Bahan Belajar (Dasar Teori) : Modul Dinamika Level Tangki (DLT)-Praktikum OTK II Teknik Kimia USK

Dasar-dasar teori dalam mempelajari materi Titik Didih Larutan dan juga sebagai gambaran pada Dasar Teori untuk Laporan maupun Laporan Khusus

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air

Air merupakan zat cair yang tidak mempunyai rasa, bau dan warna dan terdiri dari hidrogen dan oksigen dengan rumus kimia H2O.. Air merupakan suatu zat yang paling menentukan dalam menunjang kehidupan makhluk hidup. Sekitar 72% permukaan Bumi ditutupi oleh air dan 97% air tersebut merupakan air asin dan tidak dapat diminum sehingga perlu dilakukan langkah-langkah pengolahan air agar dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu bentuk pengolahannya adalah dengan memanaskan air hingga mendidih. Dalam kehidupan masyarakat pada umumnya, mendidihkan air dapat dilakukan dengan memberikan kalor terhadap air, maka suhu air akan meningkatkan dan air akan mengalami proses mendidih. Dalam konteks eksplanasi ilmiah, Pada saat air mendidih, fakta yang dapat diamati yaitu  air mengeluarkan gelembunggelembung udara dalam suhu air panas karena lazimnya proses mendidih dilakukan dengan memberikan kalor (Firmansyah,2018).

 

2.1. Suhu

Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda atau zat lain dan alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah termometer. Suhu adalah ukuran derajat panas atau dingin suatu benda. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu disebut termometer. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Dalam kehidupan sehari-hari, suhu merupakan ukuran mengenai panas atau dinginnya suatu zat atau benda. Oven yang panas dikatakan bersuhu tinggi, sedangkan es yang membeku dikatakan memiliki suhu rendah (Indarwati,dkk.,2019).

Alat  ukur  suhu yang   sering   digunakan   adalah   termometer. Sebuah    termometer    biasanya    terdiri    dari sebuah    pipa    kaca    berongga    sempit    dan panjang,    disebut pipa    kapiler,yang    di dalamnya berisi zat cair, biasanya alkohol atau raksa  (merkuri),  sedangkan  bagian  atas  cairan adalah ruang yang hampa udara Agar pengukuran suhu dengan menggunakan    termometer    dapat    diketahui nilainya,  maka  pada  dinding  kaca  termometer diberi skala. Tidak semua termometer menggunakan  skala  yang  sama.  Antara  lain dikenal    skala    Celcius    (C), Rearmur (R), Fahrenheit (F), dan  Kelvin  (K) (Sari, K. 2016).

2.3 Zat

Materi atau zat adalah segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa. Semua materi di sekitar kita, termasuk semua makhluk hidup tergolong materi karena menempati ruang dan memiliki massa. Contohnya besi, air, dan udara. materi di alam dapat berupa zat tunggal (murni) dan dapat juga berupa campuran. Zat murni hanya tersusun dari satu jenis zat, dan sering disebut dengan “zat”, sedangkan campuran merupakan materi yang tersusun dari dua atau lebih zat. Zat  tersusun atas  partikel-partikel  yang  sangat  kecil  yang tidak  dapat  dilihat  dengan  mata  telanjang. Susunan dan sifat partikel setiap zat berbeda-beda.   Susunan   dan   sifat   partikel   sangat menentukan  wujud  zat.  Zat  cair  mempunyai sifat  bentuk  berubah-ubah  dan  volumenya tetap (Putri,dkk,2017).

 

2.4 Larutan

Menurut Petrucci (1985) Larutan    adalah    suatu    campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih zat dalam  komposisi  yang  bervariasi(Zat  yang  jumlahnya  lebih  sedikit  di dalam larutandisebut (zat) terlarut, sedangkan  zat  yang  jumlahnya  lebih  banyak daripada  zat-zat  lain  dalam  larutan  disebut pelarut.  Sebagai  contoh,  jika  sejumlah  gula dilarutkan dalam air dan diaduk dengan baik, maka campuran tersebut pada dasarnya akan seragam  (sama)di  semua  bagian. Konsentrasi larutan adalah komposisi  yang  menunjukkan  dengan  jelas perbandingan  jumlah  zat  terlarut  terhadap pelarut.   Kelarutan   dapat   kecil   atau   besar sekali,  dan  jika  jumlah  zat  terlarut  melewati titik  jenuh,zat  itu  akan  keluar  (mengendap di  bawah  larutan).Dalam  kondisi  tertentu suatu    larutan    dapat    mengandung    lebih banyak  zat  terlarut  dari  pada  dalam  keadaan jenuh (Putri,dkk,2017).

 

2.5 Sifat Koligatif

Sifat koligatif adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi bergantung pada banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan [1]. Sifat koligatif larutan terdiri atas dua jenis, yaitu sifat koligatif larutan elektrolit dan sifat koligatif larutan non elektrolit. Hal itu disebabkan zat terlarut dalam larutan elektrolit bertambah jumlahnya karena terurai menjadi ion-ion sesuai dengan hal-hal tersebut. Sifat koligatif larutan nonelektrolit lebih rendah dari pada sifat koligatif larutan elektrolit. Larutan murni (air) memiliki sifat titik beku, titik didih, dan tekanan uap. Bila zat non elektrolit seperti gula, urea, dan gliserol dimasukkan ke dalam pelarut murni, maka akan mengubah sifatsifat larutan tersebut. Perubahan tersebut meliputi penurunan titik beku, kenaikan titik didih, penurunan tekanan uap, dan menimbulkan tekanan osmosis (Rusdiani,dkk,2017)

 

2.6 Pendidihan

Pendidihan merupakan hal yang sangat khusus dari penguapan.Pendidihan adalah pelepasan cairan dari tempat terbuka ke fasa uap.Suatu cairan dikatakan mendidih pada titik didihnya (Td) bila suhu di mana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya.Pada titik didih,tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya.Sehingga titik didih adalah titik di mana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara disekitarnya.Pada titik didih,tekanan uap cairan cukup besar sehingga atmosfer dapat diatasi hingga gelembung-gelembung uap dapat terbentuk di permukaan cairan diikuti penguapan yang terjadi di setiap titik dalam cairan.Pada umumnya,molekul dapat menguap bila dua persyaratan dipenuhi,yaitu molekul harus mempunyai cukup tenaga kinetik dan harus cukup dekat dengan batas antara cairan-uap (Sastrohamidjojo,2018).

 

2.7 Titik Didih

Menurut Buchori (2001).Sejumlah es batu yang dipanaskan akan berubah wujud menjadi air. Bila terus-menerus dipanaskan, maka pada suatu ketika (ketika telah mencapai titik didih) air akan mendidih danberubah wujud menjadi uap air atau gas. Proses sebaliknya terjadi mana kala air yang berada dalam bentuk gas atau uap air didinginkan, maka akan kembali ke bentuk cair, dan ketika terus didinginkan, maka pada saat tertentu (ketika telah mencapai titik beku) air akan membeku dan kembali berwujud padat yaitu es batu (Supu,dkk,2016).

Titik didih adalah suhu (temperatur) dimana tekanan uap sebuah zat cair sama dengan tekanan external yang dialami oleh cairan. Sebuah cairan didalam vacuum akan memiliki titik didih yang rendah dibandingkan jika cairan itu berada di dalam tekanan atmosphere. Cairan yang berada di dalam tekanan tinggi akan memiliki titik didih lebih tinggi jika dibandingkan dari titik didihnya di dalam tekanan atmosphere. Titik didih normal (juga disebut titik didih atmospheris) dari sebuah cairan merupakan kasus istimewa dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmospher di permukaan laut, satu atmosphere. Pada suhu ini, tekanan uap cairan bisa mengatasi tekanan atmospher dan membentuk gelembung di dalam massa cair (Ramdhan, 2017).

Tekanan uap adalah tekanan yang diberikan oleh uap yang dikeluarkan oleh zat cair atau padat dalam ruang tertutup. Saat air mendidih, molekul-molekul tersebut mampu mengatasi tekanan uap udara di sekitarnya untuk berpindah dari fase cair ke fase gas. Tetapi dengan adanya zat terlarut, tekanan uap berkurang, dan karenanya molekul air tidak dapat dengan mudah lepas dari fase cair ke fase gas. Air mendidih bila molekulnya mampu mengatasi tekanan uap udara di sekitarnya untuk berpindah dari fase cair ke fase gas. Ketika zat terlarut ditambahkan ke air, beberapa proses berbeda terjadi yang meningkatkan jumlah energi (panas) yang dibutuhkan air untuk melakukan transisi (Dutta,dkk,2018). 

Titik didih zat cair adalah temperatur di mana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan luarnya yaitu 760 mm Hg. Karena tekanan uap pelarut diturunkan ketika zat terlarut yang tidak mudah menguap ditambahkan, hasilnya adalah larutan harus dipanaskan hingga suhu yang lebih tinggi dari pelarut murni untuk mencapai tekanan uap yang sama. Dengan demikian, titik didih larutan meningkat dibandingkan dengan titik didih pelarut murni. Dengan menggunakan hubungan matematis antara tekanan uap dan suhu dan Hukum Raoult, persamaan diturunkan untuk elevasi titik didih suatu larutan:

∆T = K mbb

dimana ∆Tb adalah elevasi titik didih, m adalah molalitas dari larutan dan Kb adalah konstanta proporsionalitas, yang juga dapat didefinisikan sebagai ketinggian titik didih untuk satu larutan encer molal (m) yaitu,

 Kb = ∆ Tb / m.

Nilai Kb berbeda untuk pelarut yang berbeda; untuk air suhunya 0,515 ° C. Dari persamaan di atas seseorang dapat menghitung konsentrasi zat terlarut dalam suatu larutan dengan mengukur elevasi titik didih dan mengetahui Kb (Hadzija, 1995).

 

2.8 Kenaikan Titik Didih Larutan

Kenaikan didih dapat diartikan sebagai bertambahnya titik didih larutan relatif terhadap titik didih pelarut murninya .Titik didih larutan adalah suhu dimana tetapan uap larutan sama dengan tekanan uap pelarut murninya. Titik didih air murni pada tekanan 1 atm adalah 100 derajat Celcius hal itu berarti tekanan uap air murni akan mencapai 1 atm sama dengan tekanan udara luar pada saat air dipanaskan sampai 100 derajat Celcius. Bila ke dalam air murni dilarutkan 1 zat yang sulit menguap maka pada suhu 100 derajat Celcius tekanan uap air belum mencapai 1 atm dan air pada saat itu belum mendidih. Untuk dapat mendidih uap air mencapai 1 atm maka diperlukan suhu yang lebih tinggi besarnya kenaikan suhu itulah yang disebut dengan kenaikan titik didih (Putri dan Muchlisyiyah,2017).

Larutan yang mengandung zat terlarut yang tidak mudah menguap (non-volatil) mendidih pada temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih pelarut pada keadaan murninya.Selisih antara titik didih larutan dengan titik didih murninya pada tekanan konstan disebut dengan kenaikan titik didih larutan

Sehingga:

∆Tb=Kb.m

Apabila zat terlarut berupa elektrolit maka elektrolit mengalami ionisasi sesuai dengan faktor Van't Hoff

i=1+(n-1)α

dengan n merupakan valensi dan α adalah derajat ionisasi.Persamaan kenaikan titik didih menjadi:

∆Tb=Kb.m.i

(Buwono,dkk,2020).

2.9 Faktor Titk Didh

Menurut Mardhatilah,2017 dalam bukunya faktor yang mempengaruhi titik didih yaitu:

1)      Polaritas

Semakin polar suatu zat,maka titik didihnya akan semakin tinggi.polaritas suatu zat selain dapat diketahui melalui elektronegatifitas zat tersebuut,juga dapat diketahui melalui besarnya konstanta dielektrik.semakin tinggi konstanta dielektrik suatu zat maka titik didihnya semakin tinggi.

2)      Jumlah Rantai Karbon

Jumlah rantai karbon mempengaruhi polaritas suatu molekul.makin panjang rantai karbon maka titik didih semakin tinggi

3)      Konfigurasi Molekul

Konfigurasi molekul akan mempengaruhi titik didh suatu senyawa karena,konfigurasi elektron memepengaruhi gaya tarik menarik antara molekul tersebut .bentuk cis titik didih nya lebih rendah dibandingkan trans ..karena bentuk cis menyebabkan jarak antara molekulekul lebih jauh dibandingkan bentuk trans.