Jumat, 14 September 2012

BAB 16



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