PENENTUAN BERAT MOLEKUL MELALUI METODE P
PERCOBAAN 4
LAPORAN PRAKTIKUM
KIMIA FISIKA I
PENENTUAN BERAT MOLEKUL MELALUI METODE PENURUNAN
TITIK BEKU (CRYOSCOPIC)
Dosen Pengampu : Bapak Sumari dan Ibu Fauziatul Fajaroh
OLEH :
KELOMPOK 10/OFFERING B
Linda Listya Nirmala
150331600457
Miftakhul Lindha Yusnaini
150331607201
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
APRIL 2017
A. JUDUL PERCOBAAN
“Penentuan Berat Molekul Melalui Metode Penurunan Titik Beku (cryoscopic)”.
B. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan diharapkan mahasiswa dapat menentukan
berat molekul zat non elektrolit melalui penurunan titik beku larutan, dan
menentukan persentase kesalahan penentuan berat molekul zat non elektrolit
melalui penurunan titik beku larutan.
C. DASAR TEORI
Beberapa sifat penting larutan bergantung pada banyaknya partikel zat
terlarut dalam larutan dan tidak bergantung pada jenis partikel zat terlarut. Sifatsifat ini disebut sifat koligatif (colligative properties) (atau sifat kolektif) sebab
sifat-sifat tersebut memiliki partikel zat terlarut yang ada (Chang, 2005: 12). Sifat
koligatif bergantung pada jumlah mol total per liter spesies terlarut yang ada
(oxtoby, dkk, 2001). Dalam larutan, terdapat beberapa sifat zat yang hanya
ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut. Oleh karena sifat koligatif larutan
ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut, maka perlu diketahui tentang
konsentrasi larutan. Molalitas (kemolalan) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1
kg (1000 gram) pelarut. Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut:
m=
massa 1000
x
Mr
P
Keterangan :
m = molalitas larutan (mol / kg)
n = jumlah mol zat terlarut (g / mol)
P = massa pelarut (g)
Bobot molekul dapat ditentukan melalui beberapa metode di antaranya
metode kenaikan titik didih (ebulliscopic), metode penurunan titik beku
(cryoscopic), dan hipotesis Avogadro. Penentuan bobot molekul menggunakan
metode cryoscopic memiliki kelebihan dibangdingkan dua metode lainnya. Bobot
molekul melalui metode cryoscopic. Hal ini dikarenakan penurunan titik beku
larutan lebih besar dibandingkan kenaikan titik didihnya. Penurunan titik beku
yang relative besar memudahkan dalam pengamatan perbedaan titik beku. Tidak
seperti dalam hipotesis Avogadro, zat terlarut dalam metode cryoscopic tidak perlu
berada dalam fasa uap. Zat terlarut dalam fasa uap diperlukan untuk mengetahui
massa jenis gas dari zat tersebut. Penentuan bobot molekul melalui metode
cryocopic ditentukan dari hubungan berat pelarut, berat zat terlarut, dan konstanta
cryoscopic serta penurunan titik beku. Hubungan tersebut dituliskan dalam
persamaan penurunan titik beku yang perumusannya berdasarkan atas kondisi
encer suatu larutan. Pada larutan encer, titik beku larutan memiliki perbedaan yang
kecil. Oleh karena itu, pada penetuan bobot molekul degan menggunakan metode
cryoscopic digunakan pendekatan penurunan titik beku sama dengan nol. Bobot
molekul yang benar akan diperoleh saat penurunan titik beku mencapai nol
melalui cara ekstrapolasi. Ekstrapolasi merupakan data perbedaan titik beku antara
pelarut degan larutan dari berbagai konsentrasi.
Penurunan titik beku larutan sebanding dengan jumlah partikel zat terlarut
dalam sejumlah tertentu pelarut. Oleh karena itu, jumlah molekul atau ion terlarut
dalam sejumlah yang sama pelarut akan menghasilkan penurunan titik beku
dengan nilai yang sam pula. Berdasarkan hal ini, dapt dikatakan bahwa penurunan
titik beku yang disebabkan oleh satu mol zat non elektrolit adalah sama, tanpa
memperhatikan jenis zat terlarutnya, sepanjang jenis dan pelarutnya sama.
Penurunan titik beku yang diakibatkan oleh satu mol partikel zat terlarut dalam
satu kilogram pelarut disebut penurunan titik beku molal, yang digunakan sebagai
tetapan untuk penentuan berat molekul zat terlarut.
Apabila (g) gram zat terlarut mempunyai berat molekul (M) terlarut
dalam (p) gram pelarut, menghasilkan penurunan titik beku molal Kf, maka massa
molekul zat terlarut tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
∆Tf
= kf x m
∆ Tf =Kfx
g 1000
x
M
p
M
gx 1000 xKf
Px △ Tf
=
Keterangan:
g
: gram terlarut
M : berat molekul
P
: gram pelarut
△Tf : penurunan titik beku
Kf : tetapan penurunan titik beku molal
Peralatan terdiri dari bejana gelas pendingin berfungsi sebagai bejana
bagian luar, dan ada batang logam agitasi dan nampan logam yang berfungsi
sebagai tempat bejana pendingin. Terdapat sebuah bejana bagian tengah yang
letaknya di tengah yang berfungsi sebagai penyekat agar pendinginan terjadi
secara tidak langsung terhadap bejana bagian dalam dan bejana bagian tengah,
berfungsi agar proses pendinginan terjadi secara perlahan. Dalam bejana bagian
dalam ditempatkan thermometer Beckmann, dan terdapat lubang samping untuk
memasukkan spesimen. Terdapat juga batang agitator bejana bagian dalam yang
berupa kaca yang ditempatkan dalam bejana bagian dalam. Komponen lain adalah
thermometer yang terletak pada bejana bagian luar sebagai perangkat tambahan,
pipet pelarut, dan sifon ( alat untuk menyesuaikan ketinggian cairan pendingin).
D. ALAT DAN BAHAN
1. Alat
Satu set peralata pengukuran penurunan titik beku
Neraca
Gelas arloji
2. Bahan
Aquades
Zat non elektrolit (urea)
E. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Pengukuran titik beku pelarut
a.
Mengisi bejana stainlis dengan balok es kecil-kecil sebanyak mungkin
sampai tabung reaksi besar dapat berdiri sendiri.
b.
Memasukkan garam kasar kedalam bejana stainlis yang berisi es kecil
secukupnya.
c.
Menimbang massa gelas ukur kemudian massa tabung reaksi besar pada
neraca ohaus. Kemudian memasukkan pelarut air ke dalam tabung reaksi
besar, dan massanya ini dikurangi dengan massa gelas ukur dan tabung
reaksi besar, maka diperoleh massa netto dari pelarut.
d.
Tabung reaksi besar yang berisi pelarut air ditempatkan dalam bejana
stainlis bagian tengah
e.
Thermometer Beckmann dan batang pengaduk dimasukkan, tabung raksa
dari thermometer harus dipastikan terendam dalam pelarut.
f.
Tabung reaksi diaduk secara perlahan, thermometer Beckmann dibaca
setiap penurunan suhu rentang 0,50C, dan kurva hubungan antara suhu
dan waktu digambar.
g.
Titik beku pada kurva pendinginan diambil.
h.
Ketika kristal terbentuk, tabung reaksi dengan thermometer Beckmann
yang masih di dalamnya dikeluarkan dari bejana, dan menghangatkan
dengan tangan untuk mencairkan kristal. Ketika kristal mencair, bejana
bagian dalam ditempatkan dalam bejana bagian tengah dan diulangi
proses (5) dan (6) untuk menentukan titik beku.
i.
Titik beku pelarut dicari dengan cara tersebut di atas. Pertama dicari titik
beku secara kasar, kemudian diulangi pengukuran dengan cara yang sama
dari titik beku untuk penentuan titik beku sebagai rata-rata dari beberapa
pembacaan.
2. Pengukuran titik beku larutan
a. Mengisi bejana stainlis dengan balok es kecil-kecil sebanyak mungkin
sampai tabung reaksi besar dapat berdiri sendiri.
b. Memasukkan garam kasar kedalam bejana stainlis yang berisi es kecil
secukupnya.
c. Menimbang massa gelas ukur kemudian massa tabung reaksi besar pada
neraca ohaus. Kemudian memasukkan pelarut air ke dalam tabung reaksi
besar, dan massanya ini dikurangi dengan massa gelas ukur dan tabung
reaksi besar, maka diperoleh massa netto dari air.
d.
Menimbang massa sampel pada neraca analitik
e.
Sampel dilarutkan secara sempurna dalam pelarut yang diukur pada
bagian 1 diatas. Sampel dipastikan tidak mengendap pada bagian
thermometer Beckmann atau batang pengaduk bejana bagian dalam yang
tidak terendam dalam pelarut.
f.
Titik beku dari larutan ditemukan dengan metode yang telah diuraikan
pada bagian 1 item (d) dan (e).
g.
Penurunan titik beku ditentukan berdasarkan perbedaan titik beku antara
pelarut dan larutan serta dihitung massa molekul dengan cara subtitusi
harga yang dihasilkan dari persamaan (1).
F. DATA HASIL PENGAMATAN
1. Hubungan antara suhu dan waktu pada pendinginan pelarut (air)
Massa gelas kimia + tabung reaksi = 183,4 g
Massa gelas kimia + tabung reaksi + pelarut (air) 30 g = 213,4 g
Massa urea = 0,7739 g
Waktu (s)
0
15
26
44
57
77
98
120
133
140
146
147
156
164
Suhu (au)
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2.35
2.3
2.25
2.2
2
1.82
175
1.07
185
199
206
216
221
227
233
239
250
256
268
274
280
294
300
305
310
1.5
1.4
1.3
1.2
1.15
1.1
1
0.9
0.85
0.8
0.7
0.65
0.6
2.96
3
3.05
3.05
2. Hubungan antara suhu dan waktu pada pendinginan larutan
Waktu (s)
0
19
38
59
82
105
132
151
165
173
188
203
210
218
222
230
235
243
250
259
267
276
285
292
298
Suhu (au)
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.7
2.5
2.3
2.2
2
1.9
1.85
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.22
1.11
1
0.95
0.9
305
314
319
0.8
2
2.1
324
339
2.15
2.15
G. ANALISA PROSEDUR
No
Prosedur
Analisa
Agar penurunan titik beku stabil pada
es, sehingga ditambahkan garam
kasar, dan supaya es tidak cepat
mencair
1
Diisi bejana dengan balok es kecil
dan garam kasar
2
Direndam tabung raksa dari
termometer secara sempurna dalam
pelarut
Agar tidak terjadi kesalahan pada
pengukuran suhu
3
Digunakan termometer beckmann
untuk mengukur perbedaan suhu
yang sangat kecil, tetapi nilai suhu
tidak bersifat mutlak
4
Dipegang termometer dengan benar,
harus tegak lurus
agar air raksa tidak terputus
H. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
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. Titik beku larutan adalah temperatur pada saat kristal
pertama dari pelarut murni mulai terbentuk dalam keseimbangan dengan larutan.
Pada tekanan 1 atm, air murni membeku pada temperatur 0 oC. Temperatur itu
dinamakan titik beku normal air. Adanya zat terlarut dalam air, menyebabkan pada
temperatur 0 oC air belum membeku. Pada temperatur itu tekanan uap jenuh
larutan lebih kecil dari 1 atm. Untuk membuat larutan dapat membeku kembali,
temperatur larutan harus diturunkan sampai tekanan uap jenuh larutan mencapai 1
atm.
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 0oC 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) (Taufik, 2012)
Pada praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan berat molekul zat
non elektrolit melalui penurunan titik beku larutan, dan menentukan persentase
kesalahan penentuan berat molekul zat non elektrolit melalui penurunan titik beku
larutan. Praktikum kali ini dilakukan dua kali percobaan yaitu pengukuran titik
beku pelarut dan pengukuran titik beku larutan. Dalam percobaan ini digunakan air
sebagai pelarut dan urea sebagai zat terlarut. Massa molekul urea bisa diketrahui
dengan mengukur titik beku urea dan titik beku air. Berikut penjelasan dari
masing-masing percobaan.
1. Pengukuran Titik Beku Pelarut
Langkah pertama yang dilakukan yaitu mengisi bejana stainlis dengan
balok es batu kecil-kecil sampai tabung reaksi dapat berdiri sendiri ditengahtengah es tersebut. Kemudian ditambahkan garam kasar kedalam es. Tujuan
dari penambahan garam dapur ini adalah untuk menghambat pecahan es batu
untuk mencair. Dalam penggunaan garam dapur, massa garam yang digunakakn
jangan terlalu banyak dan juga jangan terlalu sedikit, sebab akan mempengaruhi
proses penurunann titik beku dan hasil yang didapat kemungkinan kurang akurat.
Namun apabila garam yang digunakaan terlalu sedikit, penurunan titik beku tidak
mencapai suhu yang akurat, dan pada larutan gula yang di uji , pembentukkan
kristal yang terjadi tidak sempurna. Oleh karena itu para pratikum di tuntut
ketelitian dan keterampulannya dalalam melakukan percobaan tersebut.
Langkah selanjutnya menimbang massa tabung reaksi besar pada
neraca ohaus dan diperoleh massa sebesar 180,5 gram, kemudian untuk
mendapatkan massa pelarut air sebesar 30 gram, maka pada neraca ohaus diatur
sedemikian rupa sampai ketelitian 210,5 gram untuk mendapatkan massa pelarut
air 30 gram. Kemudian dimasukkan tabung reaksi kedalam tengah-tengah bejana
yang sudah berisi es batu. Dan memasukkan thermometer Beckmann beserta
batang agitator kedalam tabung reaksi. Ketika termometer dimasukkan ke dalam
tabung reaksi, usahakan agar termometer tidak menyetuh dinding tabung karena
akan membuat termometer jadi tidak stabil sehingga mempengaruhi temperatur
penurunan titik beku larutan yang di uji. Dan sebelum penghitungan suhu,
termometer harus dalam temperatur yang stabil. Thermometer harus selalu tegak
lurus, dalam arti tidak boleh memiringkan atau menidurkan. Hal ini dikarenakan
air raksa yang terdapat pada temometer akan pecah dan dapat menyebabkan hasil
perhitungan tidak akurat. Hal ini dapat dilihat seperti gambar di bawah ini.
(cara menyusun alat pada proses penurunan titik beku)
Selanjutnya diaduk secara merata dengan menggunakan batang agitator agar
pendinginan merata sampai suhu turun pada 6 ⁰C. Setelah suhu turun dibaca
thermometer beckman setiap penurunan 0.5⁰C dan dicatat waktu saat penurunan
berlangsung. Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :
Waktu (s)
Suhu (au)
0
15
26
44
57
77
98
120
133
140
146
147
156
164
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2.35
2.3
2.25
2.2
2
1.82
175
1.07
185
199
206
216
221
227
233
239
250
256
268
274
280
294
300
305
310
1.5
1.4
1.3
1.2
1.15
1.1
1
0.9
0.85
0.8
0.7
0.65
0.6
2.96
3
3.05
3.05
Dari tabel di atas, dapat dibuat kurva pendinginan yang menunjukkan hubungan
antara suhu dan waktu yang nantinya dapat digunakan untuk menentukan titik
beku pelarut.
7
6
Suhu◦C
5
4
f(x) = - 0.01x + 4.38
3
Suhu (au)
2
Linear (Suhu
(au))
1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Waktu (s)
2. Pengukuran titik Beku Larutan
Langkah awal yang dilakukan dalam percobaan ini sama degan langkahlangkah yang dilakukan dalam percobaan pengukuran titik beku pelarut.
Kemudian menimbang massa gelas kimia + tabung reaksi dan diketahui massanya
adalah 183,4 g. Setelah itu menambahkan pelarut air 30 g sehingga massa gelas
kimia + tabung reaksi + pelarut air adalah 213,4 g. selanjutnya menimbang massa
urea sebagai berikut.
Diketahui = berat molekul urea
P
∆Tf
Kf
MassaUrea=
¿
= 60 g/mol
= 30
= 0,8 0C
= 1,86 0C/mol
Mm x P x ∆ T f
1000 x kf
60 g /mol x 30 x 0,8 ℃
1000 x 1,86 ℃/mol
= 0,7742 gram
kemudian massa sampel yang telah ditimbang, dilarutkan sempurna dalam pelarut
yang diukur pada bagian 1. Dan pastikan bahwa sampel tidak mengendap pada
bagian-bagian temometer Beckman atau batang agitator bejana bagian dalam yang
tidak terendam dengan pelarut. Selanjutnya tebung reaksi ditempatkan ditengahtengah bejana yang berisi es seperti cara yang dilakukan pada percobaan 1.
Larutan diaduk secara merata dengan menggunakan batang agitator agar
pendinginan merata sampai suhu turun pada 6 ⁰C. Setelah suhu turun dibaca
thermometer beckman setiap penurunan 0.5⁰C dan dicatat waktu saat penurunan
berlangsung. Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :
Waktu (s)
0
19
Suhu (au)
6
5.5
38
59
82
105
132
151
165
173
188
203
210
218
222
230
235
243
250
259
267
276
285
292
298
305
314
5
4.5
4
3.5
3
2.7
2.5
2.3
2.2
2
1.9
1.85
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.22
1.11
1
0.95
0.9
0.8
2
319
324
339
2.1
2.15
2.15
Dari data diatas dapat diperoleh grafik hubungan antara suhu dan
waktu pada pendinginan larutan sebagai berikut.
7
6
Suhu °C
5
f(x) = - 0.01x + 5.01
4
Suhu (au)
3
Linear (Suhu (au))
2
1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Waktu (s)
Dari data-data yang sudah diketahui, dapat menentukan penurunan titik
beku berdasarkan perbedaan titik beku antara pelarut dan larutan dan menghitung
berat molekul dengan cara substitusi harga yang dihasilkan pada persamaan (1).
1. Penurunan Titik Beku Larutan Terhadap Pelarut
Diketahui :
Titik beku pelarut murni
= 3,050C
Titik beku larutan
= 2,150C
Jawab :
∆Tf = Titik Beku parut murni – Titik beku larutan
∆Tf = 3,050C – 2,150C
∆Tf = 0,90C
2. Berat Molekul Urea
Diketahui :
BM urea teori
= 60 g/mol
Massa urea percobaan
= 0,774 g
Massa air
= 30 g
Kf urea
= 1,86 0C g/mol
∆Tf
= 0,9 0C
Jawab :
∆Tf = Kf.m
∆Tf = Kf .
m urea 1000
x
BM urea m air
BM urea = Kf urea .
murea 1000
x
∆ Tf
m air
BM urea = 1,86 0C g/mol .
0,774 g 1000
x
0,90℃ 30 g
BM urea = 53,32 g/mol
Jadi, berat molekul urea hasil perhitungan yaitu 53,32 g/mol
3. % kesalahan
Menghitung % kesalahan pada percobaan penentuan berat molekul urea
melalui metode penurunan titik beku sebagai berikut :
% kesalahan =
massateoritis−massaeksperimen
x 100
massa teoritis
60
=
g
g
−53,32
mol
mol
g
60
mol
= 1,11 %
I. KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa
penurunan titik beku (∆Tf) dimana harga ∆Tf berdasarkan percobaan yaitu 0,90 0C.
kemudian dapat dihitung berat molekul zat non elektrolit urea melalui penurunan
titik beku larutan diperoleh sebesar 53,32 g/mol, dengan membandingkan berat
molekul urea percobaan dengan teoritis maka %kesalahan sebesar 1,11%
J. DAFTAR PUSTAKA
Atkins, Peter dan Julio De paula. Physical Chemistry 9th edition. NewYork:
W. H. Freeman and Company
Sumari, dkk. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Malang : Jurusan Kimia FM
-.2012. Penentuan Massa Berdasarkan Bobot Jenis. (online),
(http://alkemistry.blogspot.co.id/2012/11/penetuan-massa-molekulberdasarkan_30.html) diakses pada tanggal 4 April 2017
Azizah, Siti Nur. Laporan Praktikum Kimia Fisik Penurunan Titik Beku.
(online), (http://sinura003.blogspot.co.id/2013/12/vbehaviorurldefaultvmlo.html) diakses tanggal 4 April 2017
Khilmi, Natasha. Percobaan 8. (online),
(https://id.scribd.com/document/338955848/PERCOBAAN-8) diakses
tanggal 4 April 2017
LAMPIRAN-LAMPIRAN
(proses penimbangan gelas ukur, tabung reaksi, dan pelarut air)
(proses pembuatan pendingines dan garam kasar)
(proses penimbangan gelas beaker dan urea)
LAPORAN PRAKTIKUM
KIMIA FISIKA I
PENENTUAN BERAT MOLEKUL MELALUI METODE PENURUNAN
TITIK BEKU (CRYOSCOPIC)
Dosen Pengampu : Bapak Sumari dan Ibu Fauziatul Fajaroh
OLEH :
KELOMPOK 10/OFFERING B
Linda Listya Nirmala
150331600457
Miftakhul Lindha Yusnaini
150331607201
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
APRIL 2017
A. JUDUL PERCOBAAN
“Penentuan Berat Molekul Melalui Metode Penurunan Titik Beku (cryoscopic)”.
B. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah melakukan percobaan diharapkan mahasiswa dapat menentukan
berat molekul zat non elektrolit melalui penurunan titik beku larutan, dan
menentukan persentase kesalahan penentuan berat molekul zat non elektrolit
melalui penurunan titik beku larutan.
C. DASAR TEORI
Beberapa sifat penting larutan bergantung pada banyaknya partikel zat
terlarut dalam larutan dan tidak bergantung pada jenis partikel zat terlarut. Sifatsifat ini disebut sifat koligatif (colligative properties) (atau sifat kolektif) sebab
sifat-sifat tersebut memiliki partikel zat terlarut yang ada (Chang, 2005: 12). Sifat
koligatif bergantung pada jumlah mol total per liter spesies terlarut yang ada
(oxtoby, dkk, 2001). Dalam larutan, terdapat beberapa sifat zat yang hanya
ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut. Oleh karena sifat koligatif larutan
ditentukan oleh banyaknya partikel zat terlarut, maka perlu diketahui tentang
konsentrasi larutan. Molalitas (kemolalan) adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1
kg (1000 gram) pelarut. Molalitas didefinisikan dengan persamaan berikut:
m=
massa 1000
x
Mr
P
Keterangan :
m = molalitas larutan (mol / kg)
n = jumlah mol zat terlarut (g / mol)
P = massa pelarut (g)
Bobot molekul dapat ditentukan melalui beberapa metode di antaranya
metode kenaikan titik didih (ebulliscopic), metode penurunan titik beku
(cryoscopic), dan hipotesis Avogadro. Penentuan bobot molekul menggunakan
metode cryoscopic memiliki kelebihan dibangdingkan dua metode lainnya. Bobot
molekul melalui metode cryoscopic. Hal ini dikarenakan penurunan titik beku
larutan lebih besar dibandingkan kenaikan titik didihnya. Penurunan titik beku
yang relative besar memudahkan dalam pengamatan perbedaan titik beku. Tidak
seperti dalam hipotesis Avogadro, zat terlarut dalam metode cryoscopic tidak perlu
berada dalam fasa uap. Zat terlarut dalam fasa uap diperlukan untuk mengetahui
massa jenis gas dari zat tersebut. Penentuan bobot molekul melalui metode
cryocopic ditentukan dari hubungan berat pelarut, berat zat terlarut, dan konstanta
cryoscopic serta penurunan titik beku. Hubungan tersebut dituliskan dalam
persamaan penurunan titik beku yang perumusannya berdasarkan atas kondisi
encer suatu larutan. Pada larutan encer, titik beku larutan memiliki perbedaan yang
kecil. Oleh karena itu, pada penetuan bobot molekul degan menggunakan metode
cryoscopic digunakan pendekatan penurunan titik beku sama dengan nol. Bobot
molekul yang benar akan diperoleh saat penurunan titik beku mencapai nol
melalui cara ekstrapolasi. Ekstrapolasi merupakan data perbedaan titik beku antara
pelarut degan larutan dari berbagai konsentrasi.
Penurunan titik beku larutan sebanding dengan jumlah partikel zat terlarut
dalam sejumlah tertentu pelarut. Oleh karena itu, jumlah molekul atau ion terlarut
dalam sejumlah yang sama pelarut akan menghasilkan penurunan titik beku
dengan nilai yang sam pula. Berdasarkan hal ini, dapt dikatakan bahwa penurunan
titik beku yang disebabkan oleh satu mol zat non elektrolit adalah sama, tanpa
memperhatikan jenis zat terlarutnya, sepanjang jenis dan pelarutnya sama.
Penurunan titik beku yang diakibatkan oleh satu mol partikel zat terlarut dalam
satu kilogram pelarut disebut penurunan titik beku molal, yang digunakan sebagai
tetapan untuk penentuan berat molekul zat terlarut.
Apabila (g) gram zat terlarut mempunyai berat molekul (M) terlarut
dalam (p) gram pelarut, menghasilkan penurunan titik beku molal Kf, maka massa
molekul zat terlarut tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
∆Tf
= kf x m
∆ Tf =Kfx
g 1000
x
M
p
M
gx 1000 xKf
Px △ Tf
=
Keterangan:
g
: gram terlarut
M : berat molekul
P
: gram pelarut
△Tf : penurunan titik beku
Kf : tetapan penurunan titik beku molal
Peralatan terdiri dari bejana gelas pendingin berfungsi sebagai bejana
bagian luar, dan ada batang logam agitasi dan nampan logam yang berfungsi
sebagai tempat bejana pendingin. Terdapat sebuah bejana bagian tengah yang
letaknya di tengah yang berfungsi sebagai penyekat agar pendinginan terjadi
secara tidak langsung terhadap bejana bagian dalam dan bejana bagian tengah,
berfungsi agar proses pendinginan terjadi secara perlahan. Dalam bejana bagian
dalam ditempatkan thermometer Beckmann, dan terdapat lubang samping untuk
memasukkan spesimen. Terdapat juga batang agitator bejana bagian dalam yang
berupa kaca yang ditempatkan dalam bejana bagian dalam. Komponen lain adalah
thermometer yang terletak pada bejana bagian luar sebagai perangkat tambahan,
pipet pelarut, dan sifon ( alat untuk menyesuaikan ketinggian cairan pendingin).
D. ALAT DAN BAHAN
1. Alat
Satu set peralata pengukuran penurunan titik beku
Neraca
Gelas arloji
2. Bahan
Aquades
Zat non elektrolit (urea)
E. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Pengukuran titik beku pelarut
a.
Mengisi bejana stainlis dengan balok es kecil-kecil sebanyak mungkin
sampai tabung reaksi besar dapat berdiri sendiri.
b.
Memasukkan garam kasar kedalam bejana stainlis yang berisi es kecil
secukupnya.
c.
Menimbang massa gelas ukur kemudian massa tabung reaksi besar pada
neraca ohaus. Kemudian memasukkan pelarut air ke dalam tabung reaksi
besar, dan massanya ini dikurangi dengan massa gelas ukur dan tabung
reaksi besar, maka diperoleh massa netto dari pelarut.
d.
Tabung reaksi besar yang berisi pelarut air ditempatkan dalam bejana
stainlis bagian tengah
e.
Thermometer Beckmann dan batang pengaduk dimasukkan, tabung raksa
dari thermometer harus dipastikan terendam dalam pelarut.
f.
Tabung reaksi diaduk secara perlahan, thermometer Beckmann dibaca
setiap penurunan suhu rentang 0,50C, dan kurva hubungan antara suhu
dan waktu digambar.
g.
Titik beku pada kurva pendinginan diambil.
h.
Ketika kristal terbentuk, tabung reaksi dengan thermometer Beckmann
yang masih di dalamnya dikeluarkan dari bejana, dan menghangatkan
dengan tangan untuk mencairkan kristal. Ketika kristal mencair, bejana
bagian dalam ditempatkan dalam bejana bagian tengah dan diulangi
proses (5) dan (6) untuk menentukan titik beku.
i.
Titik beku pelarut dicari dengan cara tersebut di atas. Pertama dicari titik
beku secara kasar, kemudian diulangi pengukuran dengan cara yang sama
dari titik beku untuk penentuan titik beku sebagai rata-rata dari beberapa
pembacaan.
2. Pengukuran titik beku larutan
a. Mengisi bejana stainlis dengan balok es kecil-kecil sebanyak mungkin
sampai tabung reaksi besar dapat berdiri sendiri.
b. Memasukkan garam kasar kedalam bejana stainlis yang berisi es kecil
secukupnya.
c. Menimbang massa gelas ukur kemudian massa tabung reaksi besar pada
neraca ohaus. Kemudian memasukkan pelarut air ke dalam tabung reaksi
besar, dan massanya ini dikurangi dengan massa gelas ukur dan tabung
reaksi besar, maka diperoleh massa netto dari air.
d.
Menimbang massa sampel pada neraca analitik
e.
Sampel dilarutkan secara sempurna dalam pelarut yang diukur pada
bagian 1 diatas. Sampel dipastikan tidak mengendap pada bagian
thermometer Beckmann atau batang pengaduk bejana bagian dalam yang
tidak terendam dalam pelarut.
f.
Titik beku dari larutan ditemukan dengan metode yang telah diuraikan
pada bagian 1 item (d) dan (e).
g.
Penurunan titik beku ditentukan berdasarkan perbedaan titik beku antara
pelarut dan larutan serta dihitung massa molekul dengan cara subtitusi
harga yang dihasilkan dari persamaan (1).
F. DATA HASIL PENGAMATAN
1. Hubungan antara suhu dan waktu pada pendinginan pelarut (air)
Massa gelas kimia + tabung reaksi = 183,4 g
Massa gelas kimia + tabung reaksi + pelarut (air) 30 g = 213,4 g
Massa urea = 0,7739 g
Waktu (s)
0
15
26
44
57
77
98
120
133
140
146
147
156
164
Suhu (au)
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2.35
2.3
2.25
2.2
2
1.82
175
1.07
185
199
206
216
221
227
233
239
250
256
268
274
280
294
300
305
310
1.5
1.4
1.3
1.2
1.15
1.1
1
0.9
0.85
0.8
0.7
0.65
0.6
2.96
3
3.05
3.05
2. Hubungan antara suhu dan waktu pada pendinginan larutan
Waktu (s)
0
19
38
59
82
105
132
151
165
173
188
203
210
218
222
230
235
243
250
259
267
276
285
292
298
Suhu (au)
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.7
2.5
2.3
2.2
2
1.9
1.85
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.22
1.11
1
0.95
0.9
305
314
319
0.8
2
2.1
324
339
2.15
2.15
G. ANALISA PROSEDUR
No
Prosedur
Analisa
Agar penurunan titik beku stabil pada
es, sehingga ditambahkan garam
kasar, dan supaya es tidak cepat
mencair
1
Diisi bejana dengan balok es kecil
dan garam kasar
2
Direndam tabung raksa dari
termometer secara sempurna dalam
pelarut
Agar tidak terjadi kesalahan pada
pengukuran suhu
3
Digunakan termometer beckmann
untuk mengukur perbedaan suhu
yang sangat kecil, tetapi nilai suhu
tidak bersifat mutlak
4
Dipegang termometer dengan benar,
harus tegak lurus
agar air raksa tidak terputus
H. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
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. Titik beku larutan adalah temperatur pada saat kristal
pertama dari pelarut murni mulai terbentuk dalam keseimbangan dengan larutan.
Pada tekanan 1 atm, air murni membeku pada temperatur 0 oC. Temperatur itu
dinamakan titik beku normal air. Adanya zat terlarut dalam air, menyebabkan pada
temperatur 0 oC air belum membeku. Pada temperatur itu tekanan uap jenuh
larutan lebih kecil dari 1 atm. Untuk membuat larutan dapat membeku kembali,
temperatur larutan harus diturunkan sampai tekanan uap jenuh larutan mencapai 1
atm.
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 0oC 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) (Taufik, 2012)
Pada praktikum kali ini bertujuan untuk menentukan berat molekul zat
non elektrolit melalui penurunan titik beku larutan, dan menentukan persentase
kesalahan penentuan berat molekul zat non elektrolit melalui penurunan titik beku
larutan. Praktikum kali ini dilakukan dua kali percobaan yaitu pengukuran titik
beku pelarut dan pengukuran titik beku larutan. Dalam percobaan ini digunakan air
sebagai pelarut dan urea sebagai zat terlarut. Massa molekul urea bisa diketrahui
dengan mengukur titik beku urea dan titik beku air. Berikut penjelasan dari
masing-masing percobaan.
1. Pengukuran Titik Beku Pelarut
Langkah pertama yang dilakukan yaitu mengisi bejana stainlis dengan
balok es batu kecil-kecil sampai tabung reaksi dapat berdiri sendiri ditengahtengah es tersebut. Kemudian ditambahkan garam kasar kedalam es. Tujuan
dari penambahan garam dapur ini adalah untuk menghambat pecahan es batu
untuk mencair. Dalam penggunaan garam dapur, massa garam yang digunakakn
jangan terlalu banyak dan juga jangan terlalu sedikit, sebab akan mempengaruhi
proses penurunann titik beku dan hasil yang didapat kemungkinan kurang akurat.
Namun apabila garam yang digunakaan terlalu sedikit, penurunan titik beku tidak
mencapai suhu yang akurat, dan pada larutan gula yang di uji , pembentukkan
kristal yang terjadi tidak sempurna. Oleh karena itu para pratikum di tuntut
ketelitian dan keterampulannya dalalam melakukan percobaan tersebut.
Langkah selanjutnya menimbang massa tabung reaksi besar pada
neraca ohaus dan diperoleh massa sebesar 180,5 gram, kemudian untuk
mendapatkan massa pelarut air sebesar 30 gram, maka pada neraca ohaus diatur
sedemikian rupa sampai ketelitian 210,5 gram untuk mendapatkan massa pelarut
air 30 gram. Kemudian dimasukkan tabung reaksi kedalam tengah-tengah bejana
yang sudah berisi es batu. Dan memasukkan thermometer Beckmann beserta
batang agitator kedalam tabung reaksi. Ketika termometer dimasukkan ke dalam
tabung reaksi, usahakan agar termometer tidak menyetuh dinding tabung karena
akan membuat termometer jadi tidak stabil sehingga mempengaruhi temperatur
penurunan titik beku larutan yang di uji. Dan sebelum penghitungan suhu,
termometer harus dalam temperatur yang stabil. Thermometer harus selalu tegak
lurus, dalam arti tidak boleh memiringkan atau menidurkan. Hal ini dikarenakan
air raksa yang terdapat pada temometer akan pecah dan dapat menyebabkan hasil
perhitungan tidak akurat. Hal ini dapat dilihat seperti gambar di bawah ini.
(cara menyusun alat pada proses penurunan titik beku)
Selanjutnya diaduk secara merata dengan menggunakan batang agitator agar
pendinginan merata sampai suhu turun pada 6 ⁰C. Setelah suhu turun dibaca
thermometer beckman setiap penurunan 0.5⁰C dan dicatat waktu saat penurunan
berlangsung. Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :
Waktu (s)
Suhu (au)
0
15
26
44
57
77
98
120
133
140
146
147
156
164
6
5.5
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2.35
2.3
2.25
2.2
2
1.82
175
1.07
185
199
206
216
221
227
233
239
250
256
268
274
280
294
300
305
310
1.5
1.4
1.3
1.2
1.15
1.1
1
0.9
0.85
0.8
0.7
0.65
0.6
2.96
3
3.05
3.05
Dari tabel di atas, dapat dibuat kurva pendinginan yang menunjukkan hubungan
antara suhu dan waktu yang nantinya dapat digunakan untuk menentukan titik
beku pelarut.
7
6
Suhu◦C
5
4
f(x) = - 0.01x + 4.38
3
Suhu (au)
2
Linear (Suhu
(au))
1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Waktu (s)
2. Pengukuran titik Beku Larutan
Langkah awal yang dilakukan dalam percobaan ini sama degan langkahlangkah yang dilakukan dalam percobaan pengukuran titik beku pelarut.
Kemudian menimbang massa gelas kimia + tabung reaksi dan diketahui massanya
adalah 183,4 g. Setelah itu menambahkan pelarut air 30 g sehingga massa gelas
kimia + tabung reaksi + pelarut air adalah 213,4 g. selanjutnya menimbang massa
urea sebagai berikut.
Diketahui = berat molekul urea
P
∆Tf
Kf
MassaUrea=
¿
= 60 g/mol
= 30
= 0,8 0C
= 1,86 0C/mol
Mm x P x ∆ T f
1000 x kf
60 g /mol x 30 x 0,8 ℃
1000 x 1,86 ℃/mol
= 0,7742 gram
kemudian massa sampel yang telah ditimbang, dilarutkan sempurna dalam pelarut
yang diukur pada bagian 1. Dan pastikan bahwa sampel tidak mengendap pada
bagian-bagian temometer Beckman atau batang agitator bejana bagian dalam yang
tidak terendam dengan pelarut. Selanjutnya tebung reaksi ditempatkan ditengahtengah bejana yang berisi es seperti cara yang dilakukan pada percobaan 1.
Larutan diaduk secara merata dengan menggunakan batang agitator agar
pendinginan merata sampai suhu turun pada 6 ⁰C. Setelah suhu turun dibaca
thermometer beckman setiap penurunan 0.5⁰C dan dicatat waktu saat penurunan
berlangsung. Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut :
Waktu (s)
0
19
Suhu (au)
6
5.5
38
59
82
105
132
151
165
173
188
203
210
218
222
230
235
243
250
259
267
276
285
292
298
305
314
5
4.5
4
3.5
3
2.7
2.5
2.3
2.2
2
1.9
1.85
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.22
1.11
1
0.95
0.9
0.8
2
319
324
339
2.1
2.15
2.15
Dari data diatas dapat diperoleh grafik hubungan antara suhu dan
waktu pada pendinginan larutan sebagai berikut.
7
6
Suhu °C
5
f(x) = - 0.01x + 5.01
4
Suhu (au)
3
Linear (Suhu (au))
2
1
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Waktu (s)
Dari data-data yang sudah diketahui, dapat menentukan penurunan titik
beku berdasarkan perbedaan titik beku antara pelarut dan larutan dan menghitung
berat molekul dengan cara substitusi harga yang dihasilkan pada persamaan (1).
1. Penurunan Titik Beku Larutan Terhadap Pelarut
Diketahui :
Titik beku pelarut murni
= 3,050C
Titik beku larutan
= 2,150C
Jawab :
∆Tf = Titik Beku parut murni – Titik beku larutan
∆Tf = 3,050C – 2,150C
∆Tf = 0,90C
2. Berat Molekul Urea
Diketahui :
BM urea teori
= 60 g/mol
Massa urea percobaan
= 0,774 g
Massa air
= 30 g
Kf urea
= 1,86 0C g/mol
∆Tf
= 0,9 0C
Jawab :
∆Tf = Kf.m
∆Tf = Kf .
m urea 1000
x
BM urea m air
BM urea = Kf urea .
murea 1000
x
∆ Tf
m air
BM urea = 1,86 0C g/mol .
0,774 g 1000
x
0,90℃ 30 g
BM urea = 53,32 g/mol
Jadi, berat molekul urea hasil perhitungan yaitu 53,32 g/mol
3. % kesalahan
Menghitung % kesalahan pada percobaan penentuan berat molekul urea
melalui metode penurunan titik beku sebagai berikut :
% kesalahan =
massateoritis−massaeksperimen
x 100
massa teoritis
60
=
g
g
−53,32
mol
mol
g
60
mol
= 1,11 %
I. KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa
penurunan titik beku (∆Tf) dimana harga ∆Tf berdasarkan percobaan yaitu 0,90 0C.
kemudian dapat dihitung berat molekul zat non elektrolit urea melalui penurunan
titik beku larutan diperoleh sebesar 53,32 g/mol, dengan membandingkan berat
molekul urea percobaan dengan teoritis maka %kesalahan sebesar 1,11%
J. DAFTAR PUSTAKA
Atkins, Peter dan Julio De paula. Physical Chemistry 9th edition. NewYork:
W. H. Freeman and Company
Sumari, dkk. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Malang : Jurusan Kimia FM
-.2012. Penentuan Massa Berdasarkan Bobot Jenis. (online),
(http://alkemistry.blogspot.co.id/2012/11/penetuan-massa-molekulberdasarkan_30.html) diakses pada tanggal 4 April 2017
Azizah, Siti Nur. Laporan Praktikum Kimia Fisik Penurunan Titik Beku.
(online), (http://sinura003.blogspot.co.id/2013/12/vbehaviorurldefaultvmlo.html) diakses tanggal 4 April 2017
Khilmi, Natasha. Percobaan 8. (online),
(https://id.scribd.com/document/338955848/PERCOBAAN-8) diakses
tanggal 4 April 2017
LAMPIRAN-LAMPIRAN
(proses penimbangan gelas ukur, tabung reaksi, dan pelarut air)
(proses pembuatan pendingines dan garam kasar)
(proses penimbangan gelas beaker dan urea)