Artikel

LARUTAN

Reaksi-reaksi kimia biasanya berlangsung antara dua campuran zat, bukannya antara dua zat mumi. Salah satu bentuk yang umum dari campuran adalah larutan.

Larutan memainkan peran penting dalam kehidupan sehari-hari. Di alam kebanyakan reaksi berlangsung dalam larutan air. Tubuh menyerap mineral, vitamin dan makanan dalam bentuk larutan. Pada tumbuhan nutrisi diangkut dalam larutan air ke semua bagian jaringan. Obat-obatan biasanya merupakan larutan air atau alkohol dari senyawa fisiologis aktif. Banyak reaksi-reaksi kimia yang dikenal, baik di dalam laboratorium atau di industri teIjadi dalam larutan.

Kuantitas relatif suatu zat tertentu dalam larutan disebut konsentrasi. Konsentrasi merupakan salah satu faktor penting yang menentukan cepat atau lambatnya reaksi berlangsung. Dalam beberapa hal konsentrasi juga menentukan hasil reaksi yang terbentuk. Pada bab ini akan diuraikan beberapa cara yang berguna dalam menyatakan konsentrasi.

Untuk meramalkan sifat larutan tidak dapat langsung dari sifat komponennya, karena dalam campuran terdapat banyak interaksi antara komponen penyusunnya. Oleh sebab itu, perlu dibuat suatu model larutan sebagai standar untuk mengungkapkan hubungan antara komposisi dengan sifat larutan. Model larutan yang banyak dipakai adalah larutan ideal. Ciri-ciri dari larutan ideal dan hukum yang mengikutinya akan dibahas pada akhir bab ini.

2.1 KOMPONEN LARUTAN

Larutan dapat didetinisikan sebagai campuran homogen dari dua zat atau lebih yang terdispers sebagai molekul ataupun ion yang komposisinya dapat bervariasi. Disebut homogen karena komposisi dari larutan begitu seragam (satu fasa) sehingga tidak dapat diamati bagian-bagian komponen penyusunnya meskipun dengan mikroskop ultra. Dalam campuran heterogen permukaan-permukaan tertentu dapat diamati antara fase-fase yang terpisah.

Suatu larutan terdiri dari dua komponen yang penting. Biasanya salah satu komponen yang mengandung jumlah zat terbanyak disebut sebagai pelarut (solven). Sedangkan komponen lainnya yang mengandung jumlah zat sedikit disebut zat terlarut (solut). Kedua komponen dalam larutan dapat sebagai pelarut atau zat terlarut tergantung komposisinya. Misalnya dalam alkohol 70 % (70 : 30), maka alkohol merupakan pelarut dan air sebagai zat terlarut. Sedangkan dalam keadaan yang sukar ditentukan seperti alkohol 50 % (50 : 50), karena jumlah kedua zat dalam larutan sama, maka baik alkohol maupun air dapat dianggap pelarut atau zat terlarut. Untuk campuran zat padat dalam air seperti sirup 60 % (60 : 40), kebanyakan orang memilih air sebagai pelarut karena air tetap mempertahankan keadaan tisiknya, dan gula sebagai zat terlarut karena. berubah keadaan fisiknya.

Pada umumnya larutan yang dimaksud adalah campuran yang berbentuk cair, meskipun ada juga yang berfase gas maupun padat. Larutan yang berbentuk gas adalah udara yang merupakan campuran dari berbagai jenis gas seperti nitrogen dan oksigen. Sedangkan yang berbentuk padat adalah emas 22 karat yang merupakan campuran homogen dari emas dengan perak atau logam lain. Karena fase larutan dapat berbentuk padat, cair dan gas, berarti ada sembiIan kemungkinan jenis larutan. Diantara jenis-jenis larutan ini yang penting adalah larutan gas dalam cair, cair dalam cair dan.padat dalam cair.

2.2 PEMBENTUKAN LARUTAN

Apabila zat padat atau cairan larut dalam cairan, maka dalam campuran te1jadi gaya tarik menarik antarmolekul (intermolekul) zat terlarut dan pelarut. Selain itu juga terdapat gaya tarik di dalam molekul (intramolekul) itu sendiri, yang menyebabkan molekul atau ionnya masih tetap bersatu.

Dua senyawa dapat bercampur (miscible) lebih mudah bila gaya tarik antara molekul solut dan pelarut semakin besar. Besamya gaya tarik ini ditentukan oleh jenis ikatan pada masing-masing molekul. Bila gaya tarik antara molekulnya termasuk dalam kelompok yang sama (misalnya: air dan etanol), maka keduanya akan saling melarutkan. Sedangkan bila kekuatan gaya tarik antara molekulnya berbeda jenis (misalnya : air dan heksana), maka tidak saling melarutkan.

Pada pembentukan larutan antara air dan etanol (alkohol), maka keduanya saling melarutkan dalam berbagi perbandingan. Baik molekul air maupun alkohol masing-masing antara molekulnya tetjadi interaksi yang begitu kuat berdasarkan ikatan hidrogen. Ketika keduanya dicampur, maka tidak ada halangan bagi keduanya untuk saling menggantikan. Kedua zat akhimya mudah untuk bercampur.

Dalam ilmu kimia dikenal suatu ungkapan "like dissolves like", yaitu

jika molekul solut dan pelarut mirip, maka akan mudah bagi keduanyz

untuk saling menggantikan sehingga mudah untuk bercampur. Secara

umum, terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa non polar untuk larer

dalam pelarut yang bersifat non polar, dan senyawa kovalen polar atau

senyawa ion larut kedalam pelarut polar. Dengan perkataan lain "sejeni:;

melarutkan sejenis", dimana "sejenis" disini menunjukkan persaJIJ.aaD

dalam hal kekuatan gaya tarik antara molekulnya. Analisis pembentuk

larutan.diperlihatkan pada gambar.

2.2.1 Zat-Zat Tak Larut

Suatu zat dikatakan tak larut (insoluble), jika zat tersebut larutan sangat sedikit, misalnya kurang dari 0,1 g zat terlarut dalam 1000 g pelarut.

Pada dasamya tidak ada zat yang bersifat mutlak tak larut dalam pelarut tertentu. Namun kebanyakan zat padat yang terbentuk dengan ikatan kuat seperti logam-logam, kaca, plastik, batuan silikat dan mineral praktis tidak larut dalam cairan biasa.

Bila dua cairan tak dapat larut satu sama lain, maka keduanya dikatakan tak dapat campur (immiscible). Contohnya air dan minyak. bila keduanya dicampur akan membentuk dua lapisan yang terpisah.

Molekul air saling menarik begitu kuat berdasarkan ikatan hidrogen, sehingga molekul non polar seperti minyak terperas keluar menuju lapisan atas. Minyak akan mengapung karena rapatannya lebih rendah. Air yang bersifat polar cenderung tidak melarutkan molekul-molekul minyak, tetapi hanya tertarik berdasarkan gaya london atau interaksi dipol-dipo1.

Molekul-molekul lain dapat larut baik dengan air bila sama-sama bersifat polar atau ionik. Paling tidak molekul tersebut harus mempunyai atom hidrogen yang terikat pada atom yang sangat elektronegatif (F, 0,dan N) seperti asam florida (HF), amoniak (NH3)dan etanol (C2HsOH).

2.2.2 Solvasi

Pada proses terbentuknya larutan selalu terjadi dua hal yang bersamaan. Pertama, molekul solut terpisahkan atau terjadi penguraian dimana prosesnya membutuhkan energi (endotermik). Kedua, molekul solut bergabung dengan molekul pelarut dengan melepaskan energi (eksotermik).

            Penggabungan molekul pelarut dengan molekul solut untuk membentuk gugusan (agregat), sehingga molekul-molekul pelarut menyelubungi molekul solut disebut solvasi. Jika pelarutnya air, proses itu disebut hidrasi.

Bila suatu zat ionik seperti garam dapur (NaCl) dilarutkan dalam air, maka ion-ion yang berdekatan pada zat tersebut akan memisah (menjadi Na+ dan Cn dan menuju ke molekul air. Selanjutnya molekul-molekul air bergabung dengan mengelilingi kedua ion yang letaknya sedemikian rupa, sehingga ujung negatif dari dipol akan mengarah ke muatan positif (Na+), dan ujung positif dari dipol akan mengarah pada muatan negatif (Cr). Kedua ion yang diselubungi oleh molekul-molekul air dikatakan terhidrasi. Secara umum bila partikel solut dikelilingi oleh molekul pelarut disebut tersolvasi.

Untuk melarut suatu kristal zat berion membutuhkan energi yang disebut energi kisi, yaitu energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan antara ion positif dan negatif. Jadi penguraian kristal merupakan proses endoterm. Sedangkan proses hidrasi (solvasi) termasuk eksoterm, karena terjadinya pembentukan ikatan antara ion-ion yang terhidrasi dengan molekul pelarut melepaskan energi.

Suatu zat akan larut dengan baik jika energi yang teljadi pada proses hidrasi lebih besar dari pada energi kisi (eksotermik). Pada kebanyakan larutan padat dalam cair seperti garam KCl, KBr dan KI, energi kisinya lebih besar dari pada energi hidrasi (endotermik).

2.3 HUBUNGAN KELARUTAN

2.3.1 Kelarutan

Suatu zat dapat larut dalam pelarut tertentu, tetapi jumlahnya selalu terbatas. Batas itu disebut kelarutan. Kelarutan adalah jumlah zat terlarut yang dapat larut dalam sejumlah pelarut pada suhu tertentu sampai membentuk larutan jenuh.

Kelarutan suatu zat dapat ditentukan dengan menimbang zat yang akan ditentukan kelarutannya kemudian dilarutkan, :misalnya dalam 100 ml pelarut. Jumlah zat yang ditimbang harus diperkirakan dapat membentuk larutan lewat jenuh yang ditandai masih terdapatnya zat yang tidak larut di dasar wadah setelah dilakukan pengocokan dan didiamkan. Setelah terjadi kesetimbangan antara zat padat yang larut dan yang tidak larut, .padatan yang tidak larut lalu disaring dan ditimbang. Selisih berat awal dan berat padatan yang tidak larut merupakan kelarutan zat tersebut dalam 100 ml pelarut.

Daya larut suatu zat berbeda-beda, tergantung dari sifat zat terlarut dan pelarutnya. Ada beberapa zat yang mudah larut, dan ada pula yang sukar larut. Biasanya kelarutan dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 ml atau per 100 g pelarut. Kelarutan kira-kira suatu zat atau senyawa dapat dilihat pada tabel.

2.3.2 Larutan Jenuh

Partikel-partikel solut, baik berupa molekul atau ion di dalam air selalu dalam keadaan terhidrasi. Makin banyak partikel solut, makin banyak molekul air yang diperlukan untuk menghidrasi partikel solut. Bila ke dalam sejumlah air ditambahkan gula terus menerus, maka pada saat tertentu akan tercapai suatu keadaan dimana semua molekul air tidak cukup untuk menghidrasi molekul gula yang dilarutkan. Penambahan

gula yang melebihi batas kelarutannya akan diendapkan di dasar wadah, sehingga larutan dikatakan telah mencapai keadaan jenuh.

Larutan jenuh adalah larutan yang telah mengandung zat terlarut dalam jumlah maksimal, sehingga tidak dapat ditambahkan lagi zat terlarut. Pada keadaan ini terjadi kesetimbangan antara solut yang larut dan yang tak larut atau kecepatan pelarutan sama dengan kecepatan pengendapan.

Perlu diketahui bahwa istilah jenuh dan tak jenuh tak ada hubunga nya secara langsung dengan larutan pekat dan encer. Suatu larutan jenuh tak perlu larutan pekat. Misalnya suatu larutan jenuh perak klorit (AgCI) pada suhu kamar hanya melarutkan 8,9 x 10^-5g per 100 ml air sehingga dapat dianggap larutan encer. Sebaliknya diperlukan kira-kira 500 g litium klorat (LiCIO₃)per 100 mL untuk membuat larutan jenuh pada suhu yang sama. Padahal larutan yang mengandung 400 g LiClO₃ per 100mL air sudah dapat dikatakan pekat meskipun belumjenuh.

2.3.3. Larutan Tak Jenuh dan Lewat Jenuh

Larutan tak jenuh (unsaturated), adalah suatu larutan yang mengandung jumlah solut lebih sedikit (encer) dari pada larutan jenuhnya. Sedangkan larutan lewat jenuh (supersaturated), mengandung solut lebih banyak (pekat) dari pada yang ada dalam larutan jenuhnnya pada suhu yang sama.

Larutan lewat jenuh tidak berada dalam kesetimbangan melainkan dalam sistem metastabil. Larutan ini biasanya dibuat dengan membuat larutan jenuh pada suhu lebih tinggi. Contohnya larutan jenuh natrium asetat (NaC­₂H₃O₂)pada 0 °C dapat larut 100 g per 100 ml, tetapi kelarutannya akan bertambah dengan naiknya suhu. Larutan tak jenuh panas dapat mengandung 119 g lebih NaC­₂H₃O₂ per 100 ml. Kelebihan solut ini seharusnya mengendap bila didinginkan pada 0 °C, tetapi biasanya tidak dan masih tetap b~rada dalam larutan. Larutan ini sangat jenuh dan tidak stabil, karena bila sebutir saja dari kristal zat yang sama ditambahkan akan ada tambahan solut yang mengendap pada inti kristal sampai larutan menjadijenuh.

2.4 PENGARUH SUHU DAN TEKANAN

PADA KELARUTAN

Daya larut cairan dalam cairan lain sangat berbeda-beda mulai dapat bercampur sempuma, bercampur sebagian, sampai tidak bercampur sama sekali. Demikian pula zat padat dalam cairan, mulai ada yang larut sempuma sampai dengan yang tidak larut. Kelarutan zat selain bergantung dari sifat solut dan pelarutnya juga dipengaruhi oleh suhu dan tekanan.

2.4.1 Pengaruh Suhu

Pengaruh kenaikan suhu pada kelarutan zat berbeda-beda antara yang satu dengan lainnya. Tetapi pada umumnya kelarutan zat padat dalam cairan bertambah dengan naiknya suhu, karena kebanyakan proses pembentukan larutannya bersifat endoterm. Sebagai perkecualian ada beberapa zat yang kelarutannya menurun dengan naiknya suhu seperti serium sulfat dan natrium sulfat karena proses pelarutannya bersifat eksoterm. Bahkan ada zat yang hampir tidak dipengaruhi oleh suhu seperti natrium klorida.

Pada gambar  dicantumkan kelarutan beberapa zat dalam gram zat terlarut per 100g air, dialurkan terhadap suhu. Dari kurva terlihat bahwa perubahan kelarutan dengan berubah-ubahnya suhu untuk berbagai zat adalah tidak sama. Untuk zat seperti KNO₃ kelarutannya sangat dipengaruhi suhu, tetapi yang lain seperti KBr kecil sekali. Perbedaan kelarutan dengan suhu yang berlainan ini dapat dimanfaatkan untuk memumikan zat dari kotoran-kotoran hasil samping suatu reaksi dengan cara rekristalisasi bertingkat. Pada cara ini zat yang masih bercampur dengan pengotor dilarutkan dalam sedikit pelarut panas, dimana pengotor lebih mudah larut daripada zat yang akan dimumikan. Setelah larutan dingin kotoran akan tertinggal dalam larutan dan zat mumi akan memisah sebagai endapan. Kristal mumi yang dihasilkan lalu disaring dan

dikeringkan.

Berbeda dengan zat padat, kelarutan suatu gas dalam cairan menurun dengan naiknya suhu. Hal ini disebabkan pada pembentukan larutannya selalu bersifat eksoterm. Kenaikan suhu akan memudahkan molekul-molekul gas memisahkan diri untuk menguap meninggalkan pelarut. Sebagai contoh, gas karbon dioksida berbuih-buih keluar dari minuman berkarbonat jika cairan ini dipanasi. Bila air ledeng dipanaskan, udara yang terlarut akan segera keluar sebagai gelembung-gelembung kecil meninggalkan air.

2.4.2 Pengaruh Tekanan

Perubahan tekanan mempunyai pengaruh  yang kecil terhadap kelarutan suatu zat cair atau zat padat dalam pelarut cair. Tetapi kelarutan gas selalu bertambah dengan bertambahnya tekanan. Suatu minuman yang mengandung karbonat, dibotolkan dengan tekanan tinggi dibawah 3 - 4 atm supaya CO₂ yang larut didalamnya besar. Jika tutup botol dibuka, tekanan di dalam botol turun sampai I atm dan gelembung CO₂ lepas. Ini menunjukkan kelarutan CO₂ turun dengan turunnya tekanan. Hal yang sama terjadi pada seorang penyelam yang terlalu cepat naik ke permukaan. Sewaktu menyelam kelarutan gas N₂ dan O₂ meningkat akibat tekanan yang tinggi, tetapi ketika keluar ke~perinukaan secam mendadak gas-gas tersebut akan dilepaskan dalam bentuk gelembung udara melalui pembulu darah. Keadaan ini sangat menyakitkan dan dapat mengakibatkan kematian. Gejala ini sering disebut sebagai "penyakit dekompresi" atau "the bends".

Secara kuantitatif pengaruh tekanan pada kelarutan gas dinyatakan oleh William Henry (1804), yang dikenal dengan Hukum Henry.

"Kelarutan suatu gas dalam larutan cair, berbanding lurus dengan tekanan gas di atas larutan tersebut.

Secara matematis ditulis :

      C_g=k_gP_g

dimana :

C_g=Konsentrasi atau kelarutan gas dalam cairan

k_g =Tetapan henry

P_g =Tekanan parsial gas

Dari persamaan diatas, kelarutan gas pada tekanan tertentu dapat dihitung, bila kelarutan gas pada tekanan sebelumnya diketahui. Hukum henry hanya berlaku untuk konsentrasi dan tekanan rendah serta tidak berlaku untuk gas-gas yang bereaksi dengan pelarutnya seperti NH₃ dan HCI dalam air. Bila dalam larutan terdapat campuran gas, maka hukum henry berlaku untuk masing-masing gas. Sedangkan tekanannya diambil dari tekanan parsial gas yang bersangkutan.

Hukum henry membantu memahami bagaimana konsentrasi asam karbonat (H₂CO₃), dan ion bikarbonat (HCO₃^-) dijaga dalam darah. Kelarutan CO₂dalam darah cukup besar dengan membentuk asam karbonat lemah, yang akan terionisasi menghasilkan ion hidronium (H₃O⁺)dan ion bikarbonat.

Terlihat dalam kesetimbangan, banyaknya H2CO3 yang melarut bergantung pada tekanan gas CO₂ pada sistem. Jika tekanan CO₂ bertambah, misalkan sebagai akibat metabolisme sel, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan atau lebih banyak gas CO₂ melarut kedalam darah untuk menghasilkan H₂CO₃. Jika karena suatu sebab banyaknya H₂CO₃ berkurang, maka CO₂ dari paru-paru sebagai cadangan akan melarut kedalam darah untuk memulihkan persediaan.

Contoh 2.1 :

Gas oksigen dikumpulkan dari dalam air pada 25°C dan tekanan total 760 mmHg akan larut 3,93 x 10^-2g/L. Jika diketahui tekanan uap air pada suhu 25°C adalah 24 mmHg, berapa kelarutannya bila tekanan parsial di atas air 800 mmHg ?

2.5 KONSENTRASI LARUTAN

Sifat-sifat fisik larutan ditentukan oleh konsentrasi dari berbagai komponennya. Konsentrasi larutan menyatakan banyaknya zat terlarut yang terdapat dalam suatu pelarut atau larutan. .Larutan yang mengandung sebagian besar solut relatif terhadap pelarut, berarti larutan tersebut konsentrasinya tinggi (pekat). Sebaliknya bila mengandung sejumlah kecil solut, maka konsentrasiya rendah (encer). Terdapat beberapa cara yang umum dipakai dalam menyatalam

konsentrasi larutan, yaitu :

1. Persen Berat (% berat/berat)

Persen berat adalah jumlah gram zat terlarut dalam 100 g larutan.. Persen berat biasanya digunakan untuk menyatakah kadar komponen yang berupa zat padat.

Contoh 2.2 :

a. Larutan NaCI 10 %, berarti dalam 100 g larutan terdapat 109 NaCI dan 90 g air.

b. Suatu larut~n glukosa dibuat dengan melarutkan 5 g glukosa dalam 50 g air. Hitung persen berat glukosa ?

2. Persen Volume(% volume/volume)

Persen volumeadalahjumlah volume (mL) zat terlarut dalam 100 mL larutan. Persen volume biasanya digunakanuntuk menyatakan kadar komponen berupa zat cair atau gas.

Contoh 2.3 :

a. Larutan alkohol 70 %, berarti dalam 100 mL larutan terdapat 70

mL alkohol dan 30 mL air.

b. 25 mL asam asetat dilarutkan dalam air sampai volumenya 250

mL. Hitung % (v/v) asam asetat?

3. Persen Berat per Volume (% b/v)

Persen berat per volume menyatakan banyaknya gram zat terlarut dalam 100 mL larutan. Cara ini biasanya dipakai untuk menyatakan kadar zat padat dalam suatu eairan atau gas.

Contoh 2.4 :

Suatu larutan.dibuat dengan melarutkan 20 g NaOH dalam air sampai volumenya 500 mL. Hitung % b/v NaOH ?

Persen berat sering digunakan, karena tidak tergantung pada suhu. Larutan yang dijumpai dalam perdagangan biasanya dinyatakan dalam satuan persen berat .

4. Bagian per Sejuta (bpj atauppm)

Bagian per sejuta (bpj) atau parts per million (ppm) adalah sat::

bagian zat terlarut dalam satu juta bagian larutan. Satuan ppm sering dipakai untuk menyatakan konsentrasi zat yang sangat kecil dalam larutan gas, cair atau padat.

1 ppm = [1 mg zat terlarut] : 1 L larutan

Atau

ppm  = [berat zat terlarut : berat larutan] x 10⁶

Hubungan ppm dengan satuan lain:

a. ppm dengan berat per volume

1 ppm = 1mg/L

b. ppm dengan berat per berat

1 ppm = 1 mg/kg

c. ppm dengan persen

1 ppm = 10^-4% atau 1 % = 104ppm

Contoh 2.5 :

Kadar zat besi (Fe) dalam 250 ml air minum adalah 0,05 mg. Nyatakan kadar tersebut dalam ppm ?

Jawab:

Kadar Fe = [0,05 mg ] : [250 ml]

               =  [0,05 mg] : [0,25 l] = 0,2 mg/l = 0,2 ppm

5. Molalitas (m)

Molalitas adalahjumlah mol zat terlarut dalam 1000 g (1 kg) pelarut. Satuan molal tidak tergantung pada suhu dan biasanya digunakan untuk menyatakan banyaknya partikel zat terlarut dalam sejumlah tertentu pelarut.

Jika w gram zat terlarut dilarutkan dalam p gram pelarut, maka kemolalan (m) larutan, dirumuskan :

mol zat terlarut

m= [mol zat terlarut] : kg pelarut  atau m = [w] : [BM] x [1000] : [p]

Contoh 2.6 :

a. Larutan glukosa 0,1 m, berarti dalam tiap 1000 g air terdapat 0,1 mol glukosa.

b. Hitung kemolalan larutan NaCl (BM = 58,5) yang dibuat dengan melarutkan 5,85 g NaCl dalam 250 g air.

6. Fraksi mol (X)

Fraksi mol adalah perbandingan jumlah mol zat terlarut terhadap jumlah mol seluruh zat dalam larutan. Jika dalam larutan terdapat n_l mol zat A, dan n2mol zat B, maka fraksi mol (X) masing-masing zat dirumuskan:

Hubungan fraksi mol kedua zat dalam larutan, berlaku :

X_A + X_B = 1

Persen mol = fraksi mol x 100%

Contoh 2.7 :

Konsentrasi H₂SO₄ 96 % (b/b). Hitung fraksi mol H₂SO₄ dalam air.

Jawab :

H₂SO₄ 96 % (b/b), berarti dalam 100 g larutan terdapat 96 g H₂SO₄ dan 4,0 g air.

7. Normalitas (N)

Nonnalitas adalah jumlah gram ekivalen (grek) zat terlarut dalam satu liter larutan. Satuan konsentrasi nonnalitas sering digunakan untuk analisa volumetri terutama dalam reaksi-reaksi asam-basa dan oksidasi-reduksi (redoks).

Jika w gram senyawa asam-basa dilarutkan dalam V mL larutan,

maka:

dimana :

BE     = Berat ekivalen

BM    = Berat molekul

a = valensi (banyaknya ion dalam larutan), untuk :

asam    = banyaknya ion H+

basa     = banyaknya ion OH

redoks = banyaknya elektron yang dilepaskan atau diterima pada 1 mol senyawa. .

Hubungan nonnalitas (N) dengan larutan yang mempunyai konsentrasi K %, dan kerapatan (BJ) = L, berlaku :

Contoh 2.8 :

a. Hitung Nonnalitas dari larutan HCI pekat (37 %), dengan kerapatan 1,18 g/mL.

b. Hitung banyaknya gram NaOH yang harus dilarutkan ke dalam

air sampai volumenya 0,5 L, agar diperoleh larutan NaOH 0,1 N.

8. Molaritas (M)

Molaritasadalahbanyaknyamol zat terlarutdalamsatuliter larutan. Jika w gram solutdilarutkandalamV mllarutan, maka:

Contoh 2.9 :

3,42 g sukrosa (BM = 342) dilarutkan dalam air menghasilkan 250

mL larutan. Hitung molaritas larutan.

Jawab:

5.1 Satnan Konsentrasi dalam Bidang Kedokteran

dan limn-limn Biologi

1. Persen Miligram (% mg)

Di dalam laboratorium klinik dan ilmu-ilmu biologi  seringkali dalam perhitungan digunakan satuan konsentrasi persen berat per volume seperti yang telah dibahas dan persen miligram. Persen miligram digunakan untuk menyatakan kadar miligram zat terlarut dalam 100 mL larutan.

Persen mlhgram (% mg) = {[mg zat terlarut] : [ml larutan]} x 100%

Contoh 2.10 :

a. Tingkat urea darah seorang pasien 30 % mg, berarti dalam 100 mL atau I dL darah terdapat 30 mg urea (30 mg/dL).

b. Hitung konsentrasi K+ dalam % mg, jika 10 mL darah mengandung 0;25 mg K+.

.  

2. Ekivalen (Eq)

Satuan ini digunakan untuk menyatakan komponen ionik  dalam darah dengan muatan ionnya.

1 Eq = 1 mol muatan (+ atau-)

1 Eq. Na⁺ = I moNa⁺ =23 g

1 Eq. Mg²⁺=1/2mol Mg ²⁺= 12 g

1 Eq. HCO₃^- = 1 mol HCO₃^- = 61 g

Karena konsentrasi ion dalam darah sangat kecil, maka untuk mempermudah perhitungan biasanya digunakan milieqivalen (1 Eq = 1000 mEq).

Contoh 2.11 :

a. Hitung jumlah mEq ion Mg²⁺yang terdapat dalam 100 ml darah 0,02 % (b/v) Mg²⁺.

Jawab:

dalam 100mL darah 0,02 % (b/v) mengandung 0,02 g Mg²⁺.

1 Eq Mg²⁺ = 12 g

0,02 g Mg²⁺ = {[0,02] : [12]} x 1 Eq Mg²⁺

= 0,0017 Eq Mg²⁺ = 1,7 mEq Mg²⁺

b. Cuplikan darah mengandung 3,9 mEq ion K⁺. Hitung berapa mg ion K+.

Jawab:

I Eq K⁺ = 39,1g

3,9 mEq K⁺ = 0,0039 Eq K⁺

= 39,1 x 0,0039 = 0,15249 g K⁺= 152,5 mg K⁺

3. Keosmolaran atau Osmolaritas (Osm)

Kadar osmolar digunakan untuk menyatakan partikel yang aktif secara osmotik. Satuan ini biasanya dinyatakan sebagai banyaknya mol partikel terlarut per liter larutan yang menyebabkan tekanan osmotik.

Dalam larutan ideal, misalnya n = I untuk glukosa, n = 2 untuk NaCl, n = 3 untuk CaCl₂ Selain satuan osmolar juga sering dinyatakan sebagai miliosmol (J Osm = 1000 mOsm). Pengetahuan kadar osmolar berguna bagi dokter terutama untuk mengetahuiapakah

suatu larutan bersifat hipo-osmotik, iso-osmotik atau hiper-osmotik.

Contoh 2.12 :

a. Hitung keosmolaran NaCI 0, I M.

Osmolaritas NaCl = {[0,1]:[1]} x 2 = 0,2 Osm

b. Hitung miliosmol NaCl 0,9 % (b/v) ?

NaCI 0,9 % (b/v), berarti dalam 100 mL larutan terdapat 0,9 g

NaCl atau dalam 1 L (1000 mL) terdapat 9,0 g NaCl.

Keosmolaran NaCl ={[9]:[58,5]}x 2 = 0,308 Osm = 308 mOsm

2.5.2 Pengenceran Larutan

            Suatu larutan dengan konsentrasi lebih tinggi dapat dijadikan larutan yang konsentrasinya rendah, dengan menambahkan pelarut. Selama penambahan pelarut jumlah zat terlarut tidak berubah, tetapi hanya mengurangi perbandingan zat terlarut dengan pelarut.

Pengenceran sering dilakukan di laboratorium untuk mendapatkan larutan yang konsentrasinya lebih rendah. Satuan konsentarsi yang biasanya diencerkan adalah molar, normal dan persen. Rumus pengenceran, berlaku :

V₁ M₁=V₂ M₂

dimana :

V _I = Volume larutan sebelum pengenceran

V₂ = Volumelarutansetelahpengenceran

M_I = Konsentrasi larutan sebelum pengenceran

M₂ = Konsentrasi larutan sesudah pengenceran

Untuk percampuran larutan sejenis dengan konsentrasi berbeda, konsentrasi yang baru (Me) dapat dihitung sebagai berikut :

Contob 2.13 :

Di dalam laboratorium tersedia larutan HCl12 N. Berapa volume larutan HCI tersebut yang harus diambil untuk membuat larutan HCI 0,5 N sebanyak 500 mL.

Jawab :

Volume larutan HCI 12 N yang harus diambil sebanyak 20,83 mL, kemudian diencerkan dengan aquades sampai volumenya tepat 500 mL.

Contob 2.14:

100 mL larutan NaOH 0,5 N dicampurkan dengan SOmL larutan NaOH

0,2 N. Hitung konsentrasi larutan NaOH setelah dicampur.

2.6 LARUTAN IDEAL

Seperti pada pembicaraan tentang gas dalam larutan juga diadakan pengertian larutan ideal, yaitu sebagai modellarutan yang berguna untuk mengungkapkan hubungan antara komposisi dengan sifat larutan pada keadaan standar. Disini akan ditinjau larutan ideal cairan dalam cairan atau larutan zat cair biner.

Suatu larutan dianggap bersifat ideal, karena didasarkan pada kekuatan relatif dari gaya tarik antara molekul solut dan solvennya. Larutan ideal adalah larutan yang gaya tarik menarik antara molekul solut dan solvennya sama dengan gaya tarik antara molekul-molekul dari solut dan solvennya masing-masing. Bila larutan zat A dalam B bersifat ideal, maka gaya tarik antara molekul A dan B sama dengan gaya tarik antara molekul A dan A atau B dan B.

Suatu larutan dikatakan ideal, jika mempunyai ciri-ciri sebagai

berikut :

1. Homogen pada seluruh kisaran komposisi dari sistem, mulai dari fraksi mol nol sampai dengan satu (0< x <1)

2. Pada pembentukan larutan dari komponen-komponennya, tidak ada perubahan entalpi (ΔHcampuran= 0), artinya panas larutan sebelum dan sesudah percampuran adalah sama.

3. Perubahan volume percampuran sama dengan nol (ΔVcampuran =0), artinya jumlah volume larutan sebelum dan sesudah percampuran sama.

4. Memenuhi Hukum Raoult, dalam bentuknya yang umum, yaitu :

     P = X₁P^o

dimana :

P = Tekanan uap jenuh larutan

X₁= Fraksi mol pelarut dalam larutan

P^o =Tekanan uap parsial pelarut mumi

Dalam suatu larutan ideal, sifat komponen yang satu akan mempengaruhi

sifat komponen lainnya, sehingga sifat-sifat fisik larutan yang

dihasilkan seperti tekanan uap, titik didih, titik beku adalah rata-rata dari

sifat kedua komponen muminya. Larutan ideal sendiri sebenamya hanya

bersifat hipotetis. Kenyataannya tidak ada larutan yang bersifat demikian.

Adanya hanya dapat didekati oleh larutan nyata yang sangat encer atau

dari dua zat dengan struktur kimia yang hampir sama, seperti campuran

pasangan cairan : metanol-etanol, benzena-toluena, n-heksana-nheptana,

etil bromida-etil iodida.

2.6.1 Hukum Raoult

Bila dua cairan dicampur membentuk larutan ideal, maka masing-masing cairan akan menguap sehingga tekanan uap larutannya sama dengan jumlah tekanan uap parsialnya. Tekanan uap parsial masing-masing komponen dalam larutan lebih kecil daripada tekanan uap muminya, karena pada permukaan larutan terdapat dua zat yang saling berinteraksi sehingga kecenderungan tiap komponen untuk menguap berkurang. Masing-masing komponen sifatnya tetap seperti semula, hingga tekanan uap parsialnya sebanding dengan fraksi molnya.

Besamya tekanan uap parsial masing-masing komponen dalam larutan, dirumuskan oleh Hukum Raoult, yang berbunyi :

"Tekanan uap parsial dad tiap-tiap komponen dalam larutan, sama dengan tekanan uap komponen tersebut dalam keadaan mumi kali fraksi molnya

Jika larutan terdiri dari komponen A dan B, maka :

P_A = X_AP_A° dan P_B= X_BP_B°

dimana :

P_Adan P_B     =Tekanan uap parsial komponen A dan B

X_A dan X_B   = Fraksi mol komponen A dan B dalam larutan

P_A^o dan P_B^o = Tekanan uap mumi komponen A dan B

Sesuai hukum Dalton, tekanan uap total dalam campuran adalah jumlah tekanan uap parsialnya.

P_total = P_A + P_B = X_A P_A^o + X_B P_B^O

karena X_A + X_B = 1 atau X_B = 1 -X_A, maka persamaan diatas dapat pula ditulis :

P _total = X_AP_A° + (1 - X_A) P_B°

                                                          = X_AP_A^o + P_B^o- X_AP_B^o

                                                          = P_B° + (P_A⁰ - P_s ^O)X_A

Persamaan tekanan parsial kedua komponen dan tekanan totalnya merupakan persamaan garis lurus. Dengan mengukur tekanan uap total dalam beibagai komposisi, dapat diperoleh grafik larutan ideal seperti tampak pada gambar  Tekanan uap mumi komponen A dan B masing-masing adalah P_A⁰ dan P_B^o. Garis-garis turus A-P_B⁰ mewakili tekanan parsial komponen B dan dan untuk komponen A tekanan parsialnya B-PA^o. Sedangkan garis PA0-PBo menunjukkan tekanan total kedua komponen. 

Pada cohtoh lalutan ideal diatas, kedua cairan mempunyai kecenderungan menguap berbeda, sehingga fraksi mol dalam cairan juga berbeda dengan fraksi mol dalam keadaan uapnya. Komposisi uap campuran selalumengandung lebih banyak komponen cairan yang lebih mudah menguap daripada cairan aslihya.

dimana YAdan YBadalah fraksi mol uap komponen A dan B dalam ruang diatas cairan. Hasil. perhitungan komposisi uap akan sama dengan komposisi cairan setelah dikondensasikan (diembunkan). Hubungan antara tekanan total dan fraksi mol campuran A dan B dalam keadaan uap dapat dilihat pada gambarCampuran zat cair dengan komposisi XA, uapnya berisi YA, artinya berisi lebih banyak komponen yang mudah menguap atau komponen yang tekanan uapnya tinggi.

Larutan Elektrolit dan non-elektrolit

larutan adalah campuran homogeny yang terdiri atas sebuah zat pelarut  dan satu atau lebih zat terlarut. Dalam pemicaraan sehari-hari, larutan diartikan sebagi campuran yang berbentuk cair.contoh laruatan berbentuk cair ialah:larutan gula,larutan garam dapur,larutan asam cuka, dan larutan alcohol.

Dari contoh laruatan tersebut,ada larutan yang dapat menghantarkan arus listrik dan ada pula larutan yang tidak menghantarkan arus listrik.

Berdasar kan daya hantar listriknya,larutan dapat digolongkan menjadi dua, yaitu larutan elektrolit dan nonelektrolit.

a.Larutan elektrolit dan nonelektrolit

larutan elekrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik. Larutan nonelekrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantakan arus listrik.

Penemu electrode dan elektrolit adalah Michael Faraday pada abad ke-19.ia melakukan eksperimen terhadap larutan asam atau basa yang dialiri arus listrik.dari eksperimen tersebut,ia mendapatkan bahwa zat-zat itu terurai dan berkumpul pada electrode-elektrodenya.

Untuk lebih memahami pengujian adanya hantaran listrik pada berbagai larutan zat dalam air,perhatikan percobaan dengan alat penguji daya listrik berikut ! alat dan bahan yang digunakan ialah electrode,bola lampu,gelas kimia,papan,botol semprot ,kertas tisu,empat buah baterai atau catu daya 4,5-6 volt,berbagai jenis larutan,dan kabel secukupnya

Dari berbagi gejala pada larutan yang dialiri arus listrik tersebut,dapat dibahas sebagai berikut.

1. Larutan yang tidak menimbulkan nyala lampu dan tidak menimbulkan gelembung gas berarti tidak menghantarkan arus listrik.larutan seperti itu disebut larutan nonelektrolit

2. Larutan yang tidak menimbulkan nyala lampu,tetapi menimbulkan gelembung gas, berarti ada pontesial listrik yang lemah dan mampu mengubah zat terlarut menjadi gas. Larutan seperti itu disebut larutan elekrolit lemah

3. Larutan yang menimbulkan nyala lampu dan menimbulkan gelembung gas, berarti ada potensial listrik yang kuat dan mengubah zat terlarut menjadi gas. Larutan disebut larutan elektrolit kuat.

4. Latutan NaCl padat apabila dialiri arus listrik menunjukkan gejala tidak menyalakan lampu dan tidak menimbulkan gelembung gas

Pada prinsipnya,NaCl padat merupakan zat eletrolit. Sifat NaCl padat ialah

1)      Jarak antar molekul atau ionnya sangat rapat dibandingkan dengan jarak antar molekul NaCl Larutan;

2)      Luas permukaan bidang sentuh molekul atau ionnya sangat kecil dibandingkan dengan luas permukaan molekul NaCl larutan.

Karena sifat-sifat tersebut