Sabtu, 29 September 2012

Praktikum Kimia - Laporan 3





PERCOBAAN III
SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
I.         TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan percobaan praktikum ini adalah untuk dapat memahami pengaruh keberadaan suatu zat terlarut terhadap sifat fisis larutan, dan menggunakan penurunan titik didih suatu larutan untuk menentukan massa molekul relatif dari zat terlarut.

II.      TINJAUAN PUSTAKA
Sifat koligatif larutan adalah sifat-sifat: tekanan uap larutan, titik didih, titik beku dan tekanan osmotik larutan, yaitu sifat-sifat yang bergantung paada konsentrasi (jumlah butiran solute) dalam larutan (Arifin, 1993).
Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi tergantung pada banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan (Syukri, 1999).  Sifat koligatif larutan dapat dibedakan menjadai dua macam, yaitu sifat larutan nonelektrolit dan elektrolit.  Hal itu disebabkan zat terlarut dalam larutan elektrolit bertambah jumlahnya karena terurai menjadi ion-ion, sedangkan zat terlarut pada larutan nonelektrolit jumlahnya tetap karena tidak terurai menjadi ion-ion, sesuai dengan hal-hal  tersebut. Maka sifat koligatif  larutan nonelektrolit lebih rendah daripada sifat koligatif larutan elektrolit. Larutan merupakan suatu campuran yang homogen dan dapat berwujud padatan,  maupun cairan. Akan tetapi larutan yang paling umum dijumpai adalah larutan cair, dimana suatu zat tertentu dilarutkan dalam pelarut berwujud cairan yang sesuai hingga konsentrasi tertentu (Sastrohamidjojo, 2001).
Suhu dimana fase padat dan fase cair suatu zat dapat berada dalam keadaan seimbang pada tekanan satu atmosfer disebut titik beku cairan, atau titik mencair padatan, atau suhu di mana bentuk padatan dan cairan suatu zat mempunyai tekanan uap sama. Titik beku larutan lebih rendah daripada titik beku pelarutnya yang murni. Perbedaan titik beku larutan dan pelarut murninya (ΔTf) disebut depressi titik beku (Arifin, 1993).
Tf solven – Tf larutan = ΔTf
Depressi titik beku larutan nonelektrolit sebanding lurus terhadap molalitas larutan.
ΔT= Kf . m
Kf = konstanta depresi titik beku molal
Harga Kf untuk air adalah -1,86 oC kg mol-1
Air murni akan bergerak melaui membran semipermeabel ke dalam larutan gula sampai tercapai kesetimbangn. Air akan bergerak dari larutan gul aynag encer melalui membran semipermeabel ke dalam larutan gula yang lebih pekat. Bila solven bergerak melalui membran semipermeabel dari daerah konsentrasi solut yang lebih tinggi, proses tersebut disebut osmosis. Bila tekanan hidrostatik pada larutan diperbesar di atas tekanan osmotik, mak laju air yang mengalir dari larutan kepad air murni bertambah besar daripada air murni ynag mengalir kedalam larutan. Hasil netto proses demikian adalah memisahkan molekul air dari larutan atau mengakibatkan larutan menjadi lebih pekat (Arifin, 1993).
Ada empat sifat koligatif larutan, yaitu :
1.    Tekanan osmotik
2.    Penurunan tekanan uap jenuh
3.    Penurunan titik didih
4.    Penurunan titik beku
Sifat –sifat koligatif larutan tekanan uap, penurunan titik beku, kenaikan titik didih dan tekanan osmotik dari larutan tergantung pada jumlah partikel yang ada dalam larutan. Pada larutan nonelektrolit seperti gula, sifat-sifat koligatif berbanding lurus dengan molalitas larutan menurut hukum Raoult dan Henry. Larutan elektrolit memperlihatkan penurunan titik beku lebih besar, kenaikan titik didih lebih tinggi dan lain-lain. Dalam larutan elektrolit terurai menjadi ion-ion sehingga molalitas pertikel menjadi bertambah. Meskipun jumlah partikel dalam larutan elektrolit bertambah besar, tetapi perubahan sifat-sifat koligatif larutan tidak sebanding dengan perhitunagn jumlah partikel. Hal ini disebabkan terjadinya gaya tarik menaik antarionik. Ion-ion yang bermuatan positif tidak sepenuhnya merupakan satuan-satuan bebas. Setiap ion positif dari larutan akan dikelilingi oleh ion negatif, begitu pula sebaliknya (Arifin, 1993).
 Pada suatu suhu, tekanan uap suatu komponen dari suatu larutan ideal adalah sama dengan hasil kali fraksi mol komponen tersebut dalam larutan dengan tekanan uap pada keadaan murninya pada suhu yang sama (disebut hukum Raoult).
PA = xA . PoA
PA =    tekanan uap kompenen A di atas larutan atau tekanan parsial komponen A di dalam campuran uap dalam keadaan seimbang dengan larutan.
XA =   fraksi mol komponen A dari larutan.
PoA =   tekanan uap komponen A murni pada suhu yang sama.
Larutan ideal adalah larutan dimana molekul solute dan solven dalam larutan mengalami gaya-gaya yang tidak berbeda dari gaya-gaya yang bekerja pada molekul dalam keadaan murninya komponen. Artinya tidak ada perubahan volume total dan efek panas bila komponen-komponen dicampur. Larutan ideal berkelakukan menuruti hukum Raoult pada seluruh rentang konsentrasi, suhu dan tekanan. Hanya sedikit sekali dijumpai larutan ideal. Tetapi bila komponen-komponen tidak berbeda besar polaritas dan tidak ada interaksi kimia, atau bila konsentrasi solute cukup rendah, kelakuan larutan mendekati sekali kelakuan larutan ideal.
Pada titik didih larutan encer, titik didih larutan solute nonvolatil selalu lebih tinggi daripada pelarut murni. Perbedaan suhu mendidih (ΔTb) disebut elevasi titik didih.
Tb larutan – Tb solven = ΔTb
Dalalm larutan encer elevasi titik didih berbanding lurus dengan molalitas larutan.
ΔT= Kb . m
Kb = konstanta elevasi titik didih molal
Kb air = 0,513 oC mol-1 kg
Suatu larutan dalam air yang berisi 1 mol solut nonvolatil dan non elektrolit dalam 100 g air akan mendidih pada suhu 100,513 oC pada tekanan satu atmosfer.
Tekanan uap suatu larutan tergantung pada konsentrasi larutan. Penguapan dari suatu larutan dengan demikian tergantung konsentrasi larutan dan tekanan parsial uap air dalam udara (kelembaban udara) (Arifin, 1993).
Apabila suatu senyawa nonelekrolit terlarut di dalam pelarut.  Sifat-sifat pelarut murni berubah dengan adanya zat terlarut.  Sifat-sifat fisika seperti titik didih, titik beku, tekanan uap berbeda dengan pelarut murni.  Adanya perubahan ini tergantung pada jumlah partikel-partikel pelarut yang terdapat di dalam larutan.  Makin berat larutan, makin rendah titik beku, makin tinggi titik didih.  Perubahan hampir sebanding dengan perubahan konsentrasi (Petrucci,1985). 
Sifat koligatif adalah sifat yang disebabkan oleh kebersamaan jumlah partikel dan bukan ukurannya. Zat terlarut mempengaruhi sifat larutan dan besar pengaruh itu bergantung pada jumlah partikel. Sifat koligatif larutan dapat digunakan untuk menentukan berat molekul dari zat terlarut, yaitu dengan menggunakan rumus :
 m  =
Jumlah mol zat terlarut
Kg pelarut
Penurunan titik beku dari suatu larutan, Tf berbanding lurus dengan konsentrasi molal (m) dari suatu larutan. Setiap pelarut mempunyai konstanta tertentu yang spesifik. Konstanta ini disebut tetapan krioskopik atau tetapan penurunan titik beku (Kf), sehingga didapatkan rumus :
Tf =
K.
M
Tf =
K.
Jumlah mol zat terlarut
Kg pelarut
Untuk menentukan massa molar (BM) dari suatu zat terlarut, jumlah mol harus diubah menjadi gram zat terlarut / BM. Sehingga :
Tf =
Kf.
g zat terlarut / BM
Kg pelarut
BM  =
K.
g zat terlarut
Tf. Kg pelarut
Besarnya penurunan tiitk beku larutan begantung pada konsentrasi zat terlarut. Semakin berat larutan, maka semakin rendah titk bekunya dan perubahannya hampir sebanding dengan perubahan konsentrasi. Penurunan titik beku juga bergantung pada jumlah pertikel zat terlarut dalam larutan.
Pelarut
Titik beku (oC)
Kf (oC)
Air
Benzena
Fenol
Naftalena
Asam asetat
Kamfer
Nitrobenzena
0
5,4
39
80
16,5
180
5,6
1,86
5,1
7,3
7
3,82
40
6,9
Dalam penurunan titik beku berlaku ketentuan sebagai berikut :
a.         Suatu pelarut jika ditambahkan zat terlarut, maka titik bekunya akan turun.
b.        Besarnya penurunan titik beku sebanding dengan konsentrasi molal (m).
c.         ∆Tf  ( penurunan titik beku) = titik beku pelarut murni – titik beku larutan).
d.        Kf merupakan tetapan penurunan titik beku molal dan didefinisikan sebagai penurunan titik beku jika konsentrasi larutan satu molal,
Sehingga berlaku persamaan :
∆Tf  =  m. Kf
∆Tf    K f
∆Tf  =   Kf 

dengan
:
∆Tf
=
penurunan titik beku


m
=
konsentrasi  molal


Kf
=
Tetapan penurunan titik beku molal


gr
=
massa zat terlarut


p
=
massa zat pelarut


Mr
=
Mr  zat terlarut
Penurunan titik beku, ΔTf .  bila kebanyakan larutan encer didinginkan, pelarut murni terkristalisasi lebih dahulu sebelum ada zat terlarut yang mengkristalisasi suhu dimana kristal-kristal pertama dalam keseimbangan dengan larutan disebut titik beku larutan.  Titik beku larutan demikian selalu lebih rendah dari titik beku berbanding lurus dengan banyaknya molekul zat terlarut (atau molnya) di dalam massa tertentu pelarut, jadi penurunan titik beku ΔTf = (titik beku pelarut – titik bekularutan) =  Kf .  m  dimana m ialah molaritas larutan.  Jika persamaan ini berlaku sampai konsentrasi 1 molal, penurunan titik beku larutan 1 molal setiap non elektrolit yang tersebut di dalam pelarut itu ialah Kf  yang karena itu dinamakan tetapan titik beku molal (molal Freezmapoint consatant) pelarut itu.  Nilai numerik Kf adalah khas pelarut itu masing-masing (Syukri, 1999).

III.   ALAT DAN BAHAN
  1. Alat
     Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah tabung reaksi besar, gelas beker besar (500 atau 1000 ml), pengaduk gelas, gelas ukur, neraca analitik, termometer.

  1. Bahan
     Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sikloheksana, larutan contoh, es batu.

IV.    PROSEDUR KERJA
I.               Penentuan Titik Beku Pelarut
1)      Semua peralatan gelas yang akan digunakan dikeringkan menggunakan kain atau kertas tisu.
2)      Tabung reaksi dal keadaan kosong ditimbang dan dicatat beratnya menggunakan neraca analitik.
3)      Tabung reaksi diisi dengan 20 ml sikloheksana. Kemudian tabung reaksi berisi sikloheksana ditimbang. Tabung reaksi ditutup dengan menggunakan sumbat.
4)      Gelas beker diisi dengan es batu, hingga ketinggian es batu kira-kira lebih tinggi dibandingkan tinggi larutan dalm tabung reaksi.
5)      Termometer dan pengaduk gelas dimasukkan ke dalam tabung reaksi berisi sikloheksana.
6)      Tabung reaksi dimasukkan ke dalam gelas beker. Suhu awal larutan sebelum tabung reaksi dimasukkan dicatat.
7)      Sikloheksana di dalam tabung diaduk secara perlahan dengan menggunakan pengaduk gelas.
8)      Perubahan suhu yang terjadi diamati dan dicata suhu setiap 10 detik.
9)      Pengamatan dilakukan selama 8 menit.

II.            Penentuan Titik Beku Larutan Contoh
1)      Semua peralatan gelas yang akan digunakan dikeringkan menggunakan kain atau kertas tisu.
2)      Tabung reaksi dal keadaan kosong ditimbang dan dicatat beratnya menggunakan neraca analitik.
3)      Tabung reaksi diisi dengan 20 ml larutan contoh. Kemudian tabung reaksi berisi larutan contoh ditimbang. Tabung reaksi ditutup dengan menggunakan sumbat.
4)      Gelas beker diisi dengan es batu, hingga ketinggian es batu kira-kira lebih tinggi dibandingkan tinggi larutan dalm tabung reaksi.
5)      Termometer dan pengaduk gelas dimasukkan ke dalam tabung reaksi berisi larutan contoh.
6)      Tabung reaksi dimasukkan ke dalam gelas beker. Suhu awal larutan sebelum tabung reaksi dimasukkan dicatat.
7)      Larutan contoh di dalam tabung diaduk secara perlahan dengan menggunakan pengaduk gelas.
8)      Perubahan suhu yang terjadi diamati dan dicata suhu setiap 10 detik.
9)      Pengamatan dilakukan selama 8 menit.












V.       HASIL DAN PEMBAHASAN
A.        Hasil dan Perhitungan
                   1.  Hasil

a.       Penentuan Titik Beku Pelarut

No.
Percobaan
Pengamatan
1.
Dikeringkan semua peralatan gelas.

2.
Ditimbang dan dicatat berat tabung reaksi kosong dengan menggunakan neraca analitik.
m = 69,67 gram
3.
Diisi tabung reaksi dengan 20 mL sikloheksana.

4.
Ditimbang berat tabung reaksi yang berisi sikloheksana.
m =84,84 gram
5.

Diisi gelas beker besar dengan es batu, hingga ketinggian es batu lebih tinggi dibandingkan dengan tinggi larutan.

6.
Dimasukkan termometer dan pengaduk gelas ke dalam tabung reaksi.

7.
Dimasukkan termometer dan pengaduk gelas ke dalam tabung reaksi.

8.
Dimasukkan tabung reaksi ke dalam gelas beker.

9.
Dicatat suhu awal larutan.
T0 = 30o C
10.
Diaduk perlahan sikloheksana dalam tabung dengan pengaduk gelas.
Diamati perubahan suhu tiap 10 detik selama 8 menit
Hasil pengamatan pada tabel berikut.

·Tabel hasil pengamatan penentuan titik beku pelarut murni
t (detik)
T (°C)
t (detik)
T (°C)
t (detik)
T (°C)
t (detik)
T (°C)
0
30
120
9
240
6
360
6
10
23
130
9
250
6
370
6
20
22
140
8
260
6
380
6
30
20
150
8
270
6
390
6
40
18
160
7
280
6
400
6
50
17
170
7
290
6
410
6
60
15
180
7
300
6
420
6
70
14
190
6,5
310
6
430
6
80
14
200
6,5
320
6
440
6
90
12
210
6,5
330
6
450
5,5
100
11
220
6,5
340
6
460
5,5
110
10
230
6
350
6
470
5,5

b.      Penentuan Titik Beku Larutan Contoh

No.
Percobaan
Pengamatan
1.
Dikeringkan semua peralatan gelas.

2.
Ditimbang dan dicatat berat tabung reaksi kosong dengan menggunakan neraca analitik.
m = 69,67 gram
3.
Diisi tabung reaksi dengan 20 mL sikloheksana.

4.
Ditimbang berat tabung reaksi yang berisi sikloheksana.
m =85,24 gram
5.

Diisi gelas beker besar dengan es batu, hingga ketinggian es batu lebih tinggi dibandingkan dengan tinggi larutan.

6.
Dimasukkan termometer dan pengaduk gelas ke dalam tabung reaksi.

7.
Dimasukkan termometer dan pengaduk gelas ke dalam tabung reaksi.

8.
Dimasukkan tabung reaksi ke dalam gelas beker.

9.
Dicatat suhu awal larutan.
T0 = 29o C
10.
Diaduk perlahan sikloheksana dalam tabung dengan pengaduk gelas.
Diamati perubahan suhu tiap 10 detik selama 8 menit
Hasil pengamatan pada tabel berikut.

·Tabel hasil pengamatan penentuan titik beku larutan contoh
t (detik)
T (°C)
t (detik)
T (°C)
t (detik)
T (°C)
t (detik)
T (°C)
0
29
120
7,5
240
1,5
360
-0,5
10
26
130
6,5
250
1
370
-0,5
20
23
140
5,5
260
1
380
-0,5
30
21
150
5
270
1
390
-0,5
40
18
160
5
280
0,5
400
-1
50
17
170
4
290
0,5
410
-1
60
15
180
3,5
300
0
420
-1
70
13
190
3
310
0
430
-1
80
12
200
3
320
0
440
-1
90
10,5
210
2,5
330
0
450
-1
100
10
220
2
340
0
460
-1
110
9
230
2
350
-0,5
470
-1
                   2.  Perhitungan
                        I.     Penentuan Titik Beku Pelarut
1.    Dibuat plot temperatur pengamatan untuk setiap titik waktu pengamatan dalam sebuah grafik suhu (T°C) terhadap waktu (t detik).
2.    Grafik yang diperoleh akan menunjukkan penurunan suhu yang relatif tajam pada menit awal pengamatan (garis curam), diikuti penurunan suhu yang relatif kecil (garis landai).
3.    Ditarik garis regresi linear untuk garis curam dari garis regresi linear untuk garis landai.
4.    Perpotongan antara kedua garis linear tersebut merupakan titik beku dari sampel yang diamati.
5.      Menentukan Tf pelarut (sikloheksana) dari persamaan :
y = -0,0769x + 21,769
y = 0,0014x + 6,4374
                        maka :                       =          
                        
                       
                                    
                                              
             
             
             

6.      Menentukan Tf larutan (Sikloheksana + larutan contoh) dari persamaan :
y = -0,1023x + 22,858
y = -0,0105x + 3,6162
                        maka :                     =          
                                             
                                            
                                             
                                                        

7.      Menentukan ΔTf
Massa solute  =  massa larutan contoh – massa pelarut
                       =  15,57 gr – 15,17 gr
                       =  0,40 gr.
Massa pelarut = 15,17 gr – 0,1517 kg
ΔTf = Tf pelarut – Tf larutan
             = 22,603 – 17,614
                               = 4,989 oC

8.      Menentukan massa relatif zat terlarut dalam larutan contoh
Diketahui :       
ΔTf = 4,989 oC
                        Kf = 20
                        Massa pelarut  = 15,17 gr = 0,1517 kg.
Ditanya :           Mr Sikloheksana = ………….?
Jawab    :
            
                                   
                                                   
   
Jadi nilai Mr adalah 10,53 gr/mol         



B.        Pembahasan
Pada praktikum kali ini kita dapat mengukur titik beku pelarut dan larutan serta menentukan massa molar suatu zat. Suatu larutan dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang kemudian dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi es batu. Suhu awal larutan dicatat, dan kemudian dicatat suhu larutan setiap 10 detik selama 8 menit. Selama pengamatan, larutan selalu diaduk agar tidak membeku.
Dalam proses pengadukan sikloheksana dan larutan contoh, agar cepat mengalami perubahan penurunan suhu, larutan harus terus-menerus diaduk di dalam gelas piala yang berisi es batu selama menit 6-8 menit sehingga menjadi beku dan terbentuk kristal-kristal kecil seperti salju yang terdapat pada larutan dan tabung reaksinya.
Setiap larutan pada tekanan tertentu akan berada dalam keadaan setimbang dan suhu itulah yang dinamakan sebagai titik beku. Begitu pula pada larutan sikloheksana dan larutan contoh pada praktikum kali ini.
1) Menentukan Titik Beku Pelarut
Pada percobaan yang telah dilakukan, sikloheksana sebagai pelarut. Sikloheksana akan mengalami penurunan titik beku yang besarnya sebanding dengan konsentrasi molalnya.
Telah diketahui bahwa sifat koligatif larutan tergantung pada jumlah zat terlarut dan zat pelarut. Semakin banyak zat terlarut yang dilarutkan dalam zat pelarut, maka penurunan titik bekunya semakin tinggi pula. Hal ini dikarenakan konsentrasi molalnya juga bertambah sedangkan perubahan titik bekunya sebanding dengan konsentrasinya.
Dari percoban di atas dapat kita ketahui bahwa dalam mendapatkan titik beku dari grafik, yaitu dengan membuat grafik dari hasil percobaan sehingga kita dapatkan grafik yang dihasilkan akan memperlihatkan penurunan suhu yang curam pada beberapa detik diawal percobaan (1-60 detik pertama) dan perubahan suhu yang relatif kecil pada sisa waktu percobaan (penurunan suhu yang landai). Untuk mendapatkan titik beku pelarut atau larutan, tarik garis pada daerah curam (garis pertama) dan landai(garis kedua) sehingga garis tersebut membagi titik suhu dengan jarak yang sama. Perpotongan antara kedua garis tersebut merupakan titik beku pelarut/larutan.

2) Menentukan Titik Beku Larutan Contoh
Pada percobaan yang telah dilakukan, sikloheksana sebagai pelarut. Sikloheksana akan mengalami penurunan titik beku yang besarnya sebanding dengan konsentrasi molalnya.
Telah diketahui bahwa sifat koligatif larutan tergantung pada jumlah zat terlarut dan zat pelarut. Semakin banyak zat terlarut yang dilarutkan dalam zat pelarut, maka penurunan titik bekunya semakin tinggi pula. Hal ini dikarenakan konsentrasi molalnya juga bertambah sedangkan perubahan titik bekunya sebanding dengan konsentrasinya.
Dari seluruh data penurunan titik beku larutan di atas, terbukti bahwa setiap adanya penambahan jumlah zat terlarut akan bertambah juga penurunan titik bekunya. Perbedaan ini terjadi karena suhu pendinginan yang tidak konstan, karena seharusnya menggunakan termostat. Juga karena es yang digunakan dalam praktikum sudah mencair sehingga data yang diperolehpun kurang tepat dan hal ini akan menyebabkan hasil yang diperoleh akan tidak mendekati nilai sebenarnya.
Dalam grafik, dapat dilihat bahwa sikloheksana memiliki titik beku lebih tinggi daripada larutan contoh. Dari percobaan kali ini, kita dapat menentukan nilai massaa molekul relatif hasil percobaan, yaitu dengan memasukkan nilai-nilai yang telah diketahui seperti massa pelarut (15,17 g) dan massa terlarut (15,57 g), Tf (4oC), dan K(20C/m) ke dalam rumus berikut :
ΔTf  = 
Sehingga dalam percobaan kali ini didapatkan nilai massa molekul relatif  sebesar 10,53 .

VI.    KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh dari hasil percobaan ini adalah :
1.    Penurunan titik beku bergantung pada konsentrasi zat terlarut.
2.    Sifat koligatif adalah sifat yang disebabkan hanya oleh kebersamaan (jumlah partikel) dan bukan oleh ukurannya. Sifat koligatif tergantung pada konsentrasi zat terlarut.
3.    Dalam menentukan titik beku pelarut dan larutan, melalui percobaan dapat dicari dengan cara melihat titik perpotongan dalam waktu 1-60 detik pada grafik dan didapatkan titik beku pelarut (sikloheksana) sebesar 20,603 oC dan titik beku pelarut (larutan contoh) adalah 17,614 oC.
4.    Didapat ∆Tf adalah 4,989 oC yang didapat dari selisih antara titik beku sikloheksana dengan titik beku larutan contoh.
5.    Didapat nilai Mr berdasarkan rumus  adalah 10,53 .
6.    Besar massa molekul suatu senyawa larutan bergantung pada titik beku pelarut dan titik beku zat terlarut.
DAFTAR PUSTAKA
Arifin, 1993. Diktat Kuliah:Kimia Dasar I (Kimia Anorganik). Banjarbaru.

Petrucci, Ralph H. 1985. Kimia Dasar dan Prinsip Dasar Modern. Erlangga: Jakarta.

Sastrohamidjojo, Hardjono. 2001. Kimia Dasar. UGM. Universitas Press: Yogyakarta.

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar.  ITB: Bandung.

1 komentar:

Silahkan tulis komentar Anda disini