Laporan Praktikum Kimia Fisika : Penurunan Titik Beku

Penurunan Titik Beku Larutan

Idha Zuly Astutik, Siti Nur Azizah

Lab. Kimia Fisika Universitas Negeri Semarang

Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia Kode Pos 50229

idhazuly@gmail.com, 085741939840

Abstrak

Tujuan dari percobaan penurunan titik beku adalah menentukan berat molekul zat yang tidak mudah menguap dan konstanta penurunan titik beku dari pelarut murni. Metode yang digunakan pada percobaan ini adalah penurunan titik beku larutan. Pada percobaan ini pelarut murni yang digunakan adalah asam asetat glasial dan zat terlarut dengan dua variasi yaitu 1) Naftalena dan 2) Natrium Asetat dengan penambahan zat terlarutnya berturut-turut 1gram setiap titik beku mencapai konstan. Sehingga penambahan zat terlarut 5 gram. Hasil yang diperoleh pada percobaan ini adalah  1) harga Kf asam asetat glasial pada pengukuran pertama dan kedua adalah 1,26 dan 1,42. 2) berat molekul pada penambahan zat naftalena berturut-turut adalah 16,015 gr/mol, 53,38 gr/mol, 34,32 gr/mol, 45,76 gr/mol dan 44,49 gr/mol. Sedangkan untuk penambahan zat natrium asetat adalah 7,53 gr/mol, 16,41 gr/mol, 20,82 gr/mol, 25,78 gr/mol dan 30,08 gr/mol. 3) Semakin banyak zat terlarut dalam pelarut murni maka semakin rendah titik bekunya. Penurunan titik beku larutan tergantung pada banyaknya zat yang terlarut di dalamnya.

Kata kunci : penurunan titik beku larutan; berat molekul; titik beku.

Abstrack

The purpose of the experiment was to determine the freezing point decrease in the molecular weight of subtances that does not easily evaporate and constant decrease in the freezing pointpf pure solvent. The metodh use ini this experiment wa a decrease in the freezing pointof the solution. In this experiment used pure solvents is glacial acetic acid and dissolved subtances with two variations, namely 1) Naphthalene and 2) Sodium Acetat. The addition of solute 1 gram each succesive reaches freezing point constant. So the addition of 5 gram of solute. The results obtained in this experiment are 1) price Kf glacial acetic acid in this first and second measurements was 1.26 and 1.42. 2) the addition of the molecular weight pf naphthalene in a row is 16.015 gr/mol, 53.38 gr/mol, 34.32 gr/mol, 45.76 gr/mol and 44.49 gr/mol. As for the addition of sodium acetate is 7.53 gr/mol, 16.41 gr/mol, 20.82 gr/mol, 25.78 gr/mol and 30.08 gr/mol. 3) The more solute in the pure solvent, the lower the freezing point. Decrease the freezing point of the solution depends on the amount of dissolved subtances in it.

Keywords : depression of freesing point; freezing; molecular weight.

Pendahuluan

Percobaan  penurunan titik beku bertujuan untuk menentukan berat molekul dari zat yang tidak mudah menguap menggunakan metode penurunan titik beku. Dalam percobaan ini zat pelarut yang digunakan adalah asam asetat glasial dan zat terlarut yang digunakan adalah naftalena dan natrium asetat.

Apabila ke dalam suatu pelarut zat yang tidak mudah menguap, ternyata titik beku larutan menjadi lebih rendah dari pada titik beku pelarut murni. Dalam hal ini larutan dianggap hanya mengandung uap zat pelarut(Harnanto : 2009).

Titik beku merupakan kesetimbangan antara tekanan uap cair dan tekanan uap padatannya. Sehingga temperatur  tekanan uap cair sama dengan tekanan uap padatanya. Titik beku pelarut yang ditambahkan dengan zat terlarut akan lebih rendah dari pada zat pelarut murni. Hal ini disebabkan zat pelarutnya harus membeku terlebih dahulu, baru zat terlarutnya. Sehingga setiap larutan akan memiliki titik beku yang berbeda-beda.

Titik beku merupakan temperatur  pada tekanan tetap yaitu 1 atm. Pada saat ini terdapat perpotongan garis tekanan tetap pada 1 atm dengan kurva peleburan. Penurunan titik beku sama halnya seperti penurunan tekanan uap sebanding dengan konsentrasi dari fraksi molnya (Petrucci : 1987).

Hukum Roult menyatakan tekanan uap suatu komponen sama dengan tekanan uap murni diakalikan dengan fraksi mol komponen dalam larutan, pada temperatur yang sama. Larutan ini meurut hukum Roult merupakan larutan ideal. Syarat dari larutan ideal yaitu molekul zat terlarut dan molekul pelarut tersusun sembarang pada pencampuran tidak terjadi efek kalor dan jumlah volume sebelum pencampuran sama dengan volume campurannnya. Larutan yang tidak memenuhi dari hukum Roult disebut larutan non ideal (Wiryoatmojo, 1988)

Tekanan uap dari larutan selalu lebih kecil daripada pelarut murninya jika zat terlarut bersifat tidak mudah menguap (nonvolatile, artinya tidak memiliki tekanan uap yang dapat diukur).

Penurunan tekanan uap dapat terjadi ketika zat atau komponenn yang sulit menguap dilarutkan dalam pelarut. Sehingga pada temperatur tertentu tekanan larutan  akan lebih rendah dari tekanan pelarut murni. Di dalam larutan akan terjadi perubahan tekanan uap. Apabila semakin encer suatu larutan, maka tekanan uap zat terlarut dapa diabaikan(Wahyuni : 2013).

Penurunan titik beku larutan tergantung pada konsentrasi dari zat terlarut di dalamnya. Semakin berat larutan, maka titik bekunya semakin rendah sehingga perubahannya sebanding dengan perubahan konsentrasi. Selain itu jumlah partikel zat terlarut juga akan mempengaruhi penurunan titik beku(Hartanto : 2009).

Berat molekul dapat dketahui dengan persamaan menurut Hukum Clausius Claypeyron. Kontanstanta penurunan titik beku dikalikan dengan berat zat terlarut dikalikan seribu. Hasilnya dibagi penurunan titi beku larutan dan berat molekul terlarut(Wahyuni : 2013). Harga penurunan titik beku sebelumnya dapat dicari dengan selisih dari titik beku pelarut murni dan titik beku larutan. Sedangan harga konstanta penurunan titik beku dapat dicari dengan persaamaan dalam hukum Clausius Claypeyron. Massa asam asetat glasial dapat dicari dengan mengalikan volume asam asetat yang dipakai dengan massa jenis asam asetat. Massa jenis asam asetat glasial adalah 1.049 g/cm³ dalam bentuk cairan (Wikipedia : 2013)

Masalah yang harus dipecahkan dalam percobaan ini ada dua yaitu : 1) menentukan harga Kf pada pelarut murni 2) menentukan berat molekul zat yang tidak mudah menguap dan 3) pengaruh penambahan zat terlarut ke dalam larutan murni.

Metode

            Dalam percobaan ini digunakan metode penurunan titik beku. Asam asetat glasial dimasukkan ke dalam beker glass, dimasukkan ke dalam termostat yang berisi es batu. Temperatur asam asetat glasial diukur setiap menit sampai temperatur asam asetat konstan atau asam asetat membeku. Larutan asam asetat dikeluarkan dari termostat sehingga temperaturnya naik 5⁰C dari temperatur konstannya. Dilakukan dua variasi zat terlarut dalam penentuan berat molekulnya, yaitu menggunakan naftalena dan natrium asetat.

Ke dalam larutan asam asetat glasial dimasukkan naftalena 1 gram, diaduk, dimasukkan dalam termostat. Diukur temperaturnya setiap menit sampai temperatur larutan konstan atau terjadi pembekuan. Ditambahkan 1 gram naftalena ke dalam larutan, diaduk, dimasukkan dalam termostat. Diukur temperaturnya sampai konstan. Dilakukan berulang sampai 5 kali sehingga penambahan naftalena sebanyak 5 gram.

            Untuk variasi zat terlarut natrium asetat. Ke dalam asam asetat glasial dimasukkan 1 gram natrium asetat, diaduk, dimasukkan dalam termostat. Diukur temperaturnya setiap menit sampei temperaturnya konstan atau terjadi pembekuan. Ditambahkan 1 gram natrium asetat ke dalam larutan, diaduk, dimasukkan dalam termostat. Diukur temperaturya sampai konstan. Dilakukan berulang sampai 5 kali sampai penambahan natrium asetat sebanyak 5 gram.

            Bahan yang digunakan dari percobaan ini adalah 15 mL CH₃COOH glasial dari Merck, 5 gram Naftalena dari Merck, 5 gram CH₃COONa dari Merck dan es batu. Sedangkan alat yang digunakan adalah sebagai berikut : pipet tetes dari pyrex, gelas ukur 25 mL dari pyrex, beker glass 50 mL dari harma, baskom kecil dari plastik , termometer 100⁰C, pengaduk kaca, neraca Ohauss, spatula dan statif besi.

Untuk mengetahui penurunan titik beku, temperatur yang diperoleh dianalisis dalam rumus penurunan titik beku. Untuk mengetahui konstanta penurunan titik beku dimasukkan dalam rumus penurunan titik beku yang berhubungan dengan konstanta penurunan titik beku dan molalitas. Sedangkan untuk mengetahui berat molekul zat terlarut menggunakan persamaan Clausius Clypeyron.

Hasil Dan Pembahasan

            Dari percobaan yang telah dilakukan untuk menentukan berat molekul zat yang tidak mudah menguap dalam berbagai variasi penambahan jumlah zat terlarut dengan menggunakan metode penurunan titik beku. Diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 1. Tabel Pengamatan Temperatur Konstan Asam Asetat

Pengukuran pertama
Waktu (menit)	1              2                  3
Temperatur (0C)	20             18               16

Tabel 2. Tabel Pengamatan Temperatur Konstan Asam Asetat

Pengukuran kedua
Waktu (menit)	1              2                 3	4                   5
Temperatur (0C)	18             17.5              17	17                 17

Tabel 3. Tabel Pengamatan Temperatur Konstan Zat Terlarut Naftalena

Massa (gr)	Waktu (menit)	Temperatur 0C
1 gram	1 2 3 4 5	16 14 12 11
2 gram 3 gram 4 gram 5 gram	1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7	14 13 13 13 11 10 9 9 12 11 9 9 13 11 11 9 8 8 7

Tabel  4. Tabel Pengamatan Zat Terlarut Natrium Asetat

Massa (gr)	Waktu (menit)	Temperatur 0C
1 gram	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	20 16 14,5 12 10 9 8,5 7,5 7 5
2 gram 3 gram 4 gram 5 gram	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	18 16 14 12 11,5 11 10 9,5 9 9 8,5 8 7 6,5 6 19 17 15 12 10 9 7,5 7 7 6 5 5 4 4 19,5 19 15 13 10 9,5 8 7,5 7 7 6 4 3,5 3 14 12 10 9 8 7,5 7 7 6 5 5 4 2

Hasil yang diperoleh dari percobaan ini adalah temperatur konstan atau pada saat asam asetat glasial mengalami pembekuan adalah 16⁰C pada tabel 1. dan pada pengukuran kedua adalah 17⁰C pada tabel 2. Selanjutnya pada saat penambahan zat terlarut naftalena untuk 1 gram diperoleh temperatur konstan 11⁰C. Penambahan 2 gram naftalena diperoleh temperatur konstan 13⁰C. Penambahan naftalena 3 gram diperoleh temperatur konstan 9⁰C. Penambahan naftalena 4 gram diperoleh temperatur konstan 10⁰C dan penambahan naftalena 5 gram diperoleh temperatur konstan 7⁰C lihat pada tabel 3.

Sedangkan penambahan zat terlarut natrium asetat untuk 1 gram diperoleh temperatur konstan 5⁰C. Penambahan 2 gram natrium asetat diperoleh temperatur konstan 6⁰C. Penambahan 3 gram natrium asetat diperoleh temperatur konstan 4⁰C. Penambahan 4 gram natrium asetat diperoleh temperatur konstan 3⁰C dan penambahan natrium asetat 5 gram diperoleh temperatur konstan 2⁰C lihat tabel 4. Pada saat terjadi temperatur konstan, maka pada saat itu larutan mulai membeku.

Berdasarkan data percobaan penambahan zat terlarut berbanding lurus dengan penurunan titik beku. Semakin banyak zat terlarut maka titik beku larutan akan semakin rendah dari pada titik beku pelarut murni. Dalam Tabel 1 terlihat titik beku larutan murni 16⁰C, setelah penambahan naftalena 1 gram maka titik beku larutan menjadi 11⁰C. Dan penambahan sampai 5 gram jelas terlihat bahwa titik beku larutan semakin menurun(Tabel 3).

Dalam penambahan natrium asetat juga demikian, suhu asam asetat pada saat diukur menggunakan temperatur diperoleh suhu konstan 17⁰C. Pada saat penambahan 1 gram asetat titik beku mengalami penurunan menjadi 5⁰C. Hal ini juga terjadi pada penambahan sampai 5 gram natrium asetat(Tabel 4). Penurunan titik beku larutan dapat dilihat pada Grafik 1 dan Grafik 2.

Grafik 1. Grafik Penambahan Naftalena

Grafik 2. Grafik Penambahan Natrium Asetat

Grafik 1 dan Grafik 2 terjadi penurunan titik beku larutan terhadap jumlah zat yang ditambahkan. Dalam hal ini terbukti sesuai teori, bahwa semakin banyak zat yang terlarut dalam suatu larutan maka semakin menurun titik beku larutannya. Penurunan titik beku larutan tergantung pada konsentrasi dari zat terlarut didalamnya. Semakin berat larutan, maka titik bekunya semakin rendah sehingga perubahannya sebanding dengan perubahan konsentrasi. Selain jumlah partikel zat terlarut juga akan mempengaruhi penurunan titik beku(Harnanto : 2009).

Penentuan berat molekul setelah menganalisis data diperoleh bahwa harga Kf asam asetat glasial dari pengukuran pertama 16⁰C yaitu 1,26. Sehingga diperoleh harga berat molekul pada penambahan 1 gram naftalena adalah 16,015 gr/mol. Pada penambahan 2 gram naftalena diperoleh berat molekul 53,38 gr/mol. Penambahan 3 gram naftalena diperoleh berat molekul 34,32 gr/mol. Penambahan naftalena 4 gram berat molekul sebesar 45,76 gr/mol sedangkan pada penambahan 5 gram naftalena harga berat molekul 44,49 gr/mol lihat Grafik 3.

Untuk harga Kf pada pengukuran temperatur asam asetat glasial pengukuran kedua diperoleh temperatur 17⁰C yaitu 1,42. Sehingga diperoleh harga berat molekul pada penambahan 1 gram natrium asetat adalah 7,53 gr/mol. Penambahan 2 gram natrium asetat diperoleh harga bberat molekul sebesar 16,42 gr/mol. Pada penambahan natrium asetat 3 gram pada larutan diperoleh harga berat molekul sebesar 20,82 gr/mol. Untuk penambahan 4 gram nantrium asetat berat molekul sebesar 25,78 gr/mol dan pada penambahan 5 gram natrium asetat harga berat molekulnya 30,08 gr/mol lihat Grafik 3. Dalam analisis data ini menggunakan  persamaan menurut Hukum Clausius Claypeyron (Wahyuni : 2011)

Grafik 3. Tabel Berat Molekular Naftalena dan Natrium Asetat

Hasil yang diperoleh pada analisis data kurang sesuai dengan teoritis. Berat molekul teoritis darii naftalena yaitu 128.17 g/mol (Wikipedia : 2013) dan berat molekul dari nantrium asetat yaitu 82.03 g/mol untuk anhidrat dan 136.08 g/mol untuk trihidrat(Wikipedia : 2013).

Hasil dari percobaan ini cukup jauh dari teoritis, hal ini mungkin dikarenakan kurang telitinya dalam melakukan praktikum, pengadukan ketika ditambahkan zat terlarut, sehingga larutan kurang homogen.

Kesimpulan

            Kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan ini adalah 1) harga Kf asam asetat glasial pada pengukuran pertama dan kedua adalah 1,26 dan 1,42. 2) berat molekul pada penambahan zat naftalena berturut-turut adalah 16,015 gr/mol, 53,38 gr/mol, 34,32 gr/mol, 45,76 gr/mol dan 44,49 gr/mol. Sedangkan untuk penambahan zat natrium asetat adalah 7,53 gr/mol, 16,41 gr/mol, 20,82 gr/mol, 25,78 gr/mol dan 30,08 gr/mol. 3) Semakin banyak zat terlarut dalam pelarut murni maka semakin rendah titik bekunya. Penurunan titik beku larutan tergantung pada banyaknya zat yang terlarut di dalamnya

Daftar Pustaka

Harnanto, Ari. 2009. Kimia 3. Jakarta : Pusat Perbukuan Pendidikan Nasional.

Wahyuni, S. 2011. Bahan Ajar(Handout) Kimia Fisika 2. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Semarang

Wahyuni, S. 2013. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Semarang.

Wiryoatmojo, Suyono.1988. Kimia Fisika 1. Jakarta : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi.

Petrucci, Ralph M. 1987. Kimia Dasar Edisi Keempat Jilid 2. Jakarta : Erlangga.

http://en.wikipedia.org/wiki/Asam_asetat. diunduh pada tanggal 12 Otober 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/Natrium_asetat. diunduh pada tanggal 12 Oktober 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/Naphthalene. dinduh pada tanggal 12 Oktober 2013.