2016. Material Safety Data Sheet Natrium Klorida. [Serial online].
http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9927593.
[22
November
2016].
Purba, M. 1987. Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.
Syukri, S. 1999. Termodinamika Kimia. Jakarta: Erlangga.
Tim Kimia Fisik. 2016. Petunjuk Praktikum Kimia Fisik II. Jember: FMIPA
Universitas Jember
LAMPIRAN
1. Penentuan titik beku larutan Asam Cuka Glasial
Diket: V asam cuka = 20 mL
17+16
=16,5oC
Tof =
2
10+10
Tf = 2 =10oC
Ditanya: a. ΔTf
b. Massa asam cuka
c. Kf
Penyelesaian:
Tof
= 16,5oC = 289,5 K
Tf
= 10oC = 283 K
ΔTf
= Tof - Tf
= 289,5 K – 283 K = 6,5 K
w
ρasam cuka= V asam cuka
asam cuka
w asamcuka =¿ ρasam cuka ×V asam cuka
w asamcuka =1,049
g
×20 mL
mL
w asamcuka =20,98 gram
Sehingga:
Kf =
Kf =
w asamcuka × Mr naftalen ×∆ T f
1000 ×w naftalen
g
20,98 g × 128 mol ×6,5 K
Kf =17,45
1000 ×1 g
g
K
mol
2. Penentuan Massa Zat X
Diket :
17+16
=16,5oC = 289,5 oC
2
10+8
Tf zat X = 2 =9 oC = 282 oC
Tof =
ΔTf 2
= Tof asam cuka – Tof zat X
= 289,5 K – 282 k = 7,5 K
∆ T f total=∆ T f 1+ ∆ T f 2
∆ T f total=6,5 K +7,5 K
∆ T f total=14 K
Kf =
Kf =
Wlarutan × Mr zatX × ∆ T f total
1000 ×WzatX
(Wcuka +Wnaphtalen)× Mr zatX × ∆T f total
1000 × WzatX
Kf ×1000 ×WzatX
MrZatX=
( Wcuka+Wnaph ) × ∆T f total
17,45 g
mol K ×1000 ×1 g
¿
( 20,98+1 ) g ×14 K
¿ 56,7 g/mol