1. Larutan 0,05 mol raksa(II) sulfat dalam 100 gram air (K, = 1,86) membeku pada suhu 1,55°C. Berapakah derajat ionisasi raksa(II) sulfat? 

Suatu larutan dapat mengalami penurunan titik beku karena adanya zat terlarut. Pada soal ini terdapat raksa(II) sulfat (\(HgSO_4\)) dengan titik beku 1,55°C. Namun, kita asumsikan 1,55°C adalah penurunan titik beku larutannya. Kita akan menentukan derajat pengionan \(HgSO_4\) dengan rumus penurunan titik beku. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Penurunan Titik Beku.

Identifikasi Konsep

Perlu kita ketahui, penurunan titik beku adalah salah satu jenis sifat koligatif. Sifat koligatif adalah sifat yang tergantung pada banyaknya jumlah zat terlarut yang ada dalam suatu larutan dan tidak bergantung pada jenis zat tersebut. Terdapat empat jenis sifat koligatif, yaitu:

1) Penurunan titik beku \((ΔT_f)\)
2) Kenaikan titik didih \((ΔT_b)\)
3) Penurunan tekanan uap \((ΔP)\)
4) Tekanan osmosis \((π)\)

Secara khusus, kita akan membahas tentang penurunan titik beku \((ΔT_f)\). Suatu cairan dapat mengalami penurunan titik beku bila ditambahkan zat yang tidak mudah menguap. Penurunan titik beku dapat ditentukan dengan mencari selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan. Karena \(HgSO_4\) merupakan senyawa elektrolit, faktor van’t Hoff akan digunakan dalam perhitungan. Nah, perumusan penurunan titik bekunya sebagai berikut.

\(ΔT_f = m . K_f . i\) …(persamaan 1)

Keterangan:
m = molalitas zat
\(K_f\) = tetapan perubahan titik beku 
i = faktor van’t Hoff ( 1 + α (n - 1) )
dimana,
α = derajat ionisasi zat
n = jumlah ion dalam 1 molekul

Senyawa \(HgSO_4\) merupakan senyawa elektrolit dengan jumlah ion sebanyak 2 yaitu, ion \(Hg^{2+}\) dan ion \(SO_4^{2-}\) untuk 1 molekulnya. 

Diketahui dari soal:
Mol \(HgSO_4\) = 0,05 mol
Massa air (pelarut) = 100 gram
\(ΔT_f\) larutan = 1,55°C
Diasumsikan titik beku air pada 1 atm adalah 0°C
\(K_f\)  air = 1,86°C/m
n \(HgSO_4\)  = 2

Ditanya: 
Derajat ionisasi (α) larutan \(HgSO_4\)?

Pada soal tertulis titik beku larutan adalah 1,55°C. Tentunya, tidak mungkin titik beku larutan lebih tinggi daripada pelarut murni jika larutan mengalami penurunan titik beku. Maka, kita asumsikan data suhu 1,55°C ini adalah penurunan titik bekunya (\(ΔT_f\)). Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan derajat ionisasi larutan \(HgSO_4\) melalui rumus penurunan titik beku.

\(ΔT_f = m\ .\ K_f\ .\ i\)
\(ΔT_f = mol\ zat\ .\ \frac{1000}{massa\ pelarut}\ .\ K_f\ .\ [1+α(n-1)]\)

Selanjutnya, kita masukkan data yang diketahui ke dalam persamaan di atas.

\(1,55°C = 0,05\ mol\ .\ \frac{1000}{100}\ .\ 1,86°C/m\ .\ [1+α(2-1)]\)
\(1,55°C = 0,05\ mol\ .\ \frac{1000}{100}\ .\ 1,86°C/m\ .\ [1+α]\)
\(1,55°C = 0,93\ .\ [1+α]\)
\(1+α = 1,67\)
\(α = 0,67\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, derajat ionisasi (α) larutan \(HgSO_4\) adalah \(0,67\).