LARUTAN

Konsentrasi Larutan

Campuran zat-zat terlarut dan pelarut yang komposisi merata atau serba sama (homogen) disebut dengan Larutan.... Larutan yang merupakan campuran homogen, komposisinya dapat berbeda. Jumlah zat terlarut dalam setiap satuan larutan atau pelarut disebut dengan konsentrasi. Konsentrasi larutan merupakan suatu label larutan, agar larutan tersebut bisa memberikan informasi  perbandingan jumlah zat terlarut dan jumlah pelarutnya.

Umumnya konsentrasi larutan dapat dinyatakan dalam satuan fisik atau satuan kimia.

          Konsentasi Larutan dalam Satuan Fisika

Lambang	Nama	Rumus
% W/W	persen berat
% V/V	persen volume
% W/V	persen berat-volume
% mg	persen miligram
Ppm	parts per milion
Ppb	parts per bilion

         Konsentrasi Larutan dalam satuan Kimia

Lambang	Nama	Rumus
X	fraksi mol
F	Formalitas
M	Molaritas
M	Molalitas
N	Normalitas
m Eq	Miliekivalen
Osm	Osmolar

Konsentrasi Larutan

1.  0,395 g KMnO₄ dimasukkan ke dalam labu ukur 250 ml, kemudian ditambah dengan air hingga volume larutan mencapai tanda batas pada labu. Tentukan konsentrasi dari larutan KMnO₄ tersebut dalam molaritas 

2.  Hitung konsentrasi dalam molaritas larutan dari :

a.  HCl pekat 32 % yang mempunyai berat jenis 1,16 kg/L

b.  HNO₃ pekat 69 % dengan berat jenis 1,40 kg/L

c.   KClO₃ pekat 60 % yang berat jenisnya 1,53

3.  Hitung normalitas dari masing-masing larutan soal no 2.

4.  Berapa gram Na₂CO­₃ yang diperlukan untuk membuat 2 liter larutan Na₂CO₃ 1,5 M.

5.  Bila 0,585 g padatan NaCl dilarutkan dalam 500 ml air (berat jenis air = 1 kg/L). hitung konsentrasi larutan ini dalam molalitas (m).

6.  Berapa gram K₂Cr₂O₇  yang diperlukan untuk membuat laruran :

     2 liter larutan K₂Cr₂O₇  0,2 M

7. Suatu larutan dibuat dengan cara melakukan H₂SO₄ 100% sebanyak 80 gram dalam 120 gram air mempunyai berat jenis 1,303 g/mL.  Hitung :

a). Persen berat

b). Kemolalan

c). Kemolaran

d). Fraksi mol

8. Suatu larutan 45% berat dari NaNO₃ mempunyai kerapatan 1,368 g/mL. Hitung a. fraksi mol,

 b. kemolaran dari NaNO₃.

9. Kerapatan dan persen berat suatu larutan asam sulfat 1,28 g mL^-1 dan 37% W/W.Hitung :

a). Keformalan larutan

b). Kemolaran

c). Kemolalan

d). Fraksi mol H₂SO₄

Pengenceran Larutan

Pengenceran yang dimaksudkan dalam larutan kimia, yaitu memperbesar jumlah pelarut pada suatu larutan yang mempunyai jumlah mol zat tertentu. Pengenceran yang biasa dilakukan adalah dengan mengambil larutan yang mempunyai konsentrasi volume tertentu  kemudian ditambah dengan pelarut (aquades untuk pelarut air) sampai volumenya sesuai dengan yang diharapkan. Dari hasil pengenceran jumlah mol zat terlarut yang ada dalam larutan tidak berubah, akan konsentrasi larutan berubah, hal ini disebabkan oleh perubahan volume pelarut.

            Hubungan antara konsentrasi M (molaritas), Volume V dan mol n, adalah :

                         ,   maka    n = M x V

Pada pengenceran : 

mol zat sebelum diencerkan ( n₁) = mol zat setelah diencerkan, (n₂)

                n₁         =    n₂

Kalau kita memisalkan : volume dan konsentrasi larutan sebelum diencerkan masing-masing  adalah V₁ dan M₁ (M untuk molaritas) sedangkan volume dan konsentrasi larutan sesudah diencerkan masing-masing  adalah V₂  dan M₂ , maka  berlaku hubungan :

                     n₁   =   n₂

                      M₁  x  V₁  =  M₂  x V₂                  

Demikian juga untuk konsentrasi yang lainnya seperti : N (normalitas), belaku

   grek. sebelum diencerkan = grek setelah diencerkan                            

                             molek₁    =   molek₂                              

                        N₁   x  V₁   =   N₂   x  V₂

Dimana : 

N₁   =  konsentrasi (normalitas ) larutan sebelum

           diencerkan

V₁  =  volume larutas sebelum diencerkan

            N₁  =  konsentrasi (normalitas) larutan setelah

                      diencerkan

            V₂  =  volume larutan setelah diencerkan

Latihan Soal

1.  Larutan NaCl 2 N diencerkan sampai konsentrasinya menjadi 0,5 N. berapakali lipat  volume akhir pengenceran dibanding dengan sebelum diencerkan

2.  4 gram padatan NaOH  dilarutkan dalam air sampai volumenya menjadi 100 ml.

a.  berapa molar konsentrasi larutan tersebut

b.  bila larutan tersebut ditabah dengan 400 ml air, berapa konsentrasinya.

3.  Untuk membuat larutan H₂SO₄   0,1 N sebanyak 500 ml,  berapa ml asam sulfat pekat yang diperlukan untuk membuat larutan, bila asam sulfat pekat mempunyai konsentrasi  96 %, berat jenisnya  1,84 kg/l . (Ar : H = 1; S = 32 dan O = 16)

4.  150 ml Larutan HCl 0,1 M dicampur dengan 250 ml larutan HCl 0,5 M. Hitung berapa konsentrasi campuran HCl tersebut

Ionisasi Air

            Mengingat air dapat berfungsi baik sebagai asam maupun basa, maka setiap larutan air mengalami proses auto ionisasi, dimana satu mol H₂O menyerahkan satu proton ke molekul air yang lain. Kesetimbangan auto-ionisasi air harus selalu dipenuhi, baik bila asam atau basa terdapat dalam larutan ataupun tidak

            2H₂O        H₃O⁺    +   OH^-

           

Kw  = [H⁺][OH^-]

Dalam menuliskan Kw di atas dituliskan bentuk proton tanpa hidrasi, tetapi boleh juga dituliskan dalam notasi H₃O⁺. namun [H₂O] tidak muncul dalam persmaan Kw, karena penerapannya dalam laurutan encer, dimana H₂O tetap dalam keadaan baku.

            Pada suhu 25^oC , Harga Kw =  [H⁺][OH^-] = 1,00 x 10^-14. Dalam air murni yang tidak mengandung asam maupun basa konsentrasi  [H⁺] dan [OH^-] harus sama, oleh karena itu pada suhu 25^oC

            [H⁺]=[OH^-]=    = 1,00 x 10^-7.

Jadi larutan netral dapat didefinisikan larutan yang mempunyai  [H⁺]=[OH^-]=  . nilainya bergantung pada suhu, misalnya pada 0^oC dalam air murni  [H⁺]=[OH^-]= 0,34 x 10^-7. Pada suhu 25^oC larutan asam mempunyai  [H⁺] lebih besar dari 10^-7 dan [OH^-] lebih kecih 10^-7. Sebaliknya suhu 25^oC larutan basa mempunyai  [H⁺] lebih kecil dari 10^-7 dan [OH^-] lebih besar 10^-7.

pH Larutan

            Keasaman dan kebasaan suatu larutan biasanya dinyatakan dengan istilah pH. Menurut definisi :

                                      pH   =  - log [H⁺]

juga dengan pOH :

                                    pOH  =  - log [OH^-]

Pada 25^oC       pH  +  pOH   =  14

Larutan makin bersifat basa memiliki pH makin kecil atau pOH makin besar, dan makin besifat basa memiliki pH makin besar atau pOH makin kecil.

Tabel 1. Hubungan skala pH dan pOH dapat dilihat pada tabel berikut :

[H+]	[OH-]	pH	pOH
100	10-14	0	14	Besifat asam
10-1	10-13	1	13
10-3	10-11	3	11
10-5	10-9	5	9
10-7	10-7	7	7	Netral
10-9	10-5	9	5	Bersifat basa
10-11	10-3	11	3
10-13	10-1	13	1
10-14	100	14	0

1.      pH Asam kuat

Larutan asam kuat seperti HCl, H₂SO₄ dalam pelarut air akan terionisasi sepurna menghasilkan ion  H⁺ dan ion sisa asam. HCl dalam air akan terionisasi seperti berikut :

                  HCl(aq)           à         H⁺ (aq)  +   Cl^- (aq)

Berdasarkan koefesien reaksi ionisasi HCl, konsentrasi ion H⁺ yang dihasilkan sama dengan konsentrasi HCl yang ada dalam larutan                

                              [H⁺] = [HCl]

H₂SO₄ dalam air akan terionisasi seperti

                  H₂SO₄ (aq)      à         2H⁺ (aq)  +   SO₄^2- (aq)

konsentrasi ion H⁺ yang dihasilkan sama dengan dua kali konsentrasi H₂SO₄ yang ada dalam larutan

                   [H⁺] =2 x [H₂SO₄]

Dari dia contoh di atas, [H⁺] untuk asam kuat dapat ditentukan dengan persamaan

                  [H⁺] = n x M_a

Dimana n merupakan jumlah H⁺ yang dihasilkan dari asam kuat dan M_a adalah konsentrasi asam dalam molaritas

3. pH Basa Kuat :

      Seperti larutan asam kuat, basa kuat NaOH, Mg(OH)₂  dalam pelarut air akan terionisasi sepurna menghasilkan ion  OH^- dan ion sisa basanya. NaOH dalam air akan terionisasi seperti berikut

                  NaOH(aq)       à         Na⁺ (aq)  +   OH^- (aq)

Berdasarkan koefesien reaksi ionisasi NaOH, konsentrasi ion OH^- yang dihasilkan sama dengan konsentrasi NaOH yang ada dalam larutan                

                              [OH^-] = [NaOH]

Mg(OH)₂ dalam air akan terionisasi seperti

                  Mg(OH)₂ (aq)  à         Mg²⁺ (aq)  +   2OH^- (aq)

konsentrasi ion OH^- yang dihasilkan sama dengan dua kali konsentrasi Mg(OH)₂ yang ada dalam larutan

                   [OH^-] =2 x [Mg(OH)₂]

Dari dia contoh di atas, [OH^-] untuk basa kuat dapat ditentukan dengan persamaan

                  [H⁺] = n x M_b

Dimana n merupakan jumlah H⁺ yang dihasilkan dari asam kuat dan M_a adalah konsentrasi asam dalam molaritas

                                    pH      = 14 – pOH

pH Asam Lemah dan Basa lemah

            Kebanyakan asam dan basa adalah lemah, jika dilarutkan dalam air lebih rumit dibandingkan dengan  asam kuat dan basa kuat. Ionisasi asam lemah umumnya lebih banyak dari air.

            HOCl (aq)     H⁺(aq)    +     Ocl^-(aq)

Ionisasi pada HOCl di atas merupakan proses timbal balik yang harus dinyatakan dengan tetapan kesetimbangan

            K_a =  = 2,95 x 10^-8

K_a disebut Tetapan Ionisasi, nilainya ditentukan secara percobaan. Lambang K_a umumnya digunakan untuk menandakan tetapan ionisasi asam lemah dan K_b untuk basa lemah. Tetapan ionisasi untuk beberapa asam dan basa lemah dapat dilihat pada tabel

Tabel 3.  Tetapan ionisasi asam dan basa lemah

Asam		Basa
	Ka
CH3COOH	1,74 x 10-5	NH3	1,74 x 10-5
C6H5COOH	6,30 x 10-5	C6H6NH2	4,3 x 10-10
HClO2	1,2 x 10-2	C2H5NH2	4,4 x 10-4
HCHO2	1,8 x 10-4	HONH2	9,1 x 10-9
HCN	4 x 10-10	CH3NH2	4,2 x 10-4
HF	6,7 x 10-4	C5H5N	2,0 x 10-9
HClO	2,95 x 10-8
HNO2	5,13 x 10-4

           

Derajat Ionisasi

Penentuan pH larutan asam lemah, H⁺ yang dihasilkan tergantung pada besarnya harga Ka atau derajat ionisasi dan konsentrasi asam lemah. Derajat ionisai (a) menyatakan jumlah mol yang terionisasi per jumlah mol zat mula-mula.

Misalnya untuk ionisasi CH₃COOH, penggambaran mana yang bereaksi dan yang terurai dalam menentukan derajar ionisasi dapat dilihat reakis ionisasi berikut berikut : 

             

                           

                                  CH₃COOH(aq)                    H⁺(aq)       +  CH₃COO^-(aq)

Mula-mula                       a mol

Yang Bereaksi                 x mol

Sisanya                            a – x mol

            Menentukan pH larutan asam lemah seperti asam asetat kalau yang diketahui harga Ka, maka konsentrasi ion H⁺ dapat ditentukan dengan

                               

Berdasarkan reaksi besarnya [H⁺]  =  [CH₃COOH], maka

                       

                        [H⁺] =

            Atau    [H⁺] =

           

            Bila yang diketahui derajat ionisasi (a), perhitungan dapat dilkukan dengan cara stoikiometri hasil ionisasi

                                  CH₃COOH(aq)                    H⁺(aq)       +  CH₃COO^-(aq)

Mula-mula                       a mol/L       

Yang Bereaksi                aa mol/L                                   aa mol/L

Maka konsentrasi ion H⁺,   [H⁺]  =  aa  mol/L

            Begitu juga pada penentuan pH pada larutan basa  lemah, kalau yang diketahu Ka, maka konsentrasi ion OH^- adalah

                        [OH^-] =

            Kalau yang diketahui derajat ionisasi (a), perhitungan dapat dilkukan dengan cara stoikiometri hasil ionisasi

                                  NH₄OH(aq)                            OH^-(aq)       +     NH₄⁺(aq)

Mula-mula                       a mol/L       

Yang Bereaksi                 aa mol/L                                   aa mol/L

Maka konsentrasi ion OH^-,   [OH^-]  =  aa  mol/L

1. Larutan HCN 0,01 M  Berapakah pH harga Ka HCN  = 4 x 10^-10
2. Larutan CH₃COOH  0,01 M  mempunyai harga K_a = 1,74 x 10^-5‑. Tentukan pH larutan yang dihasilkan
3. Tentukan pH larutan NaOH dalam air yang konsentrasinya  0,0001 M
4. Larutan  CH₃COOH  0,1 M mempunyai harga K_a     = 1,74  x  10^-5