Aplikasi Sifat Koligatif Larutan : Snow Removal

Snow removal atau penghilangan salju, adalah upaya menghilangkan salju yang menutupi jalanan supaya perjalanan tidak terganggu oleh adanya salju. 

Snow removal adalah salah satu aplikasi dari sifat koligatif larutan khususnya pada bagian penurunan titik beku. Cara yang dilakukan adalah dengan menambahkan bahan kimia yang dapat melelehkan salju (air beku). Yang paling murah dan mudah ditemui adalah dengan menggunakan garam dapur atau natrium klorida (NaCl). Dalam aplikasinya, garam dapur terkadang dicampur dengan pasir atau kerikil halus, dan disebarkan menggunakan truk. 

Akan tetapi, penggunaan natrium klorida, meskipun murah, namun kurang efektif. Hal ini karena kelarutan garam dapur dalam air yang tidak terlalu besar. Larutan garam dapur akan membeku pada suhu sekitar -18 ^oC. Artinya, jika suhu udara di bawah -18 ^oC, katakanlah -25 ^oC, maka garam dapur tidak dapat “melaksanakan tugasnya”. Belum lagi sifat korosif dari garam dapur yang dapat menyebabkan karat pada logam terutama besi. Padahal, sebagaimana kita ketahui, mobil, jembatan, dan hampir semua barang-barang yang ada di sekitar kita tersusun oleh logam terutama besi.

Untuk mengatasi hal ini, banyak fihak yang kemudian menggunakan garam lain yang lebih mahal yaitu kalsium klorida dan magnesium klorida. Kedua senyawa ini, karena memiliki jumlah ion yang lebih banyak daripada NaCl, tidak hanya menurunkan temperatur lebih besar daripada NaCl, tapi juga proses pelarutannya bersifat eksoterm, sehingga panas yang dihasilkan dapat membantu melelehkan salju dengan lebih cepat dan efektif.

Cara lain adalah dengan menggunakan senyawa organik yang dicampur dengan kalium klorida (garam batu), dan magnesium klorida. Campuran ini terbukti efektif menurunkan suhu sampai -34 ^oC. 

Pertanyaannya, mengapa larutan NaCl yang bersuhu -18 ^oC tidak mampu mencairkan es yang bersuhu -25 ^oC, sedangkan campuran senyawa organik, KCl, dan MgCl₂, yang bersuhu -34 ^oC, dapat menurunkan suhu es yang bersuhu 25 ^oC? 

Jawabannya sederhana, karena -25 ^oC lebih rendah daripada -18 ^oC, dan lebih tinggi daripada -34 ^oC.

Maksudnya ?

Begini, untuk mudahnya, perhatikan bagan sederhana berikut ini :

Nah, dari bagan di atas sudah jelas, bahwa pada suhu -18 ^oC, larutan NaCl sudah membeku (berwujud padat), bagaimana dia mau mencairkan es yang suhunya -25 ^oC, dia saja berbentuk padat pada suhu di bawah -18 ^oC. Lain halnya dengan campuran zat organik yang bersuhu -34 ^oC, pada suhu -25 ^oC, dia berada dalam keadaan cair, jadi dia dapat mencairkan es yang ada di sekitarnya (istilah lainnya, mentransfer energi yang dia miliki supaya es-nya mencair).

Faham sekarang kan ?

Nah, itulah salah satu aplikasi dari sifat koligatif larutan yaitu dalam hal pencairan salju yang biasanya dilakukan di daerah subtropis (negara dengan 4 musim) pada musim dingin, atau di daerah kutub. Di negara kita yang berhawa tropis belum pernah terjadi salju dan Insya Allah tidak akan pernah.

Semoga bermanfaat

@IF'38

Read More

Penurunan Titik Beku Campuran

Pertanyaan :

Suatu larutan yang mengandung 8 gr NaOH dalam 500 gr air, ditambahkan ke dalam 3,65 gr HCl yang terdapat dalam 1000 gr air. Jika diketahui K_f air = 1.86. Setelah kedua larutan dicampur dan diaduk, pada suhu berapakah campuran tersebut akan membeku ?

Jawab :

Soal di atas adalah gabungan antara materi sifat koligatif larutan dan reaksi asam-basa. Untuk menyelesaikan soal di atas, pertama-tama kita hitung dulu jumlah mol masing-masing.

Setelah itu, kita reaksikan antara NaOH (basa) dengan HCl (asam)

                               NaOH + HCl → NaCl + H₂O

mula-mula                 0,2      0,1

reaksi                        0,1      0,1      0,1     0,1

sisa                           0,1       -       0,1     0,1

Jadi, yang tersisa adalah NaOH sebanyak 0,1 mol, dan NaCl sebanyak 0,1 mol juga.

Nah, karena ada campuran dua senyawa yang bersifat elektrolit kuat yaitu NaOH dan NaCl, maka sekarang kita bisa menghitung penurunan titik beku campurannya, yaitu :

Ingat :

1. NaOH dan NaCl sama-sama merupakan senyawa biner (melepaskan 2 ion) yang bersifat elektrolit kuat, sehingga nilai faktor van't hoff-nya sama dengan jumlah ionnya
2. Rumus penentuan molalitas adalah : 
    
   
   
     
   
   
   @IF'38

Read More

Apakah titik didih air selalu 100 oC ?

Pertanyaan :

Apakah yang dimaksud dengan titik didih normal ? Dapatkah air murni mendidih pada suhu di bawah 100 ^oC ?

Jawab :

Sebelumnya, kita harus tahu dulu definisi titik didih. Titik didih adalah suhu dimana tekanan uap suatu zat (cair) sama dengan tekanan udara luar, sehingga proses penguapan terjadi di seluruh bagian cairan. Hal ini dapat kita perhatikan dengan adanya gelembung yang tidak lain uap-uap (gas) yang ingin keluar dari cairan.

Sementara itu, tekanan uap sendiri adalah tekanan yang ditimbulkan oleh uap yang terdapat di atas permukaan suatu cairan, atau sebagaimana yang sudah saya uraikan sebelumnya di sini, tekanan uap adalah kemampuan suatu zat untuk melepaskan diri dari kelompoknya (cair atau padat), dan membentuk uap atau gas.

Nah, jika kita sudah tahu definisinya, maka kita dapat analogikan bahwa proses mendidih adalah proses “pertarungan antara uap dengan udara luar”. Jika kita misalkan uap dan udara luar sedang “main dorong-dorongan”, maka uap akan mendorong ke atas, sedangkan udara luar mendorong ke bawah. Semakin banyak uap yang mendorong ke atas, semakin mudah mereka menguap, atau dengan kata lain, semakin mudah mendidih. Begitu pula, semakin banyak udara luar yang mendorong ke bawah, maka semakin sedikit zat yang dapat menguap, sehingga semakin sulit mendidih atau dengan kata lain, titik didihnya menjadi lebih tinggi.

Jika jumlah partikel udaranya berkurang, maka tekanan udaranya pun berkurang, akibatnya, lebih banyak zat cair yang bisa menguap.

Jadi, dapatkah air murni mendidih pada suhu di bawah 100℃? tentu saja. Sebagai contoh, di pegunungan Himalaya air mendidih pada suhu 70 ^oC saja. Hal ini karena di sana, tekanan udaranya rendah sekali, sehingga “kalah main dorong-dorongan” dengan uap air.

Jadi, titik didih air berbeda-beda dong, tergantung tempatnya?. Ya, benar sekali, air mendidih pada suhu yang berbeda di tempat-tempat yang berbeda ketinggian. Sebagai contoh, di Bandung, air mendidih pada suhu 98 ^oC. Lalu, titik didih air 100 ^oC itu di mana? Jawabannya di daerah pantai yang tekanan udaranya 1 atm. Dan, titik didih semua zat yang ada di tabel-tabel di buku-buku, itu mengacu pada standar 1 atm di daerah pantai.
Terus, kalau kita di daerah pantai (tekanan udara 1 atm), kemudian ingin mendidihkan air pada suhu rendah (katakanlah 25 ^oC), apa yang harus dilakukan ?. Gampang, masukkan saja ke dalam wadah vakum, maka air pun akan mendidih pada suhu yang lebih rendah.

Jadi, konsepnya gampang kan ?. 

Tunggu dulu, kalau titik didih air bisa turun jika tekanan udara luarnya turun, berarti titik didih air bisa juga naik jika tekanan udara luarnya naik ?.

Yups, betul sekali. Jika tekanan udara luar naik, maka titik didih air pun menjadi naik pula. Sebagai contoh, dalam panci presto yang tekanannya bisa mencapai 2 atm atau lebih, air baru akan mendidih pada suhu sekitar 120 derajat Celcius. Contoh lain, pada proses Frasch untuk mengeksplorasi deposit sulfur yang berada di dalam perut bumi, digunakan air super panas (superheated water) yang pada suhu 165 derajat Celcius masih berbentuk cair. Untuk mencapai hal ini, maka digunakan tekanan sebesar 2,5 - 3 Mega Pascal (sekitar 25 - 30 atm). Tekanan yang luar biasa besar.

Demikian sedikit penjelasannya, semoga bermanfaat.

@IF'38

Read More

Titrasi Redoks

Pertanyaan :

Sebanyak 25 cm³ larutan X₂O₅ 0,10 M direduksi oleh gas SO₂. Untuk mengoksidasi X kembali, diperlukan 50 cm³ 0,01 M larutan Kalium permanganat. Tentukan bilangan oksidasi X setelah direduksi oleh SO₂!

Jawab :

Pertama-tama, kita buat persamaan reaksinya, dan kemudian setarakan menggunakan metode perubahan bilangan oksidasi atau metode ½ reaksi :

Reaksi pertama :

X₂O₅ + SO₂ → Xⁿ⁺ + SO₃

Keterangan :

1. X₂O₅ adalah senyawa oksida, semua senyawa oksida berbentuk padat. Nah, karena dari soal di atas, ternyata X₂O₅ berbentuk larutan (ada nilai molaritasnya), maka dapat kita pastikan bahwa senyawa X₂O₅ membentuk ion yang memiliki bilangan oksidasi +5 (X⁵⁺).

2. SO₂ bertindak sebagai pereduksi, maka artinya dia mengalami oksidasi. Satu-satunya jalan SO₂ mengalami oksidasi adalah menjadi SO₃.

Baik, sekarang kita setarakan persamaan reaksinya, supaya gampang, kita buat X₂O₅ dalam bentuk X⁵⁺, sehingga, dengan menggunakan metode ½ reaksi :

- ½ reaksi pertama : X⁵⁺ + (5-n) e → Xⁿ⁺                             | x (2)

- ½ reaksi kedua : SO₂ + H₂O → SO₃ + 2 H⁺ + 2 e            | x (5-n)

Sampai langkah ini, sebenarnya kita tidak perlu melanjutkan proses penyetaraan reaksi kita, karena tujuan penyetaraan reaksi pada tahap ini hanya untuk mengetahui perbandingan koefisien reaksi X⁵⁺ dengan Xⁿ⁺ (sebelum dan sesudah reaksi). Dari persamaan di atas, kita melihat bahwa perbandingannya adalah 1 : 1.

Tapi baiklah, kita lanjutkan proses penyetaraan reaksi di atas.

Setelah dikali silang jumlah elektronnya, maka kita akan mendapatkan :

- ½ reaksi pertama : 2 X⁵⁺ + (10-2n) e → 2 Xⁿ⁺

- ½ reaksi kedua : (5-n) SO₂ + (5-n) H₂O → (5-n) SO₃ + (10-2n) H⁺ + (10-2n) e

Kita eliminasi jumlah elektronnya, maka didapat :

2 X⁵⁺ + (5-n) SO₂ + (5-n) H₂O → 2 Xⁿ⁺ + (5-n) SO₃ + (10-2n)H⁺

Terbukti, ternyata perbangan koefisien X⁵⁺ dengan Xⁿ⁺ adalah 1 : 1. Artinya, jumlah mol Xⁿ⁺ = jumlah mol X⁵⁺. Dan karena volumenya tidak berubah (SO₂ berbentuk gas sehingga volumenya diabaikan), maka molaritasnya pun akan tetap.

Sekarang, kita setarakan persamaan reaksi kedua :

Xⁿ⁺ + MnO₄^- → X⁵⁺ + Mn²⁺

Keterangan :

1. Kalium permanganat (KMnO₄) kita tuliskan MnO₄^- saja, karena dalam air senyawa ini memang langsung terurai menjadi ion K⁺ dan ion MnO₄^-, dan yang berperan sebagai oksidator adalah ion MnO₄^- ini

2. Karena tidak diberi tahu hasil reaksi reduksi MnO₄^-, maka dianggap hasil reduksinya adalah ion Mn²⁺.

Nah, sekarang kita setarakan dengan metode yang sama (½ reaksi) :

- ½ reaksi pertama : Xⁿ⁺ → X⁵⁺ + (5-n) e                        | (x 5)

- ½ reaksi kedua : MnO₄^- + 8 H⁺ + 5 e → Mn²⁺ + 4 H₂O     | (x 5-n)

Hasilnya :

- ½ reaksi pertama : 5 Xⁿ⁺ → 5 X⁵⁺ + (25-5n) e

- ½ reaksi kedua : (5-n) MnO₄^- + (40-8n) H⁺ + (25-5n) e → (5-n) Mn²⁺ + (20-4n) H₂O

Sehingga, setelah kita eliminasi jumlah elektronnya, kita dapatkan :

5 Xⁿ⁺ + (5-n) MnO₄^- + (40-8n) H⁺ → 5 X⁵⁺ + (5-n) Mn²⁺ + (20-4n) H₂O

Nah, kita akhirnya mendapatkan perbandingan koefisien antara Xⁿ⁺ dengan MnO₄^- adalah 5 : 5-n.

 

25 – 5n = 5

20 = 5n

n = 4

Jadi, bilangan oksidasi X setelah direduksi oleh gas SO₂ adalah +4.

@IF'38

Read More