Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
PENURUNAN TITIK BEKU LARUTAN Rohayati, Nova Safitri Lab.Kimia Fisika Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang Kode Pos 50229 Gedung D8 Lt 2 Sekaran Gunungpati Semarang, Indonesia
[email protected], 087764366040
Abstrak Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan zat terlarut nonvolatil terhadap penurunan titik beku dan menentukan berat molekul zat terlarut yang tidak mudah menguap. Metode yang digunakan dalam percobaan ini yaitu metode penurunan titik beku. Pada percobaan kali ini digunakan pelarut asam asetat glasial dan zat terlarut seperti naftalena dan natrium asetat. Untuk mengetahui pengaruh penambahan zat terlarut digunakan persamaan Rault. Dimana suhu konstan dari asam asetat murni dijadikan sebagai suhu awal dan suhu konstan masing-masing zat dijadikan sebagi suhu akhir. Hasilnya semakin banyak zat terlarut yang ditambahkan maka titik bekunya semakin rendah. Sedangakan untuk mengetahui berat molekul dari zat terlarut tersebut digunakan persamaan Clacius Clypeyron. Hasil berat molekul dari naftalena yaitu 50,17 gram/mol; 83,91 gram/mol; 94,54 gram/mol; 100,94 gram/mol, dan 115,03 gram/mol. Untuk berat molekul natrium asetat yaitu 24,86 gram/mol; 49,75 gram/mol; 67,96 gram/mol; 87,12 gram/mol; dan 109,211 gram/mol. Kata kunci : Asam asetat, Natrium asetat, Penurunan Titik Beku. Abstract This experiment was conducted to determine the effect of non - volatile solutes to decrease the freezing point and determine the molecular weight of the solute is non-volatile. The method used in this experiment is the method of freezing point depression. this experiment used glacial acetic acid solvent and solute such as naphthalene and sodium acetate . To determine the effect of the solute used equation Rault. Where the constant temperature of pure acetic acid used as the initial temperature and constant temperature of each substance used as a final temperature. The result more and more solute is added then the lower the freezing point. While the to know the molecular weight of the solute used Clacius Clypeyron equation. Results molecular weight of naphthalene is 50.17 g / mol ; 83.91 g / mol ; 94.54 g / mol ; 100.94 g / mol , and 115.03 g / mol . For the molecular weight of sodium acetate is 24.86 g / mol ; 49.75 g / mol ; 67.96 g / mol ; 87.12 g / mol , and 109.211 g / mol . Keywords : acetic acid , drop Freezing Point, sodium acetate. Pendahuluan
Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
Suatu larutan mempunyai dua jenis sifat-sifat larutan yang sama, yaitu sifat-sifat larutan yang tergantung pada jenis. Sedangkan sifat yang kedua adalah sifat yang tidak bergatung pada jenis zat terlarut namun hanya tergantung pada konsentrasi zat terlarut saja. Sehingga senmakin besar konsentrasi yang ditambahkan dalam larutan, maka penurunan titik bekunya semakin besar. Hal ini menandakan bahwa larutan yang memiliki konsentrasi sama akan memberikan sifat yang sama. Sifat larutan yang termasuk golongan ini disebut sifat-sifat koligatif larutan (Purba,1987). Sifat koligatif terdiri dari empat jenis, yaitu penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Sifat-sifat larutan tersebut memiliki peranan penting dalam menentukan berat molekul (BM) dan pengembangan teori. Namun, dari keempat jenis sifat koligatif larutan tersebut yang digunakan dalam percobaan kali ini hanya penurunan titik beku saja. Titik beku larutan yaitu temperatur pada saat larutan setimbang dengan pelarut padatannya. Larutan akan membeku pada temperatur lebih rendah daripada pelarutnya. Alat yang biasa dipakai untuk menetapkan harga ∆Tfialah alat dari Beckam (Sukardjo, 2002). Titik beku adalah suhu pada perpotongan garis tekanan tetap pada 1 atm dengan kurva peleburan. Sedangakn titik didih adalah suhu pada perpotongan garis tekanan tetap pada 1 atm dengan kurva penguapan. Penurunan titik beku dan peningkatan titik didih, sama seperti penurunan tekanan uap sebanding dengan konsentrasi fraksi molnya (Petruci, 1987). Penurunan titik beku larutan dengan peningkatan titik didih dapat dilihat pada diagram fase dalam pelarut biasa yang ditunjukkan dengan kurva Gambar 1. Gambar 1. Penurunan titik beku dan peningkatan titik didih larutan dalam larutan dalam pelarut biasa Jika zat terlarut bersifat tidak mudah menguap, maka tekanan uap dari larutan selalu lebih kecil daripada pelarut murninya. Jadi hubungan tekanan uap larutan dan tekanan uap pelarut bergantung pada konsentrasi zat terlarut dalam larutan. Hubungan itu dimasukkan dalam Hukum Rault,yang menyatakan bahwa tekanan uap suatu komponen yang menguap dalam larutan sama dengan tekanan uap yang menguap murni yang dikalikan dengan fraksi mol komponen yang menguap dalam larutan pada suhu yang sama (Chang, 2004). Larutan yang mengikuti Hukum Raultdisebut larutan ideal. Syarat larutan ideal adalah molekul zat terlarut dan molekul pelarut tersusun sembarang, pada percampuran tidak terjadi efek kalor dan jumlah volume sebelum percampuran sama dengan volum
Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
campurannya. Larutan yang tidak memenuhi Hukum Roult disebut larutan tidak ideal (Wiryoatmojo, 1998). Dimana Tf adalah titik beku larutan (oC) Kf adalah tetapan penurunan titik beku molal (oC/mol) m adalah molalitas larutan (mol.L-1) Masalah yang akan dipecahkan dalam percobaan kali ini yaitu bagaimana menentukan berat molekul zat tidak mudah menguap dan mengetahui bagaimana pengaruh penambahan zat terlarut ke dalam pelarut murni. Dari dua masalah tersebut, praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan zat terlarut ke dalam pelarut murni dan menentukan berat molekul zat terlarut yang tidak mudah menguap. Metode Metode yang digunakan pada percobaan kali ini yaitu metode penurunan titik beku. Asam asetat glacial dimasukkan dalam beker glass, kemudian dimasukkan ke dalam thermostat yang berisi es batu dan garam. Setelah itu suhu asam asetat diukur setiap menit sampai suhu tersebut konstan atau asam asetatnya membeku. Larutan asam asetat yang sudah membeku dikeluarkan dari thermostat sehinggga suhunya naik sebesar 5⁰C dari suhu konstannya. Setelah suhunya naik, asam asetat tersebut diberi dua perlakuan yaitu dengan ditambah naftalena dan natrium asetat. Ke dalam beker glass yang pertama dimasukkan naftalena 1 gram, diaduk sampai tercampur rata, kemudian dimasukkan dalam thermostat. Suhunya diukur setiap menit sampai diperoleh suhu konstan. Setelah itu campuran tersebut dikeluarkan dari thermostat, kemudian ditambahkan 1 gram naftalena, diaduk, dimasukkan dalam thermostat. Suhunya diukur sampai konstan. Perlakuan tersebut dilakukan berulang sampai 5 kali. Untuk variasi yang keduan yaitu dengan menggunakan zat terlarut natrium asetat. Ke dalam beker glass yang kedua, dimasukkan 1 gram natrium asetat, diaduk sampai larut semua, kemudian dimasukkan dalam thermostat. Suhunya diukur ssetiap menit sampai diperoleh suhu konstan. Setelah itu campuran tersebut dikeluarkan dari thermostat, kemudian ditambahkan 1 gram natrium asetat, diaduk sampai larut, dimasukkan dalam thermostat. Suhunya diatur sampai konstan. Perlakuan tersebut dilakukan berulang sampai 5 kali. Bahan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu 15 mL asam asetat glasialfor syn produksi dari Merck, 5.0687 gram natrium asetat for syn produksi Merck, 5.1055 gram m naftalena for syn produksi Merck. Sedangkan alat-alat yang digunakan yaitu 2 buah gelas kimia 50 mL pirex made in England, 2 buah
Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
thermometer 100⁰C, 2 buah pengaduk kaca, 2 buah stopwatch, 1 buah pipet tetes, 2 buah statif, 1 buah gelas ukur 25 mLpirex made in England. Untuk mengetahui penurunan titik beku dalam percobaan ini, temperatur yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan rumus persamaan Roult. Untuk mengetahui konstanta penurunan titik beku dimasukkan dalam persamaan Roult yang berhubungan dengan konstanta penurunan titik beku dan molalitas. Sedangkan untuk menghitung berat molekul zat terlarut digunakan persamaan Clausius Clypeyron. Hasil Dan Pembahasan Dari hasil percobaan penurunan titik beku larutan yang telah dilakukan dengan berbagai variasi berat zat terlarut diperoleh data sebagai berikut: Tabel 1. Penurunan Titik Beku Asam Asetat Murni pada Temperatur Ruang 29°C untuk zat terlarut Naftalena Waktu (menit)
1
2
3
4
5
6
Suhu (°C)
19
17
15
14
14
14
Tabel 2. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Naftalena pada Larutan B Waktu (menit) 1 2 3 4 5 6 7 Suhu (°C) 19 17 15 10 9 9 9 Titik Beku larutan B = 9°C Penurunan titik beku larutan B ∆Tf = Tf° - Tf = 14 – 9 = 5°C Tabel 3. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Naftalena pada Larutan C Waktu 1 2 3 4 5 6 7 8 (menit) Suhu (°C) 15 10 9 9 9 8 8 8 Titik beku larutan C = 8°C Penurunan titik beku larutan C ∆Tf = Tf° - Tf = 14 – 8 = 6°C Table 4. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Naftalena pada Larutan D Waktu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (menit) Suhu (°C) 11 10 9 8 8 7,2 7 6,4 6 6 Titik beku larutan D = 6°C Penurunan titik beku larutan D ∆Tf = Tf° - Tf = 14 – 6 = 8°C Table 5. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Naftalena pada Larutan E Wakt 1 1 1 u 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 2 4 5 (meni
8 9
9 8
11
12
6
6
1 6
1 7
Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
t) Suhu 1 1 1 1 10, 1 6, 5, 5, 4, 8 6 5 (°C) 5 3 2 1 2 0 2 2 2 2 Titik beku larutan E = 4°C Penurunan titik beku larutan E ∆Tf = Tf° - Tf = 14 – 4 = 10°C
4
4
Tabel 6. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Naftalena pada Larutan F Waktu 1 1 (menit 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4 5 ) Suhu 5, 4, 4, 3, 3, 3, 3, 3, 8 7 6 5 4 3 3 (°C) 5 2 2 5 5 2 2 2 Titik beku larutan F = 3°C Penurunan titik beku larutan D ∆Tf = Tf° - Tf = 14 – 3 = 11°C
4
4
1 6
1 7
3
3
Berdasarkan tabel 1 dapat disimpulkan bahwa titik beku dari asam asetat murni sebesar 14°C. Hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa titik beku asam asetat sebesar 16,7°C (Wikipedia, 2013). Artinya pada percobaan yang dilakukan terjadi kesalahan, mengkin kesalahan tersebut disebabkan karena terlalu banyak es batu dan garam yang dimasukkan dalam termostat, sehingga suhunya akan cepat turun dan membeku. Selanjutnya pada saat penambahan naftalena 1,0122 gram diperoleh suhu konstan sebesar 9°C dapat dilihat pada tabel 2. Penambahan naftalena yang kedua yaitu sebesar 1,0191 gram diperoleh suhu konstan sebesar 8°C terlihat pada tabel 3. Penambahan naftalena yang ketiga yaitu sebesar 1,0203 gram diperoleh suhu konstan sebesar 6°C dapat dilihat pada tabel 4. Penambahan naftalena yang keempat yaitu sebesar 1,0211 gram diperoleh suhu konstan sebesar 4°C terlihat pada tabel 5. Selanjutnya penambahan naftalena yang terakhir yaitu sebesar 1,0328 gram diperoleh suhu konstan sebesar 3°C terlihat pada tabel 6. Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin banyak konsentrasi yang ditambahkan maka penurunan titik bekunya semakin rendah. Hal tersebut sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa penurunan titik beku akan semakin rendah jika semakian banyak zat yang ditambahkan (Purba, 1987).
Massa Naftalena
Delta Tf
Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
Gambar 2. Grafik penurunan titik beku naftalena Tabel 7. Penurunan Titik Beku Asam Asetat Murni pada Temperatur Ruang 29°C untuk zat terlarut Natrium Asetat Waktu 1 2 3 4 (menit) Suhu (°C)
22
17,5
13
1,0122
5
2,0313
6
3,0516
8
4,0727
10
5,1055
11
13
Tabel 8. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Natrium Asetat pada Larutan B Waktu (menit)
1
2
3
4
5
6
7
Suhu (°C)
15
8
5
3,5
3
3
3
Titik Beku larutan B = 3°C Penurunan titik beku larutan B ∆Tf = Tf° - Tf = 13 – 3 = 10°C Tabel 9. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Natrium Asetat pada Larutan C Waktu (menit)
1
2
3
4
5
6
7
Suhu (°C) 14 9 6 4,5 3 Titik beku larutan C = 3°C Penurunan titik beku larutan C ∆Tf = Tf° - Tf = 13 – 3 = 10°C
3
3
Table 10. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Natrium Asetat pada Larutan D Waktu (menit)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Suhu (°C)
13
11
8
7,5
5
3
2
2
2
Titik beku larutan D = 2°C Penurunan titik beku larutan D ∆Tf = Tf° - Tf = 13 – 2 = 11°C Table 11. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Natrium Asetat pada Larutan E Waktu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (menit) Suhu (°C) 10,5 9 6 4 3,5 3 2 1,5 Titik beku larutan E = 1,5°C Penurunan titik beku larutan E ∆Tf = Tf° - Tf = 13 – 1,5 = 11,5°C
1,5
1,5
Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
Tabel 12. Penurunan Titik Beku Zat Terlarut Natrium Asetat pada Larutan F Waktu (menit)
1
2
Suhu (°C)
10
9
3
4
8,5 8,2
5
6
7
8
9
10
11
8
7
6
4,5
3
2,5
2
12
13
14
15
1,75 1,5 1,5 1,5
Titik beku larutan F = 1,5°C Penurunan titik beku larutan F ∆Tf = Tf° - Tf = 13 – 1,5 = 11,5°C Berdasarkan tabel 7 dapat disimpulkan bahwa titik beku dari asam asetat murni sebesar 13°C. Hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa titik beku asam asetat sebesar 16,7°C (Wikipedia, 2013). Artinya pada percobaan yang dilakukan terjadi kesalahan, mengkin kesalahan tersebut disebabkan karena terlalu banyak es batu dan garam yang dimasukkan dalam termostat, sehingga suhunya akan cepat turun dan membeku. Selanjutnya pada saat penambahan natrium asetat 1,0031 gram diperoleh suhu konstan sebesar 3°C dapat dilihat pada tabel 8. Penambahan natrium asetat yang kedua yaitu sebesar 1,0040 gram diperoleh suhu konstan sebesar 3°C terlihat pada tabel 9. Penambahan natrium asetat yang ketiga yaitu sebesar 1,0091 gram diperoleh suhu konstan sebesar 2°C dapat dilihat pada tabel 10. Penambahan natrium asetat yang keempat yaitu sebesar 1,0261 gram diperoleh suhu konstan sebesar 1,5°C terlihat pada tabel 11. Selanjutnya penambahan natrium asetat yang terakhir yaitu sebesar 1,0264 gram diperoleh suhu konstan sebesar 1,5°C terlihat pada tabel 12. Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin banyak konsentrasi yang ditambahkan maka penurunan titik bekunya semakin rendah. Hal tersebut sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa penurunan titik beku akan semakin rendah jika semakian banyak zat yang ditambahkan (Purba, 1987).
Gambar 3. Grafik penurunan titik beku natrium asetat
Massa Natrium Asetat 1,0031
Delta Tf 10
Gambar 4. Berat molekul 2,0071 10 naftalena Gambar 5. Berat 3,0162 11 molekul natrium asetat Berat molekul yang diperoleh dari 4,0423 11,5 percobaan kurang sesuai dengan berat 5,0687 11,5 molekul masing-masing zat secara teoritis. Berat molekul teoritis dari naftalena yaitu 128,17 gram/mol dan berat molekul natrium asetat yaitu 82,03 gram/mol (Wikipedia, 20013). Hasil yang
Jurnal sains kimia
Vol.II No.2 ,2010
diperoleh dari percobaan cukup jauh selisihnya dengan berat molekul secara teoritis. Hal tersebut terjadi mungkin dikarenakan pada saat pengadukan zat terlarut kurang lama sehingga larutan tidak terbentuk secara homogen. Berat molekul dapat dihitung dengan cara massa dari zat terlarut dikalikan dengan 1000 dan dikalikan dengan tetapan penurunan titik beku. Kemudian dibagi dengan penurunan titik beku larutan dikali massa pelarut yang digunakan. Kesimpulan Percobaan penurunan titik beku zat terlarut dipengaruhi oleh banyaknya zat terlarut yang ditambahkan. Oleh karena itu jika semakin banyak zat terlarut yang ditambahkan maka semakin besar penurunan titik beku larutannya. Sebaliknya semakin sedikit zat terlarut yang ditambahkan dalam pelarut maka semakin kecil penurunan titik bekunya. Sehingga ∆Tfnya semakin besar jika zat yang ditambahkan semakin banyak, sebaliknya ∆Tfnya akan semaikin kecil jika zat yang ditambahkan semakin sedikit. Pada percobaan ini juga menunjukkan bahwa titik beku larutan lebih rendah bila dibandingkan dengan titik beku pelarut murni. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel 1 atau 7 yang menunjukkan titik beku asam asetat, dan tabel 6 untuk naftalena serta tabel 12 untuk natrium asetat. Untuk berat molekul yang diperoleh dari percobaan yaituu berturut- turut 50,17 gram/mol; 83,91 gram/mol; 94,54 gram/mol; 100,94 gram/mol; dan 115,03 gram/mol untuk zat terlarut naftalena. Sedangkan berat molekul untuk zat terlarut natrium asetat yaitu 24,86 gram/mol; 49,75 gram/mol; 67,96 gram/mol; 87,12 gram/mol; dan 109,24 gram/mol.
