Mengapa titik beku larutan elektrolit lebih rendah daripada larutan non elektrolit?

KOMPAS.com - Melansir Encyclopedia Britannica, menurut Svante August Arrhenius seorang ahli kimia dari Swedia, terdapat ion-ion dalam larutan elektrolit yang dapat menghantarkan listrik.

Pada dasarnya, sifat koligatif larutan non-elektrolit dan larutan elektrolit adalah sama, yang membedakan hanyalah ion-ion dalam larutan elektrolit.

Namun ada suatu masalah dimana pada konsentrasi yang sama, jumlah zat pada larutan elektrolit lebih banyak dibanding pada larutan non-elektrolit.

Seorang ilmuan belanda bernama Jacobus Henricus van’t Hoff menciptakan faktor van’t Hoff untuk menyelesaikan masalah tersebut.

Baca juga: Sifat Koligatif Larutan: Perbedaan Molaritas dan Molalitas

Dilansir dari Chemistry Education Purdue University, faktor van’t Hoff (i) bergantung pada jumlah ion larutan(n), dan derajat ionisasinya (α) sebagai beriku:

Pada larutan non-elektrolit faktor van’t Hoff nya bernilai 1 karena tidak memiliki ion, sehingga tidak diperlukan faktor van’t Hoff dalam perhitungan sifat koligatifnya.

Sifat koligatif pada larutan elektrolit sama dengan sifat koligatif non-elektrolit yaitu penurunan tekanan uap jenuh, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik.

Namun karena mengandung jumlah zat yang lebih banyak, sifat koligatifnya menjadi lebih tinggi.

Baca juga: Faktor dan Kelipatan Bilangan, Jawaban Belajar dari Rumah TVRI 8 Mei

STOCKVAULT/GEOFFREY WHITEWAY Ilustrasi.

Kenaikan titik didih larutan elektrolit akan lebih besar dibandingkan yang terjadi pada larutan non-elektrolit, begitu pula pada penurunan titik didih, penurunan tekanan uap jenuh, dan juga tekanan osmotiknya.

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Penurunan tekanan uap jenuh pada larutan elektrolit sangat bergantung pada zat terlarutnya dan juga faktor van’t Hoff. Penurunan tekanan uap jenuh larutan elektrolit dirumuskan dengan persamaan:

Kenaikan Titik Didih

Kenaikan titik didih pada larutan elektrolit sangat bergantung pada zat terlarutnya dan juga faktor van’t Hoff sebagai berikut:

Penurunan Titik Beku

Penurunan titik beku pada larutan elektrolit sangat bergantung pada zat terlarutnya dan juga faktor van’t Hoff sebagai berikut:

Baca juga: Menentukan Koordinat Kedua Titik Potong Garis Persamaan Linier Kuadrat

Tekanan Osmotik

Tekanan osmotik pada larutan elektrolit sangat bergantung pada zat terlarutnya dan juga faktor van’t Hoff sebagai berikut:

Setelah melihat persamaan-persamaan tersebut terlihat bahwa perhitungan sifat koligatif larutan elektrolit sama dengan perhitungan sifat koligatif non-elektrolit dikalikan dengan faktor van’t Hoffnya.

Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.

A.   Tujuan

Membandingkan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit pada konsentrasi sama.

B.   Dasar Teori

Dalam dasar teori ini akan sedikit membahas tentang sifat koligatif larutan, khususnya larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit. Zat elektrolit sebagian atau seluruhnya terurai menjadi ion-ion. Untuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit mengandung jumlah partikel lebih banyak daripada larutan nonelektrolit. Beberapa persyaratan yang perlu diketahui adalah:

1.Larutan berkonsentrasi sama, khususnya elektrolit memiliki harga P, Tf, dan Tb yang lebih besar daripada larutan nonelektrolit.

2.Harga P,Tf, dan Tb makin besar dan makin banyaknya ion pada elektrolit.

3.Untuk larutan berkonsentrasi tidak sama, memiliki harga (n x konsentrasi) paling besar akan memiliki harga P, Tf, dan Tb yang juga paling besar. Larutan nonelektrolit : n=1, Larutan elektrolit : n= banyaknya ion.

Rumus yang sering dipakai untuk menentukan Tb adalah :       

Tb= Kb . m. I

Rumus penurunan titik beku elektrolit :

Tf = m. Kf.i

Rumus penurunan titik beku non elektrolit :

Tf = m. Kf

C.   Alat dan Bahan

·         Alat            :

1.      Gelas kimia

2.      Tabung reaksi

3.      Pengaduk kaca

4.      Thermometer

·         Bahan        :

1.      Es batu

2.      Garam dapur padat

3.      Larutan CO(NH2)2

4.      Larutan NaCl.

D.   Langkah kerja

1.  Masukkan pecahan kecil-kecil es batu dalam gelas kimia hingga ¾ dan beri 5 sendok garam dapur padat, aduk hingga rata!

2. Masukkan 5 ml larutan urea (CO(NH2)2) 1 molal pada tabung reaksi kemudian, masukkan tabung reaksi tersebut ke dalam gelas kimia yang berisi pecahan es.

3. Aduklah larutan urea tersebut hingga membeku.

4. Keluarkan tabung reaksi dari gelas kimia dang anti pengaduk dengan thermometer.

5. Ukur suhu constant dari urea dan catat sebagi titik beku larutan.

6. Ulangi langkah 1-5 untuk larutan lainnya.

E.    Hasil Kerja

NO	Waktu (detik)	Suhu (0C)
Aquades	Urea (1 molal)	Urea (2 molal)	NaCl (1 molal)	NaCl (2 molal)	Glukosa (1 molal)
1.	0	10	10	10	10	10	10
2.	10	7	8	6	8	6	7
3.	20	5	6	3	6	4	5
4.	30	4	5	0	4	1	3
5.	40	3	3	-2	2	0	2
6.	50	2	3	-2	1	-1	0
7.	60	1	0	-4	-1	-3	-1
8.	70	1	0	-4	-2	-4	-1
9.	80	0	-1	-5	-3	-6	-2
10.	90	0	-1	-5	-3	-6	-2
11.	100	0	-1	-5	-3	-6	-2

F.    Permasalahan

1.   Bagaimana Penghitungan dan kesesuaian suhu dalam tabel ?

2.   Jelaskan perbedaan antara titik beku elektrolit dengan titik beku nonelektrolit ?

3.   Bagaimana pengaruh konsentrasi terhadap titik beku larutan ?

4.   Faktor apa yang mempengaruhi titik beku larutan ?

G.   Penyelesaian

1.   Penghitungan urea 1 m adalah :

Tf    = Kf . m

        = 1.86 . 1

        = 1.86

Tf larutan = -1.86 = -2

2.   Penghitungan urea 2 m adalah :

Tf    = -1.86 . 2

        = -3.72

        = -4

3.   Penghitungan NaCl 1 m adalah :

Tf    = Kf . m . i

        = 1.86 . 1 . 2

        = 3.72

Tf larutan = -3.72 = -4

4.   Penghitungan NaCl 2 m adalah :

Tf    = -8

5.   Penghitungan glukosa 1 m adalah :

Tf bernilai sama dengan urea 1 m = -2

1. Dari pengamatan yang kami lakukan tampak bahwa suhu yang muncul sebenranya hamper sama dengan perhitungan yang dilakukan namun terjadi perbedaan yang dikarenakan beberapa factor, seperti :

- Kesalahan pada penggunaan thermometer, setelah menggunakan, kami tidak mencucinya dengan air, sehingga suhu tidak dapat netral kembali.

- Kesalahan membaca angka-angka yang menunjukkan suhu pada thermometer.

- Es sudah meleleh dan tidak segera diganti.

Hal tersebutlah yang membuat penghitungan menjadi tidak sesuai dengan angka asli yang semestinya diharapkan.

2. Perbedaan yang terlihat antara titik beku larutan elektrolit dengan larutan nonelektrolit adalah :

Larutan elektrolit memiliki banyak ion, sehingga menghasilkan titik beku yang lebih besar daripada larutan nonelektrolit. Karena semakin besarnya titik beku (Tb) makin besar dengan makin banyaknya ion pada larutan elektrolit yang berkonsentrasi sama. Sedangkan larutan elektrolit hanya memiliki satu ion saja yang tidak mungkin mencukupi kebutuhan titik beku yang diinginkan.

3. Semakin tinggi konsentrasi suatu larutan maka semakin rendah suhu titik bekunya.

4. Pada intinya titik beku suatu larutan dipengaruhi oleh 2 faktor, yaitu :

- Konsentrasi zat terlarut, bila konsentrasi zat terlarut semakin besar, maka penurunan titik beku juga semakin besar, dan sebaliknya.

- Molekul-molekul yang terurai dalam larutan tersebut.

H.   Kesimpulan

Perubahan titik beku larutan elektrolit dan nonelektrolit dipengaruhi oleh banyaknya ion yang terkandung dalam larutan tersebut  yang biasanya disebut konsentrasi zat terlarut. Semakin banyak ion yang dibutuhkan untuk membentuk titik beku atau semakin besar konsentrasi yang terkandung dalam larutan tersebut, maka penurunan titik beku juga semakin besar dan sebaliknya.

©Anggarda Putra Giantara