A. JUDUL PERCOBAAN

Penentuan Massa Molekul (Mr) berdasarkan Penurunan Titik Beku

Larutan

B. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan massa molekul (Mr) naftalena berdasarkan penurunan titik

beku larutannya dalam pelarut benzena murni.

C. LANDASAN TEORI

Sifat penting beberapa larutan bergantung pada banyaknya partikel zat

terlarut dalam larutannya dan tidak bergantung pada jenis zat terlarut. Sifat-sifat

ini disebut sifat koligatif larutan sebab sifat-sifat tersebut memiliki sumber yang

sama, dengan kata lain semua sifat tersebut bergantung pada banyaknya partikel

zat terlarut yang ada, apakah partikel tersebut ataom, ion, atau molekul.Yang

disebut sebagai sifat koligatif adalah penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih,

penurunan titik beku, dan tekanan osmotik. Perlu diingat bahwa kita membahas

larutan yang relatif encer, yang berarti larutan yang konsentrasinya < 0,2 M.

penurunan titik beku didefinisikan sebagai

Tb = Tb°-Tb

Dimana Tb° adalah titik beku pelarut murni dan Tb adalah titik beku

larutan. Sekali lagi, Tb berbanding lurus dengan konsentrasi larutan:

Tb αm

Tb = Kb m

Di mana dalam persamaan ini m adalah konsentrasi dari zat terlarut

dalam satuan molaritas dan Kb ialah konstanta penurunan titik beku molal

(Chang, 2004: 12-15).

Tekanan uap suatu zat cair menentukan titik beku (dan juga titik didih)

dari zat cair itu sendiri. Adanya zat terlarut di dalamnya dapat menyebabkan

perubahan tekanan uap, yang berarti menyebabkan perubahan titik beku. Dengan

menggunakan persamaan Clausiuss-Clapeyron maka terhadap larutan ideal yang

encer berlaku:

ln P0/P = Hf / R. T / T0. T

ln P0/P = XB

Dari kedua persamaan ini diperoleh:

XB = Hf / R. T / T0. T

Dimana Hf = entalpi

R = tetapan gas

XB = fraksi mol zat terlarut

Jika T = Tf (penurunan titik beku) dan nilai T = Tb sehingga (T0.T) =

T02 disubstitusikan ke persamaan di atas mak diperoleh:

Tf = R.T2 / Hf. XB

(Tim Dosen Kimia Fisik, 2015:29).

Keadaan kesetimbangan dari suatu sistem yang terdiri atas

beberapa fasa dengan beberapa spesi kimia. Kita dapat menentukan mol masing-

masing spesi dalam setiap fase serta suhu (T) dan tekanan (P). Syarat

kesetimbangna antara dua fase untuk zat murni pada T dan P tertentu adalah:

µa = µb

Jika tekanan diubah menjadi Pt dp, suhu kesetimbangan akan menjadi

µ+dµ

(Rohman, 2003:155-1621).

Zat yang dilarutkan kedalam pelarut murni dan kemudian didinginkan,

titik beku larutan yang diperoleh akan lebih rendah dibandingkan dengan titik

beku pelarut murni tersebut. Sebagai contoh ketika gula pasir dilarutkan dalam air

murni dan kemudian didinginkan ternyata membeku pada -0,30C. Titik beku

pelarut (air murni) = 00C, titik beku larutan gula pasir dalam air = -0,30C. Jadi,

∆ T b = 00C-(-0,30C) = 0,30C. Semakin banyak zat yang dilarutkan dalam suatu

larutan, semakin besar penurunan titik beku larutan tersebut. Menurut Roult,

besarnya ∆ T b sebanding dengan konsentrasi molal dan tidak tergantung pada

jenis zat terlarut. Untuk larutan non elektrolit :

∆ T b=m x K b

dengan m adalah konsentrasi molalnya.:

m=a x1000BM x b

sehingga rumus menjadi :

∆ T b=a x1000 x Kb

BM x b

∆ T b = penurunan titik beku larutan (0C)

a = berat zat terlarut (gram)

b = berat pelarut (gram)

BM = berat molekul zat terlarut

Kb = tetapan penurunan titik beku molal pelarut (0C/mol)

Untuk tiap jenis pelarut, besarnya Kb sudah tertentu, misalnya untuk air

= 1,86 ; benzena = 5,12 ; asam asetat = 3,82 ; naftalena = 6,9 ; dan fenol = 7,4

(Sumardjo, 2008: 506).

Penurunan titik beku terjadi ketika titik beku suatu cairan lebih rendah

karena adanya penambahan senyawa lain pada cairan. Cairan akan mempunyai

titik beku yang lebih renadah dari pada pelarut murni. Contoh penurunan titik

beku adalah titik beku air laut lebih rendah daripada titik beku air murni. Hal ini

terjadi karena adanya senyawa lain ( yaitu garam ) didalam air laut, sehingga

menyebabkan titik beku air laut lebih rendah daripada titik beku air biasa.

Penurunan titik beku adalah salah satu sifat koligatif larutan. Penurunan titik beku

dapat dihitung menggunakan persamaan Clausius-Clapeyron dan hukum Roult.

Penurunan titik beku (∆ Tf ) larutan sebagai berikut :

∆ Tf =K f m

Dimana :

∆ Tf = penurunan titik beku

m = molalitas larutan

K f = tetapan penurunan titik beku molal

Sehingga titik beku larutan dapat dihitung dengan rumus :

Tf =(0−∆ Tf )℃

(Ilmukimia,2012).

Gejala penurunan titik beku analaog dengan peningkatan titik didih jika

zat terlarut mengkristal bersama pelarut, maka satuannya akan lebih murni.

Pelarut-padat murni berada dalam kesetimbangan dengan tekanan tertentu dan uap

pelarut, sebagaimana pula ditentukan oleh suhunya. Pelarut dalam larutan

demikian pula berada dalam kesetimbangna dengan tekanan tertentu dari uap

pelarut. Jika pelarut padat dan dalam larutan berada bersama-sama, mereka

memilih tekananan uap yang sama (Oxtoby, 1999: 169-170).

Suhu dalam terdiri dari besaran-besaran yang memiliki harga yang tetap,

sehingga keseluruhannya juga merupakan harga yang tetap, (merupakan tetapan)

untuk pelarut tertentu. Tetapan ini dikenal juga sebagai tetapan penurunan titik

beku molal (Kf) dari suatu pelarut (Tim Dosen Kimia Fisik 1, 2015: 29-30).

D. ALAT DAN BAHAN

1. Alat

a. Tabung Reaksi Besar 2 buah

b. Gelas kimia 1000 mL 1 buah

c. Gelas kimia 50 mL 1 buah

d. Neraca Analitik 1 buah

e. Batang pengaduk 1 buah

f. Termometer 10℃-50℃ 1 buah

g. Stopwatch 1 buah

h. Gelas ukur 50 mL 1 buah

i. Spatula 1 buah

j. Pipet tetes 2 buah

k. Botol semprot 1 buah

l. Lap kasar dan lap halus 1 buah

2. Bahan

a. Benzena ( C6H6 )

b. Naftalena (C10H8)

c. Aquadest ( H2O )

d. Es batu

E. PROSEDUR KERJA

1. Penentuan Titik Beku Pelarut

a. Dimasukkan 30 mL benzena kedalam tabung reaksi besar.

b. Didalam tabung reaksi ditempatkan termometer.

c. Tabung reaksi dimasukkan kedalam gelas kimia yang berisi pecahan es

batu sambil sesekali diaduk.

d. Skala termometer dibaca setiap 30 detik hingga diperoleh suhu konstan.

e. Tabung reaksi dikeluarkan dari gelas kimia dan dibiarkan pada suhu

kamar.

2. Penentuan Titik Beku Larutan

a. Ditimbang naftalena 0,8434 gram ( 0,25 M )

b. Naftalena dimasukkan kedalam tabung reaksi yang berisi pelarut benzena

30 mL.

c. Campuran diaduk hingga naftalena larut dengan baik.

d. Tabung reaksi yang berisi larutan dimasukkan kedalam gelas kimia 1000

mL yang berisi pecahan-pecahan es batu.

e. Pada tabung reaksi dipasang termometer dan dilakukan pencatatan suhu

setiap 30 detik, hingga diperoleh suhu konstan.

f. Ditimbang kembali 1,686 g naftalena dan dilarutkan dalam 30 mL

Benzena.

g. Campuran diaduk hingga naftalena larut.

h. Tabung reaksi yang berisi larutan dimasukkan kedalam gelas kimia yang

berisi pecahan es batu.

i. Dipasang termometer pada tabung reaksi, dan dilakukan pembacaan

skala termometer setiap 30 detik, hingga diperoleh suhu konstan.

F. HASIL PENGAMATAN

1. Data Fisik dan Pengukuran Suhu Pelarut Per 30 Detik

Volume Suhu Massa jenis

(hand book)

Massa jenis

(terkoreksi)

Massa pelarut

30 mL 25 ℃ 0,8786 g 0,846 g 26,358 g

Waktu ke- 1 2 3 4 5 6

Suhu( ℃ ) 8 7 7 7 7 7

2. Data Konsentrasi dan Pengukuran Suhu per 30 detik

Massa Benzena Massa naftalena Molalitas larutan

25,397 g 0,83 g 0,25 m

Waktu ke- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Suhu( ℃ ) 12 9 8 7 6 5 5 5 5 5

Massa Benzena Massa naftalena Molalitas larutan

25,3979 g 1,670 g 0,5 m

Waktu

ke-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Suhu(

℃ )

24 19 16 13 11 9 7 6 5 4 3 3 3 3 3

G. ANALISIS DATA

1. Penentuan Massa Pelarut Benzena (C6H6)

Diketahui :

ρ Benzena = 0,8426 g/ml

V Benzena = 30 mL

Ditanyakan :

Massa Benzena = .............?

Penyelesaian :

mC6 H6=( ρ ×V )C6 H 6

¿0,8426 g/mL× 30 mL

¿25,279 g

2. Penentuan Massa Naftalena (C10H8) 0,25 molal

Diketahui :

Molal C10H8 = 0,25 m

Massa C6H6 = 25,279 g

Mr C10H8 = 128 g/mol

Ditanyakan :

Massa C10H8 =.................?

Penyelesaian :

molal C10 H 8=massaC10 H 8

Mr C10 H 8× 1000

P

massa C10 H 8=molalC10 H 8× Mr C10 H 8 × P

1000

¿ 0,25 mol/ g ×128 g/mol ×25,278 g1000

¿0,8089 g

3. Penentuan Massa Naftalena (C10H8) 0,5 molal

Diketahui :

Molal C10H8 = 0,5 m

Massa C6H6 = 25,278 g

Mr C10H8 = 128 g/mol

Ditanyakan :

Massa C10H8 =.................?

Penyelesaian :

molal C10 H8=massaC10 H 8

Mr C10 H8× 1000

P

massa C10 H 8=molalC10 H 8× Mr C10 H 8 × P

1000

¿ 0,5 mol/ g ×128 g/mol × 25,278 g1000

¿1,619 g

4. Penentuan Berat Molekul Naftalena ( 0,25 m )

a. Nilai ∆ Tf pada konsentrasi naftalena 0,25 molal

Diketahui :

Tf pelarut (C6 H6) = 7℃Tf larutan 0,25 m = 5℃Ditanyakan :

∆ Tf = .........?

Penyelesaian :

∆ Tf =Tf pelarut−Tf larutan

∆ Tf =7℃−5℃¿2℃

b. Berat Molekul naftalena (0,25 m) Berdasarkan Titik Beku Larutan

Diketahui :

∆ Tf = 2℃Kf = 5,12 ℃ /m

massa C10 H8=0,8089 g

massa C6 H 6=25,278 g

Ditanyakan :

Mr = .........?

Penyelesaian :

∆ Tf =Kf × molal

∆ Tf =Kf ×mC10 H 8

Mr C10 H 8× 1000

P

Mr C10 H 8=Kf × mC10 H 8 ×1000

∆ Tf × P

Mr C10 H8=5,12℃ /m× 0,8089 g ×1000

2℃× 25,278 g

¿ 4141,568 m50,556

¿81,92 g /mol

5. Penentuan Berat Molekul Naftalena (0,5 m)

a. Nilai ∆ Tf pada konsentrasi naftalena 0,25 molal

Diketahui :

Tf pelarut (C6 H6) = 7℃Tf larutan 0,25 m = 3℃Ditanyakan :

∆ Tf = .........?

Penyelesaian :

∆ Tf =Tf pelarut−Tf larutan

∆ Tf =7℃−3℃¿4℃

b. Berat Molekul naftalena (0,5 m) Berdasarkan Titik Beku Larutan

Diketahui :

∆ Tf = 4℃Kf = 5,12 ℃ /m

massa C10 H8=1,6 19 g

massa C6 H6=25,278 g

Ditanyakan :

Mr = .........?

Penyelesaian :

∆ Tf =Kf × molal

∆ Tf =Kf ×mC10 H 8

Mr C10 H 8× 1000

P

Mr C10 H 8=Kf × mC10 H 8 ×1000

∆ Tf × P

Mr C10 H8=5,12℃ /m× 1,619 g ×1000

4℃× 25,278 g

¿ 8289,28m102,112

¿81,178 g/mol

H. PEMBAHASAN

Percobaan ini adalah penentuan berat molekul (Mr) berdasarkan

penurunan titik beku larutan. Massa molekul (Mr) merupakan jumlah dari massa-

massa atom (dalam gram) dalam satuan molekul. Tujuan percobaan ini adalah

menentukan berat molekul (Mr) naftalena berdasarkan penurunan titik beku

larutannya dalam pelarut benzene murni. Penentuan Mr suatu molekul dapat

diketahui berdasarkan penurunan titik beku larutan. Titik beku larutan yaitu

temperatur pada masa fase cair dan fase padat dalam kesetimbangan selisih antara

titik beku larutan disebut penurunan titik beku.

Penentuan Mr. naftalena berdasarkan penurunan titik beku larutannya

dalam pelarut benzene murni dimana untuk mengetahui titik beku larutannya

maka perlu diketahui titik beku pelarutnya yaitu benzene. Penentuan titik beku

benzene dapat diketahui dengan cara memasukkan benzene ke dalam kalorimeter.

Prinsip dasar kalorimeter adalah berdasar pada azas black yaitu kalor yang

diterima oleh kalorimeter sama dengan kalor yang diberikan oleh zat yang dicari

kalor jenisnya. Prinsip kerja dari kalorimeter adalah kalorimeter terdiri dari bejana

logam yang jenisnya telah diketahui, dinding penyekat dan isolator (yang

berfungsi mencegah terjadinya perambatan kalor ke lingkungan sekitar)

kalorimeter, dan pengaduk. Bejana logam berisi larutan yang suhu awalnyabdapat

diketahui dari thermometer. Jika suatu bahan yang belum diketahui kalor jenisnya

dipanaskan kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter dengan cepat, kalor jenis

dapat dihitung. Kesetimbangan termal dicapai dengan pengadukan larutan dalam

bejana.

1. Penentuan Titik Beku pelarut (benzene)

Sebelum menentukan berat molekul naftalena, maka terlebih dahulu

menetapkan titik beku pelarut, yaitu benzene. Penentuan titik beku pelarut

benzene dilakukan dengan mengguanakan kalorimeter sederhana. Benzene yang

ingin diketahui titik bekunya, dimasukkan ke dalam kalorimeter. Kemudian

kalorimeter tersebut dimasukkan ke dalam gelas kimia yang berisi es batu, dengan

posisi tertutup setengah bagiannya oleh es batu agar suhu larutan dapat merata.

Larutan juga harus diaduk selama pendinginan agar suhu dapat merata.

Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh suhu konstan pada pembacaab

thermometer pada suhu 7C . artinya titik beku pelarut (benzene) adalah 7C. titik

beku benzene sebenarnya adalah 5,5 C. ketidaksesuaian ini dapat terjadi karena

pada proses pendinginan ada air yang masuk ke dalam tabung sehingga benzene

lambat membeku. Benzene perlu dikoreksi karena benzene bersifat volatile yakni

mudah menguap sehingga mengurangi volumenya yang pastinya juga mengurangi

massa benzene yang merupakan sebagai massa pelarut.

2. Penentuan Titik Beku Larutan

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui titik beku larutan, dimana

digunakan 2 jenis konsentrasi zat terlarut yaitu 0,25 molal dan o,5 molal.

Konsentrasi zat terlarut yang dimaksud adalah naftalena. Hal ini dilakukan dengan

tujuan untuk membandingkan pengaruh konsentrasi/jumlah zat terlarut terhasap

titik beku larutannya. Berdasarkan analisi data, untuk membuat larutan naftalena

dengan konsentrasi 0,25 molal maka diperlukan massa zat sebesar 0,8089 gram

naftalena yang harus digerus. Fungsi penggerusan adalah memperluas bidang

sentuh pada permukaan naftalena agar mudah larut dalam pelarut (benzene).

Kemudian menentukan titik beku larutan dengan proses yang sama dengan

benzene sampai diperoleh suhu yang relatif konstan yaitu sebanyak 5 kali

pembacaan terakhir. Suhu konstan larutan ini adalah 5C. artinya titik beku

naftalena dengan 0,25 molal adalah sebesar 5C

Proses selanjutnya adala penentuan titik beku larutan naftalena dengan

konsentrasi 0,5 molal. Massa naftalena yang dibutuhkan dalam pembuatan

naftalena 0,5 molal adalah 1,619 gram atau dua kali lipat dari massa yang

digunakan dalam pembuatn larutan naftalena 0,25 molal. Adapun suhu konstan

larutan naftalena 0,25 molal adalah 3C. artinya titik beku larutan ini adalah 3C.

berdasarkan analisis data yang diperoleh maka tf larutan naftalena 0,25molal dan

0,5 molal berturut-turut adalah 2C dan 4C. hal ini menunjukkan bahwa semakin

tinggi konsentrasi larutan maka titik bekunya semakin rendah sehingga tf

semakin tinggi.

Hasil penentuan titik beku larutan dan pelarut maka dapat dilihat bahwa

titik beku larutan lebih kecil dari pada pelarutnya. Hal ini disebabkan pada proses

pembukuan suatu larutan, yang mengalami pembukuan adalah pelarutnya saja.

Padac umumnya zat terlarut lebih suka berada dalam fasa cair dibandingkan

dengan fase padat sehingga dalam proses pendinginan, larutan akan

mempertahankan fasa cairnya sebab secara energi larutan lebih suka berada pada

fasa larutan. Maka akan lebih banyak energi yang diperlukan untuk mengubah

larutan menjadi fasa padat yang berarti akan menurunkan titik beku dari larutan

tersebut.

I. KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

Penentuan berat molekul (Mr) naftalena berdasarkan penurunan titik beku

larutan diperoleh Mr naftalena untuk larutan berkonsentrasi 0,25 molal dan

0,5 molal adalah 81,178 gram/mol

2. Saran

Sebaiknya praktikan lebih berhati-hati dan teliti dalam melakukan pembacaan

skala thermometer, agar hasil atau data yang diperoleh lebih maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

Chang, R. 2004. Kimia Dasar Jilid 2. Jakarta: Erlangga

Ilmu Kimia. 2012. Sifat Koligatif Larutan. www.Ilmukimia.org. (Diakses Pada Tanggal 23 Mei 2015 ).

Karinawatie, S, Kusnadi, J dan Marbiti E. Efektifitas Konsentrat Protein Whey dan Desktoin untuk mempertahankan viabilitas Bakteri Asam Laktat dalam Struktur Kering Beku Yoghurt. Jurnal Teknologi Pertanian. Vol.9, No.2

Mulyawati I, Dewantari KT dan Yulianingsih. Pengaruh Waktu Pembekuan dan Penyimpanan terhadap Karakteristik Buah Mangga Animanis Beku. Jurnal Pastapakan. Vol 5, No.1

Oxtoby. 1999. Prinsip-Prinsip Kimia Modern. Jakarta: Erlangga

Rohman, S dan Mulyani. 2003. Kimia Fisik 1. Malang: JICA

Sabur. 2013. Kesetimbangan Dinamis. http//www.kesetimbangandinamis.org. diakses tanggal 10 Juni 2015

Sumardjo. 2009. Pengantar Kimia. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran

Tim Dosen Kimia Fisik. 2015. Penuntun Praktikum Kimia Fisik 1. Makassar: Perpustakaan Kimia FMIPA UNM