Contoh Soal Penurunan Titik Beku Larutan
Contoh Soal Penurunan Titik Beku Larutan - Pembekuan merupakan perubahan wujud zat cair menjadi zat padat. Suatu zat mengalami proses pembekuan jika telah mencapai titik beku. Berbeda dengan titik didih larutan yang tercapai ketika tekanan uap larutan sama dengan tekanan udara luar, titik beku tercapai ketika tekanan uap zat cair sama dengan tekanan uap zat padatannya. Jadi, titik beku adalah suhu saat tekanan uap zat cair sama dengan tekanan uap zat padatannya.
B. Penurunan Titik Beku Larutan (ΔTf)
Pada topik sebelumnya, kalian telah mempelajari bahwa adanya zat terlarut menyebabkan tekanan uap suatu pelarut menjadi lebih kecil (penurunan tekanan uap larutan). Oleh karena itu, suhu yang dibutuhkan larutan (agar tekanan uap larutan sama dengan tekanan uap padatannya) menjadi lebih kecil dibandingkan suhu yang dibutuhkan oleh pelarut murni untuk membeku. Oleh karena suhu larutan untuk membeku menjadi lebih kecil daripada suhu pelarut, maka pelarut akan selalu ada dalam keadaan beku. Hal inilah yang dimanfaatkan oleh penjual es krim keliling agar esnya tetap beku.
Untuk membuktikan apa yang dilakukan penjual es krim keliling, coba lakukan percobaan berikut:
Masukkan potongan es batu yang dicampur dengan garam dalam suatu wadah (sebagai larutan). Kemudian, masukkan sedikit air yang dibungkus dengan plastik (sebagai pelarut murni) dalam wadah. Amati apa yang terjadi pada air yang dibungkus tadi.
Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku, dirumuskan sebagai:
ΔTf = Tf pelarut – Tf larutan
dengan:
ΔTf = penurunan titik beku;
Tf larutan = titik beku larutan; dan
Tf pelarut = titik beku pelarut.
Titik beku/suhu beku air adalah 0 °C, karena pada suhu tersebut tekanan uap air sama dengan tekanan uap es/padatannya. Beberapa titik beku pelarut disajikan dalam tabel berikut:
Berdasarkan hasil eksperimen, penurunan titik beku larutan tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi bergantung pada konsentrasi partikel dalam larutan. Oleh karena itu, penurunan titik beku larutan merupakan salah satu sifat koligatif. Penurunan titik beku larutan berbanding lurus dengan kemolalan, dirumuskan sebagai:
\Delta {T_{{\rm{f }}}} = {\rm{ }}m{\rm{ }}.{\rm{ }}{K_f}{\text{ atau }}\Delta {T_f} = \left( {\frac{W}{{Mr}}.\frac{{1000}}{{mp}}} \right).{K_f}
dengan:
ΔTf = penurunan titik beku;
m = molalitas larutan (m);
Kf = tetapan penurunan titik beku molal pelarut (°C/m);
W = massa zat terlarut (gram);
Mr = massa molekul relatif zat terlarut (gram/mol); dan
mp = massa pelarut (gram).
C. Diagram P – T
Diagram P – T atau diagram fasa merupakan diagram yang menyatakan hubungan suhu dan tekanan dengan fase zat. Diagram ini menjelaskan secara teoritis, mengapa titik didih larutan lebih tinggi dibandingkan titik didih pelarut, serta titik beku larutan lebih rendah daripada titik beku pelarut.
keterangan:
A = titik beku larutan;
B = titik beku pelarut;
C = titik didih pelarut;
D = titik didih larutan; dan
E = titik triple.
Dari diagram di atas, dapat diketahui daerah kenaikan titik didih dan penurunan titik beku suatu larutan. Oleh karena kenaikan titik didih merupakan selisih titik didih larutan (D) dan titik didih pelarut (C), maka daerah kenaikan titik didihnya adalah C - D. Sementara itu, daerah penurunan titik beku diperoleh dari selisih titik beku pelarut (B) dan titik beku larutan (A), yaitu A - B. Pada diagram tersebut, terlihat juga titik E yang disebut titik triple, yaitu titik perpotongan antara garis didih, garis beku, dan garis sublimasi. Titik triple merupakan titik kesetimbangan antara 3 fase berbeda dari air murni, yaitu gas, cair, dan padat.
Bagaimana? Apakah kamu sudah paham dengan materi ini? Agar pemahaman kalian bertambah lagi, yuk cermati contoh berikut.
Contoh soal
Sebanyak 2,5 gram bahan pembuatan es krim (Mr = 50 gram/mol) dilarutkan dalam 100 gram air (Tf = 0 °C). Jika Kf air = 1,86 °C/m, maka titik beku larutan tersebut adalah .…
Penyelesaian:
Diketahui:
massa zat (W) = 2,5 gram
Mr zat = 50 gram/mol
massa air (mp) = 100 gram
Kf air = 1,86 °C/m
Tf pelarut = 0 °C
Ditanyakan: Tf larutan = ... ?
Dijawab:
Tentukan dahulu penurunan titik beku larutannya. Dengan menggunakan rumus penurunan titik beku, diperoleh:
\Delta {T_f} = \left( {\frac{{2,5}}{{50}}.\frac{{1000}}{{100}}} \right).{\rm{ }}1,86
\Delta {T_f} = 0,93{{\rm{ }}^0}C
Oleh karena penurunan titik beku merupakan selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan, maka:
{T_{f\,\,larutan }} = - 0,93{{\rm{ }}^0}C
Jadi titik beku larutan tersebut sebesar – 0,93 °C.
S1
Titik beku suatu larutan adalah suhu saat tekanan uap larutan sama dengan .…
S2
Penurunan titik beku larutan yang mengandung 20 gram zat nonelektrolit (Mr = 60 gram/mol) dalam 250 gram air adalah… (Kf air = 1,86 °C/m).
S3
Massa zat X ( Mr = 80 gram/mol) yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu beku sebesar 2,3 °C di bawah titik beku 500 gram pelarut benzena (Kf = 5,07 °C/m) adalah .…
S4
Suatu larutan dibuat dengan mencampurkan sejumlah massa zat nonelektrolit dalam air. Larutan ini mendidih pada suhu 105,2 °C. Jika Kb air = 0,52 °C/m, titik didih air 100 °C, Kf air = 1,86 °C/m, dan titik beku air 0 °C, maka titik beku larutan tersebut adalah … °C.
S5
Sebanyak 40 gram etena (Mr = 28 gram/mol) yang dilarutkan dalam 350 gram suatu pelarut menyebabkan penurunan titik beku sebesar 1,2 °C. Konstanta penurunan titik beku molal pelarut tersebut adalah … °C/m.
S6
Perhatikan diagram P –T berikut.
Daerah X yang dimaksud adalah .…
S7
Suatu larutan membeku pada suhu -0,186 °C. Larutan ini dibuat dengan mencampurkan 2,8 gram padatan dalam 250 gram air (Tf = 0 °C). Massa molekul relatif padatan tersebut adalah…gram/mol. (Kf air = 1,86 °C/m ).
S8
Titik beku larutan gliserol (Mr = 92 gram/mol) yang dicampur dengan 500 gram air (Kf air = 1,86 °C/m, Tf = 0 °C) sama dengan titik bekunya ketika dicampur dengan 100 gram sikloheksana. Jika titik beku sikloheksana sebesar 6,5 °C dan Kf sikloheksana = 20 °C/m, maka massa gliserol yang dilarutkan adalah … gram.
S9
Sebanyak 0,2 mol propanol dilarutkan dalam sejumlah air, sehingga larutan membeku pada suhu - 3,72 °C. Fraksi mol propanol dalam larutan adalah… (Kf air =1,86 °C/m, Tf air = 0 °C, Mr air = 18 gram/mol).
S10
Sebanyak 4,48 gram zat dengan rumus empiris CnH2n - 2 (Ar C = 12, H= 1) dicampurkan dengan 400 gram air (Kf = 1,8 °C/m, Tf = 0 °C), membeku pada -0,774 °C. Zat yang dimaksud adalah .…