LARUTAN

A. LARUTAN
Zat terlarut adalah komponen yang jumlahnya sedikit, sedangkan pelarut adalah komponen yang terdapat dalam jumlah yang banyak.

Suatu larutan dengan jumlah maksimum zat terlarut pada temperatur tertentu disebut larutan. Larutan didefinisikan sebagai campuran homogen dari dua jenis zat atau lebih. Suatu larutan terdiri dari zat terlarut ( solute ) dan zat pelarut ( solvent ). Zat terlarut merupakan komponen jenuh. Sebelum mencapai titik jenuh disebut larutan tidak jenuh. Kadang- kadang dijumpai suatu keadaan dengan zat terlarut dalam larutan lebih banyak daripada zat terlarut yang seharusnya dapat melarut pada temperatur tersebut. Larutan yang demikian disebut larutan lewat jenuh.


1. SATUAN KONSENTRASI

Konsentrasi didefinisikan sebagai jumlah zat terlarut dalam setiap satuan larutan atau pelarut. Cara menyatakan konsentrasi dalam satuan fisik yaitu : persen berat ( % w/w ), persen volume ( % v/v ), persen berat-volume ( % w/v ), gram zat terlarut dalam satu liter larutan, milligram zat terlarut dalam satu mililiter larutan, parts per million ( ppm ), parts per billion ( ppb ).

Cara menyatakan konsentrasi dalam satuan kimia yaitu : kemolaran (M), kenormalan (N), keformalan (F), kemolalan (m), fraksi mol.

a. Persen Berat (%w/w)

Persen berat (% w/w) = gram zat terlarut x 100

gram zat terlarut + gram pelarut

Persen berat (% w/w) = gram zat terlarut x 100

gram larutan

Contoh :

Hitung berapa gram NaCl yang terdapat dalam 500 g NaCl 16 % berat.


Jawab : 16 = x x 100

500

x = 16 x 500

100

x = 80 g
b. Persen Volume (%V/V)Persen volume (% v/v) = mL zat terlarut x 100

mL larutan

Contoh :

50 mL alkohol dicampur dengan 50 mL air menghasilkan 96,54 mL larutan. Hitung % volume masing-masing komponen.


Jawab : % volume alkohol = 50 x 100

96,54

= 51,79 %


% volume air = 50 x 100

96,54

= 51,79
c. Persen Berat / Volume (%W/V)

Persen berat / volume (% w/v) = gram zat terlarut x 100

mL larutan


Persen berat sangat bermanfaat dan sering digunakan karena tidak bergantung pada temperatur, biasanya digunakan untuk zat padat yang dilarutkan dalam air dengan konsentrasi yang sangat encer. Misalnya, larutan NaOH 10 % (w/v), mengandung 10 g NaOH dalam 100 mL larutan.

d. Parts Per Million (ppm) dan Parts Per Billion

Jika larutan sangat encer digunakan satuan konsentrasi parts per million ( ppm), dan parts per billion ( ppb)

Satu ppm ekivalen dengan 1 mg zat terlarut dalam 1 L larutan , sedangkan satu ppb ekivalen dengan 1 mg zat terlarut per 1 L larutan.

1 ppm = 1 mg zat terlarut

1 L larutan

1 ppb = 1 mg zat terlarut

1 L larutan


ppm dan ppb adalah satuan yang mirip dengan persen berat. Jika persen berat adalah gram zat terlarut per 100 g larutan, ppm adalah gram zat terlarut per sejuta gram larutan dan ppb adalah zat terlarut per milliard gram larutan.

ppm = berat zat terlarut x 10 6

berat larutan

ppb = berat zat terlarut x 10 9

berat larutan

Contoh :

2,6 g sampel jaringan tanaman dianalisis dan ditemukan mengandung 3,6 mg Zn. Berapa ppm dan ppb konsentrasi Zn dalam jaringan ?

Jawab : 3,6 mg = 1,4 mg / g = 1,4 ppm

2,6 g


3,6 x 103 ng = 1,4 x 103 ng / g = 1400 ppb

2,6 g



e. Fraksi Mol ( x )

Definisi fraksi mol adalah perbandingan banyaknya mol suatu zat dengan jumlah mol seluruh zat yang ada dalam campuran tersebut


Fraksi mol A = xA = jumlah mol A

jumlah mol semua komponen



Fraksi mol zat terlarut = jumlah mol zat terlarut

jumlah mol zat terlarut + jumlah mol pelarut


Fraksi mol pelarut = jumlah mol pelarut

jumlah mol zat terlarut + jumlah mol pelarut

Contoh :

Tentukan fraksi mol larutan urea 20 % ( H = 1, C = 12, N = 14, O = 16 )

Jawab:

Dalam 100 g larutan terdapat :

Urea 20 % = 20 g

= 20/ 60 mol

= 0,33 mol ( n1)

air = 80 gram

= 80/18 mol

= 4,44 mol (n2)

fraksi mol larutan (X A ) = n1 / n1 + n2

= 0,33 / 0,33 + 4,44

= 0,07
f. Kemolaran (M)

Kemolaran atau konsentrasi molar atau molaritas (M) dinyatakan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan atau jumlah millimol dalam 1 mL larutan.

Kemolaran = mol zat terlarut

liter larutan

Contoh :

2 g natrium hidroksida ( senyawa yang banyak ditemukan dalam pembersih Drano), dilarutkan dalam air dan membentuk larutan dengan volume 200 mL. Berapa molaritas NaOH dalam larutan ? (Mr NaOH = 40 g/mol)

Jawab :

2 g NaOH x 1 mol NaOH = 0,05 mol NaOH

40 g NaOH

Jika dinyatakan dalam liter, 200 mL menjadi 0,2 L. Dengan demikian molaritasnya adalah :

Molaritas = 0,05 mol NaOH

0,2 L larutan

= 0,250 mol NaOH /L

= 0,250 M NaOH
g. Keformalan (F)
Keformalan = jumlah massa rumus zat terlarut
liter larutan

Contoh :

Suatu larutan diperoleh dengan melarutkan 1,90 g Na2SO4 dalam 0,085 liter larutan. Hitung keformalan.

Jawab:

Massa rumus Na2SO4 = 142

1,90 g Na2SO4 = 1,90 = 0,0134

142

Keformalan = 0,0134 = 0,16 F

0,085


h. Kemolalan (m)

Kemolalan didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam kg pelarut

Kemolalan = mol zat terlarut

kg pelarut

Contoh :

Hitung kemolalan larutan yang dibuat dengan cara melarutkan 100 g NaOH dalam 0,5 kg H2O.

Jawab :

Jumlah mol NaOH = 100 g NaOH

40 g/mol

= 2,5 mol NaOH

m = 2,5 mol

0,5 kg

= 5 m

i. Kenormalan (N)

Kenormalan = ekivalen zat terlarut

liter larutan

Kenormalan = gram zat terlarut

Massa ekivalen x liter larutan

Contoh :

Hitung normalitas larutan yang mengandung 5,300 g/L Na2CO3 jika CO32- bereaksi dengan dua proton

Jawab :

CO3 2- bereaksi dengan 2 H+ menjadi H2CO3

N = 5,300 g / L = 0,1000 eq / L

(105,99/2) g/eq

2. HUKUM RAOULT DAN LARUTAN IDEAL
a. Hukum Raoult

Ditemukan bahwa tekanan uap jenuh pelarut di atas permukaan suatu larutan, selalu lebih kecil dari tekanan uap pelarut tersebut dalam keadaan murni.

Hukum Raoult:

Tekanan uap parsial komponen A dalam larutan berbanding lurus dengan fraksi mol dan tekanan uap komponen A murni

PA = tekanan uap jenuh pelarut di atas larutan

PA° = tekanan uap jenuh pelarut (A) murni

x A = fraksi mol A
b. Larutan Ideal

Larutan ideal didefinisikan sebagai larutan yang memenuhi hukum Raoult. Jika tekanan uap hasil pengamatan tidak sama dengan tekanan uap berdasarkan perhitungan hukum Raoult, maka larutan tersebut tak-ideal.

Persyaratan larutan ideal :

1. molekul zat terlarut dan molekul pelarut tersusun sembarang

2. pada pencampuran tidak terjadi efek kalor

Adalah jarang terdapat larutan ideal dan pada umumnya larutan menyimpang dari keadaan ideal.
c. Larutan Tak-Ideal
(Penyimpangan Hukum Raoult)
Penyimpangan Positif

Jika tekanan uap jenuh hasil pengamatan lebih besar dari tekanan uap jenuh yang dihitung menurut hukum Raoult, maka larutan tersebut dikatakan mengalami penyimpangan positif (deviasi positif) dari hukum Raoult.
Penyimpangan Negatif

Jika tekanan uap jenuh hasil pengamatan lebih kecil dari tekanan uap jenuh yang dihitung menurut hukum Raoult, maka larutan tersebut dikatakan mengalami penyimpangan positif (deviasi negatif) dari hukum Raoult.
3. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang hanya bergantung pada konsentrasi partikel terlarut, dan tidak bergantung pada jenis zat terlarut. Hukum Raoult merupakan dasar dari empat macam sifat larutan encer yang disebut sifat koligatif
a. Macam-Macam Sifat Koligatif

- Penurunan tekanan uap jenuh

- Kenaikan titik didih

- Penurunan titik beku

- Tekanan osmosis
Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Jika padatan dilarutkan dalam suatu pelarut, tekanan uap jenuh pelarut akan turun sebesar:


Kenaikan Titik Didih

Karena tekanan uap larutan turun dengan hadirnya padatan terlarut, maka diperlukan suhu yang lebih tinggi agar tekanan uap larutan mencapai tekanan udara luar. (Ingat definisi titik didih).

Cm,z.t = kemolalan zat terlarut

Kb = tetapan penaikan titik didih molal
Penurunan Titik Beku

Cm,z.t = kemolalan zat terlarut

Kf = tetapan penurunan titik beku molal
Tekanan Osmosis

Jika suatu larutan dipisahkan dari pelarutnya dengan membran semipermeabel, maka pelarut cenderung pindah ke larutan. Proses perpindahan pelarut dalam fenomena ini disebut proses osmosis.

Tekanan osmosis adalah tekanan minimum yang diperlukan untuk menahan terjadinya proses osmosis.

CM,z.t = kemolaran zat terlarut

R = tetapan gas umum

T = suhu (Kelvin)
b. Sifat Koligatif Larutan Elektrolit
Derajat Disosiasi (a)

Derajat disosiasi didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah zat yang mengurai dengan jumlah zat mula-mula. Secara percobaan, a dapat diperoleh antara lain dari pengukuran hantaran.Tetapan van’t Hoff (i)

Percobaan menunjukkan, sifat koligatif larutan elektrolit berbeda dengan sifat koligatif larutan non-elektrolit. Perbandingan nilai keduanya untuk konsentrasi yang sama, disebut tetapan van’t Hoff.
Perhitungan Sifat Koligatif Larutan Elektrolit

Sifat koligatif larutan elektrolit, ditentukan oleh konsentrasi total partikel yang ada dalam larutan.

Contoh:

Tentukan penurunan titik beku larutan:

(a) NaCl 0,2 m, jika garam ini terurai sempurna

(b) Sejumlah 0,8 mol MX2 (s) dilarutkan dalam 1 kg air, ternyata 75% dapat larut dan terurai sempurna.

(c) Sejumlah 0,1 mol asam asetat dalam 1 kg air dengan a = 0,01

Jawab:

(a) NaCl ® Na+ + Cl-
0,2 m - - (sebelum terurai)
0,2 m 0,2 m 0,2 m (reaksi penguraian)
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
- 0,2 m 0,2 m (setelah penguraian)
Konsentrasi partikel total dalam larutan = 0,4 m
DTf = (Cmt)(Kf) = (0,4) (1,86°C) = 0,744 °C

(b) MX2(s) l M2+(aq) + 2 X- (aq)
0,8 m - - (sebelum penguraian)
0,6 m 0,6 m 1,2 m (reaksi penguraian)
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
0,2 m 0,6 m 1,2 m (setelah penguraian)
Konsentrasi partikel terlarut dalam larutan = 1,8 m
DTf = (Cm,t)(Kf) = (1,8 m) (1,86°C/m) = 3,348 °C
Asosiasi Zat Terlarut

Akibat terjadi penggabungan (asosiasi) zat terlarut, sifat koligatif larutan juga berubah, tetapi lebih kecil dibandingkan dengan larutan yang zat terlarutnya tidak mengalami asosiasi.

n X D X n

1 – a a/ n

Jumlah partikel = 1 – a + a/ n = 1 - (n – 1) a mol

n


jadi, sifat koligatif (pengamatan) = i = 1 – (n – 1) a

sifat koligatif (perhitungan) n


Jika X mengalami dimerisasi, n = 2, maka

i = 1 – a / 2

jadi , untuk asosiasi

i = 1 - (n – 1) a

n

4. HANTARAN LARUTAN

Penghantar listrik dapat dibagi dalam du golongan,

Penghantar elektronik: hantaran terjadi karena bergeraknya electron jika diberi potensial, seperti logam dan padatan garam tertentu (misalnya CdS)

Penghantar elektrolit: hantaran terjadi karena bergeraknya ion, misalnya lelehan garam dan larutan elektrolit dalam air.
a. Hantaran dan Hantaran Jenis
Hantaran (G)

satuan: ohm-1 = mho atau S = Siemen
Daya Hantaran (k)

Tahanan(R) dari suatu penghantar listrik berbanding lurus dengan panjang (l) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A).



Jika R dinyatakan dalam ohm (Ώ), l dalam meter (m) dan A dalam m2 maka satuan dari ρ adalah Ώ m, sedangkan 1/ ρ adalah daya hantaran (k ) dengan satuan ohm-1 cm-1 (Ώ cm-1)

Jika persamaan ini kita balik, diperoleh:

k = hantaran jenis

A = luas penampang bahan, luas elektroda

l = panjang bahan, jarak antar elektroda
b. Hantaran Molar dan Hantaran Ekivalen
Hantaran Molar (L)

c = konsentrasi molar zat terlarut dalam mol m-3

L = hantaran molar; S m2 mol-1

k = daya hantaran ; S m-1

C = konsentrasi dalam mol dm-3 = M

L = hantaran molar; S cm2 mol-1

k = daya hantaran ; S cm-1
Hantaran Ekivalen (L)

Hantaran ekivalen didefinisikan seperti hantaran molar, tetapi konsentrasi yang digunakan adalah ekivalen dm-3 (Normalitas)
Hantaran Molar Limit (Lº)

Hantaran molar limit adalah hantaran molar elektrolit pada konsentrasi yang amat rendah.
Hantaran Molar Limit Suatu Ion

Hantaran molar limit suatu ion adalah sumbangan hantaran suatu ion terhadap hantaran molar keseluruhan, pada konsentrasi yang amat rendah.

Contoh: Lo,Ca2+ = 119,0 S cm2 mol-1

Lo,Cl- = 76,3 S cm2 mol-1

Lo,CaCl2 = 119,0 S cm2 mol-1 + 2 (76,3 S cm2 mol-1)
5. LARUTAN ELEKTROLIT KUAT DAN ELEKTROLIT LEMAH

a. Elektrolit Kuat

Untuk elektrolit kuat pada keadaan encer, hantaran molar yang terukur mendekati hantaran molar limitnya.
b. Elektrolit Lemah

Untuk elektrolit lemah pada keadaan encer, hantaran molar yang terukur akan lebih kecil dari hantaran molar limitnya, karena elektrolit tersebut terionisasi sebagian. Makin pekat larutan, persen ionisasi (atau derajat disosiasi) makin kecil.

Penentuan hantaran molar limit suatu elektrolit lemah tidak dilakukan secara langsung, melainkan melalui pengukuran hantaran molar elektrolit lain yang merupakan elektrolit kuat.

L°CH3COONa = LCH3COO- + LNa+

LHCl =

L°CH3COOH = L°CH3COONa + L°HCl – L°NaCl

Contoh: CH3COOH D CH3COO- + H+ Ka = 10-5

Kasus 1 0,1 M - -

0,099 M 0,001 M 0,001 M

Kasus 2 10 M - -

9,99 M 0,01 M 0,01 M

B. KOLOID

Koloid juga disebut dispersi koloidal atau suspensi koloidal, adalah campuran yang berada antara larutan sejati dan suspensi. Koloid berbeda dengan larutan, larutan bersifat stabil sedangkan koloid metastabil (seolah-olah stabil, tapi akan memisah setelah waktu tertentu).
1. Ukuran Partikel Koloid

Secara umum, ukuran partikel koloid berada di antara ukuran partikel dalam suspensi kasar dan larutan.

Suspensi kasar: diameter partikel > 10-7 m.

Koloid: diameter partikel antara 10-7 dan 10-9 m

Larutan: diameter molekul atau ion kurang dari 10-9 m


2. Sistem Dispersi

Sistem koloid merupakan suatu sistem dispersi. Sistem ini merupakan campuran dari zat yang tidak dapat bercampur. Sistem ini terdiri dari dua fasa yaitu, fasa terdispersi dan medium pendispersi.

Larutan sejati tidak termasuk dalam sistem dispersi dan dari satu fasa. Sistem dispersi dengan medium pendispersi suatu cairan disebut Sol. Sol mirip dengan larutan, yang dapat dijelaskan sebagai berikut,

Larutan = zat terlarut + pelarut

Sol = fasa terdispersi + medium pendispersAsap

Cat, belerang dalam air

Kaca berwarna paduan logam


3. Gerak Brown dan Efek Tyndall

Gerak Brown merupakan gerak acak partikel koloid berupa gerak lurus patah-patah, akibat tumbukan antar partikel koloid.

Efek Tyndall merupakan efek yang terjadi akibat hamburan cahaya oleh partikel koloid. Efek ini teramati dalam bentuk terlihatnya jalur cahaya ketika koloid disinari.
4. Penggolongan Koloid
a. Berdasarkan Interaksi Zat Terdispersi dan Medium Pendispersi

Berdasarkan interaksi ini, koloid dibagi atas:

- Sol liofil (atau hidrofil jika pendispersinya air): interaksi antara zat terdispersi dan medium pendispersi kuat
Contoh: agar, susu, santan

- Sol liofob (atau hidrofob jika pendispersinya air): interaksi antara zat terdispersi dan medium pendispersi lemah
Contoh: sol belerang, sol emas
b. Berdasarkan Ion Teradsorpsi pada Partikel Koloid

Koloid positif: partikel koloid mengadsorpsi ion positif

Koloid negatif: partikel koloid mengadsorpsi ion negatif
Contoh:

FeCl3(aq) + 3 H2O ® Fe(OH)3 (s) + 3 HCl
c. Berdasarkan Fasa Zat Terdispersi dan Pendispersi
Terdisp\Pendisp.
Padat
Cair
Gas

Padat
Sol padat
Sol
Aerosol padat

Cair
Emulsi padat
Emulsi
Aerosol

Gas
Busa padat
Busa
Tidak ada


5. Pembuatan Koloid
a. Cara Dispersi

Secara prinsip cara dispersi adalah pembuatan koloid dari partikel yang lebih kasar.

1) Dispersi mekanik: partikel besar digerus menjadi partikel koloid

2) Dispersi elektrolitik: sol platina emas atau perak dibuat dengan cara mencelupkan dua kawat ke dalam air, dan diberi potensial tinggi. Suhu yang tinggi menyebabkan uap logam mengkondensasi dan membentuk partikel koloid

3) Peptisasi: partikel kasar diubah menjadi partikel koloid dengan penambahan zat seperti air atau zat lain yang disebut zat untuk peptisasi.
b. Cara Kondensasi

Secara prinsip, cara kondensasi adalah pembuatan koloid dari partikel yang lebih halus (larutan).

1).Dengan reaksi kimia

Cara reduksi
Contoh: 2 AuCl3(aq) + 3 SnCl2 ® 2 Au(s) + 3 SnCl4
(pembuatan sol emas)

Cara oksidasi
Contoh: 2 H2S + SO2 ® 2 H2O + 3 S(s)
(pembuatan sol belerang)

Cara hidrolisis
Contoh: FeCl3(aq) + H2O(l) ® Fe(OH)3 (sol) + 3 HCl (aq)
(pembuatan sol feri hidroksida)

Dekomposisi rangkap
Contoh: As2O3 + 3 H2S ® As2S3 + 3 H2O (koloid As2S3)


2). Pertukaran pelarut atau penurunan kelarutan
Contoh: Menuangkan larutan jenuh belerang dalam alkohol ke dalam air. (Belerang lebih larut dalam alkohol, sedangkan dalam air bisa membentuk koloid)

3). Pendinginan berlebih
Koloid es dapat dibuat dengan mendinginkan campuran pelarut organic seperti eter atau kloroform dengan air.
6. Pemisahan dan Pemurnian Koloid
a. Dialisis

Pemisahan koloid dari ion-ion terlarut, dengan cara melewatkan pelarut pada sistem koloid melalui membran semipermeabel, sehingga ion-ion atau molekul terlarut akan mengikuti pelarut, sedangkan partikel koloid tidak.
b. Ultrafiltrasi

Penyaringan dengan pori yang halus. Untuk memperkecil pori, kertas penyaring dicelupkan ke dalam kollodion.
c. Elektroforesis

Campuran koloid positif dan negatif dipisahkan dengan memberikan beda potensial.
7. Kestabilan Koloid dan Koagulasi
a. Kestabilan Koloid

Faktor-faktor yang membuat suatu koloid stabil:

- Ion teradsorpsi

- Interaksi partikel koloid dengan zat pendispersi (faktor kepolaran)

- Konsentrasi dan ukuran partikel

- Penambahan zat pengemulsi (emulsifier) (khusus untuk emulsi)
b. Koagulasi

Koagulasi adalah proses penggabungan partikel koloid, yang diikuti dengan pengendapan.

Faktor-faktor yang menyebabkan koagulasi:

- Perubahan suhu

- Pengadukan

- Penambahan ion dengan muatan besar (contoh: tawas)

- Pencampuran koloid positif dan koloid negatif