7 . Pada sistem pendingin mobil dicampurkan air dan etilena glikol (C,H,O2) dengan volume yang sama. Rapatan etilena glikol 1,113 gr/mL. Hitunglah titik beku campuran pendingin tersebut! Label pada wadah zat anti beku menyatakan bahwa campuran akan melindungi mesin sampai dengan temperatur -34 °C. Bagaimana pendapatmu? (K air = 1,86 °C/molal) 

Suatu larutan dapat mengalami penurunan titik beku jika ditambahkan zat terlarut. Pada soal ini terdapat senyawa etilen glikol yang digunakan untuk melindungi air radiator mobil agar tidak membeku. Pertanyaannya adalah temperatur larutan untuk menahan pembekuan air radiator. Jadinya, kita akan mencari titik beku etilen glikol. Titik beku larutan 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 \((ΔT_f)\)
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. Etilen glikol merupakan senyawa nonelektrolit, sehingga faktor van’t Hoff dari senyawa ini akan bernilai 1 dan tidak dilibatkan dalam perhitungan. Nah, perumusan penurunan titik bekunya sebagai berikut.

\(ΔT_f = m . K_f \)
Keterangan:
m = molalitas zat
\(K_f\) = tetapan perubahan titik beku 

Diketahui dari soal:
Rapatan etilen glikol = 1,113 gram/mL
\(K_f\) air = 1,86°C/m
Suhu pada label wadah = -34°C
Ar C = 12; H = 1; O = 16 (gram/mol)
maka, Mr etilen glikol \((C_2H_6O_2)\) = 62 gram/mol
Diasumsikan \(T_f\) air pada 1 atm = 0°C

Ditanya: 
Titik beku larutan etilen glikol tersebut?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan titik beku larutan.

1) Menentukan massa air dari larutan tersebut
Karena etilen glikol dicampur dengan air dengan volume sama, kita asumsikan volume larutannya adalah 1000 mL. Jadinya, volume etilen glikol adalah 500 mL dan volume air 500 mL (ρ = 1 gram/mL). Massa etilen glikol dan air ditentukan dengan persamaan berikut.

Massa \(C_2H_6O_2\) = volume \(C_2H_6O_2\) . rapatan \(C_2H_6O_2\)
Massa \(C_2H_6O_2\) = 500 mL . 1,113 gram/mL
Massa \(C_2H_6O_2\) = 556,5 gram

Massa \(H_2O\) = volume \(H_2O\) . massa jenis \(H_2O\)
Massa \(H_2O\) = 500 mL . 1 gram/mL
Massa \(H_2O\) = 500 gram

2) Menentukan titik beku larutan etilen glikol
Rumus penurunan titik beku dapat dijabarkan menjadi,

\(ΔT_f = m. K_f. i\)
\(ΔT_f = \frac{massa\ zat}{Mr\ zat} .\ \frac{1000}{massa\ pelarut}. K_f\)

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

\(ΔT_f = \frac{massa\ zat}{Mr\ zat} .\ \frac{1000}{massa\ pelarut}. K_f\)
\(ΔT_f = \frac{556,5\ gram}{62\ gram/mol} .\ \frac{1000}{500}. 1,86°C/m\)
\(ΔT_f =33,39°C\)

Ingat, kita mengasumsikan bahwa air memiliki titik beku 0°C pada tekanan 1 atm. Titik beku larutan etilen glikol dicari dengan persamaan berikut.

\(ΔT_f =T_f\ air-T_f\ larutan\)
\(33,39°C =0°C-T_f\ larutan\)
\(T_f\ larutan =-33,39°C\)

3) Analisis label wadah zat anti beku
Titik beku larutan etilen glikol adalah -33,39°C. Larutan ini akan digunakan untuk menjaga air radiator agar tidak membeku. Kita bisa tahu bahwa batas suhu agar larutan tidak membeku adalah -33,39°C. Nah, label wadah zat anti beku tertulis bahwa produk dapat menjaga mesin hingga suhu -34°C. Label tersebut tidak menunjukkan batas suhu sebenarnya dari zat anti beku agar mampu melindungi mesin. Hal ini karena suhu di bawah -33,39°C akan menyebabkan air radiator membeku.

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, label yang menyatakan zat anti beku dapat menjaga mesin hingga -34°C tidak terbukti karena zat anti beku tersebut hanya dapat menjaga mesin hingga suhu -33,39°C berdasarkan perhitungan.