2. Berapa gram garam dapur (NaCl) yang harus dilarutkan dalam 100 gram air agar larutannya membeku pada -2 °C? (K, air = 1,86 °C/molal) (Ar Na = 23, Cl = 23,5) 

Suatu larutan dapat mengalami penurunan titik beku karena adanya zat terlarut. Pada soal ini ditanyakan massa garam dapur \((NaCl)\) agar larutannya membeku pada suhu -2°C. Massa zat terlarut dapat ditentukan 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 (ΔTf)
2) Kenaikan titik didih (ΔTb)
3) Penurunan tekanan uap (ΔP)
4) Tekanan osmosis (π)

Secara khusus, kita akan membahas tentang penurunan titik beku \((ΔTf)\). 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 \(NaCl\) merupakan senyawa elektrolit, faktor van’t Hoff akan digunakan dalam perhitungan. Nah, perumusan penurunan titik bekunya sebagai berikut.

\(ΔT_f = m . K_f . i\)
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 \(NaCl\) merupakan senyawa elektrolit kuat dengan jumlah ion sebanyak 2 yaitu, ion \(Na^+\) dan ion \(Cl^-\) untuk 1 molekulnya.

Diketahui dari soal:
\(K_f\)  air = 1,86°C/m
Ar Na = 23; Cl = 35,5 (gram/mol)
Mr \(NaCl\) = 58,5 gram/mol
Massa air (pelarut) = 100 gram
n \(NaCl\)  = 2
α \(NaCl\) = 1
Titik beku larutan \((T_f)\) = -2°C
Diasumsikan titik beku air murni (pada 1 atm) = 0°C

Ditanya: 
Massa \(NaCl\) yang terlarut?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan massa\(NaCl\) melalui rumus penurunan titik beku.

<b>1) Menentukan penurunan titik beku larutan</b>

\(ΔT_f = T_f\ air\ -\ T_f\ larutan\)
\(ΔT_f = 0°C\ -\ (-2°C)\) 
\(ΔT_f = 2°C\) 

<b>2) Menentukan massa \(NaCl\)</b>
Rumus penurunan titik beku dapat dijabarkan menjadi,

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

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

\(ΔT_f = \frac{massa\ zat}{58,5\ gram/mol}\ .\ \frac{1000}{100}\ .\ 1,86°C/m\ .\ [1+1(2-1)]\)
\(2°C =  \frac{massa\ zat}{58,5\ gram/mol}\ .\ \frac{1000}{100}\ .\ 1,86°C/m\ .\ (2)\)
\(massa\ NaCl = 3,145\ gram\)

Pembahasan Identifikasi Konsep

Jadi, massa larutan \(NaCl\) adalah \(3,145\ gram\).