Konsentrasi Larutan dalam Satuan Fisika

Pendahuluan

Larutan merupakan campuran yang homogen, yaitu campuran yang memiliki komposisi merata atau serba sama di seluruh bagian volumenya. Larutan (solution) sesungguhnya ditentukan oleh komponen-komponennya, yaitu:

• Pelarut (solvent), yaitu subtansi yang melarutkan zat. Komponen ini menentukan wujud larutan sebagai gas, padatan atau sebagai zat cair.
• Zat terlarut (solute), yaitu substansi yang terlarut dalam solvent.

Misalnya tertulis:

NaCl (agueous), artinya NaCl sebagai solute dan aqua atau H₂O sebagai solvent.

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 fisika, diantaranya adalah:

1. Jumlah solute per satuan volume larutan,
2. Persen komposisi,
3. Part per million (ppm), dan
4. Massa solute per massa solvent.

A. Jumlah solute per satuan volume Larutan

Menyatakan jumlah/banyaknya zat terlarut tiap satu satuan volume larutan. Misalnya pernyataan konsentrasi: 20 gram KCl/ℓ solution, artinya terdapat 20 gram KCl untuk setiap 1 liter larutan.

Rumus: 

Contoh soal-1

Berapa massa AgNO₃ diperlukan untuk membuat 60 mL larutan AgNO₃ dengan kandungan 0,03 g AgNO₃ per mL?

Penyelesaian:

Contoh soal-2

Berapa untuk membuat nutrisi hidroponik, ke dalam 15 liter air dilarutkan 150 gram NPK padat. Berapakah kosentrasi atau kandungan NPK dalam larutan nutrisi tersebut?

Penyelesaian

B. Persentase Komposisi

Menyatakan banyaknya solute dalam setiap 100 satuan larutan. Misalnya tertulis: 10% (v/v) NaCl, artinya dalam setiap 100 ml larutan NaCl terdapat 10 ml NaCl. Bila tertulis 10% (g/g) NaCl, artinya dalam setiap 100 gram larutan terdapat 10 gram NaCl.

Dalam ilmu kimia, untuk menyatakan konsentrasi larutan sering digunakan istilah persen. Persen dalam konsentrasi larutan dapat dinyatakan menjadi tiga bentuk, yaitu:

1. Persen berat (%W/W)
2. Persen volume (%V/V)
3. Persen berat volume (%W/V)

Persen berat sering digunakan karena persen ini tidak bergantung pada temperatur suhu.

B.1. Persen massa (% W/W)

Persen Massa (% w/w), menyatakan jumlah massa (gram) zat terlarut dalam 100 gram larutan, dan dirumuskan sebagai berikut:

Rumus:

Contoh Soal

Hitunglah berapa % 10 gram NaCl yang dilarutkan dalam 50 gram air.

Penyelesaian

B.2. Persen volume (%V/V)

Persen Volume (%V/V), menyatakan jumlah volume (liter) zat terlarut dalam 100 liter larutan, dan dirumuskan sebagai berikut:

Rumus:

Contoh soal

Hitung persen volume 50 mL alkohol yang dilarutkan dalam 70 mL air.

Penyelesaian:

B.3. Persen massa-volume (%W/V)

Persen Massa - Volume (%W/V) menyatakan jumlah massa (gram) zat terlarut dalam 100 mL larutan, dan dirumuskan sebagai berikut:

Rumus: 

Contoh Soal

Hitung persen massa-volume 0,25 gram CH₃COOH dalam 10 mL larutan cuka dapur ?

Penyelesaian:

C. Parts per million (ppm)

Satuan konsentrasi ppm (parts per million, "bagian per sejuta") adalah satuan yang dipakai sebagai satuan nirdimensi yang berasal dari pecahan yang sangat kecil, misalnya konsentrasi larutan atau kelimpahan partikel yang sangat kecil. Misalnya larutan dengan konsentrasi 21 ppm berarti: "Setiap 1.000.000 bagian larutan hanya ada 21 bagian zat terlarut (jika dinyatakan dalam pecahan, konsentrasi ini adalah 21/1000000 atau 0.000021)".

Rumus Konsentrasi Larutan PPM

Contoh Soal-1

Hitunglah besar ppm 60 gram NPK yang dilarutkan dalam 50 liter air.

Penyelesaian:

Contoh Soal-2

Diketahui konsentrasi urea sebagai pupuk hidroponik adalah sebesar 1200 ppm pada air sebanyak 25 liter. Hitunglah berapa gram urea yang dilarutkan!

Penyelesaian:

Contoh Soal-3

Hitunglah banyak air pelarut jika dilarutkan 25 gram NPK konsentrasi 500 ppm!

Penyelesaian:

Konversi ppm ke persen (%)

Part per million (ppm atau disebut juga bpj (bagian per juta), tapi kita lebih terbiasa dengan sebutan ppm daripada bpj. Satuan ppm  adalah mg/kg atau mg/L.

• 1000 ppm = 1 gram/Liter = 1000 mg/L = 1 mg/mL
• 1 ppm = 1 mg/L = 1 mg/kg = (1 mg /1000000 mg) x 100% = 0,0001%

Dengan demikian, dirumuskan sebagai berikut:

Contoh Soal

1. Larutan NPK 1200 ppm = (1200 : 10000)% = 0,12%
2. Larutan Gandasil-D 0,10%  = (0,10 x 10000) = 1000 ppm

Soal Latihan

BAINGAO memiliki tanaman selada yang dibudidayakan secara hidroponik. Tanaman tersebut telah berumur 3 MST. Nutrisi hidroponik yang digunakan adalah pupuk AB-Mix. Sesuai umur tanaman tersebut, kadar atau konsentrasi nutrisi yang direkomendasikan adalah 800 ppm. Jumlah kebutuhan larutan nutrisi tersebut sebanyak 70 liter.

Pertanyaan

• Berapa gram pupuk AB-Mix yang harus dilarutkan untuk mendapatkan larutan nutrisi AB-Mix 800 ppm?
• Berapa persen kadar larutan nutrisi AB-Mix tersebut?
• Tuliskan langkah-langkah menyediakan larutan nutrisi AB-Mix tersebut.