Quipperian, pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa es di jalanan mencair? Atau mengapa mobil masih berjalan di musim dingin? Ini karena penurunan titik beku.
Titik beku adalah suhu di mana cairan mulai membeku. Titik beku ini dapat diturunkan bila ditambahkan zat terlarut dalam suatu larutan.
Jadi, apa itu depresi titik beku? Bagaimana penurunan titik beku ini terjadi? Apa saja contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari? Temukan jawabannya dalam ulasan berikut ini.
Pengertian Depresi Titik Beku
Titik beku adalah suhu tekanan tertentu ketika suatu zat berubah dari cair menjadi padat. Titik beku ini dapat mengalami penurunan atau disebut penurunan titik beku bila terjadi penambahan zat terlarut ke dalam larutan.
Depresi titik beku adalah perbedaan antara titik beku pelarut dan titik beku larutan. Penurunan titik beku merupakan salah satu sifat koligatif larutan.
Dalam perhitungan kimia, penurunan titik beku dilambangkan dengan ΔTF (f berasal dari kata membekukan) atau ∆TB . Peristiwa penurunan titik beku ini sering terjadi pada negara-negara yang mengalami musim dingin.
Proses Depresi Titik Beku
Agar lebih mudah memahami proses penurunan titik beku, coba perhatikan cara orang membuat es puter.
Dalam pembuatan es puter, adonan es puter akan ditempatkan dalam wadah yang dicelupkan ke dalam es batu dan air yang telah diberi garam meja sambil diputar-putar. Tujuannya agar adonan ice puter membeku.
Proses pembuatan es puter sebenarnya sama dengan proses penurunan titik beku. Perlu diketahui, titik beku air murni pada tekanan 760 mmHg adalah 0℃.
Hal ini dikarenakan campuran es puter tidak lagi berupa air murni karena telah ditambahkan berbagai bahan untuk membuatnya sehingga dibutuhkan suhu yang lebih dingin untuk membekukannya.
Dengan kata lain, titik bekunya harus diturunkan lagi. Hal ini dikarenakan jika tekanan uap larutan yang dalam hal ini adalah bahan pembuat es puter lebih rendah dari tekanan uap pelarut (air), maka larutan tidak akan membeku pada suhu 0℃. Adonan es puter akan membeku bila berada pada suhu di bawah 0℃.
Jadi, pada dasarnya proses penurunan titik beku terjadi pada saat suhu di bawah 0℃ untuk air murni, namun jika sudah berbentuk larutan, contohnya seperti adonan es puter ini, suhunya harus di bawah 0℃ untuk campuran es untuk membeku.
Formula Depresi Titik Beku
Untuk mengetahui penurunan titik beku suatu larutan, Anda dapat menghitungnya dengan rumus penurunan titik beku berikut ini.
Informasi:
ΔTF = penurunan titik beku larutan
QF° = titik beku pelarut murni (air)
QF = titik beku larutan
Titik beku tidak tergantung pada jenis zat terlarut, tetapi pada konsentrasi atau jumlah partikel zat terlarut dalam larutan. Semakin besar konsentrasi larutan, semakin besar penurunan titik bekunya. Lihatlah diagram berikut.
Informasi:
= garis beku pelarut murni (air)
= garis beku larutan
QF° = titik beku pelarut murni (air)
QF = titik beku larutan
ΔTF = TF° – TF = penurunan titik beku larutan
Dari diagram di atas terlihat bahwa penurunan titik beku berbanding lurus dengan molalitas larutan. Hubungan antara titik beku larutan dengan molalitas dapat dituliskan dalam rumus berikut.
Jika diterjemahkan, rumus hubungan antara titik beku larutan ini dan molalitas akan terlihat seperti ini.
| ΔTF = KF x massa Tuan x 1.000P |
Informasi:
massa = massa zat terlarut (gram)
Mr = massa molekul relatif zat terlarut
P = massa pelarut (gram)
KF = konstanta penurunan titik beku molal (℃ m-1)
m = molalitas larutan (m)
Beberapa pelarut memiliki nilai yang telah ditentukan untuk penurunan titik beku (KF). Berikut ini adalah daftar pelarut.
| Pelarut | Titik Beku (℃) | KF (℃ m-1) |
|---|---|---|
| Aseton | -95.35 | 2.40 |
| Benzena | 5.45 | 5,12 |
| kamper | 179.8 | 39,7 |
| Karbon tetraklorida | -23 | 29,8 |
| sikloheksana | 6,5 | 20,1 |
| Naftalena | 80.5 | 6,94 |
| Fenol | 43 | 7,27 |
| Air | 0 | 1.86 |
Aplikasi Depresi Titik Beku
Depresi titik beku cukup sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Mulai dari produksi makanan hingga kendaraan.
Berikut beberapa contoh penerapan penurunan titik beku dalam kehidupan sehari-hari.
1. Membuat es krim
Selain es puter, penurunan titik beku juga digunakan dalam pembuatan es krim. Caranya sama yaitu dengan menambahkan garam ke dalam es agar suhunya turun.
Jika suhu tidak diturunkan atau tetap pada 0℃, maka air yang terkandung dalam adonan es krim akan lebih cepat membeku. Akibatnya tekstur es krim menjadi keras.
Namun jika suhu diturunkan hingga di bawah titik beku air dengan menambahkan garam ke dalam es, kemudian menambahkan pengemulsi es krim (whipping cream atau SP) ke dalam adonan, maka akan menghasilkan es krim yang lembut.
2. Lelehkan salju di jalanan
Musim dingin selalu identik dengan salju dan udara dingin. Salju yang turun terlalu lebat dapat menyebabkan jalan tertutup es sehingga kendaraan tidak dapat melintasi jalan tersebut.
Salah satu cara untuk mengatasinya adalah mencairkan salju di jalanan menggunakan garam. Ini akan membuat larutan air es dan garam memiliki titik beku lebih rendah daripada air murni karena penurunan titik beku larutan.
Air biasanya membeku pada suhu 0°C, tetapi ketika garam ditambahkan, suhunya turun. Semakin tinggi konsentrasi garam, semakin rendah titik beku air.
3. Antibeku pada radiator mobil
Musim dingin tidak hanya membuat udara menjadi dingin dan jalanan tertutup salju, tetapi juga dapat menyebabkan air radiator mobil lebih cepat membeku. Jika dibiarkan, radiator mobil akan cepat rusak.
Sebagai tindakan pencegahan, biasanya ditambahkan etilen glikol pada air radiator agar titik beku air pada radiator berkurang. Dengan kata lain, air tidak mudah membeku.
4. Air laut
Di musim dingin, air laut tidak membeku sepenuhnya. Hal ini disebabkan kandungan garam yang terdapat pada air laut sehingga suhu air laut berada di bawah titik beku air murni.
Contoh Masalah Depresi Titik Beku dan Pembahasannya
Jika sebelumnya penurunan titik beku diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, lalu bagaimana penerapan titik beku dalam perhitungan kimia? Yuk, lihat beberapa contohnya di bawah ini.
Contoh 1
Suatu larutan dibuat dengan melarutkan 3 gram urea CO(NH2)2 dalam 100 gram air. (KF air = 1,86 °C/m Ar C = 12, O = 16, N = 14, H = 1). Tentukan penurunan titik beku.
Diskusi
Sebelum menemukan penurunan titik beku, Anda harus mencari nilai Mr dari CO(NH2)2 Pertama. Begini caranya.
Mr = ( 1 x massa atom C) + (1 x massa atom O) + (2 x massa atom N) + (2 x 2 massa
atom H)
= (1 x 12) + (1 x 16) + (2 x 14) + (2 x 2 x 1)
= 24 + 32 +28 + 4
= 60
ΔTF = KF x massa Tuan x 1.000P
= 1,86 x 360 x 1,000100
= 0,93°C
Tf = TF° – ΔTF
= 0 – 0,93
= -0,93°C
Contoh 2
Etilen glikol (C2H12HAI2) adalah zat nonelektrolit nonvolatil yang digunakan sebagai antibeku pada radiator mobil. Hitung titik beku larutan etilen glikol 25,0% (berdasarkan massa) dalam air! ((KF = 5,38 °C/m Ar C = 12, O = 16, H = 1)
Diskusi
Dalam 100 gram larutan etilen glikol terdapat 25 gram etilen glikol dan 75 gram air. Dalam soal, nilai molalitas tidak diketahui, sehingga harus menghitung nilai molalitas terlebih dahulu. Metode:
m = massa Mr x 1.000P
= 2562 x 1,00075
= 5,38 m
ΔTF = KF . M
= 5,38°C/m . 5,38m
= 10°C
Tf = TF° – ΔTF
= 0 – 10
= -10°C
Nah itulah pembahasan mengenai penurunan titik beku. Jangan lupa untuk sering-sering berlatih soal-soal penurunan titik beku, agar Anda bisa mengerti dan mahir dalam melakukan perhitungan. Semoga bermanfaat!
