Mendidih merupakan peristiwa yang tepat terjadi pada suatu zat ketika berubah wujud dari cair menjadi gas. Pernahkah kamu memanaskan air di dalam panci? Maka pada suhu tertentu akan timbul gelembung-gelembung air. Ketika gelembung-gelembung air terbentuk di seluruh bagian air, dikatakan bahwa air dalam panci tersebut mendidih. Gelembung-gelembung air pada keseluruhan zat cair tersebut menandakan bahwa keseluruhan zat cair mengalami penguapan. Dengan demikian, mendidih terjadi pada saat keseluruhan zat cair menguap. Lalu bagaimana titik didih air tersebut? Apa sebenarnya yang dimaksud dengan titik didih? Untuk mengetahui lebih jelas, simak ulasan berikut ini.
Pengertian Titik Didih
Titik didih adalah suhu (temperatur) di mana tekanan uap jenuh zat cair sama dengan tekanan udara luar. Atau suhu ketika zat cair mendidih pada tekanan I atmosfer disebut titik didih. Titik didih air pada tekanan I atmosfer (76 cmHg) adalah 100°C. Mendidihnya suatu zat cair disebabkan adanya penyerapan kalor pada seluruh bagian zat cair, tidak hanya dipermukaan zat cair saja. Meskipun kamu terus menerus memberikan kalor pada saat air mendidih, maka suhu zat cair akan tetap.
Itu karena kalor yang diberikan pada saat mendidih digunakan untuk mengubah wujud zat dari cair menjadi gas (menguap). Jika titik didih zat cair telah tercapai, gelembung-gelembung udara akan terbentuk di seluruh bagian zat cair. Jika tekanan diturunkan (diperkecil), titik didih zat cair akan turun sehingga zat cair akan lebih mudah mendidih. Hal sebaliknya terjadi jika tekanan dinaikkan. Titik didih zat cair akan naik, artinya zat cair akan mendidih pada suhu lebih tinggi daripada titik didih sebelumnya.
Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg zat cair pada titik didihnya disebut kalor uap (U). Untuk menguapkan sejumlah zat pada titik didihnya diperlukan kalor (Q) sebesar :
Q = m . u
Keterangan
Q : kalor yang diperlukan (J)
m : massa zat (kg)
u : kalor uap (J/kg)
Kalor uap suatu zat adalah banyaknya kalor per satuan massa yang harus diberikan pada suatu zat pada titik didihnya supaya menjadi gas seluruhnya pada titik didih tersebut. Pada saat ini (per 1982) Standar Titik Didih yang ditetapkan oleh IUPAC adalah suhu ketika pendidihan terjadi pada tekanan 1 bar.
Pengaruh Tekanan Terhadap Titik Didih
Pernahkah kamu memasak air pada saat berkemah di daerah pegunungan? Ternyata, waktu yang diperlukan untuk memasak air hingga mendidih di daerah dataran tinggi atau pegunungan lebih cepat bila dibandingkan dengan mendidihnya air di daerah dataran rendah atau pantai. Mengapa demikian?
Titik didih zat cair dipengaruhi oleh tekanan udara di atas permukaan zat cair. Semakin kecil tekanan udara di atas permukaan zat cair, semakin rendah titik didih zat cair tersebut. Di daerah dataran tinggi atau pegunungan, tekanan udaranya lebih kecil daripada tekanan udara di daerah dataran rendah atau pantai sehingga titik didih di daerah dataran tinggi atau pegunungan lebih rendah daripada di daerah dataran rendah atau pantai. Karena titik didihnya lebih rendah, air akan lebih cepat mendidih.
Titik didih normal air pada tekanan 76 cmHg adalah 100°C. Bila tekanan tersebut dikurangi maka air akan mendidih pada suhu kurang dari 100°C. Titik didih akan mengalami pengurangan sebesar 1°C setiap kenaikan 300 m dari permukaan air laut.
Dengan demikian, titik didih di daerah pegunungan atau dataran tinggi kurang dari 100°C, disebabkan tekanan udara yang semakin renggang atau kecil.
Salah satu pemanfaatan naiknya titik didih akibat pengaruh tekanan dalam kehidupan sehari-hari adalah pada panci pemasak bertekanan (pressure cooker). Tutup pressure cooker dapat menahan keluarnya uap air sehingga tekanan uap di dalamnya menjadi bertambah. Akibatnya, air mendidih di atas suhu 100°C. Titik didih yang tinggi ini menyebabkan makanan, seperti daging, lebih cepat matang.
Pengaruh Pencampuran Zat Lain Terhadap Titik Didih
Pada percobaan terhadap dua bejana tahan panas yang diisi air murni dengan volume yang sama. Pada bejana 2 ditambahkan garam atau gula. Kemudian, kedua bejana dipanaskan dengan nyala api yang sama. Setelah itu, kamu amati suhu yang terbaca pada termometer ketika air dalam kedua bejana mendidih. Apakah pada saat keduanya mendidih, suhu yang ditunjukkan oleh kedua termometer itu sama?
Ternyata, air yang diberi garam atau gula mendidih pada suhu yang lebih tinggi daripada air murni. Dengan demikian, penambahan suatu zat dapat menaikkan titik didih.
Waktu Mendidih Bergantung Pada Massa Zat
Sebuah bejana diisi air hingga penuh, sedangkan bejana yang lain diisi air sampai setengah bagian bejana. Kemudian, kedua bejana tersebut dipanaskan dengan penambahan kalor yang sama, air dalam bejana mana yang lebih cepat mendidih? Pada proses pendidihan suatu zat cair, jumlah massa zat cair turut menentukan waktu untuk mencapai titik didih. Semakin besar massa zat cair, waktu yang diperlukan untuk mencapai titik didih dan sampai terjadinya penguapan akan semakin lama. Hal tersebut disebabkan banyaknya partikel zat cair yang harus dididihkan sampai menjadi uap sehingga jumlah kalor pun harus lebih banyak.
Kenaikan Titik Didih
Untuk membuat semangkuk mie rebus, langkah pertama yang kita lakukan yaitu memanaskan air secukupnya ke dalam panci hingga mendidih. Setelah air mendidih, mie kita masukkan ke dalam panci dan direbus hingga matang. Setelah itu mie dimasukkan ke dalam mangkuk dan dicampur dengan bumbu yang ada. Mie siap dihidangkan.
Pada saat air mendidih dan mie dimasukkan, ternyata air menjadi tidak mendidih dan memerlukan pemanasan yang lebih agar mie matang dan kuah mie mendidih. Hal itu disebabkan terjadi kenaikan titik didih dari titik didih air 100°C menjadi titik didih campuran air dan mie. Perubahan dari titik didih air menjadi titik didih campuran inilah yang disebut kenaikan titik didih.
Rumus
Δ+Tb = Tb larutan – Tb pelarut
Keterangan
- ΔTb : kenaikan titik didih
- Tb larutan : titik didih larutan
- Tb pelarut : titik didih pelarut (misal air = 100°C)
Suatu larutan mempunyai titik didih yang lebih tinggi dibandingkan dengan titik didih pelarut murninya. Hal itu disebabkan selain harus mencapai suhu di mana pelarut murni mulai mendidih (misal air 100°C) juga sekaligus harus melampaui titik didih zat terlarut. Hubungan antara kenaikan titik didih dengan konsentrasi (molalitas) larutan dapat dinyatakan dengan rumus :
Rumus
Δ+Tb = Kb . m
Untuk larutan yang bersifat elektrolit, maka persamaannya akan berubah menjadi seperti berikut ini :
Tb = Kb . m [ 1 + ( n – 1 ) a]
Keterangan
- Δ+Tb : Kenaikan titik didih (Tb larutan – Tb pelarut)
- m : molalitas/molal larutan (mol per 100 gram pelarut)
- Kb : Tetapan kenaikan titik didih molal (°C) atau konstanta ebulioskopi, yaitu kenaikan titik didih untuk 1 mol zat dalam 1000 gram pelarut
- n : jumlah ion dalam larutan yang dihasilkan dari setiap satuan rumus kimia seyawa terlarut
- a : derajat ionisasi (untuk larutan elektrolit kuat secara umum nilainya dianggap = 1)
Tekanan Osmosis
Osmosis adalah proses perpindahan molekul zat pelarut dari semipermiabel selektif dari bagian yange encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermiabel ini harus dapat ditembus oleh zat pelarut, namun juga harus tidak dapat ditembus oleh zat terlarut sehingga menyebabkan adanya gradien tekanan sepanjang membran. Atau dalam kata lain, Osmosis ini hanya terjadi dari larutan yang memiliki konsentrasi kecil menuju larutan yang memiliki konsentrasi besar. Atau juga dapat disebut sebagai peristiwa mengalirnya molekul-molekul zat pelarut dari yang lebih encer menuju zat pelarut yang lebih pekat.
Tekanan Osmosis atau juga biasa disebut Osmosa merupakan tekanan yang diperlukan dalam menghentikan aliran yang terjadi pada zat pelarut ke dalam larutan. Van’t Hoff menyatakan bahwa besarnya tekanan Osmosis sebuah larutan dapat dinyatakan dengan rumus berikut:
π = M.R.T
π = gr/Mr . 1000/v . R.T
Keterangan:
π = Tekanan Osmosis larutan
M = Molaritas larutan ( mol / L )
R = Konstanta, gas = 0,08205 L atm mol-1 K-1
T = Suhu mutlak ( °C + 273 ) K
Faktor – Faktor Yang Dapat Mempengaruhi Titik Didih
- Konsentrasi (molal) zat terlarut mempengaruhi kenaikan titik didih, dimana semakin besar konsentrasi (molal) dari zat terlarut maka kenaikan titik didih juga akan semakin besar
- Konsentrasi (molalitas) dan harga Kb sangat berpengaruh pada kenaikan titik didih
- Semakin tinggi konsentrasi (molalitas), semakin tinggi pula kenaikan titik didihnya
- Semakin tinggi harga Kb, semakin tinggi pula kenaikan titik didihnya. Harga Kb diperoleh dengan melakukan pengukuran kenaikan titik didih dari larutan encer yang telah diketahui nilai molalitasnya (mengandung zat terlarut yang diketahui jumlah dan massa molalnya)
- Dalam konsentrasi yang sama, jenis zat yang terlarut mempengaruhi kenaikan titik didih suatu larutan, dimana larutan elektrolit memiliki kenaikan titik didih yang lebih tinggi daripada kenaikan titik didih pada larutan non elektrolit. Hal ini disebabkan karena
- partikel-partikel terlarut yang terdapat pada larutan elektrolit lebih besar daripada larutan non elektrolit
- Semakin banyak zat terlarut yang dicampurkan maka semakin besar pula suhu yang diperlukan untuk mencapai titik didih
- Tidak tergantung pada macamnya zat terlarut
Contoh Kenaikan Titik Didih Dalam Kehidupan Sehari Hari
1. Radiator Kendaraan Bermotor
Radiator yang biasa digunakan pada kendaraan bermotor memerlukan kemampuan yang bagus dalam mengendalikan panas yang dihasilkan ketika kendaraan digunakan dalam waktu yang cukup lama. Dari sinilah perhitungan akan kenaikan titik didih sangat diperlukan, karena cairan pada sebuah radiator harus memiliki titik didih yang tinggi untuk mendinginkan mesin tanpa harus kehilangan banyak cairan itu sendiri. Jika titik didihnya rendah, maka cairan pada radiator akan lebih cepat menguap yang akhirnya menyebabkan radiator kehabisan cairan.
2. Memasak Air
Ini adalah hal yang sangat sering dilakukan sehari-hari oleh siapapun. Secara awam, ini dilakukan karena saat air mendidih artinya air sudah matang. Selain itu, dengan memasak air hingga mendidih juga mampu menghilangkan zat-zat berbahaya yang bisa saja terdapat pada air tersebut. Ditambah lagi, dengan memasak air juga mampu mengendapkan phosfor atau kapur.
3. Menambahkan Bumbu Saat Air Mendidih
Tanpa disadari ketika kita menambahkan bumbu saat air mendidih telah terjadi kenaikan titik didih. Dapat kita perhatikan dari kondisi mendidihnya. Ketika masih berupa air saja, terlihat air sudah mendidih. Namun ketika ditambahkan bumbu atau bahan terlarut lainnya, air akan perlahan menurunkan tekanan uapnya, sehingga terlihat tingkat mendidih air saat sebelum ditambahkan bumbu atau bahan terlarut lainnya dengan ketika telah ditambahkan terlihat cukup berbeda.
4. Panci Presto ( panci yang tertutup )
Menggunakan panci presto ( panci yang tertutup ) akan sangat berpengaruh pada tingkat kematangan makanan. Panci dalam kedaan tertutup dapat meningkatkan tekanan air dalam panci, serta temperatur rebusan pun menjadi lebih dari 100°C. Dan hal ini dapat membuat makanan yang dimasukkan ke dalam panci presto akan lebih empuk serta tulang-tulang yang awalnya keras pun menjadi lunak.
5. Distilasi atau Penyulingan
Distilasi adalah suatu metode yang memisahkan materi kimia berdasarkan kemampuan menguap ( volatilitas ) suatu zat. Contoh penerapan distilasi dapat dilihat pada proses penyulingan minyak kayu putih dari daunnya, atau juga dapat dilihat pada penyulingan minyak bumi.
Contoh Soal Kenaikan Titik Didih
1. Natrium hidroksida 1,6 gram dilarutkan dalam 500 gram air. Hitung titik didih larutan tersebut! (Kb air = 0,520C/m, Ar Na = 23, Ar O = 16, Ar H = 1)
Pembahasan:
Diketahui:
gr = 1,6 gr
p = 500 gr
Kb = 0,520C/m
Ditanyakan:
Tb ….?
Jawaban:
ΔTb = m . Kb
= gr/Mr NaOH x 1000/p x Kb
= 1,6 gr/40 x 1000/500 gr x 0,52º C/m
= 0,04 x 2 0,52°C
= 0,0416°C
Tb = 100°C + ΔTb
= 100°C + 0,0416°C = 100,0416°C
Jadi, Tidik didih larutan tersebut yaitu 100,0416°C
Itulah ulasan mengenai Titik Didih : Pengertian, Kenaikan, Faktor, Rumus & Contoh Soalnya Lengkap. Semoga apa yang telah diulas dapat bermanfaat bagi pembaca. Sekian dan terima kasih.