6. Di antara larutan-larutan berikut, larutan yang mempunyai titik beku paling tinggi adalah .... A. NaCl 0,1 m B. CH,COOH 0,1 m C. CaCl, 0,1 m D. BaCl, 0,1 m E. K,S0,0,1 m 

Pada soal ini kita diberikan beberapa larutan elektrolit, lalu kita diminta untuk menentukan larutan yang memiliki titik beku paling tinggi, sehingga konsep yang digunakan adalah menentukan penurunan titik beku.

Penjelasan Konsep

Es putar adalah salah satu jajanan favorit anak sekolah pada zaman dulu. Hmm, mungkin kalian tidak ada yang mengalami ya. Es putar dijual sama abang-abang keliling pakai gerobak. Pembuatan es putar ini unik lho. Abang-abang penjualnya cukup nyediain adonan es kemudian dituangkan ke dalam jajaran cetakan yang terbuat dari logam. Cetakan ini dimasukkan ke dalam suatu wadah berisi es dan garam. Lalu wadahnya diputar-putar. Selang beberapa menit adonan yang tadinya cair sudah berubah menjadi beku. Kok bisa cepat ya bikin esnya? Ternyata yang bikin cepat ini karena adanya garam yang dimasukkan ke dalam wadah berisi es. Adanya garam ini akan menurunkan titik beku dari es, sehingga suhu sekitar menjadi lebih dingin dan es putar cepat jadi. Nah, peristiwa penurunan titik beku ini dibahas lho dalam ilmu kimia.

Penurunan titik beku adalah salah satu sifat koligatif larutan. Hmm, apa itu sifat koligatif larutan? Sifat koligatif larutan itu adalah sifat fisik larutan yang hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut atau konsentrasinya. Mau apapun jenis terlarutnya, yang memengaruhi sifat koligatif adalah jumlah atau konsentrasinya. Nah, sifat koligatif larutan ini ada 4, yaitu penurunan tekanan uap (∆P), kenaikan titik didih (∆Tb), penurunan titik beku (∆Tf), dan tekanan osmosis (π).

Kali ini kita hanya akan fokus membahas penurunan titik beku. Titik beku adalah suhu dimana zat cair berubah menjadi zat padat. Kalau kalian ingat pelajaran IPA saat SMP, ada tiga wujud zat yaitu padat, cair, dan gas dengan keteraturan yang semakin menurun. Nah, membeku itu kan proses berubahnya wujud zat dari cair menjadi padat. Dengan kata lain, membeku berarti proses menuju keteraturan. Adanya zat terlarut akan menghalangi partikel pelarut untuk saling mendekat, sehingga butuh suhu yang lebih rendah biar bisa membeku. Jadi, kalau ada zat terlarut titik bekunya menjadi lebih rendah. Besarnya penurunan titik beku suatu larutan akan sebanding dengan tetapan penurunan titik bekunya dan molalitas zat terlarutnya:
\(∆Tf=Tf°-Tf\)
\(∆Tf=K_f×m×i\)

Dimana:
∆Tf = penurunan titik beku
\(K_f\) = Tetapan penurunan titik beku \((0^C/m)\)
m = molalitas (mol/Kg)
Tf° = titik beku pelarut murni \((^0 C\)) 
Tf = titik beku larutan \((^0 C\))
i = faktor Van’t Hoff

Nah, selanjutnya yang perlu kita perhatikan adalah zat terlarutnya apakah elektrolit atau nonelektrolit. Ini akan berpengaruh terhadap jumlah parntikel zat setelah dilarutkan. Zat elektrolit akan mengalami ionisasi dalam larutannya sehingga jumlah partikelnya menjadi lebih banyak, yang bisa dinyatakan dengan faktor Van’t Hoff (i). Besarnya i ini bisa dihitung melalui persamaan:
i = 1 + (n-1).α
dimana:
n = jumlah ion
α = derajat ionisasi

<ul><li>Elektrolit kuat mengalami ionisasi sempurna sehingga  α = 1, maka i = n. yang termasuk elektrolit kuat adalah garam, asam kuat, dan basa kuat.</li><li>Elektrolit lemah mengalami ionisasi sebagian sehingga  0 < α < 1. Yang termasuk elektrolit lemah adalah asam lemah, basa lemah, dan garam sukar larut.</li><li>Nonelektrolit tidak terionisasi sehingga α = 0, maka i = 1. Yang termasuk nonelektrolit misalnya gula, urea, alkohol, dan senyawa organik lainnya.</li></ul>

Ok, sekarang kita jawab soalnya ya. Di soal ini kita diberikan lima senyawa elektrolit yaitu:
Elektrolit kuat berupa garam. Elektrolit kuat memiliki nilai i = n (jumlah ion), sehingga: 
\(NaCl → Na^+ + Cl^-\) 
Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi menjadi 2 ion, sehingga konsentrasinya menjadi:
m×i=0,1×2=0,2 m 

\(CaCl_2 → Ca^{2+} + 2Cl^-\) 
Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi menjadi 3 ion, sehingga konsentrasinya menjadi:
m×i=0,1×3=0,3 m 

\(BaCl_2 → Ba^{2+} + 2Cl^-\) 
Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi menjadi 3 ion, sehingga konsentrasinya menjadi:
m×i=0,1×3=0,3 m 

\(K_2SO_4 → 2K^+ + SO_4^{2-}\) 
Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi menjadi 3 ion, sehingga konsentrasinya menjadi:
m×i=0,1×3=0,3 m 

elektrolit lemah berupa asam lemah:
\(CH_3COOH → CH_3COO^- + H^+\) 	
Jika dilarutkan dalam air akan terionisasi menjadi 2 ion, sehingga konsentrasi akhirnya akan berubah tergantung derajat ionisasinya. 

Jadi, yang akan memiliki titik beku paling tinggi adalah \(CH_3COOH\), karena elektrolit lemah ini tidak terionisasi sempurna sehingga nilai i nya tidak sama dengan jumlah ionnya, tapi bergantung pada seberapa banyak ionisasinya. Akibatnya, konsentrasinya tidak akan sebesar larutan elektrolit lain di soal ini, karena konsentrasi awal semua senyawa elektrolitnya sama.


Pembahasan