Larutan, Konsentrasi, dan Pengenceran

LARUTAN

Larutan adalah campuran homogen dari dua atau lebih zat (unsur/molekul). Ketika ditempatkan dalam air, kebanyakan zat akan terlarut dan zat yang terlarut ini disebut soluble (dapat larut) dan yang lainnya yang tidak dapat larut disebut insoluble (tidak dapat larut). Garam dan gula sangat mudah larut dalam air.

Dalam suatu larutan, zat yang menunjukkan jumlah yang lebih besar disebut dengan pelarut dan zat yang jumlahnya lebih sedikit disebut zat terlarut. Apa artinya bahwa suatu zat terlarut dalam zat lainnya? Hal ini berarti bahwa molekul-molekul dari zat terlarut terpisah dan terdistribusikan secara merata dalam pelarut

Zat tidak dapat larut (insoluble) mempertahankan keadaannya agar tidak terdistribusi dalam pelarut. Biasanya yang digunakan sebagai pelarut adalah air, karena kebanyakan zat padat akan terlarut dalam air, tetapi sebenarnya hampir semua cairan dapat dijadikan pelarut.

KOMPOSISI LARUTAN

Apa yang dimaksud dengan komposisi larutan? Komposisi larutan adalah perbandingan zat-zat di dalam campuran. Untuk menentukan komposisi larutan digunakan istilah kadar atau konsentrasi. Kedua istilah ini menyatakan kuantitas zat terlarut dengan satuan tertentu. Satuan yang digunakan untukd menyatakan kadar larutan adalah persen berat (%b/b, persen volume (%v/v), ppb (part per billion), dan ppm (part per million).

KADAR LARUTAN

Persen berat menyatakan banyaknya berat zat terlarut terhadap berat larutan. Persen berat bisa diterapkan dalam campuran padat-cair atau padat-padat. Secara matematika, persen berat suatu zat dirumuskan sebagai berikut.

Contoh:

Menghitung Komposisi Larutan Persen Berat

Bata tahan api dibuat melalui pembakaran campuran 250 g AL₂O₃, 300 g MgO, 2.000 g SiO₂, dan 150 g C. Berapa persen berat MgO dalam campuran tersebut?

Jawab:

Berat total campuran = 2700 g

Persen volume menyatakan fraksi volume zat terlarut terhadap volume larutan dalam satuan persen. Persen volume bisa diterapkan untuk campuran cair-cair atau gas-cair. Secara matematik, persen volume suatu zat dirumuskan sebagai berikut:

Contoh:

Menghitung Komposisi Larutan Persen Volume

Di dalam kemasan botol minuman tertera 5% alkohol. Berapakah volume alkohol yang terdapat dalam 250 mL minuman tersebut?

Jawab:

Volume alkohol dalam 250 mL minuman dengan kadar alkohol 5% adalah:

Untuk menyatakan kadar suatu zat yang kuantitasnya sangat sedikit biasanya diungkapkan dalam satuan ppm (part per million/seper sejuta) atau ppb (part per billion/seper miliyar). Ungkapan ppm suatu zat dinyatakan dengan rumus:

Contoh:

Menghitung ppm suatu zat

Air dari PDAM mengandung kaporit dengan kadar yang sangat sedikit, berfungsi sebagai desinfektan. Jika dalam 10 liter air PDAM ditemukan kaporit sebanyak 30 mg, berapa kadar kaporit dalam air tersebut?

Jawab:

Oleh karena kedua komponen larutan berbeda satuan (air dalam liter, kaporit dalam gram) maka perlu dilakukan penyamaan satuan lebih dulu.

Besaran yang menghubungkan massa dan volume adalah berat jenis.

Massa jenis air adalah 1 g/mL

Berat air            =  Berat jenis air x volume air

                            =  1 g/mL x 10.000 mL = 10.000 g

Berat Kaporit   =  300 mg atau 0,03 g

Jadi kadar Kaporit dalam air PDAM adalah 3 ppm

SATUAN KONSENTRASI DALAM ppm DAN ppb

Suatu suatu zat atau senyawa dalam suatu sampel bahan atau campuran bahan dalam jumlah yang kecil akan sangat sulit penulisannya. Penulisan angka dibelakang koma biasanya maksimum 4 angka, dan angka dibelakangnya sering dihilangkan atau dibulatkan. Sebenarnya, dalam menyatakan kadar yang sangat kecil, suatu racun atau logam berat yang terkandung dalam air yang tercemar misalnya, angka yang dihilangkan atau dibulatkan tersebut sangat berarti nilainya. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan, kadar yang sangat kecil dinyatakan dengan ppm (part per million) atau bagian dari sejuta, sedangkan kadar yang lebih kecil lagi dinyatakan dengan ppb (part per billion) atau bagian semilyar.

Pada ppm, konsentrasi dinyatakan sebagai jumlah bagian zat terlarut dalam 1.000.000 bagian larutan. Satuan yang dipakai adalah berat per berat dengan satuan berat yang sama. Misalnya mg per mg atau gram per gram dan seterusnya.

Larutan dengan kadar Pb⁺⁺ 21 ppm berarti terdapat 21 bagian berat Pb⁺⁺ untuk setian 1.000.000 bagian berat larutan, atau terdapat 21 gram ion Pb⁺⁺ untuk setiap 1.000.000 gram larutan.

PENGENCERAN

Pengenceran dilakukan untuk mendapatkan volume yang konsentrasinya lebih kecil dari larutan stok yang ada. Caranya adalah dengan menambahkan pelarut ke dalam larutan stok yang ada. Pengenceran dapat dihitung dengan rumus,

M₁.V₁    = M₂.V₂

M₁     = Konsentrasi zat mula-mula (molaritas zat awal)

V₁      = Volume Awal

M₂      = Konsentrasi setelah pengenceran (molaritas setelah pengenceran)

V₂      = Volume setelah pengenceran (V₁ + Air)

Contoh 1:

Nyatakan kadar zat aktif dalam 100 g larutan gula yang dibut dengan mencampur 5 g gula dan 95 g air.

Jawab:

5 g gula + 95 g air = 100 g campuran (larutan)

Gula — zat aktif

Air —- zat pelarut

Jumlah gula dan air — campuran (larutan)

Pada campuran itu terdapat zat aktif yang kadarnya:

1. 
2. 
3. 
4.  Dalam perbandingan antara zat yang bercampur = 5 : 59 = 1 : 19
5.  Dalam perbandingan zat antif dengan campuran = 5 : 100 = 1 : 20

Contoh 2:

Apa artinya “100 g larutan mengandung zat A 5 ppm”?

Jawab:

Artinya, larutan tersebut mengandung zat A sebanyak 0,0005 g dan zat pelarut sebanyak (100 – 0,0005) g = 99,9995 g

Contoh 3:

Direncanakan akan membuat 300 g larutan 10 % dengan menggunakan larutan 50 %. Berapa banyak larutan ini yang harus digunakan dan berapa air yang diperlukan?

Jawab:

Untuk menjawab soal ini, tentukan terlebih dahulu:

1. Mana larutan yang membentuk dan larutan yang terbentuk
2. Zat aktif yang membentuk sama dengan yang terbentuk

Misalnya X adalah banyaknya larutan yang dipakai untuk membuat larutan 10 %.

Gunakan rumus M₁.V₁ = M₂.V₂

X g . 50 % = 300 g x 10 %

Jadi, larutan yang digunakan adalah 60 g dan air yang diperlukan adalah (300 g – 60 g) g = 240 gram. Artinya, untuk membuat larutan 10% sebabyak 300 g, larutan yang digunakan adalah 60 gram dengan penambahan air sebanak 240 g.

Contoh 4:

Untuk membuat larutan 1 ppm dalam 1 Liter air maka dibutuhkan 1 mg zat terlarut. Artinya, jika di dalam suatu larutan terdapat 1 mg zat ditambah dengan 1 liter air, maka konsentrasi zat tersebut di dalam larutan tersebut adalah 1 ppm.

Jika kita ingin membuat larutan ethephon 100 ppm dari larutan ethepon yang ada pada konsentrasi 480g/L, maka cara yang harus dilakukan adalah:

1. Ketahui terlebih dahulu, berapa konsentrasi larutan ethephon yang ada.

      Jawab:

      1 mg ethephon + 1 Liter air = 1 ppm

      10 mg ethephon + 1 Liter air = 10 ppm

      100 mg ethephon + 1 Liter air = 100 ppm

      480 g = 480.000 mg

      Berarti,

      480.000 mg Ethephon + 1 Liter air = 480.000 ppm

      Berarti larutan ethephon yang ada (480g/L) memiliki konsentrasi

      480.000 ppm

2. Konversi larutan ethepon yang ada ke dalam volume yang berbeda.

      Jawab:

      480.000 mg / 1 liter air = 480.000 ppm

      480 mg / 1 ml = 480.000 ppm

3. Lakukan pengenceran larutan stok yang ada (480g/L) atau (480 mg/ml) dengan konsentrasi 480.000 ppm menjadi konsentrasi 100 ppm

      Jawab:

      M₁                                       x              V₁           = M₂                                  x              V₂

      480.000 ppm    x              1 ml       = 100 ppm          x              V₂

 Maka untuk membuat larutan 100 ppm dibutuhkan, 1 ml larutan ethephon yang memiliki konsentrasi 480g/L atau 480.000 ditambah dengan (4800 ml – 1 ml)= 4799 ml air atau 4,79 Liter air.

Cara perhitungan yang sama berlaku untuk setiap nilai ppm yang berbeda (200 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, dll)