Sifat Koligatif Larutan

PERCOBAAN III

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

I.  Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu  diharapkan mahasiswa dapat 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.

II. Tinjauan Pustaka

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 (Brady,2003 ).

Setiap larutan mempunyai nilai titik didih dan titik beku. Nilai titik didih dan titik beku masing-masing larutan berbeda untuk masing-masing. Misalnya saja air, air memiliki titik didih sebesar 100^oC dan mempunyai nilai titik beku sebesar 0^oC. Titik didih dan titik beku air tadi tentu berbeda dengan larutan yang lainnya (Annisa,2008 )

Air yang terdapat pada wadah sedang mendidih, maka gelembung-gelembung besar yang dibentuk dalam cairan akan naik ke permukaan. Bila gelembung telah terbentuk, cairan yang tadinya menempati ruang ini didorong dan permukaan cairan pada wadah dipaksa naik untuk melawan tekanan ke baawah yang ditimbulkan oleh atmosfir. Dengan perkataan lain, tekanan yang disebabkan oleh uap yang berada dalam gelembung-gelembung yang membuat permukaan cairan terdorong ke atas melawan tekanan atmosfir yang ke bawah. Hal ini dapat terjadi kalau tekanan uap dari cairan menjadi sama dengan tekana atmosfir yang lebih besar itu. Bila tekanannya kurang, tekanan atmosfir akan memecahkan gelembung uap airnya. Suhu dimana cairan mendidih, suhu pada saat cairan mendidih dinamakan titik didih. Jadi, titik didih adalah temperatur dimana tekanan uap sama dengan tekanan atmosfir.

Selama gelembung terbentuk dalam cairan, berarti selama cairan mendidih, tekanan uap cairan akan sama dengan tekanan atmosfir. Karena tekanan uap adalah konstan maka suhu dari cairan yang mendidih akan tetap sama. Penambahan kecepatan panas yang diberikan pada cairan yang mendidih hanya menyebabkan terbentuknya gelembung uap lebih cepat. Cairan akan lebih cepat mendidih, tapi suhu didih tidak dapat naik.

Dari pembicaraan di atas jelas bahwa titik didih cairan tergantuung dari besarnya tekan atmosfir. Lebihh besar tekanan atmosfir, lebih besar suhu yang diperlukan untuk memberikan tekanan uap yang dapat menandinnginya. Titik didih pada tekanan 1 atm(760 torr) dinamakan sebagai titik didih normal. Untuk air, titik, didih normalnya adalah 100oC. Pada tekanan yang lebih besar, titik didihnya lebih tinggi . sedangkan pada tekanan yang lebih rendah (misalnya di puncak gunung) titik didihnya lebih rendah. Titik didih yang diberikan biasanya adalah titik didih normal, kecuali dikatakan lain.

Suhu yang tetap konstan dari cairan yang mendidih dapat dibuktikan ketiuka kita merebus makanan. Waktu air mendidih , suhu akan tetap. Selama ada air disekelilling makanan ersebut berarti selama airnya belum habis makanan tak akan hangus. Sebuah alat “pressure cooker” mengambil keuntungan dari fakta bahwa titik didih berubah dengan berubahnya tekanan. Alat memasak inin mennghemat waktu memasak, sebab makanan yang dimasak disini akan lebih cepat masak daripada dalam panci biasa. Tutup di atas pressure cooker membentuk kkunci yang kuat dan dilengkapi dengan lubang pengaman untuk menjaga jangan sampai meledak. Panas dari tungku api akan menyebabkan lebih banyak air yang menguap sehingga tekanan di dalam alat akan membesar sampai uap air akan keluar dari lubang pengaman (Brady,2003 ).

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi tergantung pada banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan (Syukri, 1999). Sifat koligatif larutan dapat dibedakan menjadai dua macam, yaitu sifat larutan nonelektrolit dan elektrolit. Hal itu disebabkan zat terlarut dalam larutan elektrolit bertambah jumlahnya karena terurai menjadi ion-ion, sedangkan zat terlarut pada larutan nonelektrolit jumlahnya tetap karena tidak terurai menjadi ion-ion, sesuai dengan hal-hal tersebut maka sifat koligatif larutan nonelektrolit 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 (Sastrohamidjojo, 2001).

Penurunan tekanan uap menurut hukum Roult, tekanan uap salah satu cairan dalam ruang di atas larutan ideal bergantung pada fraksi mol cairan tersebut dalam larutan P_A = X_A . P_A^o. Dari hukum Roult ternyata tekanan uap pelarut murni lebih besar daripada tekanan uap pelarut dalam larutan. Jadi penurunan tekanan uap pelarut berbanding lurus dengan fraksi mol zat terlarut (Syukri, 1999).

Selisih antara titik beku dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku.

ΔT_f = titik beku pelarut – titik beku larutan

Apabila suatu senyawa nonelekrolit terlarut di dalam pelarut. Sifat-sifat pelarut murni berubah dengan adanya zat terlarut. Sifat-sifat fisika seperti titik didih, titik beku, tekanan uap berbeda dengan pelarut murni. Adanya perubahan ini tergantung pada jumlah partikel-partikel pelarut yang terdapat di dalam larutan. Makin berat larutan, makin rendah titik beku, makin tinggi titik didih. Perubahan hampir sebanding dengan perubahan konsentrasi. Karena fraksi molar zat pelarut x merupakan fungsi linier fraksi zat terlarut X₁ maka X + X₁ = 1, sehingga ΔT_f dapat dinyatakan sebagai fungsi X_1, yaitu:

Tetapan titik beku molal (K_f)

Pelarut	Titik beku (oC)	Kf (oC)
Air Benzena Fenol Naftalena Asam asetat Kamfer Nitrobenzena	0 5,4 39 80 16,5 180 5,6	1,86 5,1 7,3 7 3,82 40 6,9

(Annisa,2008).

Penurunan titik beku, ΔT_f . bila kebanyakan larutan encer didinginkan, pelarut murni terkristalisasi lebih dahulu sebelum ada zat terlarut yang mengkristalisasi suhu dimana kristal-kristal pertama dalam keseimbangan dengan larutan disebut titik bekularutan. Titik beku larutan demikian selalu lebih rendah dari titik beku berbanding lurus dengan banyaknya molekul zat terlarut (atau molnya) di dalam massa tertentu pelarut, jadi penurunan titik beku

ΔT_f = (titik beku pelarut – titik bekularutan) = K_f . m

dimana m ialah molaritas larutan. Jika persamaan ini berlaku sampai konsentrasi 1 molal, penurunan titik beku larutan 1 molal setiap non elektrolit yang tersebut di dalam pelarut itu ialah K_f yang karena itu dinamakan tetapan titik beku molal (molal Freezmapoint consatant) pelarut itu. Nilai numerik K_f adalah khas pelarut itu masing-masing (Anonim, 2003).

III. Alat dan Bahan

A.  Alat-alat

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah tabung reaksi besar, gelas beker besar (500 atau 1000 mL), pengaduk gelas, gelas ukur, neraca analitik, termometer.

B.  Bahan-bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sikloheksana, larutan contoh: es batu

IV. Prosedur Kerja

I.  Penentuan Titk Beku Pelarut

1.      Mengeringkan semua peralatan gelas yang akan digunakan dengan menggunakan kain atau tisu.

2. Menimbag tabung reaksi dalam keadaan kosong dengan menggunakan neraca analitik dicatat beratnya.
3. Mengisi tabung reaksi dengan 20 mL sikloheksana. Menimbang tabung reaksi yang telah berisi sikloheksana kembali beratnya. Menutup tabung reaksi dengan menggunakan sumbat.
4. Mengisi gelas beker besar dengan es batu, ingat ketinggian es batu kira-kira lebih tinggi dibandingkan tinggi larutan dalam tabung reaksi.
5. Memasukkan tabung reaksi ke dalam gelas beker. Dicatat suhu awal larutan sebelum tabung reaksi dimasukkan.
6. Mengaduk perlahan sikloheksana dalam tabung dengan menggunakan pengaduk gelas.
7. Mengamati perubahan suhu yang terjadi dan dicatat suhu setiap 10 detik
8. Melakukan pengamatam selama 8 menit.

II.  Penentuan Titik Beku Larutan Contoh

Melakukan prosedur yang sama dengan penentuan titik beku pelaruthanya isi tabung reaksi diganti dengan larutan contoh yang telah disediakan.

V.    Hasil dan Pembahasan

A.  Hasil dan Perhitungan

1. Hasil

a.    Menentukan Titik Beku Pelarut (Sikloheksana)

No.	Langkah Percobaan	Hasil Pengamatan
1. 2. 3.	Tabung reaksi kosong ditimbang Diambil 20 ml larutan sikloheksana, dimasukkan dalam tabung reaksi lalu ditimbang kembali (menggunakan gelas piala 200 ml untuk membantu penimbangan) Dicatat suhu awal larutan sikloheksana. Tabung reaksi berisi larutan. Sikloheksana diletakkan ke dalam gelas kimia besar yang berisi es batu dan diaduk serta dicatat perubahan suhu larutan setiap 10 detik selama 8 menit	69,40 Tabung reaksi + Larutan = 84,27 gram Massa larutan sikloheksana = 14,87 gram T1 = 27,50C

Tabel hasil pengamatan perubahan suhu pada larutan sikloheksana.

t (detik)	T0(C)	t (detik)	T0(C)	t (detik)	T0(C)	t (detik)	T0(C)
0	27,5	130	9,0	250	6,7	370	6,7
10	26,5	140	8,5	260	6,7	380	6,7
20	24,5	150	8,0	270	6,7	390	6,7
30	23,0	160	7,5	280	6,7	400	6,7
40	29,0	170	7,0	290	6,7	410	6,7
50	19,0	180	7,0	300	6,7	420	6,7
60	18,0	190	6,9	310	6,7	430	6,7
70	16,0	200	6,8	320	6,7	440	6,7
80	14,0	210	6,8	330	6,7	450	6,7
90	12,5	220	6,75	340	6,7	460	6,7
100	11,0	230	6,75	350	6,7	470	6,7
120	10,0	240	6,7	360	6,7	480	6,7

b.        Menentukan Titik Beku Laruan Contoh

No.	Langkah Percobaan	Hasil Pengamatan
1. 2. 3.	Tabung reaksi kosong ditimbang beratnya dengan neraca analitik. Diambil 25 mL larutan contoh, dimasukkan delam tabung reaksi lalu ditimbang kembali (menggunakan gelas piala 200 mL untuk membantu penimbangan). Tabung reaksi berisi larutan contoh diletakkan ke dalam gelas kimia besar yang berisi es batu dan diaduk serta dicatat perubahan suhu larutan setiap 10 detik selama 8 menit	69,46 gram Tabung reaksi + Larutan = 105,36 T1 = 280C

Tabel hasil pengamatan perubahan suhu pada larutan contoh.

t (detik)	T0(C)	t (detik)	T0(C)	t (detik)	T0(C)	t (detik)	T0(C)
0	28	130	12	250	3	370	0
10	27	140	12	260	2	380	-1
20	26	150	12	270	1	390	-1
30	25	160	11	280	1	400	-1
40	24	170	10	290	1	410	-1
50	23	180	9	300	1	420	-1
60	22	190	8	310	1	430	-1
70	21	200	7	320	1	440	-1
80	20	210	6	330	1	450	-1
90	19	220	5,3	340	1	460	-1
100	18	230	5	350	0	470	-2
120	16	240	4	360	0	480	-2

a.  Penentuan titik beku

Dari data yang diperoleh maka dapat dilakukan perhitungan sebagai berikut :

Perhitungan untuk Δ T_f yang di dapat dari grafik, sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

Untuk Larutan Sikloheksana :               

        y     =   y

        -0,088 + 23,44  =  67

                    -0,088x  =  -16,74

                                       -16,74                      

                              x  =  -0,088

y   = -0,088x + 23,44

y   = -0,088 (190,2272) + 23,44

y   = 6,7000

Untuk Larutan Contoh :

                      y    =     y

-0,104x + 28,00  =   -0,017x + 6,252

   -0,017x - 0,104x  =   6,252 – 28

                 -0,087x  =   -21,748

                           x  =  249,9770   

y  = -0,104x + 28

y  = -0,104 (249,977) + 28

y  = 2,0024

Diketahui : T₁ Sikloheksana = 6,7⁰C

T₂ Larutan contoh = 2,0024⁰C

Volume larutan sikloheksana = 20 mL   

Volume Larutan Contoh = 25 mL

Massa tabung reaksi sikloheksana = 69,40 gram

Massa tabung reaksi larutan contoh = 69,46 gram

Massa tabung reaksi+larutan sikloheksana = 84,27 gram

Massa tabung reaksi+larutan contoh = 105,36 gram

Massa sikloheksana = 82,37-69,40 = 14,87 gr = 0,01487 kg (m_p)

Massa Larutan contoh = 105,36-69,46 = 35,9 gr = 0,0359 kg (m_t)

Massa zat terlarut = 35,9-14,87 = 21,03 gr 0,02103 kg

K_f Sikloheksana = 20⁰C/m

      

Ditanya    :  ∆T_f =  ?

Mr = ?

Jawab     :  ∆T_f = T_f sikloheksana – T_f larutan contoh

 = 6,7⁰C – 2,0024⁰C

 = 4,6976⁰C

Massa pelarut = massa jenis x v

= 1. 20

= 20 gr

    20

=1000

= 0,02 kg

               m₁

∆T_f = Mr.m_p (Kg)  x K_f

Mr  =   0,02103 Kg           X 20

         4,6976⁰C. 0,02 Kg

= 4,4767 Kg/mol

B. Pembahasaan

Pada percobaan yang telah dilakukan, sikloheksana sebagai pelarut. Sikloheksana akan mengalami penurunan titik beku yang besarnya sebanding dengan konsentrasi molalnya.

Telah diketahui bahwa sifat koligatif larutan tergantung pada jumlah zat terlarut dan zat pelarut. Semakin banyak zat terlarut yang dilarutkan dalam zat pelarut, maka penurunan titik bekunya semakin tinggi pula. Hal ini dikarenakan konsentrasi molalnya juga bertambah sedangkan perubahan titik bekunya sebanding dengan konsentrasinya.

Dari percoban di atas dapat kita ketahui bahwa dalam mendapatkan titik beku dari grafik, yaitu dengan membuat grafik dari hasil percobaan sehingga kita dapatkan grafik yang dihasilkan akan memperlihatkan penurunan suhu yang curam pada beberapa detik diawal percobaan (1-200 detik pertama) dan perubahan suhu yang relatif kecil pada sisa waktu percobaan (penurunan suhu yang landai). Untuk mendapatkan titik beku pelarut atau larutan, tarik garis pada daerah curam (garis pertama) dan landai(garis kedua) sehingga garis tersebut membagi titik suhu dengan jarak yang sama. Perpotongan antara kedua garis tersebut merupakan titik beku pelarut/larutan. Sedangkan pada larutan contoh perubahan suhunya juga tidak konstan pada awal-awal pertama dan pada detik terakhir pengukuran,terlihat suhu akhirnya sebesar 1,5^oC. Jadi dapat dikatakan bahwa perubahan yang terjadi pada penentuan titik beku pelarut dengan penentuan titik beku larutan contoh perubahan suhunya relatif tidak tetap dan penurunannya juga berjalan dengan tidak konstan. Dari grafik diketahui bahwa ΔT_f dari larutan 1,1482 ⁰C gram/mol sehingga didapatkan Mr larutan contoh yaitu 4668,17  gr/mol.

Dengan menggunakan percoban penurunan titik beku, digunakan larutan sikloheksana dan larutan contoh sebagai bahan untuk percoban. Dari percobaan tersebut, maka didapat berat larutan sikloheksana dan berat larutan contoh. Dari seluruh data penurunan titik beku larutan di atas, terbukti bahwa setiap adanya penambahan jumlah zat terlarut akan bertambah juga penurunan titik bekunya. Perbedaan ini terjadi karena suhu pendinginan yang tidak konstan, karena seharusnya menggunakan termostat. Juga karena es yang digunakan dalam praktikum sudah mencair sehingga data yang diperolehpun kurang tepat dan hal ini akan menyebabkan hasil yang diperoleh akan tidak mendekati nilai sebenarnya.

VI.  Kesimpulan

Dari seluruh percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa :

1.      Sifat koligatif adalah sifat yang disebabkan hanya oleh kebersamaan (jumlah partikel) dan bukan oleh ukurannya. Sifat koligatif tergantung pada konsentrasi zat terlarut.

2.      Penurunan titik beku bergantung pada konsentrasi zat terlarut.

3.      Dalam menentukan titik beku pelarut dan larutan, melalui percobaan dapat dicari dengan cara melihat titik perpotongan dalam waktu 1-200 detik pada grafik dan didapatkan titik beku pelarut (sikloheksana) sebesar 6,7^oC dan titik beku pelarut (larutan contoh) adalah 2,0024^oC

4.      Didapat ∆T_f adalah 4,6976⁰C yang didapat dari selisih antara titik beku sikloheksana dengan titik beku larutan contoh. Dan didapat Mr larutan contoh sebesar 4,4767 Kg/mol

5.      Besar berat molekul suatu senyawa bergantung pada titik beku larutan dan titik beku pelarut

DAFTAR PUSTAKA

Annisa.2008.Sifat Koligatif Larutan

http://annisanfushie.wordpress.com

diakses pada tanggal 21 Oktober 2010

Brady,James.2003. Kimia untuk Universitas. Erlangga, Jakarta

Sastrohamidjojo, Hardjono. 2001. Kimia Dasar. GMU press, Yogyakarta

Syukri.1999. Kimia Dasar 3. ITB, Bandung