Dalam ilmu kimia, larutan memegang peranan penting dalam penentuan konsentrasi, dan sifat suatu campuran. Sebagai contoh larutan flourida dapat digunakan untuk kesehatan karena memiliki kegunaan mencegah kerusakan gigi dengan efektif. Namun, semakin banyak ion flourida di dalam larutan maka dapat menjadi racun bagi tubuh apabila digunakan sebagai pelapis gigi. Ion flourida memiliki sifat asam membuat larutan tersebut memiliki sifat asam. Contoh lainnya, air murni tidak dapat digunakan sebagai air minum karena air akan masuk ke dalam sel darah dan menyebabkan pembesaran sel darah dan akhirnya pecah. Cairan harus memiliki nilai sifat larutan yang tepat seperti tekanan osmosis yang besarnya harus sama dengan tekanan osmosis sel darah sehingga dapat digunakan sebagai air minum. Pada artikel ini, akan kita bahas beberapa hal mengenai larutan, seperti cara menyatakan konsentrasi dan bagaimana sifat koligatif suatu larutan.
A. Pengertian Larutan
Larutan dapat didefinisikan sebagai campuran homogen dari dua atau lebih zat. Larutan kimia merupakan campuran homogen dari dua atau lebih unsur kimia dalam suatu fase cair. Larutan dapat dibuat dengan mencampurkan zat terlarut dalam cairan pembawa (pelarut), seperti air, etanol, atau benzena. Ada banyak jenis larutan kimia yang bisa dibuat, tergantung pada jenis zat yang di larutkan dan konsentrasinya. Larutan kimia dapat dibedakan menjadi beberapa jenis antara lain :
1. Berdasarkan Tingkat Kelarutannya
a) Larutan tak jenuh
Larutan tak jenuh dapat diartikan sebagai larutan yang dapat melarutkan sempurna jika ditambahkan zat terlarut. Contohnya garam yang dilarutkan dalam air akan terus larut tanpa perlu adanya pemanasan
b) Larutan jenuh
Larutan jenuh dapat diartikan sebagai larutan yang pelarutnya tidak bisa melarutkan zat terlarut kecuali dengan preparasi tertentu, seperti pemanasan. Larutan jenuh dapat diartikan juga sebagai kesetimbangan antara zat terlarut dan pelarut. Contohnya gula yang dilarutkan dalam air, namun karena gula yang dimasukkan terlalu banyak maka akan sulit larut dan butuh pemanasan agar gula tersebut larut.
c) Larutan lewat jenuh
Larutan lewat jenuh dapat diartikan sebagai larutan yang pelarutnya sudah tidak mampu melarutkan zat terlarut meskipun dengan pemanasan. Contohnya larutan garam lewat jenuh sudah tidak akan bisa melarutkan kembali garam apabila ditambahkan terus menerus, bahkan dengan pemanasan sekalipun
2. Berdasarkan Konsentrasinya
a) Larutan encer
Larutan encer adalah larutan yang memiliki kandungan pelarut lebih banyak dibandingkan zat terlarutnya.
b) Larutan pekat
Larutan pekat adalah larutan yang memiliki kandungan pelarut lebih sedikit dibandungkan zat terlarutnya.
3. Berdasarkan Daya Hantar Listrik
a) Larutan elekrolit
Larutan elektrolit adalah larutan yang bisa menghantarkan listrik karena dapat terurai menjadi ion positif dan negatif. Larutan elektrolit terbagi menjadi larutan elektrolit kuat dan elektrolit lemah yang dapat dilihat dari unsur pembentuknya. Biasanya larutan elektrolit kuat memiliki sifat larutan asam kuat dan basa kuat, contohnya HCl, KCl, NaOH, dan sebagainya. Larutan elektrolit lemah memiliki sifat larutan asam lemah dan basa lemah, contohnya adalah CH3COOH atau asam cuka.
b) Larutan non-elektrolit
Larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak bisa menghantarkan arus listrik karena zat penyusunnya tidak dapat terurai menjadi ion positif dan negatif. Contohnya alkohol dan larutan gula.
4. Berdasarkan Sifatnya
a) Larutan asam
Larutan asam yaitu larutan yang memiliki pH dibawah 7. Larutan dapat diketahui asam apabila memiliki ion H+ dalam jumlah besar didalamnya. Contohnya HCl, HCN, HBr, dll.
b) Larutan basa
Larutan basa yaitu larutan yang memiliki pH diatas 7. Larutan dapat diketahui basa apabila memiliki ion OH- dalam jumlah besar didalamnya. Contohnya NaOH, KOH, Mg(OH)2, dll
c) Larutan netral
Larutan netral yaitu larutan yang memiliki pH sama dengan 7. Larutan netral dapat terbentuk dari penggabungan larutan basa dan larutan asam. Contohnya NaCl, KCN,MgCl2, dll.
B. Konsentrasi Larutan
Untuk menyatakan larutan, diperlukan dua hal yaitu komponen apa saja yang ada dalam larutan dan berapa jumlah/konsentrasinya. Konsentrasi dapat diartikan sebagai banyaknya zat yang terlarut dalam larutan dan dinyatatakan dalam setiap satuan larutan atau pelarut. Secara sederhana, konsentrasi larutan dapat memberikan gambaran atau informasi mengenai perbandingan jumlah zat terlarut dan jumlah pelarutnya. Satuan untuk menyatakan konsentrasi larutan yang biasa dipakai dalam ilmu kimia, yaitu konsentrasi dalam persen, Molaritas (M), Molalitas (m), Normalitas (N), Fraksi mol (x), dan bagian persejuta (PPM) atau permiliar (PPB).
1. Konsentrasi dalam Persen
a) Persen massa (%massa)
Persen massa menyatakan jumlah massa zat terlarut dalam larutan. Persen massa dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Perlu diingat bahwa, persen massa biasanya digunakan apabila zat terlarut merupakan padatan. Sebagai contoh, larutan NaCl memiliki konsentrasi 25% (persen massa), artinya dalam 100g pelarut air terkandung 25g padatan NaCl.
Contoh soal :
1) Hitung konsentrasi larutan NaOH dalam persen massa yang dibuat dengan melarutkan 20g NaOH dalam 180g air ?
2) Berapa gram massa NaOH harus dilarutkan dalam 500g pelarut air supaya konsentrasi larutan tersebut adalah 25% ?
Pada soal diatas 25% larutan NaOH dapat diartikan sebagai 25g NaOH dalam 100g air, sehingga :
Jadi, untuk membuat larutan NaOH 25% dibutuhkan 125g NaOH yang dilarutkan dalam 500g air
b) Persen Volume (%volume)
Persen volume menyatakan jumlah volume zat terlarut dalam larutan. Persen volume dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Sebagai contoh, larutan HCl memiliki konsentrasi 25% (persen volume) dalam labu takar 100ml, artinya dalam labu takar tersebut terkandung 25ml HCl dan 75ml air sebagai pelarutnya
Contoh soal :
1) Hitung konsentrasi larutan HCN dalam persen volume yang dibuat dengan mencampurkan 10 ml HCN pekat dengan 240ml pelarut air ?
2) Berapa ml volume NaOH harus ditambahkan dalam 500ml pelarut air supaya konsentrasi larutan tersebut adalah 10% ?
Pada soal diatas 10% larutan NaOH dapat diartikan sebagai 10ml larutan NaOH yang ditambah dengan 90ml pelarut air
Jadi, untuk membuat larutan NaOH 10 % dibutuhkan 55,56 ml larutan NaOH yang dilarutkan dalam 444,54 ml air.
c) Persen massa/volume (%m/v)
Persen massa/volume dapat diartikan sebagai banyaknya zat terlarut (dalam satuan massa) dalam pelarut (dalam satuan volume). %m/v dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
Sebagai contoh, larutan NaCl memiliki konsentrasi 25% (%m/v) artinya terdapat 25g padatan NaCl yang terlarut dalam 100ml pelarut.
Contoh soal :
1) Hitung konsentrasi larutan NaCl dalam %m/v yang dibuat dengan melarutkan 30 ml larutan NaCl ke dalam air hingga volumenya 100ml, apabila diketahui densitas larutan NaCl adalah 1,2 g/ml ?
2. Molaritas (M)
Molaritas dapat diartikan sebagai jumlah mol zat terlarut per liter larutan. Molaritas larutan dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
Angka 1000 pada rumus diatas adalah konversi dari Liter ke mL. Sebagai contoh, larutan HCl memiliki konsentrasi 0,5 M. Artinya dalam 1 Liter larutan terdapat 0,5 mol HCl.
Contoh soal :
1) Hitung molaritas yang dibuat dengan melarutkan 30g NaCl dalam 300ml air, jika diketahui Mr NaCl adalah 58,5 g/mol ?
2) Berapa gram NaCl harus dilarutkan dalam air untuk membuat 500 ml larutan NaCl dengan konsentrasi 1,3 M ?
Pada soal diatas, larutan NaCl 1,3 M dapat diartikan dalam 1 liter larutan memiliki 1,3 mol NaCl, sehingga :
3. Molalitas (m)
Pada kenaikkan temperatur, jumlah zat terlarut dalam larutan akan tetap sama namun volume larutan akan berbeda. Perbedaan volume ini akan berdampak pada konsentrasi larutan (Molaritas) dimana akan berkurang atau bertambah sedikit. Oleh sebab itu ada waktu dimana perlu menggunakan satuan konsentrasi yang tidak tergantung pada temperatur. Untuk itu baik zat terlarut maupun pelarut harus diukur sebagai massa, karena massa tidak tergantung pada temperatur. Satuan ini disebut molalitas, yang dinyatakan sebagai banyaknya mol zat terlarut per kilogram pelarut (bukan larutan). Molalitas larutan dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
Angka 1000 pada rumus diatas adalah konversi dari Kg ke g. Sebagai contoh, larutan HCl memiliki konsentrasi 0,5 m. Artinya dalam 1 kg pelarut terdapat 0,5 mol HCl sebagai zat terlarut.
Contoh soal :
1) NaCl sebanyak 42,8g dilarutkan dalam air dan membentuk 150g larutan. Hitung molalitas larutan tersebut apabila diketahui Mr NaCl adalah 58,5 g/mol
4. Normalitas (N)
Normalitas adalah jumlah mol ekuivalen dari suatu zat per liter larutan. Mol ekivalen dapat diartikan sebagai jumlah mol yang diperlukan untuk menetralisir suatu asam atau basa. Untuk asam, 1 mol ekivalennya sebanding dengan 1 mol ion H+. Sedangkan untuk basa, 1 mol ekivalennya sebanding dengan 1 mol ion OH-. Normalitas larutan dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
Sebagai contoh, senyawa H2SO4 memiliki 2 ion H+ sehingga ia memiliki 2 valensi. Dalam menentukan mol ekivalen H2SO4, maka mol H2SO4 harus dikali dengan valensi.
Contoh soal :
1) Berapa Normalitas larutan yang dibuat dari 40g NaOH yang dilarutkan dalam 1 liter air, apabila diketahui Mr NaOH adalah 40 g/mol ?
NaOH hanya memiliki 1 ion OH- sehingga hanya memiliki 1 ekivalen
2) Berapa Normalitas larutan yang dibuat dari 10 g Na2SO4 yang dilarutkan dalam 500 ml air, apabila diketahui Mr Na2SO4 adalah 142 g/mol ?
Senyawa Na2SO4 adalah gabungan dari asam dan basa sehingga apabila diramalkan persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
Dari reaksi tersebut Na2SO4 memiliki 2 valensi yang berasal dari 2 ion H+ dari H2SO4 atau 2 ion OH- dari NaOH, sehingga :
5. Fraksi Mol (X)
Fraksi mol adalah sebuah perbandingan jumlah mol dari suatu komponen larutan dengan jumlah mol keseluruhan komponen larutan. Karena fraksi mol merupakan sebuah perbandingan mol maka fraksi mol tidak memiliki satuan. Fraksi mol dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
Contoh Soal :
1) 42,8 g NaCl dilarutkan dalam air membentuk 150g larutan. Hitung fraksi mol masing masing komponen bila diketahui Mr NaCl adalah 58,5 g/mol dan Mr air adalah 18 g/mol ?
6. PPM dan PPB
PPM (part per million) dapat diartikan bagian per sejuta, menyatakan kelarutan suatu zat terlarut dalam miligram terhadap satu liter pelarut sehingga sering dinyatakan dalam mg/L atau ppm. Sedangkan PPB (part per billion) dapat diartikan sebagai bagian per miliar, menyatakan kelarutan suatu zat terlarut dalam mikrogram terhadap satu liter pelarut. Kedua satuan konsentrasi ini biasa digunakan ketika larutan menjadi sangat encer. PPM dan PPB dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :
C. Sifat Koligatif Larutan
Sifat koligatif larutan adalah sifat yang tergantung pada konsentrasi zat terlarut dalam larutan. Secara umum, semakin banyak zat terlarut dalam larutan, maka makin besar sifat koligatifnya. Sifat koligatif hanya fokus pada kuantitas, bukan kualitas. Biasanya sifat koligatif larutan ini digunakan untuk menetapkan berat molekul dari suatu senyawa. Sifat koligatif larutan terbagi 4 yaitu Penurunan tekanan uap (ΔP), Penurunan titik beku (ΔTb), Kenaikan titik didih (ΔTd), dan Tekanan Osmosis (Π).
1. Penurunan Tekanan Uap (ΔP)
Pada tahun 1880an ahli kimia bernama F.M Raoult menemukan bahwa zat terlarut akan menurunkan tekanan uap dari pelarut murninya, artinya tekanan uap larutan (PA) akan lebihkecil dibandingkan dengan tekanan uap pelarut murninya (PA°), maka PA < PA°. Apabila konsentrasi zat terlarut dinyatakan sebagai fraksi mol (XB), tekanan uap pelarut murni dinyatakan sebagai PA°, dan tekanan uap larutan adalah PA, maka penurunan tekanan uap (ΔP), adalah :
Karena dalam larutan dua komponen XA + XB = 1, maka XB = 1 – XA Persamaan ΔP dapat dirubah menjadi:
Keterangan :
ΔP = Penurunan tekanan uap (mmHg)
XB = Fraksi mol zat terlarut
XA = Fraksi mol pelarut
PA° = Tekanan uap jenuh pelarut murni (mmHg)
PA = Tekanan uap larutan (mmHg)
Penurunan tekanan uap ini digunakan sebagai dasar dari prosedur destilasi termasuk destilasi
bertingkat untuk memisahkan senyawa-senyawa yang mudah menguap.
Contoh Soal :
1) Tekanan uap pada temperatur 30°C adalah 55,3 mmHg. Maka penurunan tekanan uap jika ke dalam 108g air dilarutkan 36g glukosa adalah ? (Mr C6H12O6 = 180 g/mol, Mr H2O = 18 g/mol)
2. Penurunan Titik Beku (ΔTb)
Penurunan titik beku larutan ditentukan oleh jumlah partikel zat terlarut dalam larutan. Semakin besar konsentrasi larutan, maka penurunan titik beku akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena adanya molekul-molekul pelarut sulit berubah menjadi cair karena pergerakan pelarut dihalangi oleh adanya zat terlarut. Penurunan titik beku dapat diketahui dengan rumus berikut:
Contoh Soal :
1) Berapa banyaknya Al2(SO4)3 (Mr = 342 g/mol) yang harus dilarutkan dalam 250g air, agar larutan tersebut membeku pada suhu -3°C ? (Kb air = 1,86°C/mol)
3. Kenaikan Titik Didih (ΔTd)
Kenaikan titik didih sebuah larutan bergantung pada keberadaan partikel terlarut dan jumlahnya , bukan pada jenis zat tersebut. Sifat ini merupakan efek dari pengenceran pelarut karena adanya zat terlarut. Titik didih zat cair adalah suhu tetap saat zat cair mendidih. Kenaikan titik didih dapat diketahui dengan rumus sebagai berikut :
Contoh Soal :
1) 60g glukosa (C6H12O6) (Mr = 180 g/mol) dalam 500g alkohol, jika diketahui titik didih glukosa 78.5°C dan Kd alkohol 1,19°C/mol, maka titik didih larutan tersebut adalah
Titik didih larutan = 78,5°C + 0,79°C = 79,29°C
4. Tekanan Osmosis (Î ).
Peristiwa osmosis adalah proses perpindahan molekul pelarut dari satu larutan encer ke larutan yang lebih pekat. Peristiwa osmosis banyak diterapkan dalam kehidupan sehari hari, salah satunya adalah desalinasi air laut yaitu pemurnian air laut menjadi air minum. Desalinasi menggunakan membran semipermeable yang memiliki jaringan pori-pori submikroskopik sehingga molekul pelarut dapat tembus pori-pori sedangkan zat terlarut tidak dapat tembus. Peristiwa Osmosis dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 1. Peristiwa Osmosis
Pada Gambar.1 di atas dapat dilihat bahwa molekul air dapat menembus membran dari dua arah, akan tetapi karena konsentrasi molekul air dengan konsentrasi kontaminan lebih rendah (bilik kanan) lebih besar dibandingkan dengan air dengan konsentrasi kontaminan lebih tinggi (bilik kiri), maka aliran total terjadi dari air dengan konsentrasi kontaminan lebih rendah ke air dengan konsentrasi kontaminan lebih tinggi (dari bilik kanan ke bilik kiri), dan aliran ini disebut aliran osmosis. Apabila di atas larutan pada bilik kiri diberi tekanan, maka aliran osmosis dari bilik kanan ke bilik kiri akan terhambat, semakin besar tekanan yang diberikan semakin terhambat aliran osmosisnya, dan pada suatu tekanan tertentu aliran osmosis akan terhenti. Besarnya tekanan yang dapat menghentikan aliran osmosis ini disebut tekanan osmosis. Tekanan osmosis adalah sifat koligatif karena besarannya hanya tergantung pada jumlah partikel zat terlarut per unit volume larutan. Tekanan osmosis dinyatakan dengan persamaan Van’t Hoff yaitu :
Contoh Soal :
1) Sukrosa (Mr = 342 g/mol) sebanyak 6,84 gram dilarutkan dalam air sampai volumenya 100 ml. Tekanan osmosis larutan yang terbentuk jika diukur pada suhu 27°C adalah ?
2) Tekanan osmosis rata-rata dalam darah adalah 7,7 atm pada suhu 25°C maka konsentrasi glukosa (C6H12O6) yang bersifat isotonik dengan darah adalah?
Posting Komentar