Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku

Kenaikan Titik Didih dan Penurunan Titik Beku- Suatu zat cair dikatakan mendidih jika tekanan uapnya sama dengan tekanan atmosfer (tekanan udara luar) di atas permukaan cairan. Adapun suatu zat dikatakan membeku jika partikel-partikel zat itu berada dalam kisi-kisi kesetimbangan sehingga tidak terjadi gerakan partikel, selain getaran di tempatnya.

1. Kenaikan Titik Didih Larutan. Oleh karena tekanan uap larutan zat nonvolatil lebih rendah dari pelarut murninya maka untuk mendidihkan larutan perlu energi lebih dibandingkan mendidihkan pelarut murninya. Akibatnya, titik didih larutan akan lebih tinggi daripada pelarut murninya. Besarnya kenaikan titik didih larutan, ΔTd (relatif terhadap titik didih pelarut murni) berbanding lurus dengan kemolalan larutan. Dalam bentuk persamaan dinyatakan dengan: ΔTd ≈ m, atau

ΔT_d= K_d× m

Kd adalah tetapan kesetaraan titik didih molal. Harga Kd bergantung pada jenis pelarut. Kd air = 0,52°C m^–1. Artinya, suatu larutan dalam air dengan konsentrasi satu molal akan mendidih pada suhu lebih tinggi sebesar 0,52°C dari titik didih air. Dengan kata lain, titik didih larutan sebesar 100,52°C.

Contoh Menghitung Titik Didih Larutan
Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 5 g gliserol (C₃H₈O₃, Mr =92) ke dalam 150 g air. Berapakah titik didih larutan, jika titik didih air 100°C? (Kd air = 0,52°C m^–1)

Jawab:
molalitas larutan

ΔT_d = K_d× m
= 0,52°C m–1 × 0,36 m = 0,19°C
Jadi, titik didih larutan adalah 100,19°C.
ΔT_d = K_d× m
= 0,52°C m–1 × 0,36 m = 0,19°C
Jadi, titik didih larutan adalah 100,19°C.

Contoh Menghitung Mr Berdasarkan Data Td Larutan
Zat X sebanyak 7,4 g dilarutkan dalam 74 g benzena menghasilkan titik didih larutan sebesar 82,6°C. Tentukan massa molekul relatif zat X. (Titik didih benzena 80,2°C dan tetapan titik didih molal benzena 2,53°C m^–1)
Jawab:

= 105,42
Jadi, massa molekul relatif zat X adalah 105,42.

2. Penurunan Titik Beku Larutan. Penambahan zat terlarut nonvolatil juga dapat menyebabkan penurunan titik beku larutan. Gejala ini terjadi karena zat terlarut tidak larut dalam fasa padat pelarutnya. Contohnya, jika sirup dimasukkan ke dalam freezer maka gula pasirnya akan terpisah dari es karena gula pasir tidak larut dalam es. Agar tidak terjadi pemisahan zat terlarut dan pelarutnya ketika larutan membeku, diperlukan suhu lebih rendah lagi untuk mengubah seluruh larutan menjadi fasa padatnya. Seperti halnya titik didih, penurunan titik beku (ΔTb) berbanding lurus dengan kemolalan larutan:

ΔTb ≈ m, atau
ΔTb = Kb× m

Kb disebut tetapan penurunan titik beku molal. Nilai Kb untuk benzena 5,12°C m^–1. Suatu larutan dari zat terlarut nonvolatil dalam pelarut benzena sebanyak 1 molal akan membeku pada suhu lebih rendah sebesar 5,12°C dari titik beku benzena. Dengan kata lain, titik beku larutan zat nonvolatil dalam pelarut benzena sebanyak 1 molal akan mulai membeku pada suhu (5,5 – 5,12)°C atau 0,38°C. Penerapan dari penurunan titik beku digunakan di negara yang memiliki musim dingin. Suhu udara pada musim dingin dapat mencapai suhu di bawah titik beku air. Oleh karena itu, dalam air radiator mobil diperlukan zat antibeku yang dapat menurunkan titik beku air. Zat antibeku yang banyak digunakan dalam radiator adalah etilen glikol (C₂H₆O₂).

Selain pada radiator, penerapan dari penurunan titik beku juga digunakan untuk mencairkan es di jalan-jalan dan trotoar pada musim dingin. Hal ini dilakukan dengan cara menaburkan garam-garam, seperti CaCl2 dan NaCl sebagai penurun titik beku air sehingga es dapat mencair.

Contoh Menghitung Penurunan Titik Beku Larutan
Hitunglah titik beku larutan yang dibuat dari 6,2 g etilen glikol dalam 100 g air.
Jawab:

Penurunan titik beku larutan:
ΔTb = Kb× m
= (1,86°C m^–1) ( 1 m) = 1,86°C
Titik beku larutan = Titik beku normal air –ΔTb
= (0,0 – 1,86)°C = –1,86°C
Jadi, titik beku larutan etilen glikol adalah –1,86°C
Sama seperti kenaikan titik didih, penurunan titik beku larutan dapat digunakan untuk menentukan massa molekul relatif zat terlarut.

Contoh Menghitung Mr dari Data ΔTb
Suatu larutan dibuat dengan cara melarutkan 3 g zat X ke dalam 100 mL air. Jika titik beku larutan – 0,45°C, berapakah massa molekul relatif zat X?
Penyelesaian
Nilai Kb air = 1,86°C m^–1.
ΔTb = {0 – (–0,45)}°C = 0,45°C

Jadi, Mr zat X adalah 124