3. Berapa titik didih 4,9 gram asam sulfat (Mr = 98 g/mol) dalam 150 gram air jika diketahui K, air = 0,52 °C/molal? 

Suatu larutan dapat mengalami kenaikan titik didih karena adanya zat terlarut. Pada soal ini terdapat \(H_2SO_4\) yang dilarutkan ke dalam air. Pertanyaannya adalah titik didih larutan tersebut. Kita bisa menentukan titik didih dengan rumus kenaikan titik didih. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Kenaikan Titik Didih.

Identifikasi Konsep

Perlu kita ketahui, kenaikan titik didih 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 kenaikan titik didih \((ΔTb)\). Suatu cairan dapat mengalami kenaikan titik didih bila ditambahkan suatu zat. Kenaikan titik didih dapat ditentukan dengan mencari selisih antara titik didih pelarut dengan titik didih larutan. Senyawa \(H_2SO_4\)  merupakan senyawa elektrolit, sehingga faktor van’t Hoff akan terlibat dalam perhitungan. Perumusan kenaikan titik didihnya sebagai berikut.

\(ΔT_b = m . K_b . i\)

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

Senyawa \(H_2SO_4\) merupakan senyawa elektrolit kuat dengan jumlah ion sebanyak 3 yaitu, 2 ion \(H^{+}\) dan 1 ion \(SO_4^{2-}\) untuk 1 molekulnya. Senyawa ini diasumsikan akan terionisasi sempurna dalam air dengan nilai derajat ionisasi = 1.

Diketahui dari soal:
Massa \(H_2SO_4\)  = 4,9 gram
Massa air = 150 gram
Kb air = 0,52°C/m
n \(H_2SO_4\)  = 3
α \(H_2SO_4\)  = 1
Mr \(H_2SO_4\) = 98 gram/mol

Ditanya: 
Titik didih \((T_b)\) larutan \(H_2SO_4\)?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan titik didih larutan \(H_2SO_4\).
Rumus kenaikan titik didih dapat dijabarkan menjadi,

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

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

\(ΔT_b = \frac{4,9\ gram}{98\ gram/mol}\ .\ \frac{1000}{150}\ .\ 0,52°C/m\ .\ [(1+1(3-1))]\)
\(ΔT_b = 0,05\ .\ 6,67\ .\ 0,52°C/m\ .\ 3\)
\(ΔT_b = 0,33\ m\ .\ 0,52°C/m\ .\ 3\)
\(ΔT_b = 0,52°C\)

Setelah menentukan kenaikan titik didih, kita asumsikan bahwa titik didih air pada 1 atm adalah 100°C. Maka, titik didih larutan \(H_2SO_4\) dapat dicari seperti ini.

\(ΔT_b = T_b\ larutan\ -\ T_b\ air\)
\(0,52°C = T_b\ larutan\ -\ 100°C\)
\(T_b\ larutan =0,52°C\ +\ 100°C\)
\(T_b\ larutan =100,52°C\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, titik didih larutan \(H_2SO_4\) adalah \(100,52°C\).