Senyawa H2SO4 sebagai asam diprotik akan mengalami ionisasi secara dua tahap sehingga konsentrasi Ht pada setiap tahap akan bernilai beda. Apabila 0,98 g H2SO4 dilarutkan dalam gelas kimia berisi 500 mL air, maka titik didih larutan asam tersebut jika diketahui = 0,8 dan = 0,5 adalah .... (Kb air = 0,52 m-?; M (H2SO4) = 98 g.mol-? ;p air = 1 g.mL-1) 

Suatu larutan dapat mengalami kenaikan titik didih karena adanya zat terlarut. Pada soal ini terdapat \(H_2SO_4\) yang dilarutkan ke dalam air dengan 2 derajat ionisasi, yaitu 0,8 dan 0,5. 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 dengan jumlah ion sebanyak 3 yaitu, 2 ion \(H^{+}\) dan 1 ion \(SO_4^{2-}\) untuk 1 molekulnya. Senyawa ini akan terionisasi dalam air dengan nilai derajat ionisasi pertama = 0,8 dan derajat ionisasi kedua = 0,5.

Diketahui dari soal:
Massa \(H_2SO_4\)  = 9,8 gram
Volume air (pelarut) = 500 mL (massa jenis air = 1 gram/mL )
maka, massa air = 500 gram

Kb air = 0,52°C/m
n \(H_2SO_4\)  = 3
\(α_1\) \(H_2SO_4\)  = 0,8
\(α_2\) \(H_2SO_4\)  = 0,5
Mr \(H_2SO_4\) = 98 gram/mol

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

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

\(ΔT_b = m\ .\ K_b\ .\ i_1\ +\ m\ .\ K_b\ .\ i_2\)
\(ΔT_b = m\ .\ K_b\ .\ (i_1+i_2)\)
\(ΔT_b = \frac{massa\ zat}{Mr\ zat}\ .\ \frac{1000}{massa\ pelarut}\ .\ K_b\ .\ [(1+α_1(n-1))+(1+α_2(n-1))]\)

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

\(ΔT_b = \frac{9,8\ gram}{98\ gram/mol}\ .\ \frac{1000}{500}\ .\ 0,52°C/m\ .\ [(1+0,8(3-1))+(1+0,5(3-1))]\)
\(ΔT_b = 0,1\ .\ 2\ .\ 0,52°C/m\ .\ [(2,6)+(2)]\)
\(ΔT_b = 0,2\ m\ .\ 0,52°C/m\ .\ (4,6)\)
\(ΔT_b = 0,478°C\)

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.

\(ΔT_b = T_b\ larutan\ -\ T_b\ air\)
\(0,478°C = T_b\ larutan\ -\ 100°C\)
\(T_b\ larutan =0,478°C\ +\ 100°C\)
\(T_b\ larutan =100,478°C\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, titik didih larutan \(H_2SO_4\) adalah \(100,478°C\).