Penurunan titik beku merupakan materi pada pelajaran kimia yang umumnya didapatkan ketika duduk di kelas 12 Sekolah Menengah Atas (SMA). Singkatnya, bab ini membahas tentang bagaimana suatu zat mencapai titik temperatur tertentu untuk larut atau mencair.
Titik beku juga bisa diartikan sebagai suhu saat zat cair berubah menjadi padat. Ini adalah suhu di mana tekanan uap fase padat dan cair suatu zat berada dalam kesetimbangan, yang berarti bahwa molekul-molekul dalam cairan melambat dan bersatu untuk membentuk struktur padat.
Menyadur Quipper, titik beku dipengaruhi oleh konsentrasi atau jumlah partikel zat terlarut dalam larutan. Apabila konsentrasi larutan semakin besar, maka penurunan titik bekunya juga demikian.
Tingkat penurunan titik beku dapat dihitung menggunakan rumus turunan Backman dan Raoult yang akan dibahas setelah ini. Berdasarkan rumus tersebut, penurunan titik beku dipengaruhi oleh molalitas dan ketetapan penurunan titik beku.
Rumus Penurunan Titik Beku
Berikut rumus penurunan titik beku.
∆Tf = Tf (pelarut) – Tf (larutan)
∆Tf = m . Kf
Keterangan:
∆Tf = penurunan titik beku (freezing point depression)
m = molalitas
Kf = tetapan penurunan titik beku (ºC kg/mol)
Untuk mengaplikasikan rumus di atas, Anda bisa menyimak contoh soal di bawah ini agar meningkatkan pemahaman. Berikut daftarnya.
Contoh Soal Penurunan Titik Beku
Soal 1
Sebanyak 8 gram zat A dilarutkan kedalam 200 ml air. Jika diketahui tetapan penurunan titik beku air (Kf) air 1,86 /molal dan massa molar zat tersebut adalah 40 gr/mol , hitung titik beku larutan!
Diketahui:
Massa Zat A = 8 gram
p Air = 200 ml
Kf air= 1,86 /molal
Mr zat A = 40 gr/ mol
Jawaban:
∆Tf = gr zat A / Mr × 1000 /p air × kf
= 8 gr / 40 gr/ mol× 1000 / 200 ml × 1,86 /molal
= 0,2 mol × 5 ml × 1,86 /molal
= 1,86 °C
∆Tf = Tfp – Tfl
1,86 ° C = 0 °C – Tfl
Tfl = 0 °C – 1,86 ° C
Tfl = – 1,86 ° C
Jadi, titik beku larutan adalah – 1,86 ° C
Soal 2
Tentukan titik beku larutan 0,025 mol suatu senyawa dalam 250 gram air, jika Kf air = 1,86º C/m!
Jawaban:
m = n/p = 0,025 mol/0,25 kg = 0,1 m
∆Tf = m . Kf
= 0,1 m x 1,86 ºC/m = 0,186 ºC
Delta Tf = Tf pelarut – tf larutan
= 0 ºC – 0,186 ºC
= -0,186 ºC
Soal 3
a. Berapakah molalitas senyawa X dalam larutan dengan titik beku -0,450 ºC?
b. Jika larutan ini dibuat dengan melarutkan 2,12 gram senyawa X dalam 48,92 gram air. Tentukan berapa Mr senyawa X!
Jawaban:
∆Tf = T pelarut – Tf larutan
= 0 ºC – (-0,450 ºC) = 0,450 ºC
∆Tf = m . Kf
m = delta Tf/Kf = 0,450 ºC/1,86 ºC/m = 0,242 m
m = a/Mr x 1000/b
Mr = a/m x 1000/b
Mr = 2,12 gram/0,242 mol x 1000/48,92 gram = 179
Soal 4
Sebanyak 6 gram urea dilarutkan ke dalam 200 gram air pada tekanan 1 atm. Hitunglah titik beku larutan tersebut (Mr = 60; Kf = 1,86 ºC/molal)
Jawaban:
nt = 6/60 = 0,1 mol
m = 0,1 x 1000/200 = 0,5
∆ Tb = m Kf
= 0,5 x 1,86 = 0,93 ºC
Tf = Tf0 – delta Tf
= 0 – 0,93 = -0,93 ºC
Soal 5
Tentukan titik beku larutan jika 3,2 gram naftalena (C10H8) dilarutkan dalam 100 gram benzena. Titik beku benzena murni = 5,46 ºC dan tetapan penurunan titik beku molal benzena (Kf) adalah 5,1 ºC.
Jawaban:
m = 3,2/128 x 1000/100 = 0,25 m
∆Tf = m x Kf
= 0,25 x 5,1 ºC = 1,275 ºC
Soal 6
Dalam 200 gram air terlarut 10 gram urea CO(NH2)2. Jika Mr urea 60 dan Kf air 1,86 /molal, hitung titik beku larutan urea tersebut!
Diketahui:
Massa Urea = 10 gram
p Air = 200 gram
Kf air = 1,86 /molal
Mr urea = 60 gr/ mol
Jawaban:
∆Tf = gr zat A / Mr × 1000 /p air × kf
= 10 gr / 60 gr/ mol× 1000 / 200 gr × 1,86 /molal
= 1,55 °C
∆Tf = Tfp – Tfl
1,55 ° C = 0 °C – Tfl
Tfl = 0 °C – 1,55 ° C
Tfl = – 1,55 ° C
Jadi, titik beku larutan urea adalah – 1,55 ° C
Soal 7
4,6 gram glukol ( C2H6O ) dilarutkan dalam 500 gr air , kemudian dicampur lagi dengan 36 gr glukosa dalam 500 gr air . Bila diketahui Kf H2O = 1,86 maka titik beku campuran larutan tersebut adalah?
Diketahui:
Massa C2H6O = 4,6 gr
Massa air = 500 gr
Massa C6H12O6 = 36 gr
Massa air = 500 gr
Kf air = 1,86
Jawaban:
m campuran = gr/Mr × 1000/P
= (gr C6H12O6/ Mr C6H12O6 + gr C2H6O / Mr C2H6O)× 1000/P (campuran)
= (36/ 180 + 4,6 / 46 )× 1000/ 500+500
= (1/5 + 46/460 )
= 1/5 + 1/10
= 3/10
= 0,3
∆Tf = m × Kf
= 0,3× 1,86
= 0,558
⇒ ∆Tf = Tfp – Tfl
0,558 = 0 – Tfl
Tfl = 0 – 0,558
Tfl = – 0,558
Demikian pembahasan tentang rumus penurunan titik beku dan contoh soal yang dirangkum dari berbagai sumber. Materi kimia ini dapat dipelajari lebih lanjut dengan latihan soal sekaligus praktikum sebagaimana yang dianjurkan sekolah atau lembaga pendidikan terkait.