Contoh Soal dan Pembahasan Penurunan Titik Beku Larutan
Penurunan titik beku adalah salah satu fenomena koligatif yang sangat penting dalam kimia larutan. Fenomena ini penting karena mempengaruhi banyak proses biologi, kimia, dan industri. Artikel ini membahas beberapa contoh soal terkait penurunan titik beku larutan dan memberikan pembahasan rinci untuk memperjelas konsep ini.
Pengertian Penurunan Titik Beku
Penurunan titik beku (freezing point depression) adalah fenomena di mana titik beku suatu pelarut menurun ketika suatu zat terlarut ditambahkan ke dalamnya. Efek ini adalah salah satu fenomena koligatif, yang berarti bahwa penurunan titik beku bergantung pada jumlah partikel zat terlarut dalam larutan, dan bukan pada identitas zat tersebut.
Persamaan umum yang digunakan untuk menghitung penurunan titik beku adalah:
\[
\Delta T_f = K_f \cdot m
\]
Di mana:
– \(\Delta T_f\) adalah penurunan titik beku.
– \(K_f\) adalah konstanta penurunan titik beku khas pelarut.
– \(m\) adalah molalitas larutan (mol zat terlarut/kg pelarut).
Contoh Soal Penurunan Titik Beku
Soal 1
Diketahui:
– Sebuah larutan dibuat dengan melarutkan 5 gram NaCl (berat molar = 58.5 g/mol) dalam 200 gram air.
– Konstanta penurunan titik beku (K_f) air adalah 1.86 °C•kg/mol.
Pertanyaan:
Hitung penurunan titik beku larutan ini.
Pembahasan:
1. Hitung molalitas larutan (m):
Mula-mula, kita hitung jumlah mol NaCl:
\[
\text{mol NaCl} = \frac{\text{massa NaCl (g)}}{\text{berat molar (g/mol)}} = \frac{5 \text{ g}}{58.5 \text{ g/mol}} = 0.0855 \text{ mol}
\]
Kemudian, kita hitung molalitas (mol zat terlarut/kg pelarut):
\[
\text{molalitas} = \frac{\text{mol NaCl}}{\text{massa pelarut (kg)}} = \frac{0.0855 \text{ mol}}{0.2 \text{ kg}} = 0.4275 \text{ m}
\]
2. Hitung penurunan titik beku (\(\Delta T_f\)):
\[
\Delta T_f = K_f \cdot m = 1.86 \text{ °C•kg/mol} \cdot 0.4275 \text{ m} = 0.79545 \text{ °C}
\]
Jadi, larutan ini akan mengalami penurunan titik beku sebesar 0.79545 °C.
Soal 2
Diketahui:
– Suatu larutan mengandung 10 gram glukosa (C₆H₁₂O₆, berat molar = 180 g/mol) yang dilarutkan dalam 250 gram air.
– Konstanta penurunan titik beku air adalah 1.86 °C•kg/mol.
Pertanyaan:
Berapa penurunan titik beku larutan glukosa ini?
Pembahasan:
1. Hitung molalitas larutan (m):
Mula-mula, kita hitung jumlah mol glukosa:
\[
\text{mol glukosa} = \frac{\text{massa glukosa (g)}}{\text{berat molar (g/mol)}} = \frac{10 \text{ g}}{180 \text{ g/mol}} = 0.0556 \text{ mol}
\]
Kemudian, kita hitung molalitas (mol zat terlarut/kg pelarut):
\[
\text{molalitas} = \frac{\text{mol glukosa}}{\text{massa pelarut (kg)}} = \frac{0.0556 \text{ mol}}{0.25 \text{ kg}} = 0.2224 \text{ m}
\]
2. Hitung penurunan titik beku (\(\Delta T_f\)):
\[
\Delta T_f = K_f \cdot m = 1.86 \text{ °C•kg/mol} \cdot 0.2224 \text{ m} = 0.413664 \text{ °C}
\]
Jadi, larutan glukosa tersebut akan mengalami penurunan titik beku sebesar 0.413664 °C.
Soal 3
Diketahui:
– Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 20 gram urea (NH₂CONH₂, berat molar = 60 g/mol) dalam 500 gram air.
– Konstanta penurunan titik beku (K_f) air adalah 1.86 °C•kg/mol.
Pertanyaan:
Hitung penurunan titik beku larutan ini.
Pembahasan:
1. Hitung molalitas larutan (m):
Mula-mula, kita hitung jumlah mol urea:
\[
\text{mol urea} = \frac{\text{massa urea (g)}}{\text{berat molar (g/mol)}} = \frac{20 \text{ g}}{60 \text{ g/mol}} = 0.3333 \text{ mol}
\]
Kemudian, kita hitung molalitas (mol zat terlarut/kg pelarut):
\[
\text{molalitas} = \frac{\text{mol urea}}{\text{massa pelarut (kg)}} = \frac{0.3333 \text{ mol}}{0.5 \text{ kg}} = 0.6666 \text{ m}
\]
2. Hitung penurunan titik beku (\(\Delta T_f\)):
\[
\Delta T_f = K_f \cdot m = 1.86 \text{ °C•kg/mol} \cdot 0.6666 \text{ m} = 1.240476 \text{ °C}
\]
Jadi, larutan tersebut akan mengalami penurunan titik beku sebesar 1.240476 °C.
Soal 4
Diketahui:
– Sebuah larutan mengandung 15 gram asam asetat (CH₃COOH, berat molar = 60 g/mol) yang dilarutkan dalam 300 gram air.
– Konstanta penurunan titik beku (K_f) air adalah 1.86 °C•kg/mol.
Pertanyaan:
Berapa penurunan titik beku larutan asam asetat ini?
Pembahasan:
1. Hitung molalitas larutan (m):
Mula-mula, kita hitung jumlah mol asam asetat:
\[
\text{mol asam asetat} = \frac{\text{massa asam asetat (g)}}{\text{berat molar (g/mol)}} = \frac{15 \text{ g}}{60 \text{ g/mol}} = 0.25 \text{ mol}
\]
Kemudian, kita hitung molalitas (mol zat terlarut/kg pelarut):
\[
\text{molalitas} = \frac{\text{mol asam asetat}}{\text{massa pelarut (kg)}} = \frac{0.25 \text{ mol}}{0.3 \text{ kg}} = 0.8333 \text{ m}
\]
2. Hitung penurunan titik beku (\(\Delta T_f\)):
\[
\Delta T_f = K_f \cdot m = 1.86 \text{ °C•kg/mol} \cdot 0.8333 \text{ m} = 1.55 \text{ °C}
\]
Jadi, larutan tersebut akan mengalami penurunan titik beku sebesar 1.55 °C.
Kesimpulan
Penurunan titik beku adalah fenomena koligatif yang penting dalam berbagai aplikasi ilmiah dan industri. Dengan memahami cara menghitung penurunan titik beku, kita dapat memprediksi bagaimana berbagai zat terlarut akan mempengaruhi titik beku larutan. Artikel ini telah membahas beberapa contoh soal dan cara menghitung penurunan titik beku larutan, sehingga memberi Anda dasar yang kuat dalam memahami konsep penurunan titik beku.
