PENETAPAN MASSA MOLAR BERDASARKAN PENURUNAN TITIK BEKU

loading...

PENETAPAN MASSA MOLAR BERDASARKAN PENURUNAN TITIK BEKU
1. TUJUAN PERCOBAAN :
1. Menetapkan titik beku cairan murni dan larutan
2. Menetapkan massa molar dari senyawa yang tidak diketahui berdasarkan penurunan titik beku.

2.LANDASAN TEORI
1. Sifat koligatif Larutan
Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).Apabila suatu pelarut ditambah dengan sedikit zat terlarut ,maka akan didapat suatu larutan yang mengalami:
1. Penurunan tekanan uap jenuh
2. Kenaikan titik didih
3. Penurunan titik beku
4. Tekanan osmosis
Banyaknya partikel dalam larutan ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat larutan itu sendiri. Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektarolit terurai menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai menjadi ion-ion. Pada setiap suhu, zat cair selalu mempunyai tekanan tertentu. Penambahan suatu zat ke dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya (Ratna, 2009).
2. Penurunan Tekanan Uap
Tekanan uap pelarut tidak nol dan berubah menurut komposisi larutan pada suhu tertentu. Jika fraksi mol pelarut (X1) adalah 1, maka tekanan uapnya ialah P01, yaitu tekanan uap pelarut murni pada suhu eksperimen itu. Bila X1 mendekati nol (memberikan zat terlarut murni), maka tekanan uap P1 pelarut harus nol juga, sebab pelarut sudah tidak ada lagi. Jika fraksi mol X1 berubah dari 1 menjadi 0, maka P1 merosot dari P01 menjadi 0. Kimiawan Prancis Francois-Mari Raoultmenemukan bahwa untuk beberapa larutan, plot dari tekanan uap pelarut versus fraksi mol pelarut dapat sangat tepat dengan garis lurus. Larutan yang mengikuti hubungan garis lurus ini sesuai dengan persamaan sederhana :
P1 = X1P01
yang dikenal sebagai hukum Raoult (Oxtoby,1999).
Hukum Raoult menyatakan bahwa : Tekanan uap pelarut di atas suatu larutan (PA) sama dengan hasil kali tekanan uap pelarut murni (P0A) dengan fraksi mol dalam larutan (XA) (Petrucci,1985). Penurunann tekanan uap, karena X1 = 1 – X2 untuk larutan yang terdiri atas dua komponen, maka hukum Raoult dapat ditulis sebagai :
∆P1 = P1 – P10 = X1P01 - P10 = -X2 P10
Jadi, perubahan tekanan uap pelarut berbanding lurus dengan fraksi mol zat terlarut. Tanda negative menyiratkan penurunan tekanan uap, tekanan uap selalu lebih rendah di atas larutan encer dibandingkan di atas pelarut murni nya (Oxtoby,1999).
Karena X1 + X2 = 1, maka persamaan di atas dapat diperluas menjadi :
P = Po1 (1 – X1)
P = Po1 – Po1 . X1
Po1 – P = Po1 . X1
Sehingga :
ΔP = po . X1
keterangan:
ΔP : penuruman tekanan uap jenuh pelarut
P0 : tekanan uap pelarut murni
X1 : fraksi mol zat terlarut (Ratna, 2009).

3. Kenaikan Titik Didih
Titik didih normal cairan murni atau larutan adalah suhu pada saat tekanan uap mencapai 1 atm. Karena zat terlarut menurunkan tekanan uap, maka suhu larutan harus dinaikkan agar ia mendidih. Artinya, titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni. Gejala ini yang disebut sebagai peningkatan titik didih, merupakan metode alternatif untuk menentukan massa molar (Oxtoby, 1999).
Titik didih adalah suhu pada perpotongan garis tekanan tetap pada 1 atm dengan kurva penguapan. ∆P1 adalah penurunan tekanan uap pada Tb, dan ∆Tb adalah perubahan suhu yang diperlukan untuk mempertahankan agar tekanan uap tetap 1 atm. Dengan kata lain, ∆Tb = Tb’- Tb adalah peningkatan titik didih yang disebabkan oleh penambahan zat terlarut pada pelarut murni (Oxtoby, 1999).
Adanya penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Untuk larutan non elektrolit kenaikan titik didih dinyatakan dengan:
ΔTb = m . Kb
keterangan:
ΔTb = kenaikan titik didih (oC)
m = molalitas larutan
Kb = tetapan kenaikan titik didih molal
Karena m =
(W menyatakan massa zat terlarut), maka kenaikan titik didih larutan dapat dinyatakan sebagai:
∆Tb = Kb
Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan sebagai :
Tb = (100 + ΔTb) oC (Ratna, 2009).
Untuk pelarut tertentu, Kb diperoleh dengan mengukur kenaikan titik didih dari larutan encer yang molalitas nya diketahui (artinya, mengandung zat terlarut yang diketahui jumlah dan massa molarnya). Begitu Kb ditemukan, angka ini dapatdigunakan untuk memprediksi kenaikan titik didih bagi zat terlarut yang massa molarnya diketahui atau untuk menentukan massa molar dari kenaikan titik didihnya. Sejauh ini, hanya zat terlarut yang tidak berdisosiasi yang dibahas. Sifat koligatif bergantung pada jumlah total mol perliter spesies terlarut yang ada. Jika zat terlarut berdisosiasi maka molalitas m yang harus digunakan ialah molalitas total. Ion tidaklah sama dengan molekul netral dalam larutan, dan perilaku nonideal muncul pada konsentrasi yang lebih rendah dalam larutan yang mengandung ion (Oxtoby, 1999).

4. Penurunan Titik Beku
Untuk penurunan titik beku persamaannya dinyatakan sebagai:
∆Tf = Kf . m
= Kf
Keterangan :
ΔTf = penurunan titik beku
m = molalitas larutan
Kf = tetapan penurunan titik beku molal
W = massa zat terlarut
Mr = massa molekul relatif zat terlarut
p = massa pelarut
Apabila pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya dinyatakan sebagai:
Tf = (O – ΔTf)oC (Ratna, 2009).
Gejala penurunan titik beku analog dengan peningkatan titik didih. Suhu beku larutan dapat diidentifikasi sebagai suhu ketika kurva tekanan uap pelarut murninya berpotongan dengan kurva larutan. Jika zat terlarut ditambahkan ke dalam larutan, tekanan uap pelarut turun dan titik beku, yaitu suhu ketika kristal pertama pelarut murni mulai muncul, turun. Selisih ∆Tf = T’f - Tf dengan demikian bertanda negatif, dan penurunan titik beku dapat diamati (Ratna, 2009).
Pengukuran penurunan titk beku, seperti halnya peningkatan titik didih digunakan untuk menentukan massa molar zat yang tidak diketahui. Jika suatu zat berdisosiasi dalam larutan, maka molalitas total semua spesies yang ada (ionik atau netral) harus digunakan dalam perhitungan (Oxtoby, 1999).
Gejala penurunan titik beku juga mempunyai terapan praktis. Metode yang paling bebrguna antara lain adalah dalam hal penurunan titik beku air. Zat anti beku (biasanya erulenaglikol) yang ditambahkan ke dalam sistem pendingin mesin mobil, mencegah pembekuan ari radiator pada musim dingin. Penggunaan CaCl2 atau NaCl untuk menurunkan titik leleh es, juga sering diterapkan misalnya untuk menyiapkan campuran pendingin dalam pembuatan es krim (Petrucci, 1985).

5. Tekanan Osmotik
Tekanan osmotik adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis) (Ratna, 2009).
Tekanan pada sisi larutan dari membran lebih besar daripada tekanan atmosfer pada permukaan pelarut murni, yaitu sebesar tekanan osmotik π.
π = ρ.g.h (Oxtoby, 1999)
Tekanan osmotik termasuk dalam sifat-sifat koligatif karena besarnya hanya tergantung pada jumlah partikel zat terlarut persatuan volume larutan. Tekanan osmotik tidak bergantung pada jenis zat terlarut. Persamaan yang ditulis di bawah ini (dikenal dengan persamaan Van’t Hoff) cocok digunakan untuk menghitung tekanan osmotik dari larutan encer. Tekanan dilambangkan dengan π, R adalah tetapan gas (0,0821 L atm/mol K) dan T dalam suhu Kelvin. Tanda n mengatakan mol zat terlarut dan V adalah volume (dalam liter) larutan, sehingga nisbah n/V adalah molalitas larutan (M)
π = RT = M . RT (Petrucci, 1985).


3.ALAT DAN BAHAN
1. Alat
Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah tabung reaksi besar, gelas beker besar (500 atau 1000 mL), pengaduk gelas, gelas ukur, neraca analitik dan termometer.
2. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah sikloheksana, larutan contoh dan es batu.

4.PROSEDUR KERJA
1. Penentuan Titik Beku Pelarut
1. Mengeringkan semua peralatan gelas yang akan digunakan menggunakan kain atau kertas tisu.
2. Menimbang dan mencatat berat tabung reaksi dalam keadaan kosong dengan menggunakan neraca analitik.
3. Mengisi tabung reaksi dengan 10 mL sikloheksana. Menimbang kembali berat tabung rekasi yang terlah berisi sikloheksana. Menutup tabung rekasi dengan menggunakan sumbat.
4. Mengisi gelas beker besar dengan es batu hingga ketinggian es batu kira-kira lebih tinggi dibandingkan tinggi larutan dalam tabung reaksi.
5. Memasukkan thermometer dan pengaduk gelas ke dalam tabung reaksi berisi sikloheksana. Jika memungkinkan tutup tabung reaksi dengan sumbat yang memiliki luba ng.
6. Memasukkan tabung reaksi ke dalam gelas beker dan mencatat suhu awal larutan sebelum tabung reaksi dimasukkan
7. Mengaduk perlahan sikloheksana dalam tabung dengan menggunakan pengaduk gelas.
8. Mengamati perubahan suhu yang terjadi dan mencatat suhu setiap 10 detik.
9. Melakukan pengamatan selama 8 menit.
2. Penentuan Titik Beku Larutan Contoh
1. Melakukan prosedur yang sama dengan penentuan titik beku pelarut, hanya isi tabung rekasi diganti dengan larutan contoh yang telah disediakan.
2.Menyusun alat percobaan

5.HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil dan Perhitungan
1. Hasil
a. Penentuan Titik Beku Pelarut
No Langkah Percobaan Hasil Percobaan
1

2
3

4

5
6
7


8
Menyiapkan tabung reaksi besar, termometer, pengaduk dan penutup karet dua lubang
Menimbang tabung reaksi
Memasukkan 20 ml pelarut (siklohek-sana) kedalam tabung reaksi
Menimbang kembali tabung reaksi beserta pelarut
Mencatat suhu awal pelarut
Menyiapkan es batu dalam gelas piala
Memasukkan tabung reaksi yang berisi sikloheksana 20 ml kedalam kepingan es batu dan mengaduk perlahan – lahan
Mancatat suhu setiap 10 detik selama 8 menit.
-

massa = 67.254 gram
-

massa = 80.34 gram

t = 31° C
-

-

Dapat dilihat dalam tabel 1.1.

Tabel 1.1 Penurunan suhu sikloheksana
t(detik) T(°C) t(detik) T(°C) t(detik) T(°C) t(detik) T(°C)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120 31.0
27.0
24.0
21.0
18.0
16.0
15.0
13.0
11.0
10.0
9.0
8.0 130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240 7.0
6.0
6.0
5.0
5.0
4.0
4.0
3.0
3.0
3.0
2.0
2.0 250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360 2.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0 370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480 0.0
0.0
0.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0
-1.0

b. Penentuan titik beku larutan contoh
No LangkahPercobaan HasilPercobaan
1

2
3

4
5
6


7

Mengambil masing – masing 20 ml larutan contoh
Memasukkan kedalam tabungreaksi
Menimbang tabung reaksi yang berisi larutan sampel
Mencatat suhu awal
Menyiapkan es batu dalam gelas piala
Memasukkan tabung reaksi yang berisi larutan sampel kedalam kepingan es batu dan mengaduk perlahan – lahan
Mencatat suhunya setiap 10 detik selama 8 menit. -

massa = 69,14gram
massa = 81,42 gr

t = 23° C
-
-


Dapat dilihat dalam tabel 1.2.

Tabel 1.2 Penurunan suhu larutan contoh
t(detik) T(°C) T(detik) T(°C) T(detik) T(°C) t(detik) T(°C)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120 23.0
22.5
16.0
16.0
15.5
14.0
13.0
12.0
11.0
10.0
9.5
8.5 130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240 8.0
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0 250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360 1.5
1.5
1.0
1.0
1.0
0.5
0.0
0.0
0.0
-0.5
-1.0
-1.5 370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480 -1.5
-1.5
-1.5
-2.0
-2.0
-2.0
-2.5
-2.5
-2.5
-2.5
-2.5
-2.5


2. Perhitungan
Tf dari larutan contoh
y1= -0.941x + 20.54
y2 = -0.238x + 7.902
y1 = y2
-0.941x + 20.54= -0.238x + 7.902
20.54 – 7.902= -0.238x – 0.941x
12.638= 0.703 x
x = 17.97
y1= -0.941x + 20.54
= -0.941(17.97) + 20.54
= -16.84 + 20.54
y1= 3.69 oC
Tf larutan contoh = 3.69 oC

Tf Sikloheksana
y3= -1.389x + 26.52
y4 = -0.156x + 5.780
y3 = y4
-1.389x + 26.52 = -0.156x + 5.780
26.52 – 5.780 = -0.156x- 1.389x
20.74 = 1.233x
x = 16.8
y3= -1.389x + 26.52
= -1.389(16.8) + 26.52
= -23.33 + 26.52
y3 = 3.18 oC
Tf Sikloheksana= 3.18 oC

Diketahui: Mlarutan contoh = 12.28gr
Mpelarut= 13.09 gr
Msolute =Mlarutan contoh = 12.28 gr
Massa pelarut = ρV
= 0,77 x 20
= 15.4 gr = 0.0154 kg
Kf = 20,0 o C
Ditanya : ΔTf = ………… ?
Mr = ……….?
Jawab : ΔTf = Tf sikloheksana - Tf larutan contoh
= 3.18 oC – 3.69oC = -0.51 0C
ΔTf =-0.51 = - 0.007854 =13.09 / Mr x 20.0
Mr= -33.33 gram/mol

B. Pembahasan
Percobaan kali ini adalah membahas tentang sifat koligatif larutan yang bertujuan agar praktikan memahami pengaruh keberadaan suatu zat terlarut terhadap sifat fisis larutan, dan menggunakan penurunan titik didih suatu larutan untuk menentukan massa molekul relatif dari zat terlarut.
Percobaan penentuan titik beku pelarut dilakukan dengan memasukkan tabung reaksi berisi 20 mL sikloheksana ke dalam gelas beker besar berisi es batu dan mengukur suhu awal sebelum dimasukkan ke dalam gelas beker berisi es batu dengan termometer, dari pengamatan mendapatkan suhu awal sebesar 31oC. Kemudian setelah dimasukkan ke dalam gelas beker berisi es batu diamati dan di catat suhu sikloheksana setiap 10 detik selama 8 menit. Tidak lupa sikloheksana diaduk secara perlahan.
Untuk penentuan titik beku larutan contoh, dilakukan prosedur yang sama saat melakukan percobaan penentuan titik beku pelarut, hanya saja sikloheksana diganti dengan larutan contoh. Dari pengamatan mendapatkan suhu awal sebesar 23oC. Kemudian setelah dimasukkan ke dalam gelas beker berisi es batu diamati dan di catat suhu larutan contoh setiap 10 detik selama 8 menit. Tidak lupa, larutan contoh dalam tabung reaksi diaduk perlahan agar mengurangi kecepatan pembekuan larutan. Dari pengamatan, terjadi penurunan yang lebih drastis dibanding dengan penurunan suhu dari sikloheksana. Dan pada detik ke 260-310 konstan pada suhu 1oC dan pada detik ke 320-390 juga konstan pada suhu 0oC. Dari hasil perhitungan dengan menentukan selisih antara titik beku pelarut murni (sikloheksana) dengan titik beku larutan contoh didapatkan.
∆Tf = x Kf
Dari hasil perhitungan yang ada dapat diketahui bahwa penurunan titik beku dari suatu larutan (∆Tf) berbanding lurus dengan konsentrasi molal dari larutan (m), hal ini berarti ∆Tf berbanding terbalik dengan Mr. Semakin besar nilai dari ΔTf maka semakin kecil nilai Mr. Hal ini menyatakan bahwa semakin banyak suatu zat terlarut maka penurunan suhunya semakin menurun. Selain dapat menentukan Mr suatu senyawa, cara penurunan titik beku ini juga dapat mengetahui rumus empiris dan rumus molekul suatu zat.
Dalam melakukan percobaan dan proses perhitungan kemungkinan praktikan melakukan kekeliruan, sehingga diperoleh data yang kurang akurat dan tidak sama dengan referensi yang ada. Hal ini dikarenakan banyak faktor yang mempengaruhi termasuk kurangnya ketelitian dari praktikan, ditambah lagi dengan belum terampilnya praktikan dalam pembuatan grafik penurunan titk beku sebagai acuan utama dalam menentukan nilai ∆Tf..

6.KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan ini adalah :
1. Sifat koligatif tidak bergantung pada jenis zat terlarut, namun bergantung pada konsentrasinya.
2. Massa molekul relatif suatu zat terlarut dapat diketahui dengan menggunakan sifat koligatif zat pelarut yaitu penurunan titik beku.
3. Semakin besar penurunan titik beku suatu zat maka harga Mr dari zat terlarut semakin kecil.

DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2003. Petunjuk Praktikum Kimia Dasar. UGM, Yogyakarta
Baroroh, Umi L U. 2004. Diktat Kimia Dasar I. Universitas Lambung Mangkurat,
Banjarbaru.
Sastrohamidjojo, Hardjono. 2001. Kimia Dasar. UGM, Yogyakarta.
Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 2. ITB, Bandung.

loading...

Tweet