Konsentrasi Larutan dalam Satuan Kimia

Pendahuluan

Pada umumnya suatu larutan terdiri satu jenis zat terlarut dan satu pelarut. Solvent (pelarut) dan Solut (zat yang terlarut) biasanya sudah sering didengar dan disebutkan. Solvent merupakan komponen yang dilihat secara fisik tidak berubah jika larutan terbentuk, sedangkan semua komponen yang ada pada solut akan larut dalam pelarut.

Meskipun larutan berupa campuran homogen, komposisi yang ada pada setiap larutan bisa berbeda-beda. Misalnya: ada dua buah larutan yang dimana masing-masing pelarutnya berisi satu liter, tetapi jumlah garam yang terlarut berbeda. Dari dua larutan garam tadi, orang lain tidak bisa mengetahui berapa banyak garam yang terkandung didalamnya.

Oleh karena itu, untuk mengetahui informasi mengenai jumlah relatif Solut dan Solvent yang ada pada larutan digunakan istilah konsentrasi larutan.

Konsentrasi larutan adalah jumlah zat yang terlarut dalam setiap satuan larutan atau pelarut. Secara sederhana, konsentrasi larutan dapat memberikan gambaran atau sebuah informasi tentang perbandingan jumlah zat terlarut dan jumlah pelarutnya.

Konsentrasi larutan dalam satuan kimia, yaitu:

1. Molaritas
2. Molalitas
3. Normalitas
4. Fraksi Mol.

Berikut adalah pembahasan tentang konsentrasi larutan dalam satuan kimia.

A. Molaritas (M)

Molaritas dalam konsentrasi larutan dikenal dengan istilah konsentrasi molar atau molaritas dengan simbol yang dimiliki yaitu M. Molaritas digunakan untuk mendapatkan konsentrasi larutan secara kuantitatif.  Dinyatakan sebagai jumlah mol suatu Solut dalam larutan dibagi dengan volume larutan yang ditentukan dalam liter.

Molaritas menyatakan banyaknya mol solute yang terdapat dalam 1 liter atau 1000 mL larutan

Rumus Molaritas (M)

Dengan demikian:

Dari rumus diatas, didapatkan rumus-rumus sebagai berikut

Massa zat = (M × Mr × Volume) ÷ 1000

Volume = (massa zat × 1000) ÷ (M × Mr)

Mr = (massa zat × 1000) ÷ (M × Volume)

Dimana: Mr = massa molekul relatif

Contoh Soal-1

Berapa molaritas 7,25 gram Mg(OH)₂ yang dilarutkan dalam 250 mL air? (Mr Mg(OH)₂  = 58)

Penyelesaian

M Mg(OH)₂  = (massa zat ÷ Mr) x (1000 ÷ Volume)

M Mg(OH)₂  = (7,25 ÷ 58) x (1000 ÷ 250)

M Mg(OH)₂  = 0,50 M

Jadi Molaritas Mg(OH)₂  = 0,50 M

Contoh Soal-2

Berapakah massa NaOH yang harus dilarutkan untuk membuat larutan NaOH 250 mL dengan konsentrasi 1 M? (Mr NaOH = 40).

Penyelesaian

Massa NaOH = (M x Mr x Volume) ÷ (1000)

Massa NaOH = (1 x 40 x 250) ÷ (1000)

Massa NaOH = 10 gram

Jadi massa NaOH yang dilarutkan = 10 gram

Contoh Soal-3

Berapa volume air pelarut yang diperlukan untuk membuat larutan NaOH 0,5 M dari kristal NaOH yang massanya 10 gram? (Mr NaOH = 40)

Penyelesaian

Volume = (massa zat x 1000) ÷ (M x Mr)

Volume = (10 x 1000) ÷ (0,5 x 40)

Volume = 500 mL

Jadi volume air pelarut = 500 mL

Contoh Soal-4

Berapa massa molekul relatif (Mr) HCl jika sebanyak 2,28 gram HCl dilarutkan dalam 250 mL air dengan konsentrasi 0,25 M?

Penyelesaian

Mr = (massa zat x 1000) ÷ (M x V)

Mr = (2,28 x 1000) ÷ (0,25 x 250)

Mr = 36,48 ≈ 38,50

Jadi Mr (massa molar) HCl = 38,50

Contoh Soal-5

Berapakah jumlah mol zat dan massa zat yang terlarut dalam larutan NaCl 0,5 M sebanyak 1000 mL? (Mr NaOH = 40)

Penyelesaian

Jumlah mol = M x L

Jumlah mol = 0,1 x (250 ÷ 1000)

Jumlah mol = 0,5 mol

Massa zat = (jumlah mol x Mr)

Massa zat = 0,5 x 40 = 20 gram

Massa zat = 20 gram

Jadi jumlah mol NaOH = 0,5 dan massa NaOH = 20 gram

B. Molalitas (m)

Molalitas menyatakan banyaknya mol senyawa atau zat yang terlarut dalam setiap kilogram pelarut. Molalitas dapat dihitung dari nilai molaritas (M) jikalau kerapatan jenis diketahui. Bila diketahui HCl bermolalitas 1 m, artinya terdapat 1 mol HCl anhidrat dalam 1 kg atau 1000 gram pelarut.

Rumus Molalitas (m)

Dengan demikian:

Dari rumus diatas, didapatkan rumus-rumus sebagai berikut

Massa zat terlarut = (m × Mr × massa pelarut) ÷ 1000

Massa pelarut = (massa zat terlarut × 1000) ÷ (m × Mr)

Mr = (massa zat × 1000) ÷ (m × Volume)

Dimana: Mr = massa molekul relatif

Contoh Soal-1

Berapa molalitas 7,25 gram Mg(OH)₂ yang dilarutkan dalam 250 gram air? (Mr Mg(OH)₂  = 58)

Penyelesaian

m Mg(OH)₂  = (massa zat terlarut ÷ Mr) x (1000 ÷ massa pelarut)

m Mg(OH)₂  = (7,25 ÷ 58) x (1000 ÷ 250)

m Mg(OH)₂  = 0,50

Jadi Molalitas Mg(OH)₂  = 0,50 m

Contoh Soal-2

Berapakah massa NaOH yang terlarut dalam 250 gram air untuk membuat larutan NaOH dengan konsentrasi 1 m? (Mr NaOH = 40).

Penyelesaian

Massa NaOH = (m x Mr x massa pelarut) ÷ (1000)

Massa NaOH = (1 x 40 x 250) ÷ (1000)

Massa NaOH = 10 gram

Jadi massa NaOH yang dilarutkan = 10 gram

Contoh Soal-3

Berapa gram air pelarut yang diperlukan untuk membuat larutan NaOH 0,5 m dari kristal NaOH yang massanya 10 gram? (Mr NaOH = 40)

Penyelesaian

Massa pelarut = (massa zat terlarut x 1000) ÷ (m x Mr)

Massa pelarut = (10 x 1000) ÷ (0,5 x 40)

Massa pelarut = 500 gram

Jadi massa air pelarut = 500 gram

Contoh Soal-4

Berapa massa molekul relatif (Mr) HCl jika sebanyak 2,28 gram HCl dilarutkan dalam 250 gram air dengan konsentrasi 0,25 m?

Penyelesaian

Mr = (massa zat terlarut x 1000) ÷ (m × massa pelarut)

Mr = (2,28 x 1000) ÷ (0,25 x 250)

Mr = 36,48 ≈ 38,50

Jadi Mr (massa molar) HCl = 38,50

Contoh Soal-5

Berapakah jumlah mol dan massa zat yang terlarut dalam larutan NaCl 0,5 m sebanyak 1000 mL? (Mr NaOH = 40)

Penyelesaian

Jumlah mol = m × kg

Jumlah mol = 0,1 x (250 ÷ 1000)

Jumlah mol = 0,5 mol

Massa zat = (jumlah mol x Mr)

Massa zat = 0,5 x 40

Massa zat = 20 gram

Jadi jumlah mol NaOH = 0,5 dan massa NaOH = 20 gram

C. Normalitas (N)

Normalitas dapat diartikan sebagai jumlah mol ekuivalen dari suatu zat per liter larutan.

Normalitas adalah ukuran yang menunjukkan konsentrasi pada berat setara dalam gram per liter larutan. Berat ekivalen itu sendiri adalah ukuran kapasitas reaktif molekul yang dilarutkan dalam larutan. Dalam suatu reaksi, tugas zat terlarut adalah menentukan normalitas suatu larutan. Normalitas juga disebut satuan konsentrasi larutan ekivalen.

Normalitas dapat disingkat dengan huruf “N”, yang merupakan salah satu opsi paling efektif dan berguna dalam proses laboratorium. Normalitas umumnya hampir sama dengan molaritas atau M. Ketika molaritas adalah unit konsentrasi yang mewakili konsentrasi ion terlarut atau senyawa terlarut dalam suatu larutan, normalitas memiliki fungsi yang lebih lengkap, dengan normalitas mewakili konsentrasi molar hanya dari komponen asam atau komponen dasar.

Komponen asam umumnya jumlah ion H⁺ yang ada dalam larutan asam, sedangkan komponen basa adalah ion yang larut dalam OH^– dalam larutan basa.

Rumus Normalitas (N)

Menurut pengertian diatas, normalitas dapat dirumuskan sebagai berat setara zat terlarut dalam satu liter larutan. Normalitas suatu larutan dapat dihitung dengan mengetahui massa dan volume larutan.

N = (n × Ek) ÷ L  → Ek = jumlah mol ekivalen = n × jumlah mol 

Jika Molaritas (M) zat diketahui, maka:

Jika jumlah mol zat diketahui, maka:

Jika massa zat diketahui, maka:

Dimana: n = valensi ion H⁺ atau OH⁻, Mr = massa molar, M = molaritas, mol = jumlah mol, L = volume larutan

Contoh Soal-1

Berapa Normalitas 7,25 gram Mg(OH)₂ yang dilarutkan dalam 250 gram air? (Mr Mg(OH)₂  = 58)

Penyelesaian

Mg(OH)₂  → Mg²⁺  +  2OH^-, jadi jumlah valensi ion OH (n) = 2

N Mg(OH)₂  = n x (massa zat terlarut ÷ Mr) x (1000 ÷ volume)

N Mg(OH)₂  = 2 x (7,25 ÷ 58) x (1000 ÷ 250)

N Mg(OH)₂  = 1 N

Jadi Normalitas Mg(OH)₂  = 1 N

Contoh Soal-2

Berapa Normalitas H₂SO₄ dengan Molaritas = 0,25 M?

Penyelesaian

H₂SO₄  → 2H⁺  +  SO₄^2-, jadi jumlah valensi ion H (n) = 2

N = M x n

N = 0,25 x 2

N = 0,50 N

Jadi Normalitas H₂SO₄  tersebut = 0,50 N

Contoh Soal-3

Carilah nilai massa (gram) larutan 0,25 N H₂SO₄ (Mr = 98) dalam 500 mL larutan?

Penyelesaian

H₂SO₄  → 2H⁺  +  SO₄^2-, jadi jumlah valensi ion H (n) = 2

Massa zat = (N × Mr × Volume) ÷ (n ×1000)

Massa zat = (0,25 × 98 × 500) ÷ (2 ×1000)

Massa zat = (12250) ÷ (2000)

Massa zat = 6,125 gram

Jadi massa H₂SO₄  = 6,125 gram

D. Fraksi Mol (X)

Merupakan perbandingan antara jumlah mol (n) suatu komponen dengan jumlah mol semua komponen dalam larutan tersebut, dilmabngkan dengan X.

Rumus Fraksi Mol (X)

Dimana: n = jumlah mol zat (massa zat ÷ Mr). Nilai X biasa juga dinyatakan dalam bentuk persen (%).

Contoh soal

Tentukan fraksi mol kedua substansi dalam larutan yang mengandung 36 gram air dan 46 gram gliserin (C₃H₅(OH)₃) jika diketahui Mr air = 18 dan Mr gliserin = 92.

Penyelesaian:

n_gliserin = gram ÷ Mr  = 46 ÷ 92 = 0,5 mol gliserin

n_air = gram ÷ Mr  = 36 ÷ 18 = 2,0 mol air

X_gliserin = n_gliserin ÷ (n_gliserin + n_air) = 0,5 ÷ (0,5 + 2,0)= 0,2 → 0,2 × 100% = 20%

X_air = n_air ÷ (n_gliserin + n_air) = 2,0 ÷ (0,5 + 2,0) = 0,8 → 0,8  × 100% = 80%

Jadi fraksi mol gliserin adalah 0,2 (20%) dan faksi mol air adalah 0,8 (80%).