Nama : Dewi Purnama Sari

Nim : 06101010034

Nama Assistant : Supadi

Shift : B (Selasa)

1. Fungsi Garam untuk Menurunkan Titik Beku pada Es

Hal ini dapat dijelaskan pada proses pembuatan es krim. Untuk itu perlu dibahas

terlebih dahulu mengenai sifat koligatif larutan, penurunan titik beku larutan beserta

penyebab dan defenisinya.

Sifat Koligatif Larutan

Larutan merupakan campuran homogen antara dua atau lebih zat. Adanya interaksi

antara zat terlarut dan pelarut dapat berakibat terjadinya perubahan sifat fisis dari

komponen-komponen penyusun larutan tersebut. Salah satu sifat yang diakibatkan oleh

adanya interaksi antara zat terlarut dengan pelarut adalah sifat koligatif larutan. Sifat

koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya dipengaruhi oleh jumlah partikel zat

terlarut di dalam larutan, dan tidak dipengaruhi oleh sifat dari zat terlarut.

Hukum Raoult merupakan dasar bagi empat sifat larutan encer yang disebut sifat

koligatif ( dari bahasa latin colligare, yang berarti “mengumpul bersama”) sebab sifat-sifat

itu tergantung pada efek kolektif jumlah partikel terlarut, bukannya pada sifat partikel yang

terlibat. Keempat sifat itu ialah :

1. Penurunan tekanan uap larutan relatif terhadap tekanan uap pelarut murni

2. Peningkatan titik didih

3. Penurunan titik beku

4. Gejala tekanan osmotik (Oxtoby, David W : 2004 , 166)

Penurunan Titik Beku Larutan

Proses pembekuan suatu zat cair terjadi bila suhu diturunkan, sehingga jarak

antarpartikel sedemikian dekat satu sama lain dan akhirnya bekerja gaya tarik menarik

antarmolekul yang sangat kuat. Adanya partikel-partikel dari zat terlarut akan

mengakibatkan proses pergerakan molekul-molekul pelarut terhalang, akibatnya untuk

dapat lebih mendekatkan jarak antarmolekul diperlukan suhu yang lebih rendah. Jadi titik

beku larutan akan lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya. Perbedaan titik beku

akibat adanya partikel-partikel zat terlarut disebut penurunan titik beku (∆T f). Penurunan

1

titik beku larutan sebanding dengan hasil kali molalitas larutan dengan tetapan penurunan

titik beku pelarut (Kf), dinyatakan dengan persamaan :

∆Tf = Kf m atau ∆Tf = Kf (n x 1000/p)

Dimana :

∆Tf = penurunan titik beku

Kf = tetapan penurunan titik beku molal

n = jumlah mol zat terlarut

p = massa pelarut

Titik beku larutan merupakan titik beku pelarut murni dikurangi dengan penurunan

titik bekunya atau Tf = Tfo - ∆Tf. (Sudarmo, Unggul:2007,13)

Penyebab dan Definisi Penurunan Titik Beku Larutan

Apakah yang dimaksud dengan penurunan titik beku? Air murni membeku pada

suhu 0oC, dengan adanya zat terlarut misalnya saja di tambahkan gula ke dalam air tersebut

maka titik beku larutan ini tidak akan sama dengan 0oC, melainkan akan turun dibawah

0oC, inilah yang dimaksud sebagai “penurunan titik beku”.

Jadi larutan akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan

pelarut murninya. Sebagai contoh larutan garam dalam air akan memiliki titik beku yang

lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya yaitu air, atau larutan fenol dalam

alkohol akan memiliki titik beku yang lebih rendah dibandingkan dengan pelarut murninya

yaitu alkohol.

Mengapa hal ini terjadi? Apakah zat terlarut menahan pelarut agar tidak

membeku? Penjelasan mengapa hal ini terjadi lebih mudah apabila dijelaskan dari sudut

pandang termodinamik sebagai berikut. Contoh,  air murni pada suhu 0oC. Pada suhu ini

air berada pada  kesetimbangan antara fasa cair dan fasa padat.  Artinya kecepatan air

berubah wujud dari cair ke padat atau sebaliknya adalah sama, sehingga bisa dikatakan

fasa cair dan fasa padat pada kondisi ini memiliki  potensial kimia yang sama, atau dengan

kata lain tingkat energi kedua fasa adalah sama.

Besarnya potensial kimia dipengaruhi oleh temperatur, jadi pada suhu tertentu

potensial kimia fasa padat atau fasa cair akan lebih rendah daripada yag lain, fasa yang

memiliki potensial kimia yang lebih rendah secara energi lebih disukai, misalnya pada

suhu 2oC fasa cair memiliki potensial kimia yang lebih rendah dibanding fasa padat

sehingga pada suhu ini maka air cenderung berada pada fasa cair, sebaliknya pada suhu -

2

1oC fasa padat memiliki potensial kimia yang lebih rendah sehingga pada suhu ini air

cenderung berada pada fasa padat.

Apabila ke dalam air murni kita larutkan garam dan kemudian suhunya kita

turunkan sedikit demi sedikit, maka dengan berjalannya waktu pendinginan maka

perlahan-lahan sebagian larutan akan berubah menjadi fasa padat hingga pada suhu

tertentu akan berubah menjadi fasa padat secara keseluruhan. Pada umumnya zat terlarut

lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa padat, akibatnya pada saat

proses pendinginan berlangsung larutan akan mempertahankan fasanya dalam keadaan

cair, sebab secara energi larutan lebih suka berada pada fasa cair dibandingkan dengan fasa

padat, hal ini menyebabkan potensial kimia pelarut dalam fasa cair akan lebih rendah

(turun) sedangkan potesnsial kimia pelarut dalam fasa padat tidak terpengaruh. Maka akan

lebih banyak energi yang diperlukan untuk mengubah larutan me

njadi fasa padat karena titik bekunya menjadi lebih rendah dibandingkan dengan

pelarut murninya. Inilah sebab mengapa adanya zat terlarut akan menurunkan titk beku

larutannya. Rumus untuk mencari penurunan titik beku larutan adalah sebagai berikut:

∆Tf = Kf . m . i

Keterangan:

∆Tf = Penuruan titik beku

∆m = molalitas larutan

Kf = Tetapan konstantat titik beku larutan

Jangan lupa untuk menambahkan faktor van hoff pada rumus diatas apabila larutan

yang ditanyakan adalah larutan elektrolit.

Penerapan Penurunan Titik Beku Larutan Dalam Pembuatan es krim

Bagaimana es krim dibuat?

Adonan es krim ditempatkan dalam bejana yang terendam es batu dan air yang

telah diberi garam dapur sambil diputar-putar untuk memperoleh suhu yang lebih rendah

dari 00C. Proses tersebut mengakibatkan adonan es krim membeku dengan titik beku es

beberapa derajat di bawah dibawah titik beku air murni. Hal ini terjadi karena proses

perpindahan kalor dari adonan es krim ke dalam campuran es batu, air, dan garam dapur.

Temperatur normal campuran es dan air adalah 00C. Akan tetapi itu tidak cukup

dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekukan es

krim adalah -3 oC atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan

3

garam dalam proses pembuatan es krim. Sebenarnya banyak bahan kimia lain yang dapat

digunakan tetapi garam relatif murah. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan.

Ketika es dicampur dengan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta

menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu

mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat dan lezat

seperti yang diinginkan.(Susilowati, Endang : 2004,16)

Es krim merupakan makanan dengan gizi tinggi. Hidangan yang sudah tersaji sejak

zaman Romawi atau 400 tahun SM itu ternyata mampu menyembuhkan influenza, serta

mengandung zat anti tumor. Pada tahun 1851 es krim dapat dikatakan jenis hidangan

paling populer di dunia. Pada tahun 2003, produksi es krim dunia mencapai lebih dari satu

miliar liter dan dikonsumsi oleh miliaran konsumen per tahun. Es krim adalah anggota

kelompok hidangan beku yang memiliki tekstur semi padat, Banyak fakta menyebutkan

bahwa es krim merupakan salah satu makanan bernilai gizi tinggi. Nilai gizi es krim sangat

tergantung pada nilai gizi bahan bakunya. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan

es krim adalah lemak susu, padatan susu tanpa lemak (skim), gula pasir, bahan penstabil,

pengemulsi, dan pencita rasa. Proses pembuatan es krim terdiri dari pencampuran bahan,

pasteurisasi, homogenasi, aging di dalam refrigerator, pembekuan sekaligus pengadukan di

dalam votator, dan terakhir adalah pengerasan (hardening) di dalam freezer.

Temperatur normal campuran es dan air adalah 00C. Akan tetapi itu tidak cukup

dingin untuk membekukan es krim. Temperatur yang diperlukan untuk membekukan es

krim adalah -3 oC atau lebih rendah. Untuk mencapai suhu tersebut perlu ditambahkan

garam dalam proses pembuatan es krim. Garam berfungsi menurunkan titik beku larutan.

Ketika es dicampur dengan garam, es mencair dan terlarut membentuk air garam serta

menurunkan temperaturnya. Proses ini memerlukan panas dari luar. Campuran itu

mendapatkan panas dari adonan es krim maka hasilnya adalah es krim padat dan lezat

seperti yang diinginkan.

Garam juga digunakan pada proses pencairan salju di jalan raya. Hal ini bertujuan

untuk membersihkan salju dengan biaya minim dengan menggunakan garam dapur dan

urea (umumnya supaya terhindar dari tergelincir atau selipnya kendaraan). Garam dapur

dapat mencairkan salju, tumpukan salju di jalan di negara bermusim dingin mudah

dibersihkan dengan menambahkan garam. Sehingga menurunkan titik beku larutan, jadi

titik beku larutan (garam + salju ) akan lebih rendah dari pada titik beku salju.

4

Begitu juga pada percobaan kali ini, pemberian garam pada es batu bertujuan

untuk menurunkan titik beku air serta meningkatkan titik didih agar es tetap membeku

dalam waktu lebih lama. Butiran garam kering menyerap zat cair di sekelilingnya. Dengan

demikian garam akan menghambat air untuk membeku sehingga titik bekunya akan lebih

rendah dari air biasa (0 º Celsius). Maka es akan meleleh terus menerus selama kadar

garam masih mencukupi. Mencapai suhu lebih rendah dari 0 º C.

2. Pengaruh Temperatur, Volume, Tekanan dan Konsentrasi terhadap Kelarutan

Temperatur / Suhu

Suhu mempengaruhi kelarutan suatu zat. Bayangkan dalam gedung bioskop yang

banyak penonton sedang asyik menonton film dan tiba-tiba gedung tersebut terbakar. Pasti

keadaan orang-orang tersebut akan berbeda, dari keadaan tenang menjadi saling

berdesakan dan menyebar. Demikian pula pada suhu tinggi partikel-partikel akan bergerak

lebih cepat dibandingkan pada suhu rendah. Akibatnya kontak antara zat terlarut dengan

pelarut menjadi lebih sering dan efektif. Hal ini menyebabkan zat terlarut menjadi lebih

mudah larut pada suhu tinggi.

Jika kelarutan zat padat bertambah dengan kenaikan suhu, maka kelarutan gas

berkurang bila suhu dinaikkan, karena gas menguap dan meninggalkan pelarut. Ikan akan

mati dalam air panas karena kelarutan oksigen berkurang. Minuman akan mengandung

CO2 lebih banyak bila disimpan dalam lemari es dibandingkan di udara terbuka.

Pengadukan Pengadukan juga menentukan kelarutan zat terlarut. Semakin banyak

jumlah pengadukan, maka zat terlarut umumnya menjadi lebih mudah larut.

Luas Permukaan Sentuhan Zat Kecepatan kelarutan dapat dipengaruhi juga oleh

luas permukaan (besar kecilnya partikel zat terlarut). Luas permukaan sentuhan zat terlarut

dapat di diperbesar melalui proses pengadukan atau penggerusan secara mekanis. Gula

halus lebih mudah larut daripada gula pasir. Hal ini karena luas bidang sentuh gula halus

lebih luas dari gula pasir, sehingga gula halus lebih mudah berinteraksi dengan air.

Kelarutan gas umumnya berkurang pada temperatur yang lebih tinggi. Misalnya

jika air dipanaskan, maka timbul gelembung-gelembung gas yang keluar dari dalam air,

sehingga gas yang terlarut dalam air tersebut menjadi berkurang. Kebanyakan zat padat

kelarutannya lebih besar pada temperatur yang lebih tinggi. Ada beberapa zat padat yang

kelarutannya berkurang pada temperatur yang lebih tinggi.

5

Perubahan kelarutan suatu zat terlarut karena pengaruh suhu erat

hubungannya dengan panas kelarutan dari zat tersebut. Panas kelarutan

didefinisikan sebagai banyaknya panas yang dibebaskan atau diperlukan

apabila satu mol zat terlarut dilarutkan dalam suatu pelarut untuk

menghasilkan suatu larutan jenuh (Martin dkk, 1993).

Volume

Misalkan kita melarutkan dua sendok makan gula dalam 100 mL air dan

melarutkan dua sendok makan gula dalam 5000 mL air, manakah yang lebih cepat larut ?

Gula dua sendok makan akan lebih cepat larut dalam 5000 mL air. Semakin besar volume

pelarut, maka jumlah partikel pelarut akan semakin banyak. Kondisi tersebut

memungkinkan lebih banyak terjadi tumbukan antara partikel zat terlarut dengan partikel

zat pelarut sehingga zat padat umumnya lebih mudah larut.

Tekanan

Perubahan tekanan pengaruhnya kecil terhadap kelarutan zat cair atau padat.

Kelarutan gas sebanding dengan tekanan partial gas itu. Menurut hukum Henry (William

Henry: 1774-1836) massa gas yang melarut dalam sejumlah tertentu cairan (pelarutnya)

berbanding lurus dengan tekanan yang dilakukan oleh gas itu (tekanan partial), yang

berada dalam kesetimbangan dengan larutan itu. Contohnya kelarutan oksigen dalam air

bertambah menjadi 5 kali jika tekanan partial-nya dinaikkan 5 kali. Hukum ini tidak

berlaku untuk gas yang bereaksi dengan pelarut, misalnya HCl atau NH3 dalam air.

Pada umumnya, tekanan mempunyai efek sangat kecil terhadap

kelarutan zat cair atau zat padat dalam pelarut zat cair. Namun apabila

terjadi perubahan tekanan dapat ditunjukkan dengan prinsip Le Chatelier

karena ia tergantung pada volume relatif larutan dan penyusun zat. Pada

umumnya perubahan volume larutan kecil dikarenakan tekanan, sehingga tekanan yang

diperlukan akan sangat besar untuk mengubah kelarutan zat (Osol, 1980).

Kelarutan dari semua gas naik jika tekanan saham dari gas yang terletak di atas

larutan dinaikkan. Secara kuantitatif, hal ini dinyatakn dalam hukum Henry, yang

menyatakan bahwa pada suhu tetap perbandingan dari tekanan saham dari solute gas dibagi

dengan mol fraksi dari gas dalam larutan adalah tetap.

Konsentrasi

6

Konsentrasi larutan menyatakan banyaknya zat terlarut dalam sejumlah tertentu

larutan. Secara fisika konsentrasi dapat dinyatakan dalam % (persen) atau ppm (part per

million) = bpj (bagian per juta). Dalam kimia konsentrasi larutan dinyatakan dalam molar

(M), molal (m) atau normal (N). Adapun beberapa defenisi konsentrasi :

Molaritas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1 L larutan

Molalitas : Jumlah mol solut yang terlarut dalam 1000 g (1 kg) solven

Bagian per massa : jumlah massa solut per jumlah massa larutan

Bagian per volume : volume solut per volume larutan

Fraksi mol : rasio jumlah mol solut terhadap jumlah total mol (solut + solven)

Konsentrasi larutan dapat dibedakan secara kualitatif dan kuantitatif. Secara

kualitatif, larutan dapat dibedakan menjadi larutan pekat dan larutan encer. Dalam larutan

encer, massa larutan sama dengan massa pelarutnya karena massa jenis larutan sama

dengan massa jenis pelarutnya. Secara kuantitatif, larutan dibedakan berdasarkan satuan

konsentrasinya. Ada beberapa proses melarut (prinsip kelarutan), yaitu:

a) Cairan- cairan

Kelarutan zat cair dalam zat cair sering dinyatakan “Like dissolver like” maknanya

zat- zat cair yang memiliki struktur serupa akan saling melarutkan satu sama lain dalam

segala perbandingan. Contohnya: heksana dan pentana, air dan alkohol => H- OH dengan

C2H5- OH.

Perbedaan kepolaran antara zat terlarut dan zat pelarut pengaruhnya tidak besar

terhadap kelarutan. Contohnya: CH3Cl (polar) dengan CCl4 (non- polar).Larutan ini terjadi

karena terjadinya gaya antar aksi, melalui gaya dispersi (peristiwa menyebarnya zat terlarut

di dalam zat pelarut) yang kuat. Di sini terjadi peristiwa soluasi, yaitu peristiwa partikel-

partikel pelarut menyelimuti (mengurung) partikel terlarut. Untuk kelarutan cairan- cairan

dipengaruhi juga oleh ikatan Hydrogen.

b) Padat- cair

Padatan umumnya memiliki kelarutan terbatas di cairan hal ini disebabkan gaya

tarik antar molekul zat padat dengan zat padat > zat padat dengan zat cair. Zat padat non-

polar (sedikit polar) besar kelarutannya dalam zat cair yang kepolarannya rendah.

Contohnya: DDT memiliki struktur mirip CCl4 sehingga DDT mudah larut di dalam non-

polar (contoh minyak kelapa), tidak mudah larut dalam air (polar).

c) Gas- cairan

Ada 2 prinsip yang mempengaruhi kelarutan gas dalam cairan, yaitu:

7

Makin tinggi titik cair suatu gas, makin mendekati zat cair gaya tarik antar molekulnya.

Gas dengan titik cair lebih tinggi, kelarutannya lebih besar.

Pelarut terbaik untuk suatu gas ialah pelarut yang gaya tarik antar molekulnya sangat

mirip dengan yang dimiliki oleh suatu gas.

Titik didih gas mulia dari atas ke bawah dalam suatu sistem periodik, makin tinggi,

dan kelarutannya makin besar.

Konsentrasi akan lebih eksak jika dinyatakan secara kuantitatif, menggunakan

satuan- satuan konsentrasi:

1. Fraksi mol (X)

2. Persentase : a. Persentase berat per berat (% b/b)

b. Persentase berat per volume (% b/v)

c. Persentase volume per volume (% v/v)

3. Bagian per sejuta

4. Kemolaran atau molaritas (M)

5. Kemolalan atau molalitas (m)

3. Eksoterm dan Endoterm di dalam Kelarutan

Ada 2 reaksi dalam larutan, yaitu:

a. Eksoterm, yaitu proses melepaskan panas dari sistem ke lingkungan, temperatur dari

campuran reaksi akan naik dan energi potensial dari zat- zat kimia yang bersangkutan

akan turun.

b. Endoterm, yaitu menyerap panas dari lingkungan ke sistem, temperatur dari campuran

reaksi akan turun dan energi potensial dari zat- zat kimia yang bersangkutan akan naik.

Pengaruh temperatur (T) dan tekanan (P) terhadap kelarutan, yaitu peningkatan

temperatur menguntungkan proses endotermis, sebaliknya penurunan temperatur

menguntungkan proses eksotermis. Proses kelarutan zat padat dalam zat cair umumnya

berlangsung endoterm akibatnya kenaikan temperatur menaikkan kelarutan. Proses

kelarutan gas dalam cair berlangsung eksoterm akibatnya kenaikan temparatur

menurunkan kelarutan.

Proses melarut dianggap proses kesetimbangan,

Solute + Solvent Larutan H = (eksoterm)

H = + (endoterm)

8

Faktor tekanan sangat besar pengaruhnya pada kelarutan gas dalam cair. Hubungan

ini dijelaskan dengan Hukum Henry, yaitu Cg = k . Pg (tekanan berbanding lurus dengan

konsentrasi).

Panas pelarutan yaitu banyaknya energi/ panas yang diserap atau dilepaskan jika

suatu zat terlarut dilarutkan dalam pelarut. Ada beberapa 3 tahap pada proses melarutkan

suatu zat, yaitu:

Tahap 1, yaitu: Baik zat terlarut maupun zat pelarut masih tetap molekul- molekulnya

berikatan masing- masing.

Tahap 2,yaitu:Molekul- molekul yang terdapat pada zat terlarut memisahkan diri sehingga

hanya terdiri dari 1 molekul tanpa adanya ikatan lagi dengan molekul- molekul yang

terdapat di dalamnya, begitu pula molekul- molekul yang terdapat pada zat pelarut.

Tahap 3, yaitu: Antara molekul pada zat terlarut akan mengalami ikatan dengan molekul

pada zat pelarut.

Pada umumnya: Tahap 1 memerlukan panas.Tahap 2 memerlukan panas. Tahap 3

menghasilkan panas.

Eksoterm: 1+2 < 3 dengan H = (eksoterm)

Endoterm: 1+2 > 3 dengan H = + (endoterm)

9