Titik Didih

Diposting pada

Berlawanan dengan penurunan titik beku larutan, kenaikan titik didih larutan merupakan fenomena meningkatkan titik didih suatu pelarut disebabkan adanya zat terlarut didalam pelarut tersebut. Ini berarti bahwa titik didih pelarut akan lebih kecil jika dibandingkan dengan titik larutan. Sebagai contoh titik didih air murni adalah 100 C jika kita melarutkan gula atau garam dapur ke dalam air maka titik didihnya akan lebih dari 100 C.

Titik-Didih

Pengertian Titik Didih

Mengapa air mendidih pada suhu 100oC? Kita telah mengetahui bahwa air dapat menguap pada suhu berapa saja dan tekanan uapnya akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu. Tekanan uap menggambarkan kecenderungan cairan untuk menguap. Semakin besar tekanan uap, semakin mudah pula zat itu menguap. Sementara itu, tekanan udara luar memaksa uap tetap berada dalam  cairan.


Jika tekanan uap kurang dari tekanan udar luar (tekanan di permukaan cairan), uap hanya terbentuk dari permukaan cairan. Namun, ketika uap cairan sama dengan tekanan udara di permukaan, penguapan dapat terjadi di seluruh bagian cairan. Uap yang terbentuk dapat naik dan pecah di permukaan. Keadaan seperti itulah yang disebut dengan mendidih.


Jadi, titik didih adalah suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan di permukaan. Oleh karena itu,  titik didih bergantung pada tekanan di permukaan. Di permukaan laut (tekanan = 760 mmHg), air mendidih pada 100oC karena pada suhu 100oC tekanan uap air sama dengan 760 mmHg. Di puncak Everest (ketinggian 8.882 m dari permukaan laut), air mendidih pada 71oC. Biasanya, yang dimaksud dengan titik didih adalah titik didih normal, yaitu titik didih pada tekanan 760 mmHg. Titik didih normal air adalah 100oC.


Kenaikan Titik Didih Larutan

Jika sama-sama mendidih, manakah yang lebih tinggi suhunya, air murni atau air laut?  Melalui percobaan telah diketahui bahwa larutan dari zat-zat yang sukar menguap mempunyai titik didih lebih tinggi daripada pelarutnya. Penurunan tekaanan uap jernuh menyebabkan kanaikan titik didih larutan. Pada suhu 100oC, tekanan uap larutan masih berada di bawah 760 mmHg.


Oleh karena itu, larutan belum mendidih. Larutan harus dipanaskan lebih tinggi lagi hingga tekanan uapnya mencapai 760 mmHg. Selisih antara titik didih larutan dengan titik didih pelarut itu disebut Kenaikan Titik Didih Larutan (∆Tb = boiling point elevation).


Sebagai contoh, pada suatu temperatur diarutkan sukrosa maka tekanan uap air akan turun. Semakin banyak sukrosa yang dialrutkan, semakin besar penurunan tekanan uapnya, sehingga pada temperatur 100oC larutan sukrosa belum mendidih sebab tekanannya kurang dari 760 mmHg. Larutan itu memerlukan temperatur yang lebih tinggi lagi agar tekanan uap jenuhnya sama dengan tekanan udara di sekitarnya.


Rumus Titik Didih

Rumus-Titik-Didih

Keterangan:

Tb larutan = titik didih larutan

Tb pelarut murni = titik didih pelarut

∆Tb = kenaikan titik didih


Kenaikan titik didih larutan merupakan salah satu sifat koligatif larutan. Untuk  menghitung perubahan titik didih larutan non-elektrolit atau larutan yang encer, maka kita bisa menggunakan persamaan berikut ini:

menghitung-perubahan-titik-didih-larutan-non-elektrolit

Sedangkan titik didih larutan dapat dicari dengan persamaan,

persamaan-titik-didih-larutan

Keterangan:

∆Tb  = penurunan titik beku larutan          w1     = massa pelarut dalam gram

 Tb = titik beku larutan                              w2    = massa zat terlarut dalam gram

 m = molalitas larutan                               Mr  = massa molekul relatif zat

 Kb  = konstanta titik beku pelarut


Kenaikan titik didih yang disebabkan oleh satu mol zat yang dilarutkan dalam 1.000 gram zat pelarut mempunyai harga yang tetap dan disebut tetapan kenaikan titik didih molal (Kb). Di bidang thermodinamika konstanta titik beku pelarut, Kb lebih dikenal dengan istilah “Konstanta Ebulioskopik“. Ebulioskopik berasal dari bahasa Yunani yang artinya “mendidih”. Setiap zat pelarut mempunyai harga Kb berbeda, seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut ini.

PelarutTitik Didih (oC)

Kb (oC/molal)

Air

Benzena

Alkohol

Kloroform

Aseton

Eter

Asam Asetat

Sikloheksana

100, 0

80, 1

78, 5

61, 2

56, 5

34, 5

118, 3

80, 7

0, 51

2, 52

1, 19

3, 88

1, 67

2, 11

3, 07

2, 69


Diagram Fase atau Diagram P – T

Hasil eksperimen Roult menunjukan bahwa kenaikan titik didih larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (molal) dari zat terlarut semakin besar. Titik didih larutan akan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Hal ini juga diikuti dengan penurunan titik beku pelarut murni, atau titik beku larutan lebih kecil dibandingkan titik beku pelarutnya. Hasil eksperimen ini disederhanakan dalam gambar berikut ini.

Diagram-Fase-atau-Diagram-P-T

Mengapa larutan mendidih pada suhu yang lebih tinggi dan membeku pada suhu yang lebih rendah daripada pelarutnya? Pernyataan itu dapat dijelaskan secara teoretis dengan membandingkan digram fase larutan dengan fase pelarutnya.


Diagram fase atau diagram P-T adalah diagram yang menyatakan hubungan antara suhu dan tekanan dengan fase zat. Diagram fase menyatakan batas-batas suhu dan tekanan di mana suatu bentuk fase yang dapat stabil. Berikut adalah beberapa hal yang perlu diperhatikan dari diagram fase.


  • Garis Didih

Garis BC pada gambar tersebut disebut garis didih. Garis didih merupakan transisi fase cair-gas. Setiap titik pada garis itu menyatakan suhu dan tekanan di mana air akan mendidih. Seperti yang telah disebutkan pada bagian terdahulu, titik didih bergantung pada tekanan gas di permukaan. Pada tekanan 1 atm (760 mmHg), air mendidih pada 100oC. Pada tekanan 4, 58 mmHg air mendidih pada 100, 0098oC.


  • Garis Beku

Garis BD pada gambar, disebut garis beku. Garis beku merupakan transisi fase cair-padat. Setiap titik pada garis itu menyatakan suhu dan tekanan di mana air dapat membeku (es mencair). Pada tekanan 1 atm (760 mmHg), air membeku pada 0oC. Pada 4, 58 mmHg, air membeku pada 0, 0098oC. Perhatikan bahwa tekanan permukaan berpengaruh besar pada titik didih, tetapi sangat kecil pengaruhnya pada titik beku. Garis BD pada gambar praktis vertikal terhadap sumbu suhu.


  • Garis Sublimasi

Garis AB pada gambar disebut garis sublimasi. Garis sublimasi merupakan transisi fase padat-gas. Setiap titik pada garis sublimasi menyatakan suhu dan tekanan di mana zat padat atau uapnya dapat menyublim.


  • Titik Tripel

Perpotongan antara garis didih, garis beku dan garis sublimasi disebut titik tripel. Koordinat titik tripel air adalah (0, 0098oC ; 4, 58 mmHg). Pada titik tripelnya, ketiga bentuk fase zat, yaitu padat, cair dan gas, berada dalam kesetimbangan.


Sebagaimana telah disebutkan pada bagian terdahulu, larutan mempunyai tekanan uap lebih  rendah dari pelarutnya. Oleh karena itu, garis didih dan garis beku larutan berada di bawah garis didih dan garis beku pelarutnya. Penurunan tekanan uap tersebut berpengaruh pada titik didih dan titik beku larutan. Sebagaimana yang tampak pada gambar, tekanan uap larutan belum mencapai 760 mmHg pada suhu 100oC.


Oleh karena itu, larutan belum mendidih. Larutan akan mendidih pada suhu di atas 100oC, yaitu ketika tekanan uapnya mencapai 760 mmHg. Dengan kata lain, larutan mempunyai titik didih lebih tinggi daripada pelarutnya. Sebaliknya, penurunan tekanan uap menyebabkan titik beku larutan lebih rendah daripda titik beku pelarutnya.


Kenaikan Titik Didih pada Larutan Elektrolit

Pada permulaan pembahasan mengenai sifat koligatif, telah disebutkan bahwa sifat koligatif larutan bergantung pada konsentrasi partikel dalam larutan dan tidak bergantung pada jenisnya, apakah partikel tersebut berupa molekul, atom atau ion. Sebagaimana telah kita ketahui, zat elektrolit ada yang sebagian atau seluruhnya terurai menjadi ion-ion. Jadi, untuk konsentrasi yang sama, larutan elektrolit mengandung jumlah partikel lebih banyak daripada larutan nonelektrolit.


Oleh karena itu, larutan elektrolit mempunyai sifat koligatif lebih besar daripada sifat koligatif larutan nonelektrolit. Perbandingan  antara harga sifat koligatif yang terukur dari suatu larutan elektrolit dengan harga sifat koligatif yang diharapkan dari suatu larutan nonelektrolit pada konsentrasi yang sama disebut faktor van’t Hoff dan dinyatakan dengan lambang i.


Peruraian larutan elektrolit menjadi ion-ion merupakan reaksi kesetimbangan karena adanya gaya tarik-menarik ion-ion yang muatannya berlawanan.

Zat terelektrolit → ion (+) dan ion (-)

Atas dasar hal ini, teori tentang  kesetimbangan kimia berlaku juga pada larutan-larutan elektrolit. Misalnya, untuk menyatakan banyak atau sedikitnya zat elektrolit yang terionisasi digunakan derajat ionisasi atau derajat disosiasi (α).

a =  Jumlah mol zat yang terionisasi
jumlah mol zat yang larut

Jumlah yang mengion  = jumlah mula-mula x α

                                               = M α


Elektrolit kuat karena mudah terionisasi mempunyai harga derajat ionisasi mendekati satu. Untuk larutan yang sangat encer atau konsentrasinya kecil, jarak antara ion-ion cukup jauh, sehingga gaya tarik-menarik ion-ion yang berlawanan sangat kecil. Jadi, larutan elektrolit kuat yang sangat encer derajat ionisasinya dianggap sama dengan satu. AZdapun elektrolit lemah mempunyai harga derajat ionisasi sangat kecil karena sukar terionisasi.


Faktor van’t Hoff (i) adalah parameter untuk mengukur seberapa besar zat terlarut berpengaruh terhadap sifat koligatif (penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmotik). Faktor van’t Hoff dihitung dari besarnya konsentrasi sesunguhnya zat terlarut yang ada di dalam larutan dibanding dengan konsentrasi zat terlarut hasil perhitungan dari massanya. Untuk zat non elektrolit maka vaktor van’t Hoffnya adalah 1 dan nonelektrolit adalah sama dengan jumlah ion yang terbentuk didalam larutan. Faktor van’t Hoff secara teori dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Rumus-van’t-Hoff

dengan α adalah derajat ionisasi zat terlarut dan n jumlah ion yang terbentuk ketika suatu zat berada didalam larutan. Untuk non elektrolit maka α = 0 dan n adalah 1 dan untuk elektrolit dicontohkan sebagai berikut:

C6H12O6 à C6H12O6                                n = 1

NaCl à Na+ + Cl                                   n = 2

CaCl2 à Ca2+ + 2Cl                               n = 3

Na3PO4 à 3Na+ + PO4                         n = 4

Cu3(PO4)2 à 3Cu2+ + 2PO43-                 n = 5


Oleh karena pertambahan sifat koligatif larutan elektrolit sebanding dengan pertambahan jumlah partikel dalam larutan, maka kenaikan titik didih untuk larutan elektrolit dapat dirumuskan menjadi sebagai berikut:

Rumus-larutan-elektrolit


Faktor-faktor yang Mempengaruhi Titik Didih

Hasil eksperimen Roult menunjukan bahwa Kenaikan titik didih larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (molal) dari zat terlarut semakin besar. Titik didih larutan akan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Hal ini juga diikuti dengan penurunan titik beku pelarut murni, atau titik beku larutan lebih kecil dibandingkan titik beku pelarutnya. Roult menyederhanakan ke dalam persamaan

Tb = Kb . m

Tb = kenaikan titik didih larutan

Kb = tetapan kenaikan titik didih molal pelarut (kenaikan titik didih untuk 1 mol zat dalam 1000 gram pelarut)

m = molal larutan (mol/100 gram pelarut)


Perubahan titik didih atau ΔTb merupakan selisih dari titik didih larutan dengan titik didih pelarutnya, seperti persamaan :

ΔTb = Tb – Tbº

Hal yang berpengaruh pada kenaikan titik didih adalah harga kb dari zat pelarut. Kenaikan tidak dipengaruhi oleh jenis zat yang terlarut, tapi oleh jumlah partikel/mol terlarut khususnya yang terkait dengan proses ionisasinya. Untuk zat terlarut yang bersifat elektrolit persamaan untuk kenaikan titik didik harus dikalikan dengan faktor ionisasi larutan, sehingga persamaannya menjadi :

ΔTb = Kb.m [1 + (n-1) a]


Dimana:

n = jumlah ion-ion dalam larutan

α = derajat ionisasi (Anonim, 2011)


Titik didih normal (juga disebut titik didih atmospheris) dari sebuah cairan merupakan kasus istimewa dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmospher di permukaan laut, satu atmosphere. Pada suhu ini, tekanan uap cairan bisa mengatasi tekanan atmospher dan membentuk gelembung di dalam massa cair. Pada saat ini (per 1982) Standar Titik Didih yang ditetapkan oleh IUPAC adalah suhu dimana pendidihan terjadi pada tekanan 1 bar.


Pada tekanan dan temperatur udara standar(76 cmHg, 25 °C) titik didih air sebesar 100 °C.


Suatu larutan mendidih pada temperatur lebih tinggi dari pelarutnya, selisihnya disebut kenaikan titik didih larutan. Peralihan wujud suatu zat ditentukan oleh suhu dan tekanan, contohnya air pada tekanan 1 atm, mempunyai titik didih 1000C dan titik beku 00C. Jika air mengandung zat terlarut yang sukar menguap, maka titik didihnya akan lebih besar dari 1000C dan titik bekunya lebih kecil dari 00C. Perbedaan itu disebut dengan kenaikan titik didih (DTb) dan penurunan titik beku (DTf) (Rosenberg, 1992 : 284).


Suhu dimana cairan mendidih dinamakan titik didih. Jadi, titik didih adalah temperatur dimana tekanan uap sama dengan tekanan atmosfer. Selama gelembung terbentuk dalam cairan, berarti selam cairan mendidih, tekanan uap sama dengan tekanan atmosfer, karena tekanan uap adalah konstan maka suhu dan cairan yang mendidih akan tetap sama. Penambahan kecepatan panas yang diberikan pada cairan yang mendidih hanya menyebabkan terbentuknya gelembung uap air lebih cepat.


Cairan akan lebih cepat mendidih, tapi suhu didih tidak naik. Jelas bahwa titik didih cairan tergantung dari besarnya tekanan atmosfer. Lebih besar tekanan atmosfer, lebih tinggi suhu yang diperlukan untuk memberikan tekanan uap yang dapat menandinginya. Titik didih pada 1 atm (760 mmHg) dinamakan sebagai titik didih normal (Brady, 1999 : 540).


Pendidihan merupakan hal yang sangat khusus dari penguapan. Pendidihan adalah pelepasan cairan dari tempat terbuka ke fase uap. Suatu cairan dikatakan mendidih pada titik didihnya, yaitu bila suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya. Pada titik didih, tekanan uap cairan cukup besar sehingga atmosfer dapat diatasi hingga gelembung uap dapat terbentuk dipermukaan cairan yang diikuti penguapan yang terjadi di setiap titik dalam cairan. Pada umumnya, molekul dapat menguap bila dua persyaratan dipenuhi, yaitu molekul harus cukup tenaga kinetik dan harus cukup dekat dengan batas antara cairan-uap (Petrucci, 2000 : 175).


Sejauh ini kita selalu menganggap bahwa pelarut dan terlarutnya volatil. Tetapi jenis larutan penting lainnya adalah zat yang terlarutnya tidak volatil. Ada zat terlarut (solvent) yang sukar menguap (non volatile) tekanan uap dari larutan turun dan ini akan menyebabkan titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarutnya. Ini disebabkan karena untuk mendidih, tekanan uap larutan harus sama dengan tekanan udara luar dan untuk itu temperatur harus lebih tinggi (Petrucci, 1999 : 101).


Contoh Soal Titik Didih

1) Sebanyak 0, 6 gram urea, CO(NH2)2 dilarutkan ke dalam 40 gram air. Jika larutan tersebut kita anggap ideal, tentukan berapa titik didih larutan. Diketahui Kb H2O = 0,512 oC kg mol-1


Jawaban

Mr dari urea CO(NH2)2 = 60 gram (C = 12, N = 14, H = 1, C = 12)
Jumlah mol zat terlarut = 0,6/6 = 0,1
molalitas = 0,1 / (4 x 10-2) = 2,5

Kenaikan titik didih(ΔTb) = m Kb  = 2,5 x 0,512 = 1,28 oC
Titik didih = 100 + 1,28 = 101,28 oC


2) Natrium hidroksida 1,6 gram dilarutkan dalam 500 gram air. Hitung titik didih larutan tersebut! (Kb air = 0,52 °Cm-1, Ar Na = 23, Ar O = 16, Ar H = 1)


Jawaban

Diketahui : m = 1,6 gram
p = 500 gram
Kb = 0,52 °Cm-1
Ditanya : Tb …?
Jawab :   ΔTb = m⋅ Kb
= m/Mr NaOH x 1.000/p x Kb
= 1,6 g/ 40 x 1.000/500 g x 0,52 °Cm-1
= 0,04 × 2 × 0,52 °C
= 0,0416 °C
Td = 100 °C + b ΔT
= 100 °C + 0,0416 °C
= 100,0416 °C
Jadi, titik didih larutan NaOH adalah 100,0416 °C


Demikianlah pembahasan mengenai Titik Didih – Pengertian, Kenaikan, Rumus, Diagram, Faktor dan Contoh Soal semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan anda semua, terima kasih banyak atas kunjungannya. 🙂 🙂 🙂


Baca Artikel Lainnya:

  1. Gas Mulia
  2. Logam
  3. Simbol Bahan Kimia
  4. Rumus Konversi Suhu
  5. Pengertian Perubahan Zat Atau Benda Dan Macam – Macam Bentuk Perubahannya
  6. Distilasi Adalah