Penurunan Titik Beku (∆Tf) Larutan

Penurunan titik beku (∆T_f) adalah selisih antara titik beku pelarut dengan titik beku larutan. Seperti halnya pada titik didih, jika air sebagai pelarut murni didinginkan maka air tersebut akan membeku pada suhu 0^oC pada tekanan uap permukaan sebesar 1 atmosfer.

Kemudian ke dalam air tersebut ditambahkan zat terlarut seperti glukosa, sukrosa, atau urea sehingga akan terbentuk larutan. Setelah itu, larutan tersebut didinginkan dan ternyata pada suhu 0^oC belum membeku. Pada saat itu tekanan uap permukaan terukur kurang dari 1 atmosfer. Agar larutan tersebut dapat membeku maka tekanan uap jenuh permukaan harus mencapai 1 atmosfer. Untuk mendapatkan tekanan tersebut, suhu larutan harus diturunkan.

Jadi harga titik beku larutan lebih kecil dari 0^oC pada tekanan uap permukaan 1 atmosfer, berarti lebih kecil daripada titik beku pelarut murni.
t_f2 < t_f1 pada tekanan uap permukaan 1 atm.
di mana;
t_f1 = titik beku pelarut murni
t_f2 = titik beku larutan
maka penurunan titik beku

∆T_f = t_f1 – t_f2
di mana;
∆T_f = penurunan titik beku
f : dari kata freeze = membeku

Dengan menggunakan diagram PT, penurunan titik beku dapat digambarkan sebagai berikut.

L = titik beku pelarut murni (air) pada suhu 0^oC dan tekanan uap jenuh 1 atmosfer
R = titik beku pada suhu 0^oC dan tekanan lebih kecil dari 1 atmosfer di mana larutan belum membeku
K = titik di mana tekanan uap larutan 1 atmosfer. Pada titik ini larutan membeku pada suhu lebih rendah daripada pelarutnya (0^oC).
Dari diagram di atas terlihat bahwa titik beku larutan lebih rendah daripada titik beku pelarut murni. Besarnya penurunan titik beku dirumuskan oleh Roult sebagai berikut.
∆T_f = K_f . m

atau
di mana:
∆T_f = penurunan titik beku
K_f = tetapan penurunan titik beku
m = kemolalan larutan
G = massa zat terlarut (dalam gram)
Mr = massa molekul relatif zat terlarut
p = massa zat pelarut (dalam gram)

Harga K_f hanya bergantung pada  jenis pelarut. Setiap pelarut mempunyai harga K_f tertentu.
Berikut ini diberikan tabel beberapa harga Kf dan titik bekunya pada tekanan 1 atmosfer.

Contoh Soal 1
sebanyak 30 gram urea (Mr = 60) dilarutkan dalam 500 gram air. Diketahui K_f air = 1,86 ^oC/m

1. tentukan penurunan titik beku larutan urea
2. tentukan titik beku larutan urea, jika titik beku air = 0^oC

Contoh Soal 2

Suatu zat nonelektrolit sebanyak 2 gram dilarutkan dalam 250 gram air. Ternyata titik beku larutan tersebut adalah -0,248^oC. Jika diketahui Kf air = 1,86^oC/m, tentukan massa moleku relatif zat tersebut.

Lihat Jawaban

t_f larutan = t_f air – ∆t_f 
-0,248^oC = 0^oC – ∆t_f 
∆t_f  = 0,248^oC

0,248 Mr = 1,86 . 2 . 4
Mr = 60
Jadi massa molekul relatif zat nonelektrolit tersebut = 60

Contoh Soal 3

Sebanyak 9 gram zat nonelektrolit dilarutkan dalam 250 gram pelarut fenol dan larutan ini membeku pada suhu 39,42^o Diketahui K_f fenol = 7,4^oC/m dan titik beku pelarut fenol = 40,9^oC. Tentukan massa molekul relatif zat tersebut.