Contoh Soal Penurunan Titik Beku

Dalam ranah kimia fisika, penurunan titik beku menjadi fenomena yang tidak boleh dilewatkan. Ia hadir sebagai sebuah keajaiban pergeseran suhu akibat hadirnya zat terlarut yang menari bebas dalam larutan. Seperti layaknya seorang penari balet yang meluncur di atas permukaan es, zat terlarut ini menurunkan titik beku pelarut, menciptakan sebuah koreografi yang memesona dalam dunia termodinamika. Contoh soal penurunan titik beku menanti untuk dipecahkan, membawa kita pada sebuah perjalanan untuk menguak rahasia di balik keajaiban ini.

Soal Penurunan Titik Beku dengan Larutan Elektrolit

Untuk larutan elektrolit, faktor van’t Hoff (i) harus diperhitungkan karena adanya ion-ion yang dihasilkan oleh elektrolit saat terlarut, sehingga persamaan penurunan titik beku menjadi:
ΔTb = · Kb · m · i
di mana:
ΔTb adalah penurunan titik beku (°C)
· adalah konstanta penurunan titik beku pelarut (K·kg/mol)
Kb adalah massa (kg) pelarut
m adalah molalitas (mol/kg) larutan
i adalah faktor van’t Hoff
Faktor van’t Hoff (i) menunjukkan jumlah ion yang dihasilkan oleh satu molekul elektrolit saat terlarut. Misalnya, untuk NaCl, i = 2 karena satu molekul NaCl menghasilkan dua ion (Na+ dan Cl-). Sementara untuk CaCl2, i = 3 karena satu molekul CaCl2 menghasilkan tiga ion (Ca2+ dan 2Cl-). Dengan memperhitungkan faktor van’t Hoff, penurunan titik beku untuk larutan elektrolit dapat dihitung secara lebih akurat.

Soal Penurunan Titik Beku dengan Larutan Nonelektrolit

Penurunan titik beku merupakan salah satu sifat koligatif larutan yang menyatakan penurunan titik beku pelarut ketika ditambahkan zat terlarut. Pada larutan nonelektrolit, penurunan titik beku bergantung pada konsentrasi molaritas larutan dan tetapan penurunan titik beku pelarut.

Penurunan Titik Beku dengan Larutan Nonelektrolit

Rumus penurunan titik beku larutan nonelektrolit adalah:

$$\Delta T_f = K_f \times m$$

dengan:

– \(\Delta T_f\) adalah penurunan titik beku (dalam derajat Celsius)
– \(K_f\) adalah tetapan penurunan titik beku pelarut (dalam derajat Celsius/molal)
– \(m\) adalah konsentrasi molaritas larutan (dalam molal)

Tetapan penurunan titik beku pelarut merupakan nilai konstan yang khas untuk setiap pelarut. Beberapa contoh tetapan penurunan titik beku pelarut yang umum digunakan adalah:

– Air: 1,86 derajat Celsius/molal
– Benzena: 5,12 derajat Celsius/molal
– Karbon tetraklorida: 2,98 derajat Celsius/molal

Contoh Soal

Larutan glukosa 0,5 molal dibuat dengan melarutkan glukosa (C₆H₁₂O₆) dalam air. Hitunglah penurunan titik beku larutan tersebut. Tetapan penurunan titik beku air adalah 1,86 derajat Celsius/molal.

Penyelesaian:

– \(\Delta T_f = K_f \times m\)
– \(\Delta T_f = 1,86 \times 0,5\)
– \(\Delta T_f = 0,93\)

Jadi, penurunan titik beku larutan glukosa 0,5 molal adalah 0,93 derajat Celsius.

Soal Penurunan Titik Beku Campuran Larutan

Titik beku suatu larutan adalah suhu di mana larutan berubah menjadi padat. Penambahan zat terlarut ke dalam pelarut akan menurunkan titik beku pelarut tersebut. Penurunan titik beku ini disebabkan oleh adanya partikel-partikel zat terlarut yang mengganggu pembentukan kristal pelarut.

Aplikasi Penurunan Titik Beku

Penurunan titik beku memiliki berbagai aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:

• Menentukan titik beku suatu larutan.
• Menghitung konsentrasi zat terlarut dalam suatu larutan.
• Menentukan massa molar suatu zat terlarut.
• Membuat larutan pendingin (antibeku) untuk mobil atau mesin.
• Membuat es krim yang tidak mudah mencair.

Hitung Penurunan Titik Beku Campuran Larutan

Jika dua atau lebih larutan dicampur, maka penurunan titik beku campuran larutan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

ΔTb = k_f x m x (1/Mr₁ + 1/Mr₂)

dengan:

– ΔTb adalah penurunan titik beku campuran larutan (K)
– k_f adalah tetapan molal penurunan titik beku pelarut (K kg/mol)
– m adalah molalitas campuran larutan (mol/kg)
– Mr₁ dan Mr₂ adalah massa molar zat terlarut 1 dan 2 (g/mol)

Untuk campuran larutan yang mengandung lebih dari dua zat terlarut, persamaan penurunan titik beku dapat dimodifikasi menjadi:

ΔTb = k_f x ∑m x (1/Mr_i)

dengan:

– ∑m adalah jumlah molalitas seluruh zat terlarut (mol/kg)
– Mr_i adalah massa molar zat terlarut ke-i (g/mol)

Contoh soal penurunan titik beku merupakan sarana praktis untuk menguji pemahaman konsep titik beku dan karakteristik larutan. Soal-soal ini layaknya jendela yang menyibakkan tabir pemahaman, memperlihatkan hubungan antara konsentrasi larutan, sifat koligatif, dan pengaruhnya pada penurunan titik beku. Melalui contoh soal, kita dapat menjelajahi dunia larutan secara interaktif, memecahkan teka-teki ilmiah yang mengasah penalaran dan pemahaman mendalam.