PENGARUH PELARUT PADA PERUBAHAN FASE
Perubahan
fase, seperti pencarian, pembekuan, penguapan, dan pengembunan, terjadi jika
fase fisik (gas, cair, atau padat) sebuah zat berubah. Benda yang dilarutkan
memiliki peranan penting dalam perubahan-perubahan ini. Garam, misalnya,
digunakan untuk mencairkan es di trotoar dan membuat es lebih dingin dalam
sebuah mesin pembuat es krim.
Dalam proyek ini, kita akan
menentukan titik beku dan titik didih air dan pengaruh garam dan benda lain
yang dilarutkan pada suhu-suhu ini. Kita akan meneliti sifat koligatif, yang
hanya bergantung pada jumlah partikel dalam larutan, dan digunakan untuk
menghitung menurunnya titik beku dan naiknya titik didih larutan.
A. Tujuan :
Untuk
menentukan titik didih air dan membuat sebuah grafik waktu-suhu dari perubahan
fase
B. Bahan :
1 liter air
suling, panci masak ukuran 2 liter, garpu besar (atau kabel besar), termometer,
kompor,
C.
Langkah-langkah Kerja
1. Tuang air suling dalam panci.
2. Letakkan garpu besar melintang di atas panci
dan pasang termometer pada garpu sehingga bola tergantung di tengah-tengah air.
3. Baca dan catat suhu air pada tabel data seperti yang ditunjukkan di
bawah ini.
Tabel
data
|
||
Waktu (detik)
|
Suhu (°F atau °C)
|
Pengamatan
|
0
|
||
15
|
4. Letakkan panci di atas kompor.
5. Panaskan pada suhu sedang (medium).
6. Setiap 15 detik, baca dan catat suhunya sampai
air tidak bertambah panas lagi, dan tiga kali pembacaan menunjukkan hasil yang
sama.
Catatan : Kegiatan
ini berlangsung sekitar suhu dicatat.
7. Amati dan catat penampilan air setiap kali suhu dicatat.
8. Buat grafik berdasarkan hasil catatan dengan
suhu pada sumbu vertikal dan waktu pada sumbu horizontal.
D. Hasil :
Begitu suhu
naik, muncul gelembung-gelembung kecil di dasar dan sisi panci. Gelembung
membesar dan pecah di permukaan air saat suhu mencapai (tepat atau sekitar)
100°C. Gelembung air terus pecah di permukaan, tetapi suhu tetap.
E.
Penjelasan
Kondisi tertentu dibutuhkan untuk mempengaruhi perubahan fase sebuah materi dan fase fisik (gas, cair, atau padat) ke
fase lainnya. Memanaskan air dalam panci menyebabkan terbentuknya gelembung uap
di bawah dan sisi panci di mana airnya paling panas. Saat gelembung naik
melalui air yang lebih dingin, gelembung tersebut tidak hanya mendingin, tetapi
juga ditekan dari segala sisi oleh molekul-molekul air sehingga menyebabkan
gelembung pecah.
Saat suhu air meningkat, tekanan
dalam gelembung uap meningkat. Akhirnya, titik
didih tercapai (suhu saat tekanan dalam gelembung sama dengan tekanan
atmosfer di luar). Pada titik didih, gelembung tidak pecah, tetapi lepas dari
permukaan air.
Selama mendidih, suhu uap sama
dengan suhu cairan. Energi kinetik (energi
gerakan) dari cairan lebih kecil daripada energi uap. Karena energi kinetiknya
lebih sedikit, molekul-molekul cairan lebih sedikit bergerak dan lebih terikat
satu sama lain. Dibutuhkan energi tambahan untuk memecah ikatan anara
molekul-molekul cairan dan mengubahnya menjadi gas. Pada titik didih, energi
dari sumber panas tidak meningkatkan suhu, tetapi digunakan untuk mengubah fase
dari cair menjadi gas.
F.
Tugas Percobaan Dengan Pendekatan Baru
1. Apakah meningkatnya panas kompor dapat
menaikkan suhu air ? Ulangi percobaan dengan menggunakan api yang lebih besar.
2. a. Apakah
menambahkan zat terlarut ke dalam
air mempengaruhi suhu titik didih air ? Ulangi percobaan awal dengan
menambahkan ½ cangkir (125 ml) sodium klorida (garam meja) ke dalam air.
b. Apakah
menggunakan zat terlarut yang
berbeda, mengubah hasil ? Ulangi percobaan awal dengan menambahkan ½ cangkir
(125 ml) sukrosa (gula) ke dalam air.
G. Merancang Percobaan Mandiri
1. a. Pada suhu berapa pembekuan air (perubahan fisik dari cair menjadi padat) terjadi ?
Suhu campuran es dan air akan berubah sampai titik beku (atau titik cair)
tercapai. Pada titik beku, suhu larutan tidak berubah karena energi dipakai
dalam perubahan fase. Demonstrasikan hal ini dengan mengisi wadah es batu
dengan air suling, dan letakkan dalam freezer lemari es selama satu malam. Isi
sebuah gelas sampai setengahnya dengan es batu murni (terbuat dari air suling),
dan penuhi dengan air suling. Masukkan termometer ke dalamnya. Masukkan gelas
es batu murni) yang dicampur dengan 1 cangkir (250 ml) garam meja. Aduk
pelan-pelan dengan termometernya. Baca dan catat suhu setiap 15 detik.
Tambahkan es murni saat es dalam gelas mencair. Aduk terus dan catat suhunya
sampai suhu konstan tercapai.
b. Apakah
penambahan benda yang dilarutkan dalam air mempengaruhi suhu air es? Ulangi
percobaan ini dengan menambahkan 4 sendok makan (60 ml) garam ke air es dalam
gelas.
c. Garam batu ditambahkan pada es dalam mesin
pembuat es krim untuk menurunkan suhu. Apakah garam batu lebih efektif
menurunkan suhu daripada garam meja ? Ulangi percobaan dengan menggunakan garam
batu. Baca sifat koligatif (sifat yang tergantung hanya pada jumlah partikel
dalam larutan) untuk menjelaskan hasilnya.
2. Apakah zat
terlarut mempengaruhi pembekuan air ? Penuhi dua cangkir ukuran 150 ml dengan
air suling. Larutkan 1 sendok makan (15 ml) garam dalam salah satu cangkir.
Beri lebel pada cangkir yang mengandung garam. Masukkan kedua cangkir dalam
freezer. Periksa cangkir setiap jam selama sehari, kemudian diamkan dalam
freezer satu malam.
3. Letakkan ujung
benang katun ukuran 30 cm yang berjuntai di atas sebuah es batu. Tekan benang
dan es batu sambil digosokkan. Benang harus menutup sebanyak mungkin permukaan
es. Taburkan 1 sendok teh (5 ml) garam di atas benang. Tunggu satu menit dan
angkat benang dengan hati-hati. Es batu akan menempel pada benang, dan kita
dapat mengangkat es batu dengan memegang benang. Penjelasannya adalah es
mencair saat kita menggosok es dengan menekan benang pada es, dan benang
menyerap air. Garam juga mencairkan es, kemudian larut dalam air, dan
menghasilkan larutan garam yang membeku di bawah suhu titik beku air, yaitu
0°C. Suhu air garam yang mengelilingi benang tadi lebih rendah daripada suhu
air beku yang tidak bergaram yang diserap benang. Jadi, air murni dalam benang
tadi membeku dan menempel pada es batu. Kembangkan penjelasan ini dan masukkan
informasi tentang penurunan titik beku dan tentang fakta bahwa air dengan
konsentrasi garam yang lebih rendah membeku.
H. Tugas Mandiri
1. Larutan memiliki titik didih dan titik beku
yang berbeda dibandingkan pelarut murni karena sifat koligatif larutan
tersebut. Sifat koligatif tergantung pada jumlah partikel yang larut dalam
cairan dan bukan pada sifat bahan yang dilarutkan dan pelarut. Pelajari lebih
lanjut tentang pengaruh sifat bahan yang dilarutkan dan pelarut. Pelajari lebih
lanjut tentang pengaruh sifat koligatif pada larutan, termasuk menurunnya
tekanan uap, naiknya titik didih, dan menurunnya titik beku. Seberapa besar
perubahan suhu dan tekanan yang dapat dilakukan oleh benda yang dilarutkan ?
Mengapa air es bergaram suhunya lebih rendah daripada air es tanpa garam ?
2. Titik didih atau titik beku larutan dapat
ditentukan sebelumnya dengan konstanta titik didih dan titik beku molal dari
benda yang dilarutkan. Baca literatur untuk mempelajari konstanta air. Gunakan
konstanta titik didih untuk menghitung titik didih dari larutan yang mengandung
gula dan garam. Bandingkan angka tersebut dengan angka percobaan yang diperoleh.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar