div>Rahasia Lezatnya Es Krim dan Minuman Dingin
Pernahkah Anda bertanya mengapa es krim bisa tetap lembut meskipun disimpan di freezer ? Atau mengapa jalanan di negara empat musim ditaburi garam saat salju turun? Jawabannya ada pada ilmu kimia, khususnya sifat-sifat larutan. Ketika kita melarutkan gula, garam, atau zat lain ke dalam air, titik beku air akan menurun, dan titik didihnya akan meningkat. Fenomena ini dikenal sebagai penurunan titik beku dan kenaikan titik didih, yang merupakan bagian dari sifat koligatif larutan. Sifat- sifat ini bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan pada jenis zatnya.
Dalam pembuatan es krim, penambahan gula dan bahan lain ke dalam air (yang sebagian besar adalah pelarut) bertujuan untuk menurunkan titik beku adonan, sehingga es krim tetap lembut dan tidak membeku terlalu keras seperti es batu. Di jalanan bersalju, penaburan garam (seperti NaCl) bertujuan untuk menurunkan titik beku air, mengubah salju menjadi air pada suhu di bawah 0°C, sehingga jalanan tidak licin.
Selain itu, konsentrasi larutan juga bisa dinyatakan dalam berbagai cara, seperti molaritas (M), molalitas (m), atau fraksi mol (X), tergantung pada kebutuhan perhitungan. Misalnya, para ahli gizi sering menghitung molaritas glukosa (C6H12O6) dalam minuman olahraga, sementara ahli kimia mungkin lebih sering menggunakan molalitas untuk perhitungan sifat koligatif. Untuk perhitungan ini, kita perlu data seperti massa molar (Mr) glukosa (Mr=180 gr/mol) dan air (Mr=18 gr/mol), serta tetapan kriaskopik (Kf air=1,86°C/m) dan tetapan ebullioskopik (Kb air=0,52°C/m). Memahami konsep-konsep ini sangat penting tidak hanya untuk ilmuwan, tetapi juga untuk aplikasi praktis dalam industri pangan, farmasi, dan bahkan pemeliharaan jalan.
1. Dalam
sebuah percobaan membuat es krim, 150 gram gula tebu (C12H22O11,
Mr=342 gr/mol) dilarutkan dalam 200 gram air. Jika volume larutan total menjadi
250 mL setelah gula larut sempurna, maka konsentrasi molaritas (M) gula dalam
larutan es krim tersebut adalah sekitar...
A. 1,00 M
B. 1,75 M
C. 2,19 M
D. 2,50 M
E. 3,00 M
2. Pada
musim dingin, petugas jalan menaburkan 58,5 kg garam dapur (NaCl, Mr=58,5
gr/mol) ke jalanan yang tertutup salju setebal 1.000 kg air. Diketahui tetapan
penurunan titik beku molal air (Kf air) adalah 1,86 ∘C/m.
Penurunan titik beku yang dialami air di jalanan tersebut adalah...
A. 0,93 ∘C
B. 1,86 ∘C
C. 2,79 ∘C
D. 3,72 ∘C
E. 5,58 ∘C
3. Seorang
ahli gizi membandingkan dua jenis minuman olahraga, P dan Q, yang keduanya
mengandung glukosa (C6H12O6) sebagai zat terlarut utama dalam air.
• Minuman P: Mengandung 180 gram glukosa dalam
900 gram air.
• Minuman Q: Mengandung 90 gram glukosa dalam
400 gram air. (Mr glukosa=180 gr/mol; Mr air=18 gr/mol).
Pilihlah pernyataan yang benar mengenai
perbandingan sifat koligatif kedua minuman tersebut!
□ Titik didih minuman P lebih rendah daripada
titik didih minuman Q.
□ Fraksi mol glukosa pada minuman Q lebih
tinggi daripada minuman P.
□ Tekanan uap minuman P lebih tinggi daripada
tekanan uap minuman Q.
□ Penurunan titik beku minuman Q lebih kecil
daripada penurunan titik beku minuman P.
□ Tekanan osmosis minuman Q lebih besar
daripada tekanan osmosis minuman P.
4. Dieng merupakan daerah tujuan wisata di Jawa
Tengah. Suhu terdingin di Dieng bisa mencapai - 5oC, terutama pada puncak musim
kemarau. Oleh karena itu perlu strategi khusus terkait dengan air radiator
mobil supaya tidak membeku pada kondisi ekstrim tersebut. Salah satu komponen
air radiator adalah zat anti beku propilen glikol (C3H8O2).
Diketahui: Kf = 1,86⁰C/kg.mol; Ar C=12;
H=1; O=16; massa jenis air 1 g/ mL Berdasarkan data dan informasi dalam soal,
berapakah massa propilen glikol dalam 1 liter
air yang bisa digunakan sebagai air
radiator di daerah dengan suhu -1,5⁰C? Klik pada semua jawaban benar! Jawaban
benar lebih dari satu.
□ 20,43 gram.
□ 40,86 gram.
□ 61,29 gram.
□ 81,72 gram.
□ 102,15 gram.
5. Perhatikan
wacana berikut:
Beralkohol dan
Komposisi Larutan
Minuman beralkohol,
seperti bir, anggur, atau spiritus, adalah contoh umum larutan yang kita temui
dalam kehidupan sehari-hari. Kandungan alkohol dalam minuman ini bervariasi,
biasanya dinyatakan dalam persentase volume atau persentase massa. Namun, dalam
kimia, kita juga dapat menyatakan komposisi larutan menggunakan fraksi mol,
yang menggambarkan rasio mol suatu komponen terhadap total mol semua komponen
dalam larutan. Misalnya, etanol (C2H5OH) adalah jenis
alkohol yang umum ditemukan dalam minuman ini. Ketika etanol dilarutkan dalam
air, kedua molekul ini bercampur membentuk larutan homogen. Sifat-sifat larutan
ini, seperti titik didih atau tekanan uap, sangat bergantung pada fraksi mol
masing-masing komponen. Memahami fraksi mol membantu kita tidak hanya dalam
konteks minuman, tetapi juga dalam banyak proses kimia lainnya, seperti dalam
industri farmasi atau dalam penelitian laboratorium untuk mengukur kemurnian
dan komposisi campuran.
Bayangkan Anda sedang
menganalisis sampel minuman beralkohol sederhana yang dibuat dengan melarutkan
27,6 gram etanol (C2H5OH) ke dalam 54 gram air (H2O).
Data Ar: C = 12, H = 1,
O = 16.
Pilihlah dua pernyataan
yang benar mengenai fraksi mol etanol dan fraksi mol air dalam larutan
tersebut!
□ Fraksi mol etanol adalah 0,16.
□ Fraksi mol air adalah 0,50.
□ Fraksi mol etanol adalah 0,30.
□ Fraksi mol air adalah 0,84.
□ Fraksi mol air adalah 0,90.
Sifat Koligatif untuk Pembuatan Es Putar dan Pengawetan Makanan
Sifat koligatif larutan memiliki peran penting dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh yang paling sering kita temui adalah pembuatan es putar. Adonan es putar yang manis dan gurih didinginkan menggunakan campuran es batu dan garam dapur (NaCl). Penambahan garam ke dalam es batu menyebabkan titik beku campuran lebih rendah dari 0°C, sehingga es tidak mudah mencair & dapat menyerap panas dari adonan es putar secara efektif.
Fenomena ini menunjukkan bahwa penambahan zat terlarut, seperti garam, ke dalam pelarut, seperti air, memengaruhi sifat-sifat fisik pelarut. Sifat-sifat ini hanya bergantung pada jumlah partikel zat terlarut, bukan pada jenisnya. Sifat koligatif larutan mencakup penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan tekanan osmosis.
Kandungan partikel dalam larutan sangat penting. Untuk larutan elektrolit, seperti garam dapur dan kalium sulfat (K2SO4), zat terlarut akan terurai menjadi ion-ion, sehingga jumlah partikelnya berlipat ganda. Efek ini dinyatakan dengan faktor van't Hoff (i), yang nilainya mendekati jumlah ion yang terurai. Sebaliknya, larutan non-elektrolit, seperti gula tebu (C12H22O11) dan urea (CO(NH2)2), tak terurai, sehingga faktor van't Hoff-nya (i) bernilai 1.
Konsentrasi partikel terlarut dapat diukur dengan molalitas (m). Semakin tinggi molalitas partikel efektif (m×i), semakin besar efek sifat koligatifnya. Misalnya, penurunan titik beku (ΔTf) dihitung dengan rumus ΔTf=m⋅Kf⋅i, di mana Kf adalah tetapan titik beku molal.
Soal Pilihan Ganda Soal Tunggal
6. Penambahan
garam dapur (NaCl) ke dalam es batu saat membuat es putar memanfaatkan sifat
koligatif larutan berupa...
A. Penurunan tekanan uap
B. Kenaikan titik didih
C. Penurunan titik beku
D. Tekanan osmosis
E. Daya hantar listrik
7. Sebuah
larutan dibuat dengan melarutkan 10 gram glukosa (C6H12O6,
Mr=180 g/mol) dalam 100 gram air. Satuan konsentrasi yang paling tepat untuk
menghitung penurunan titik beku larutan ini adalah...
A. Molaritas
B. Normalitas
C. Fraksi mol
D. Molalitas
E. Persen volume
Soal Pilihan Ganda Soal Grup
8. Perhatikan
data larutan-larutan berikut:
(1) Larutan urea 0,2 m
(2) Larutan gula 0,2 m
(3) Larutan NaCl 0,2 m
(4) Larutan K2SO4 0,2 m
Pilihlah dua larutan yang memiliki titik
beku yang sama !
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (4)
D. (3) dan (4)
E. (1) dan (4)
9. Perhatikan
pernyataan-pernyataan berikut mengenai pembuatan es putar :
(1) Penambahan garam menyebabkan titik beku
campuran es dan garam menjadi lebih rendah.
(2) Proses pendinginan adonan es putar terjadi
karena perpindahan kalor dari adonan ke campuran es dan garam.
(3) Garam dapur (NaCl) adalah larutan
non-elektrolit sehingga tidak terurai menjadi ion. Kombinasi pernyataan yang
paling tepat untuk menjelaskan fenomena pembuatan es putar adalah...
A. (1) dan (2)
B. (1) dan (3)
C. (2) dan (3)
D. Hanya (1)
E. Hanya (3)
10. Diberikan
empat larutan dengan konsentrasi yang sama, yaitu 0,1 m.
(1) Larutan urea
(2) Larutan MgCl2
(3) Larutan gula
(4) Larutan NaCl
Urutan larutan dari yang memiliki titik
didih paling rendah hingga paling tinggi adalah...
A. (1), (3), (4), (2)
B. (1) = (3), (4), (2)
C. (4), (2), (1) = (3)
D. (2), (4)=(1), (3)
E. (3), (1), (2), (4)
11. Berdasarkan
konsep sifat koligatif larutan, manakah satu-satunya pernyataan yang benar di
bawah ini ?
A. Penurunan titik beku larutan glukosa 0,5 m
akan lebih besar daripada larutan K2SO4 0,1 m.
B. Larutan urea dan larutan NaCl dengan
molalitas yang sama akan memiliki kenaikan titik didih yang sama.
C. Penambahan 1 mol gula ke dalam air akan
menghasilkan jumlah partikel terlarut yang sama dengan penambahan 1 mol NaCl.
D. Tekanan osmosis larutan elektrolit akan lebih
rendah daripada larutan non-elektrolit dengan konsentrasi molar yang sama.
E. Sifat koligatif larutan bergantung pada
jumlah partikel zat terlarut, bukan pada jenisnya.
Soal Pilihan Ganda Kompleks MCMA
12. Perhatikan
tabel data sifat koligatif larutan berikut :
|
Larutan |
Zat
Terlarut |
Konsentrasi |
|
P |
Gula
(C12H22O11) |
0,2 M |
|
Q |
Garam
dapur (NaCl) 0,2 |
0,2 M |
|
R |
Urea
(CO(NH2)2) |
0,2 M |
|
S |
Kalium
sulfat (K2SO4) |
0,2 M |
Pilihlah dua pernyataan yang benar yang
menggambarkan perbandingan sifat koligatif dari keempat larutan tersebut!
□ Larutan P dan R memiliki titik didih yang
sama.
□ Larutan Q memiliki penurunan titik beku
terbesar.
□ Larutan S memiliki tekanan osmosis
terkecil.
□ Larutan S memiliki titik didih tertinggi.
□ Larutan P dan Q memiliki titik beku yang sama.
13. Sebuah
larutan dibuat dengan melarutkan 1 mol zat elektrolit kuat (XY2)
dalam 1000 gram air. Pilihlah dua pernyataan yang benar yang berkaitan dengan
larutan ini!
□ Larutan tersebut memiliki faktor van't Hoff
(i) sebesar 3.
□ Larutan tersebut memiliki jumlah partikel
terlarut 2 kali lipat dari larutan nonelektrolit 1 molal.
□ Larutan ini dapat menghantarkan arus
listrik.
□ Larutan ini memiliki titik beku yang lebih
rendah daripada larutan glukosa 1 molal.
□ Larutan ini merupakan larutan non-elektrolit.
Soal Pilihan
Ganda Kompleks Kategori
14. Sebanyak
3,42 gram gula (C12H22O11) dilarutkan dalam
200 gram air. Diketahui Kb air = 0,52°C/m dan Kf air = 1,86 ∘C/m.
Tentukan Benar atau Salah untuk setiap
pernyataan berikut !
|
Benar |
Salah |
|
|
Kenaikan titik didih larutan adalah 0,026°C |
|
|
|
Titik didih larutan adalah 100,026°C |
|
|
|
Penurunan titik beku larutan adalah 0,0186°C. |
|
|
15. Dua
larutan, satu larutan urea 0,1 M dan satu larutan MgCl2 0,1 M,
memiliki volume yang sama pada suhu yang sama. Tentukan Benar atau Salah untuk
setiap pernyataan terkait kedua larutan tersebut !
|
Pernyataan |
Benar |
Salah |
|
Keduanya
memiliki tekanan osmosis yang sama |
|
|
|
Larutan
MgCl2 memiliki konsentrasi partikel terlarut lebih besar |
|
|
|
Larutan
urea memiliki tekanan osmosis lebih besar |
|
|
16. Senyawa
MgCl2 adalah elektrolit kuat dan terurai menjadi 3 ion. Senyawa urea
(CO(NH2)2) adalah senyawa non-elektrolit.
Tentukan Benar atau Salah untuk setiap
pernyataan berikut !
|
Pernyataan |
Benar |
Salah |
|
Larutan
MgCl2 memiliki faktor van't Hoff (i) = 3 |
|
|
|
Titik
didih larutan urea 0,5 m lebih tinggi dari MgCl2 0,5 m |
|
|
|
Titik
didih larutan urea 0,5 m lebih tinggi dari MgCl2 0,5 m |
|
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar