Kenaikan titik didih: Pengertian, Sebab, Proses, Rumus, Faktor, dan Contohnya - Ilmu Siswa

Apakah kamu pernah bertanya-tanya mengapa air dalam panci perlu dipanaskan hingga 100 derajat Celsius sebelum mendidih? Jawabannya terletak pada konsep kenaikan titik didih, salah satu aspek menarik dalam kimia larutan. Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi konsep kenaikan titik didih, memahami alasan di baliknya, dan melihat bagaimana sifat koligatif larutan memainkan peran penting dalam fenomena ini.

Apa Itu Kenaikan Titik Didih?

Sebelum memasuki ke materi kenaikan titik didih, sebaiknya kita mengetahui apa itu mendidih dan menguap. Mendidih dan menguap adalah dua proses yang terjadi ketika zat cair berubah menjadi uap, tetapi ada perbedaan penting di antara keduanya. Berikut adalah penjelasan singkat tentang kedua konsep tersebut dan perbedaannya:

• Mendidih 

1. Mendidih adalah proses perubahan fase dari zat cair menjadi uap yang terjadi pada suhu tertentu yang disebut titik didih.
2. Titik didih adalah suhu di mana tekanan uap zat cair sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya. Pada titik ini, molekul di dalam zat cair memiliki cukup energi untuk mengatasi gaya tarik-menarik antarmolekul dan keluar dari fase cair menjadi uap.
3. Proses mendidih terjadi di seluruh volume cairan dan menghasilkan gelembung-gelembung uap di dalamnya.

• Menguap 

1. Menguap adalah proses perubahan fase dari zat cair menjadi uap yang terjadi di semua suhu, bahkan di bawah titik didih.
2. Menguap terjadi ketika molekul di permukaan zat cair mendapatkan cukup energi kinetik untuk melepaskan diri dari fase cair dan menjadi uap.
3. Menguap tidak terbatas pada suhu tertentu dan dapat terjadi dari permukaan cairan kapan saja.

Sedangkan Kenaikan titik didih adalah fenomena fisika di mana titik didih suatu pelarut meningkat ketika ditambahkan zat terlarut, biasanya dalam bentuk larutan atau campuran. Fenomena ini terjadi karena adanya interaksi antara zat-zat dalam larutan yang mempengaruhi proses penguapan dan mengubah sifat-sifat termal pelarut.

Mengapa Kenaikan Titik Didih Terjadi?

Pada dasarnya, Partikel-partikel terlarut dalam larutan sebenarnya menghalangi proses penguapan molekul pelarut, yang pada gilirannya menyebabkan titik didih larutan menjadi lebih tinggi daripada pelarut murni.

Ketika zat terlarut ditambahkan ke dalam pelarut, partikel-partikel terlarut ini menjadi lebih banyak di dalam fase cair. Saat pemanasan dilakukan, molekul pelarut perlu mengatasi hambatan yang diciptakan oleh partikel terlarut agar dapat berpindah ke fase uap. Semakin banyak partikel terlarut, semakin besar hambatan ini, sehingga suhu yang lebih tinggi diperlukan agar pelarut bisa berubah menjadi uap.

Dalam proses penguapan atau pemanasan, titik didih adalah suhu di mana tekanan uap pelarut sama dengan tekanan atmosfer. Kenaikan titik didih disebabkan oleh fakta bahwa tekanan uap pelarut dalam larutan yang mengandung zat terlarut lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni (tanpa zat terlarut). Oleh karena itu, agar tekanan uap pelarut mencapai tekanan atmosfer, suhu yang lebih tinggi diperlukan, yang kemudian menghasilkan kenaikan titik didih.

Proses Kenaikan Titik Didih

Berikut adalah tahapan yang menjelaskan proses kenaikan titik didih:

• Interaksi Molekul: Ketika zat terlarut ditambahkan ke dalam pelarut, partikel-partikel terlarut (molekul atau ion) berinteraksi dengan molekul-molekul pelarut. Interaksi ini dapat mengganggu gaya tarik-menarik antarmolekul pelarut, yang mempengaruhi perilaku penguapan dan titik didih pelarut.
• Penurunan Tekanan Uap: Zat terlarut di dalam larutan menciptakan hambatan untuk penguapan molekul pelarut. Tekanan uap pelarut dalam larutan menjadi lebih rendah daripada tekanan uap pelarut murni pada suhu yang sama. Ini berarti molekul pelarut perlu memiliki energi kinetik yang lebih tinggi untuk mengatasi hambatan ini dan berubah menjadi uap.
• Peningkatan Titik Didih: Titik didih adalah suhu di mana tekanan uap pelarut sama dengan tekanan atmosfer sekitarnya. Karena tekanan uap pelarut dalam larutan lebih rendah daripada pelarut murni, suhu yang lebih tinggi diperlukan agar tekanan uap mencapai tekanan atmosfer. Inilah mengapa titik didih larutan menjadi lebih tinggi daripada pelarut murni.
• Faktor van't Hoff: Faktor van't Hoff (i) juga memainkan peran dalam kenaikan titik didih, seperti dalam kasus sifat koligatif lainnya. Faktor ini mencerminkan jumlah partikel terlarut setelah ionisasi. Untuk zat terlarut non-elektrolit, faktor van't Hoff biasanya adalah 1, sementara untuk zat terlarut yang menghasilkan ion, faktor ini akan sesuai dengan jumlah ion yang dihasilkan.

Rumus dan Perhitungan Kenaikan Titik Didih

Rumus yang digunakan untuk menghitung kenaikan titik didih dalam konteks sifat koligatif adalah Rumus Beck atau Rumus Clausius-Clapeyron. Rumus ini menghubungkan kenaikan titik didih (ΔTb), molalitas (m), konstanta ebullioskopik (Kb), dan faktor van't Hoff (i) dari zat terlarut dalam larutan.

Perhatikan bahwa dalam kasus senyawa kovalen atau molekul non-elektrolit, nilai faktor van't Hoff (i) biasanya adalah 1, karena senyawa ini tidak mengionisasi dalam larutan.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kenaikan Titik Didih

Kenaikan titik didih adalah salah satu sifat koligatif larutan yang dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi kenaikan titik didih meliputi:

• Konsentrasi Partikel Terlarut: Semakin tinggi konsentrasi partikel terlarut dalam larutan, semakin besar kenaikan titik didih yang terjadi. Ini berarti larutan dengan konsentrasi partikel terlarut yang lebih tinggi akan memiliki kenaikan titik didih yang lebih besar.
• Jenis Partikel Terlarut: Faktor van't Hoff (i) yang menunjukkan jumlah partikel terlarut setelah ionisasi juga mempengaruhi kenaikan titik didih. Senyawa yang menghasilkan lebih banyak ion setelah ionisasi akan memiliki efek kenaikan titik didih yang lebih besar. Misalnya, senyawa ionik seperti garam memiliki efek kenaikan titik didih yang lebih besar dibandingkan dengan senyawa kovalen atau molekul non-elektrolit.
• Konstanta Ebullioskopik (Kb): Setiap pelarut memiliki konstanta ebullioskopik yang berbeda. Konstanta ini merupakan karakteristik dari pelarut dan digunakan dalam rumus perhitungan kenaikan titik didih. Nilai Kb akan memengaruhi seberapa besar kenaikan titik didih yang terjadi pada suatu larutan.
• Sifat Molekul Larutan: Interaksi antarmolekul dan sifat fisik molekul dalam larutan juga dapat memengaruhi kenaikan titik didih. Larutan dengan interaksi molekul yang kuat atau struktur molekul yang kompleks mungkin mengalami kenaikan titik didih yang lebih signifikan.
• Tekanan: Seperti halnya pada penurunan titik beku, perubahan tekanan juga dapat memengaruhi kenaikan titik didih, meskipun dampaknya tidak signifikan dalam banyak kasus.
• Pelarut: Sifat pelarut, termasuk interaksi dengan partikel terlarut, dapat memengaruhi kenaikan titik didih. Pelarut yang memiliki gaya tarik-menarik yang kuat terhadap partikel terlarut dapat mengalami kenaikan titik didih yang lebih besar.

Contoh Konkret dalam Kehidupan Sehari-Hari

• Pembuatan Teh atau Kopi: Ketika Anda memasak air untuk membuat teh atau kopi, menambahkan gula atau garam ke dalam air dapat mengakibatkan kenaikan titik didih air. Ini bisa membuat waktu yang diperlukan untuk merebus air menjadi lebih lama daripada jika menggunakan air murni.
• Pembuatan Makaroni atau Pasta: Ketika memasak pasta dalam air yang ditambahkan garam, titik didih air akan lebih tinggi daripada air murni. Ini dapat mempengaruhi waktu yang diperlukan untuk memasak pasta dan tekstur akhirnya.
• Pengolahan Makanan: Dalam pengawetan makanan atau pengolahan makanan, penambahan garam ke dalam cairan pengawetan atau perebusan dapat membantu meningkatkan suhu perebusan dan membunuh mikroorganisme berbahaya.
• Penggunaan Baterai dalam Cuaca Dingin: Pada cuaca dingin, kenaikan titik didih elektrolit dalam baterai kendaraan dapat mempengaruhi kinerja baterai dengan mengurangi kapasitas dan konduktivitas.
• Pengolahan Kimia dan Farmasi: Dalam proses pengolahan kimia atau farmasi, kenaikan titik didih dapat dimanfaatkan untuk memisahkan komponen-komponen dalam campuran melalui teknik distilasi.
• Pembuatan Permen atau Permen Karet: Proses pemanasan dan campuran dalam pembuatan permen atau permen karet dapat memanfaatkan kenaikan titik didih untuk mengendalikan suhu dan proses penguapan cairan.
• Industri Cat atau Pelapisan: Dalam industri cat atau pelapisan, larutan yang mengandung bahan kimia tertentu dengan kenaikan titik didih yang terkontrol dapat digunakan dalam proses aplikasi dan pengeringan.
• Pembuatan Sabun: Dalam pembuatan sabun, reaksi kimia untuk menghasilkan sabun dapat dimanfaatkan dengan mengendalikan kenaikan titik didih larutan.
• Industri Penyulingan Minyak Bumi: Proses penyulingan minyak bumi dalam industri minyak dan gas dapat melibatkan kenaikan titik didih untuk pemisahan komponen-komponen yang berbeda.

Kesimpulan

Kenaikan titik didih adalah konsep penting dalam kimia larutan yang memiliki aplikasi luas dalam berbagai bidang, mulai dari memasak hingga industri kimia dan lingkungan. Dengan memahami prinsip-prinsip sifat koligatif ini, kita dapat lebih menghargai interaksi kompleks antara zat terlarut dan pelarut dalam larutan.