3. Berapa % massa larutan urea CO(NH), dalam air yang volumenya 100 mL, jika diketahui titik beku larutan urea yang memiliki massa jenis larutan 1,04 gram/mL tersebut adalah -3,44°C (K, air = 1,86 °C/molal)? 

Sifat fisika larutan yang hanya bergantung pada banyaknya zat terlarut disebut dengan sifat koligatif larutan. Apapun jenis zat terlarutnya tidak memengaruhi sifat ini, yang memengaruhi hanyalah konsentrasinya. Salah satu jenis sifat koligatif larutan yaitu penurunan titik beku (∆Tf). Titik beku adalah suhu yang dicapai oleh zat saat berubah wujud dari cair menjadi padat. Proses membeku merupakan proses menuju keteraturan. Wujud zat padat lebih teratur dan rapat dibandingkan zat cair. Saat ke dalam suatu pelarut ditambahkan zat terlarut, maka titik beku yang dihasilkan akan lebih rendah daripada titik beku pelarut murninya. Mengapa demikian? Ini terjadi karena partikel-partikel zat terlarut menghalangi partikel-partikel pelarut untuk saling mendekat menuju keteraturan, sehingga dibutuhkan suhu yang lebih rendah untuk berubah wujud dari cair menjadi padat.

Pada soal kali ini, kita diminta buat nentuin persen massa urea dalam air dengan volume 100 mL yang memiliki titik beku larutan sebesar -3,44 \(^0 C\). Oleh karena itu, soal ini berkaitan dengan konsep menentukan penurunan titik beku.

Penjelasan Konsep

Penurunan titik beku (∆Tf) dapat ditentukan melalui persamaan:

∆Tf = Kf × m × i

Dimana:
Kf = tetapan penurunan titik beku \(^0 C/m\)
m = molalitas (mol/L)
i = faktor Van’t Hoff

Faktor Van’t Hoff (i) adalah ukuran efek zat terlarut terhadap sifat koligatif larutan seperti tekanan osmotik. Besarnya i dapat dicari dengan:

i = 1 + (n-1)α

dengan n = jumlah ion dan α = derajat ionisasi

Berdasarkan kemampuan larutan untuk terionisasi, larutan dibedakan menjadi 3 yaitu: 
<ul><li>Larutan elektrolit kuat: larutan yang terionisasi sempurna, sehingga nilai α=1, maka i = n</li><li>Larutan elektrolit lemah: larutan yang terionisasi sebagian, sehingga nilai 0 < α < 1, maka i=1+(n-1)α</li><li>Larutan nonelektrolit: larutan yang tidak dapat terionisasi, sehingga α = 0, maka i = 1.</li></ul>

besarnya penurunan titik beku ini bisa digunakan untuk menghitung titik beku larutan yang terbentuk:

\(Tf = Tf^0 - ∆Tf\)

Dengan \(Tf\) = titik beku larutan, dan \(Tf^0\) = titik beku pelarut murni

Pada soal diketahui:
V larutan urea = 100 mL
Massa jenis larutan urea = 1,04 g/mL
Tf = -3,44 \(^0 C\)
Kf = 1,86 \(^0 C/m\)

Untuk menjawab soal ini, pertama-tama kita tentukan dulu penurunan titik beku larutannya:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-84/LessonId-163/ModuleId-2/QuestionCode-21IMKZUOF92/delta tf urea.png" />
Urea adalah larutan nonelektrolit, sehingga nilai i = 1. Selanjutnya, kita tentukan molalitas dari larutan urea:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-84/LessonId-163/ModuleId-2/QuestionCode-21IMKZUOF92/molal urea 2.png" />
Dari molalitas urea, kita bisa menghitung massa urea dan massa larutan:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-84/LessonId-163/ModuleId-2/QuestionCode-21IMKZUOF92/massa larutan urea.png" />
Terakhir hitung persen massa urea:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-84/LessonId-163/ModuleId-2/QuestionCode-21IMKZUOF92/persen massa urea 2.png" />

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa besarnya persen massa urea adalah 9,99%.