a. 3. Hitung titik didih dari larutan berikut! Larutan 48 gram urea (CO(NH)) dalam 2 kg air (K, air = 0,52 °C/molal). b. Larutan 17,1% massa sukrosa (C2H2,01) (K) air = 0,52 °C/molal) c. Campuran 0,03 mol zat A dalam 150 gram air dengan 0,01 mol zat B dalam 350 gram air (K, air = 0,52 °C/molal). 

Suatu larutan dapat mengalami kenaikan titik didih bila ditambahkan zat terlarut. Pada soal ini terdapat urea, sukrosa, serta zat A dan zat B yang dilarutkan ke dalam air dengan data tersedia. Pertanyaannya adalah titik didih \((T_b)\) larutan tersebut. Titik didih larutan dapat ditentukan 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 \((ΔT_b)\). 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. Urea, sukrosa, serta zat A dan B merupakan senyawa nonelektrolit karena tidak terionisasi dalam air. Maka dari itu, faktor van’t Hoff tidak dilibatkan dalam perhitungan. Perumusan kenaikan titik didihnya sebagai berikut.

\(ΔT_b = m . K_b\)

Keterangan:
m = molalitas zat
\(K_b\) = tetapan perubahan titik didih 

Diketahui dari soal:
A. Larutan urea
Massa urea = 48 gram
Massa air (pelarut) = 2 kg = 2000 gram
Ar unsur (dapat dilihat dalam tabel periodik unsur)
C = 12; H = 1; O = 16; N = 14 (gram/mol)
Mr sukrosa \((CO(NH_2)_2)\) = 60 gram/mol

B. Larutan sukrosa
Kadar sukrosa = 17,1%, artinya sebanyak 17,1 gram sukrosa larut dalam 100 gram air
Ar unsur (dapat dilihat dalam tabel periodik unsur)
C = 12; H = 1; O = 16 (gram/mol)
Mr sukrosa \((C_{12}H_{22}O_{11})\) = 342 gram/mol

C. Larutan A dan B
Mol A = 0,03 mol
Massa air dalam larutan A = 150 gram
Mol B = 0,01 mol
Massa air dalam larutan B = 350 gram

\(K_b\) air = 0,52°C/m
Diasumsikan tekanan 1 atm, sehingga titik didih air = 100°C

Ditanya: 
Titik didih larutan A, B, dan C?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan titik didih larutan tersebut.

A. Larutan urea
Kita masukkan data yang diketahui ke dalam persamaan seperti di bawah ini.

\(ΔT_b = m . K_b\)
\(ΔT_b = \frac{massa\ zat}{Mr\ zat} .\ \frac{1000}{massa\ pelarut}. K_b\)
\(ΔT_b = \frac{48\ gram}{60\ gram/mol} .\ \frac{1000}{2000}. 0,52°C/m\)
\(ΔT_b = 0,208°C\)

Ingat, kita mengasumsikan bahwa air memiliki titik didih 100°C pada tekanan 1 atm. Titik didih larutan urea dicari dengan persamaan berikut.

\(ΔT_b =T_b\ larutan-T_b\ air\)
\(T_b\ larutan =ΔT_b +T_b\ air\)
\(T_b\ larutan =0,208°C +100°C\)
\(T_b\ larutan =100,208°C\)

B. Larutan sukrosa
Sebelumnya, massa air dalam larutan sukrosa dapat dicari dengan persamaan berikut.

Massa air = massa larutan - massa sukrosa
Massa air = 100 gram - 17,1 gram
Massa air = 82,9 gram

Kita masukkan data yang diketahui ke dalam persamaan seperti di bawah ini.

\(ΔT_b = m . K_b\)
\(ΔT_b = \frac{massa\ zat}{Mr\ zat} .\ \frac{1000}{massa\ pelarut}. K_b\)
\(ΔT_b = \frac{17,1\ gram}{342\ gram/mol} .\ \frac{1000}{82,9}. 0,52°C/m\)
\(ΔT_b = 0,313°C\)

Ingat, kita mengasumsikan bahwa air memiliki titik didih 100°C pada tekanan 1 atm. Titik didih larutan sukrosa dicari dengan persamaan berikut.

\(ΔT_b =T_b\ larutan-T_b\ air\)
\(T_b\ larutan =ΔT_b +T_b\ air\)
\(T_b\ larutan =0,313°C +100°C\)
\(T_b\ larutan =100,313°C\)

C. Larutan A dan B
Sebelumnya, kita harus mencari masing-masing molalitas larutan A dan B.

\(Molalitas\ A = mol\ A. \frac{1000}{massa\ pelarut}\)
\(Molalitas\ A = 0,03\ mol. \frac{1000}{150\ gram}\)
\(Molalitas\ A = 0,2\ m\)

\(Molalitas\ B = mol\ B. \frac{1000}{massa\ pelarut}\)
\(Molalitas\ B = 0,01\ mol. \frac{1000}{350\ gram}\)
\(Molalitas\ B = 0,028\ m\)

Kita masukkan data yang diketahui ke dalam persamaan seperti di bawah ini.

\(ΔT_b = m . K_b\)
\(ΔT_b = K_b (m\ A +m\ B)\)
\(ΔT_b = 0,52°C/m.(0,2+0,028)\)
\(ΔT_b = 0,52°C/m.(0,228\ m)\)
\(ΔT_b = 0,118°C\)

Ingat, kita mengasumsikan bahwa air memiliki titik didih 100°C pada tekanan 1 atm. Titik didih larutan A dan B dicari dengan persamaan berikut.

\(ΔT_b =T_b\ larutan-T_b\ air\)
\(T_b\ larutan =ΔT_b +T_b\ air\)
\(T_b\ larutan =0,118°C +100°C\)
\(T_b\ larutan =100,118°C\)

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, titik didih larutan urea adalah \(100,208°C\), titik didih larutan sukrosa adalah \(100,313°C\), dan titik didih campuran larutan A dan B adalah \(100,118°C\).