Archive for Mei 2013

0 Comment

1 Mei 2013

Titik Beku

(Penurunan Titik Beku)

I. Tujuan

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan:

1. Dapat menentukan harga Kb suatu pelarut

2. Dapat menghitung berat molekul suatu zat yang tidak mudah menguap dengan metode titik beku

II. Alat dan Bahan yang Digunakan

- Alat yang Digunakan

1. Refregerator Circulating Batch (termostat, pendingin) 1 buah

2. Termometer 100^oC dan 200^oC 2 buah

3. Pengaduk 2 buah

4. Pipet ukur 25 ml 1 buah

5. Spatula 2 buah

6. Erlenmeyer 1 buah

7. Kaca Arloji 2 buah

8. Bak/wadah alat (untuk batu es) 2 buah

9. Botol aquadest 1 buah

- Bahan yang Digunakan

1. Pelarut berupa Asam Anhidrat

2. Larutan standar naftalena

3. Zat X yang dicari berat molekulnya

4. Garam dapur

5. Batu Es

III. Dasar Teori

Bila suatu zat yang sukar menguap, dilarutkan dalam zat pelarut akan terjadi suatu peristiwa penurunan tekanan uap. Akhirnya pada suhu tertentu tekanan uap zat pelarut dalam larutan akan selalu lebih rendah dari keadaan murninya. Besarnya tekanan uap ini akan terkandung dari banyaknya zat yang dilarutkan. Perubahan tekanan mengakibatkan adanya gangguan kesetimbangan dinamis dari larutan.

P₁ P₂

Murni Larutan

P₁ = Tekanan uap murni

P₂ = Tekanan uap sesudah diberi zat terlarut

Semakin besar penambahan mol zat terlarut makin banyak penurunan tekanan uap. Untuk larutan yang sangat encer maka tekanan uap at terlarut dapat diabaikan.

Menurut Hukum Roult:

P = X₁. Po

X₁= P/Po

Dimana:

P = Tekanan uap larutan

Po = Tekanan uap murni

X₁= Mol fraksi zat pelarut/ mol fraksi zitas padatan murni = 1, maka persamaan diatas dapat disederhanakan terlarut.

Dari persamaan diatas dapat ditarik ln, sehingga persamaan menjadi:

ln P/Po = ln X₁

X_{1 +}X₂= 1 à X₁= 1 –X₂

ln P/Po = ln (1 –X₂)

Menurut Hukum Clausius Clapeyron:

ln P/Po = H_f/ R (1/To – 1/T)

Dimana:

To = tb murni

T = tb larutan

Ln P = H_f/ R (T-To) = H_f . Tb

Po RToT RToT

Karena To dan T hampir sama ToT – To²

Ln P = H_f . Tb

Po RTo2

Menurut Persamaan Roult maka ln P/Po = ln (1 – X₂). Sehingga terjadi persamaan dibawah ini:

ln (1 – X₂) = Hf . Tb/RTo²

Untuk larutan yang sangat encer maka ln (1 – X₂) = X₂

X₂ = H_f Tb

RTo²

Tb = RTo² X₂

H_f

Tb = R To² G₂/M₂

H_f G₁/G₂

Tb = RTo² . M₁. 1000. G₂

1000. H_f. M₂. G₁

= Kb. 1000. G₂

M₂. G₁

M₂ = 1000. Kb. G₂

Tb. G₁

Dimana:

G1 = Berat pelarut

G2 = Berat zat terlarut

Tb = Penurunan Titik Beku

Kb = Penurunan titik beku molal yaitu merupakan sifat khusus pelarut menujukkan penurunan titik beku apabila 1 mol zat terlarut dilarutkan dalam 1000 gram pelarut.

IV. Dasar Teori Tambahan

Penurunan titik beku larutan mendiskripsikan bahwa titik beku suatu pelarut murni akan mengalami penurunan jika kita menambahkan zat terlarut didalamnya. Sebagai contoh air murni membeku pada suhu 0 C akan tetapi jika kita melarutkan contoh sirup atau gula didalamnya maka titik bekunya akan menjadi dibawah 0 C. Sebagai contoh larutan garam 10% NaCl akan memiliki titik beku -6 C dan 20% NaCl akan memiliki titik beku -16 C.

Fenomena penurunan titik beku larutan sangat menarik perhatian para ilmuwan karena hal ini bersinggungan langsung dengan kehidupan manusia contohnya, penggunaan etilen glikol sebagai agen “antibeku” yang dipakai di radiator mobil sehingga air ini tidak beku saat dipakai dimusim dingin. beberapa ikan didaerah artik mampu melepaskan sejumlah senyawa untuk menghindari darahnya beku, atau dengan menggunakan teknik penurunan titik beku kita dapat menentukan massa molar atau menentukan derajat disosiasi suatu zat.

Penurunan titik beku larutan adalah salah satu sifat koligatif larutan. Untuk mengukur besarnya titik beku larutan kita membutuhkan dua hal berikut:

Konsentrasi molal suatu larutan dalam molalitas.
Konstanta penurunan titik beku pelarut atau Kf.

Di bidang themodinamika konstanta titik beku pelarut, Kf lebih dikenal dengan istilah “Konstanta Krioskopik“. Krioskopik berasal dari bahasa Yunani yang artinya “mengukur titik beku”.

Faktor Van’t Hoff (i) adalah parameter untuk mengukur seberapa besar zat terlarut berpengaruh terhadap sifat koligatif (penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik).

Naftalen juga dikenal sebagai nafthalin, tar kapur, tar putih, albokarbon, atau nafthene. Naftalen mudah menguap dan mudah terbakar. Naftalen merupakan hidrokarbon padat berwarna putih, yang diperoleh dari penyulingan fraksional batu bara. Sebagian besar naftalen yang diproduksi digunakan sebagai bahan baku pembuatan resin alkil untuk pembuatan plastik. Sebagian kecil untuk zat warna dan bahan kimia lain. Penggunaan langsung adalah sebagai pengusir ngengat.

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. Setiap zat yang mengalami pembekuan memiliki tekanan 1 atm. Penambahan zat terlarut nonvolatil 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.
Percobaan penentuan titik beku larutan dilakukan untuk menentukan harga tetapan penurunan titik beku (Kf) suatu pelarut murni dam menentukan berat molekul zat X. Asam cuka glasial yang digunakan sebagai pelarut murni akan membeku dan zat terlarut seperti naftalen dan zat X tidak akan membeku ketika larutan tersebut mengalami pembekuan.

Garam berfungsi sebagai penurun titik beku air, air yang awalnya berupa es akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan titik beku air murni. Fungsi garam bukan agar air tetap menjadi es, tetapi es akan mencair namun suhu yang dimiliki lebih rendah.

Naftalen adalah zat non volatil yang berfungsi menurunkan energi bebas dari pelarut sehingga kemampuan pelarut untuk berubah menjadi fase uapnya akan menurun pula, oleh karena itu 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. Jadi jika tekanan uapnya turun maka perubahan titik beku juga akan turun, begitu pun sebaliknya. Titik beku mengalami penurunan setelah ditambahkan naftalen.

Semakin tinggi kemolalan urea, semakin rendah titik bekunya. Semakin tinggi kemolalan larutan urea maka semakin besar perbedaan penurunan titik beku karena kemolalan sebanding dengan penurunan titik beku. Penambahan garam dalam es batu akan mengakibatkan peningkatan konsentrasi yang mengakibatkan semakin rendah titik bekunya. Makin besar molalitas larutan, makin tinggi penurunan titik beku larutan.

Penurunan titik beku larutan (Tf) berbanding lurus dengan molalitas larutan. Titik beku pelarut murni lebih tinggi daripada titik beku larutan. Titik beku larutan elektrolit lebih rendah daripada larutan non elektrolit pada kemolalan yang sama. Semakin kecil konsentrasi larutan, jarak antarion semakin besar dan ion – ion semakin bebas. Semakin tinggi kemolalan maka semakin rendah titik bekunya. Semakin tinggi kemolalan maka semakin besar perbedaan penurunan titik beku.

V. Keselamatan Kerja

Untuk menjaga keselamatan dalam melakukan percobaan ini gunakan jas lab, sarung tangan karet, masker dan kacamata.

VI. Cara Kerja

1. Menentukan berat jenis asam asetat glasial dengan menggunakan piknometer atau aerometer.

2. Mengambil 50 ml pelarut dimasukkan dalam alat sambil didinginkan, mencatat suhunya untuk setiap 30 detik, hingga suhu konstan, kemudian melihat sudah membeku atau belum.

3. Mencairkan pelarut kembali, kemudian menambahkan zat yang sudah diketahui berat molekulnya (naftalena 2 gram). Mendinginkan lagi dan mencatat suhunya setiap 30 detik hingga suhu tetap sampai membeku.

4. Mencatat selisih titik beku percobaan 2 dan 3.

5. Mengulangi percobaan 2 dan 3 dengan mengambil zat terlarut yang akan dicari berat molekulnya (Zat X).

VII. Data Pengamatan

Asam anhidrat	T	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
	T	24	19	16	13	12	9	6	6	5	5	4	3	3	3	3	3	3
	T	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34
	T	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
Naftalena	T	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
	T	30	30	22	18	15	13	10	10	8	7	6	5	4	4	4	4	4
	t	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34
	T	4	4	4	4	4	4	3	3	3	3	3	3	3	1	1	1	1
Zat (x)	t	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
	T	38	30	24	17	15	15	14	12	11	10	10	8	8	8	8	6	5
	t	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34
	T	4	3	3	2	2	2	2	2	2	2	2	1	1	1	1	1	1

VIII. Perhitungan

A. Mencari nilai Kb suatu pelarut

T₂ = 1⁰C, T₁ = 3⁰C

- Tb = T₁ – T₂

= 3⁰C – 1⁰C

= 2⁰C

- Gr = ρ x v = 1,08 gr/l x 0.05 l = 0,054 gr

- m Naftalena =

= 362,7920 mol/gr

Tb = m x Kb

Kb = Tb = 2⁰C = 0,0055128 gr ⁰C/mol

M 362,7920 mol/g

B. Menghitung BM zat yang tidak diketahui

- T₂ = 1⁰C, T₁ = 3⁰C

Tb = T₁ – T₂

= 3⁰C – 1⁰C

= 2⁰C

Tb = Gr x 1000 gr x Kb

Bm P

Bm = kb x gr x 1000 = 0,0055128 gr⁰C/mol x 2 gr x 1000

Tb x P 2⁰C x 0,054 gr

X = 102,0888 gr/mol (praktek)

- Nilai X secara teori = 126, 07 gr/mol

% Kesalahan = Teori – Praktek x 100%

Praktek

= 126,07 gr/mol – 102,0888 gr/mol x 100%

126,07 gr/mol

= 19,07 %

IX. Pertanyaan

1. Apa yang dimaksud dengan titik beku suatu zat?

Titik beku suatu zat adalah suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatannya.

2. Apa yang dimaksud penurunan titik beku molal?

Penurunan titik beku adalah suatu sifat khusus pelarut berupa suatu ketetapan yang menunjukkan penurunan apabila 1 mol zat terlarut dilarutkan dalam 1000 gram pelarut.

3. Apa yang menyebabkan turunnya tekanan uap pada pemberian zat terlarut?

Yang menyebabkan turunnya tekanan uap pada pemberian zat terlarut yakni karena pemberian zat terlarut menyebabkan gaya tarik-menarik antara partikel-partikel semakin kuat. Larutan menjadi jenuh dan menyebabkan larutan tersebut sukar menguap sehingga terjadi penurunan tekanan uap.

X. Analisa Percobaan

Pada percobaan yang berjudul penurunan titik beku dapat di analisa bahwa pencampuran antara pelarut atau (anhidrat) dengan zat pelarut (naftalena) menyebabkan penurunan titik beku. Pencampuran menggunakan naftalena yang merupakan hidrokarbon kristalin aromatic berbentuk padatan bewarna putih dengan rumus molekul (C₁₀H₈) .

Pada saat pelarut ditambahkan dengan zat padat tersebut menghasilkan larutan yang mengalami kesetimbangan terhadap zat padat tersebut . Dalam menentukan kb suatu pelarut di mulai dengan mengetahui selisih antara titik didih zat pelarut konstan dan zat larutan konstan yang di dapat. Berdasarkan praktek suhu pelarut konstan yaitu 3^oC dan suhu naftalena 1^oC dan selisih yang di dapat 2^oC.

Titik beku larutan lebih rendah di bandingkan titik beku pelarut murninya. Peristiwa ini dikarenakan zat pelarut membeku lebih dulu dari zat terlarutnya . Dalam hal ini titik beku naftalena dan zat x lebih rendah dari asam anhidrat Karena saat di campurkan ke dalam anhidrat , titik beku anhidrat berubah menjadi lebih rendah . Hal ini di akibatkan oleh masukknya suatu zat terlarut maka cairan tidak murni lagi sehingga titik beku berubah.

XI. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah di lakukan , dapat disimpulkan bahwa :

Ø Titik beku larutan tergantung pada sifat koligatif

Ø Harga kb pelarut (asam anhidrat) : 0,0055128 gr^oC/ mol

Ø Bm zat x secara praktek = 102,0888 gr/mol

%kesalahan =19,07 %

Ø Titik beku larutan lebih rendah dari pelarut murni