Laporan Penurunan Titik Beku

LAPORAN PRAKTIKUM

MATA KULIAH LARUTAN

“PENURUNAN TITIK BEKU LARUTAN”

DISUSUN OLEH :

KELOMPOK 4

1. Rita Nur Saidah (13030654044)

2. Laras Desy Setiabudi (13030654054)

3. Yasinta Kuswinarto (13030654058)

4. Raka Prasetyo (13030654063)

5. Deviana Eka Ratna Safitri (13030654066)

PENDIDIKAN IPA 2013

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

2015

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Titik beku adalah suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap padatannya. Titik beku larutan lebih rendah daripada titik beku pelarut murni. Hal ini disebabkan zat pelarutnya harus membeku terlebih dahulu, baru zat terlarutnya. Jadi larutan akan membeku lebih lama daripada pelarut. Setiap larutan memiliki titik beku yang berbeda.

Titik beku suatu cairan akan berubah jika tekanan uap berubah, biasanya diakibatkan oleh masuknya suatu zat terlarut atau dengan kata lain, jika cairan tersebut tidak murni, maka titik bekunya berubah (nilai titik beku akan berkurang).Seperti yang kita tahu bahwa titik beku pelarut murni berada pada suhu 0°C, tapi dengan adanya zat terlarut misalnya saja kita tambahkan gula ke dalam air tersebut maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0°C lagi, melainkan akan turun menjadi dibawah 0°C, dan inilah yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”.

Dalam percobaan ini akan diteliti tentang perubahan titik beku pelarut murni yang telah ditambahkan zat terlarut lain kedalamnya dan mencoba pembuktian bahwa titik beku larutanya akan lebih rendah dibandingkan pelarut murninya.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh konsentrasi zat terlarut terhadap penurunan titik beku suatu larutan ?

2. Bagaimanakah pengaruh zat terlarut elektrolit dan non elektrolit terhadap penurunan titik beku suatu larutan ?

C. Tujuan Percobaan

1. Mengetahui pengaruh konsentrasi zat terlarut terhadap penurunan titik beku suatu larutan.

2. Mengetahui pengaruh zat terlarut elektrolit dan non elektrolit terhadap penurunan titik beku suatu larutan.

D. Hipotesis

Berdasarkan rumusan diatas, dapat dibuat hipotesis sebagai berikut :

1. Jika konsentrasi zat terlarut semakin besar maka penurunan titik beku semakin besar pula.

2. Jika zat terlarut bersifat elektrolit maka penurunan titik beku lebih besar dari pada zat terlarut yang bersifat non elektrolit.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Titik Beku

Titik beku adalah suhu pada pelarut tertentu di mana terjadi perubahan wujud zat cair ke padat. Pada tekanan 1 atm, air membeku pada suhu 0 °C karena pada suhu itu tekanan uap air sama dengan tekanan uap es. Selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan disebut penurunan titik beku (Δ Tf = freezing point depression).Pada percobaan ini ditunjukkan bahwa penurunan titik beku tidak bergantung pada jenis zat terlarut, tetapi hanya pada konsentrasi partikel dalam larutan. Oleh karena itu, penurunan titik beku tergolong sifat koligatif.

B. Sifat Koligatif Larutan

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi hanya bergantung pada konsentrasi pertikel zat terlarutnya. Sifat koligatif larutan terdiri dari dua jenis, yaitu sifat koligatif larutan elektrolit dan sifat koligatif larutan nonelektrolit

C. Penurunan Titik Beku Larutan

Proses pembekuan suatu zat cair terjadi bila suhu diturunkan sehingga jarak antarpartikel sedemikian dekat satu sama lain dan akhirnya bekerja gaya tarik menarik antarmolekul yang sangat kuat. Adanya partikel-partikel dari zat terlarut akan mengakibatkan proses pergerakan molekul-molekul pelarut terhalang, akibatnya untuk dapat lebih mendekatkan jarak antar molekul diperlukan suhu yang lebih rendah. Perbedaan suhu akibat adanya partikel-partikel zat terlarut disebut penurunan titik beku (ΔT_f). Pernyataan tersebut secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

Untuk penurunan titik beku menurut Raoult :

D. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit

Sifat koligatif larutan ditentukan oleh jumlah partikel (ion, molekul) dalam larutan. Oleh karena itu, untuk konsentrasi yang sama, sifat koligatif larutan elektrolit akan berbeda dengan sifat koligatif larutan non-elektrolit. Hal ini dikarenakan jumlah partikel dalam larutan elektrolit akan lebih banyak karena adanya proses ionisasi zat terlarut.

Zat elektrolit jika dilarutkan akan terionisasi menjadi ion-ion yang merupakan partikel-partikel di dalam larutan. Hal ini menyebabkan jumlah partikel pada satu mol larutan elektrolit lebih banyak daripada larutan nonelektrolit. Misalnya, larutan nonelektrolit C₆H₁₂O₆, jika dimasukkan ke dalam air menghasilkan 1 mol partikel, sehingga larutan C₆H₁₂O₆ 1 M akan membeku pada suhu 1,86 °C di bawah titik beku air murni.

Sedangkan 1 mol larutan elektrolit NaCl mengandung 2 mol partikel, yaitu 1 mol Na⁺ dan 1 mol Cl^–. Larutan NaCl 1 M sebenarnya mengandung 1 mol partikel per 1.000 gram air, jadi secara teoretis akan menurunkan titik beku 2 × 1,86 °C = 3,72 °C.

Banyaknya ion yang dihasilkan dari zat elektrolit tergantung pada derajat ionisasinya (α). Larutan elektrolit kuat mempunyai derajat ionisasi lebih besar daripada larutan elektrolit lemah, yaitu mendekati satu untuk larutan elektrolit kuat dan mendekati nol untuk larutan elektrolit lemah.

Secara umum dapat disimpulkan bahwa: “untuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit memiliki sifat koligatif larutan yang lebih besar dibandingkan larutan non elektrolit”.

Untuk menghitung nilai sifat-sifat koligatif larutan elektrolit, persamaan-persamaan yang diberikan sebelumnya untuk larutan non-elektrolit dapat digunakan dengan menambahkan faktor i, seperti diusulkan van’t Hoff (1880). Nilai faktor van’t Hoff merupakan perbandingan antara efek koligatif larutan elektrolit dengan larutan non-elektrolit pada konsentrasi yang sama. Derajat ionisasi dirumuskan sebagai berikut :

i = 1+ (n-1) α

dimana, i = jumlah partikel yang diukur / jumlah partikel yang diperkirakan

α = jumlah molekul zat yang terurai / jumlah molekul mula-mula yang sama.

Untuk menentukan kenaikan titik didihnya dapat dinyatakan sebagai berikut :

ΔTb = m x Kb x i

BAB III

METODE PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang kami gunakan dalam percobaan ini antara lain:

1. Gelas kimia 250 ml 1 buah

2. Termometer 1 buah

3. Gelas ukur 3 buah

4. Tabung reaksi 3 buah

6. Termometer 1 buah

7. NaCl 1M dan 2 M secukupnya

8. Urea 1M dan 2 M secukupnya

9. Es batu secukupnya

10. NaCl secukupnya

B. Rancangan dan Gambar

· Memasukkan es batu + garam kasar dalam gelas kimia

· Memasukkan Akuades ke dalam tabung reaksi

· Mengukur suhu tiap menit hingga larutan membeku termometer

Mengukur Titik Beku Pelarut Murni (Air)

Gambar 1. Pengukuran Titik beku pelarut murni

Akuades

2. Mengukur Titik Beku Larutan NaCl

· Memasukkan es batu + garam kasar dalam gelas kimia

· Memasukkan NaCl 1M, 2 M ke dalam tabung reaksi

· Mengukur suhu tiap menit hingga larutan membeku termometer

Larutan NaCl 1M, 2 M 5 ml

Gambar 2. Pengukuran Titik beku NaCl

3. Mengukur Titik Beku Larutan NaCl

· Memasukkan es batu + garam kasar dalam gelas kimia

· Memasukkan Urea 1M, 2 M ke dalam tabung reaksi

· Mengukur suhu tiap menit hingga larutan membeku termometer

Larutan Urea 1M, 2 M 5 ml

Gambar 3. Pengukuran Titik beku Urea

C. Variabel yang Digunakan

Adapun variabel yang kami gunakan dalam percobaan antara lain:

1. Variabel Manipulasi : Konsentrasi, jenis zat terlarut

Definisi Operasional :

Ø Konsentrasi NaCl dan Urea yang kami gunakan masing- masing 1M dan 2M.

Ø Untuk jenis zat terlarut yang kami gunakan adalah NaCl dan Urea.

2. Variabel Kontrol : Jenis zat pelarut dan volume zat pelarut (NaCl dan Urea)

Definisi Operasional :

· Banyak es batu yang kami gunakan adalah ¾ tinggi gelas kimia, dan garam kasar secukupnya.

· Volume NaCl dan Urea yang digunakan sebanyak 5 ml

3. Variabel Respon : Titik beku

Definisi Operasional : Setelah melakukan percobaan ini maka diperoleh titik beku larutan yang diukur dengan termometer.

D. Langkah Percobaan

1. Mengukur Titik Beku Pelarut Murni

a. Menyiapkan alat dan bahan yang telah disiapkan

b. Memasukkan es batu + garam secukupnya ( tinggi gelas) ke dalam gelas kimia. (Tabung bagian luar)

c. Mengukur volume akuades menggunakan gelas ukur sebanyak 5 ml kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi.

d. Memasukkan tabung reaksi ke dalam gelas kimia yang telah berisi air+ garam.

e. Menggoyang- goyang dan mengukur suhu tiap menit hingga larutan membeku dengan termometer.

2. Mengukur Titik Beku Larutan NaCl

a. Menyiapkan alat dan bahan yang telah disiapkan

b. Memasukkan es batu + garam secukupnya ( tinggi gelas) ke dalam gelas kimia. (Tabung bagian luar)

c. Mengukur volume akuades menggunakan gelas ukur sebanyak 5 ml kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi.

d. Memasukkan tabung reaksi ke dalam gelas kimia yang telah berisi air+ garam.

e. Menggoyang- goyang dan mengukur suhu tiap menit hingga larutan membeku dengan termometer.

f. Mengulangi langkah a-e dengan larutan konsentrasi yang berbeda.

3. Mengukur Titik Beku Larutan Urea

a. Menyiapkan alat dan bahan yang telah disiapkan

b. Memasukkan es batu + garam secukupnya ( tinggi gelas) ke dalam gelas kimia. (Tabung bagian luar)

c. Mengukur volume akuades menggunakan gelas ukur sebanyak 5 ml kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi.

d. Memasukkan tabung reaksi ke dalam gelas kimia yang telah berisi air+ garam.

e. Menggoyang- goyang dan mengukur suhu tiap menit hingga larutan membeku dengan termometer.

f. Mengulangi langkah a-e dengan larutan konsentrasi yang berbeda.

E. Alur Percobaan

1. Mengukur Titik Beku Pelarut Murni (Air)

Es Batu

NaCl

· Dimasukkan dalam gelas kimia dengan tinggi tinggi gelas

· Ditimbang 5 sendok makan

· Dimasukkan ke dalam gelas kimia

Tabung bagian Luar

Akuades

· Diukur sebanyak 5 ml

· Dimasukkan ke tabung reaksi

· Tabung bagian dalam

· Dikocok- kocok secara vertikal hingga membeku

· Diukur suhu/ titik beku

· Dicatat

Titik Beku

2. Mengukur Suhu Akhir Larutan NaCl

Es Batu

NaCl

· Dimasukkan dalam gelas kimia dengan tinggi tinggi gelas

· Ditimbang 5 sendok makan

· Dimasukkan ke dalam gelas kimia

Tabung bagian Luar

NaCl 1 M

· Diukur sebanyak 5 ml

· Dimasukkan ke tabung reaksi

· Tabung bagian dalam

· Dikocok- kocok secara vertikal hingga membeku

· Diukur suhu/ titik beku

· Dicatat dan diulangi dengan konsentrasi 2 M

Titik Beku

3. Mengukur Suhu Akhir Larutan Urea

Es Batu

Urea

· Dimasukkan dalam gelas kimia dengan tinggi tinggi gelas

· Ditimbang 5 sendok makan

· Dimasukkan ke dalam gelas kimia

Tabung bagian Luar

Urea 1 M

· Diukur sebanyak 5 ml

· Dimasukkan ke tabung reaksi

· Tabung bagian dalam

· Dikocok- kocok secara vertikal hingga membeku

· Diukur suhu/ titik beku

· Dicatat dan diulangi dengan konsentrasi 2 M

Titik Beku

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. Data

Adapun data yang kami peroleh dalam percobaan seperti pada tabel dibawah ini:

Menit Ke-	Suhu Aquades (T±1⁰C)	Lar. NaCl 1M (T±1⁰C)	Lar. NaCl 2 M (T±1⁰C)	Lar.Urea 1 M (T±1⁰C)	Lar.Urea 1 M (T±1⁰C)
1	2	-3	-1	2	-2
2	0	-4	-4	-2	-3
3	0	-4	-4	-5	-4
4	0	-5	-5	-5	-5
5	0	-5	-5	-5	-6
6	0	-6	-6	-5	-7
7	0	-7	-7	-5	-7
8	0	-7	-7	-5	-7
9	0	-7	-8	-5	-7
10	0	-7	-8	-5	-7
11	0	-7	-9	-5	-7
12	0	-7	-9	-5	-7
13	0	-7	-10	-5	-7
14	0	-7	-10	-5	-7
15	0	-7	-10	-5	-7
16	0	-7	-10	-5	-7

B. Analisis

1. Dengan menggunakan rumus ΔTf = Tf_pelarut- Tf_larutandan ΔTf = Kf.mdiperoleh hasil Tf larutan dibawah ini:

No.	Zat Terlarut	ΔT_f = T_f⁰- T_f_larutan (^oC)	ΔTf = Kf. m (^oC)
1.	NaCl 1 M	7	3
2.	NaCl 2 M	10	6
3.	Urea 1 M	5	2
4.	Urea 2 M	7	4

Berdasarkan hasil data praktikum kenaikan titik didih dari dua zat terlarut NaCl dan urea dengan menggunakan zat pelarut sama yaitu air. Dapat kita analisis bahwa pada zat pelarut murni yaitu air memiliki titik beku sebesar 0^oC.

Selanjutnya pada larutan NaCl 1M untuk membekukan suatu air es dibutuhkan waktu sebesar 7 menit dengan titik beku sebesar -7^oC. Menurut prakteknya, penurunan titik beku yang terjadi pada larutan NaCl 1M sebesar 7^oC, sedangkan menurut teori penurunan titik beku yang terjadi adalah sebesar 3^oC. Pada larutan NaCl 2 M untuk membekukan suatu air es dibutuhkan waktu sebesar 13 menit dengan titik beku sebesar -10^oC. Menurut prakteknya, penurunan titik beku yang terjadi pada larutan NaCl 1M sebesar 10^oC, sedangkan menurut teori penurunan titik beku yang terjadi adalah sebesar 6^oC.

Kemudian pada larutan urea 1M untuk membekukan suatu air es dibutuhkan waktu sebesar 3 menit dengan titik beku sebesar -5^oC. Menurut prakteknya, penurunan titik beku yang terjadi pada larutan urea 1M sebesar 5^oC, sedangkan menurut teori penurunan titik beku yang terjadi adalah sebesar 2^oC. Pada larutan urea 2 M untuk membekukan suatu air es dibutuhkan waktu sebesar 6 menit dengan titik beku sebesar -7^oC. Menurut prakteknya, penurunan titik beku yang terjadi pada larutan NaCl 1M sebesar 7^oC, sedangkan menurut teori penurunan titik beku yang terjadi adalah sebesar 4^oC.

C. Pembahasan

Dari data di atas dapat diketahui bahwa air memiliki titik beku terbesar dari semua larutan. Ini diakibatkan karena sebagian partikel air dan sebagian partikel- partikel terlarut membentuk ikatan baru. Sehingga ketika membeku yang memiliki titik beku paling tinggi yaitu air akan membeku terlebih dahulu kemudian diikuti oleh molekul larutan. Penambahan zat terlarut dalam pelarut akan mengakibatkan peningkatan konsentrasi yang mengakibatkan semakin rendah titik bekunya.

Berdasarkan data yang kami peroleh pada saat melakukan percobaan terdapat perbedaan titik beku antara larutan Urea 1 M (-5°C), dan lauran larutan NaCl 1 M (-7°C), kedua larutan tersebut memiliki molalitas yang sama tetapi memiliki titik beku yang berbeda, titik beku larutan elektrolit dan non elektrolit berbeda karena zat elektrolit sebagian atau seluruhnya terurai menjadi ion. Larutan elektrolit mempunyai sifat koligatif lebih besar daripada sifat koligatif non elektrolit. NaCl merupakan larutan elektrolit, sedangkan Urea merupakan larutan nonelektrolit. Molalitas kedua larutan sama, yakni 1 M tetapi ΔTf NaCl = 2x ΔTf Urea hal ini disebabkan karena NaCl terurai menjadi 2 ion (2 partikel). Sehingga percobaan kami ini sesuai dengan teori.

Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, karena larutan elektron itu terurai jadi partikel- partikel yang berupa ion. Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, karena larutan non elektron itu tidak terurai jadi partikel- partikel yang berupa ion. NaCl termasuk elektrolit, sementara Urea non elektrolit, jadi urea tidak terionisasi sehingga tetap sebagai molekul itulah sebabnya NaCl lebih besar dari ΔTf urea pada konsentrasi yang sama.

Harga(i) dari elektron tipe ion selalu lebih kecil daripada harga teoritis. Hal itu disebabkan oleh tarikan listrik antarion yang berbeda muatan sehingga ion-ion tidak 100% bebas. Semakin kecil konsentrasi larutan, jarak antarion semakin besar dan ion – ion semakin bebas. Larutan elektrolit (NaCl) mempunyai i=2 sehingga ΔTf = Kf.m_.i sedangkan larutan non elektrolit (Urea) tidak memiliki i sehingga ΔTf = Kf.m. Jadi penurunan titik beku NaCl lebih besar daripada urea.

Larutan NaCl 2 M memiliki titik beku yang lebih besar dibandingkan dengan larutan NaCl 1 M, hal ini terjadi karena penurunan titik beku larutan berbanding lurus dengan jumlah partikel zat dalam larutan. Makin besar jumlah partikel zat, makin besar penurunan titik beku larutan. Larutan NaCl yang memiliki harga konsentrasi 2 M akan memiliki jumlah partikel yang lebih besar dibanding dengan larutan NaCl 1 M.

Penurunan titik beku ini sebanding dengan konsentrasi zat terlarut. Bila konsentrasi zat terlarut semakin besar, maka penurunan titik beku semakin besar, dan sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya partikel – partikel zat terlarut di antara molekul – molekul pelarut mengurangi kemampuan molekul – molekul pelarut berubah dari fase cair ke fase padat

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang kami lakukan dapat kami simpulkan bahwa:

a. Semakin besar konsentrasi zat terlarut maka akan mengakibatkan semakin besar titik bekunya. Hal ini disebabkan karena adanya partikel – partikel zat terlarut di antara molekul – molekul pelarut mengurangi kemampuan molekul – molekul pelarut berubah dari fase cair ke fase padat Dalam percobaan kami kali ini sesuai dengan teori dimana NaCl yang konsentrasinya1 M titik bekunya lebih rendah dibandingkan dengan NaCl dengan konsentrasi 2 M.

b. Jenis zat terlarut mempengaruhi kenaikan titik beku suatu larutan dimana larutan elektrolit memiliki penurunan titik beku lebih tinggi daripada larutan non elektrolit. Dalam hal ini larutan NaCl sebagai larutan elektrolit dan larutan urea sebagai larutan nonelektrolit.

B. Saran

Adapun saran yang dapat kami berikan pada percobaan selanjutnya antara lain menyiapkan statif sebagi tempat termometer agar diperoleh hasil yang lebih relevan karena tidak terkena goncangan ataupun kontak dengan kulit praktikan.. Ruangan yang seharusnya digunakan sebaiknya sesuai dengan suhu kamar bukan ruangan yang ber-AC.

Science is Easy and Fun