Konsentrasi Larutan: Pengantar, Persen Massa, Molaritas, Molalitas, Fraksi Mol [Lengkap+Contoh Soal]

Larutan merupakan campuran homogen yang terdiri dari zat terlarut dan pelarut. Banyaknya zat terlarut dalam larutan dinyatakan dengan konsentrasi larutan yang terdiri dari persen massa, molaritas, molalitas, dan fraksi mol. Pada artikel ini akan membahas materi konsentrasi larutan secara lengkap dan bagaimana pemahaman konsentrasi larutan dapat membantumu dalam menyelesaikan persoalan sehari-hari.

Pengantar

Larutan merupakan campuran homogen yang terdiri dari zat terlarut dan pelarut. Secara umum, pelarut merupakan komponen yang lebih banyak dibanding zat terlarut dalam larutan. Zat terlarut dan pelarut ini dapat berfasa solid (padat), liquid (cair), atau gas. Berikut ini adalah beberapa tipe larutan dan contohnya.

Konsentrasi merupakan banyaknya zat terlarut dalam pelarut atau larutan. Jika seseorang yang biasanya minum segelas kopi dengan dua sendok gula, maka berapa banyak gula yang harus ditambahkan untuk mendapatkan rasa manis yang sama ketika membuat setengah gelas kopi? Tingkat kemanisan kopi tersebut bergantung pada konsentrasi gula dalam larutan kopi. Sehingga, jika ingin mendapat rasa manis yang sama, pada setengah gelas kopi harus ditambahkan satu sendok gula.

Banyaknya zat terlarut dalam pelarut atau larutan dinyatakan dengan konsentrasi larutan. Konsentrasi larutan ini dapat dinyatakan dalam persen massa, molaritas, molalitas, dan fraksi mol. 

Persen Massa

Persen massa adalah massa zat terlarut dalam 100 g larutan. Persen massa ditentukan dengan 100% dikali massa terlarut dibagi dengan seluruh massa larutan.

Persen massa menyatakan banyaknya zat terlarut, sehingga laruran garam, NaCl_(aq) 10% terdiri dari 10 g NaCl dalam 100 g larutan. Massa pelarut (air) dapat ditentukan dengan: 100 g massa larutan (total) – 10 g NaCl (terlarut) = 90 g H₂O (pelarut).

Molaritas (M)

Molaritas dinyatakan dengan jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan, atau secara singkat disebut “mol per liter”

Jika volume dalam mililiter (mL), besarnya konsentrasi dalam molaritas dapat juga ditentukan dengan:

Atau jika mol dijabarkan:

Molaritas merupakan rasio atau perbandingan, sehingga satuan M dapat juga dituliskan mol per liter (mol/L) atau millimol per milliliter (mmol/mL). Sebagai contoh, 3,11 M dapat juga dituliskan dengan:

Penentuan molaritas (M) didasarkan pada volume larutan, sehingga larutan dengan volume yang sama pada temperatur berbeda dapat memiliki konsentrasi yang berbeda. Ketika larutan dipanaskan volume meningkat, sehingga molaritas akan lebih rendah meskipun komponen dalam larutan tidak berubah.

Pengenceran Larutan

Ketika larutan gula sebanyak setengah gelas ditambahkan lagi air hingga menjadi satu gelas, maka akan diperoleh larutan gula yang lebih encer (kurang manis) dibandingkan larutan sebelumnya. Penambahan pelarut pada larutan awal disebut pengenceran larutan. Larutan A dengan konsentrasi A dan volume A, ketika ditambah pelarut dengan volume B maka diperoleh larutan dengan konsentrasi akhir sebagai berikut.

V₁ x M₁ = V₂ x M₂

Keterangan:
V₁ = Volume awal (volume A)
V₂ = Volume akhir atau total volume setelah diencerkan (volume A+B)
M₁ = Konsentrasi awal (Konsentrasi A)
M₂ = Konsentrasi akhir

Pencampuran Larutan Sejenis

Ketika larutan garam dapur (NaCl) dengan konsentrasi A dicampurkan dengan larutan NaCl dengan konsentrasi B, maka akan diperoleh campuran larutan garam dengan konsentrasi baru. Pencampuran larutan yang sama dengan konsentrasi tertentu disebut pencampuran larutan sejenis. Konsentrasi campuran tersebut dapat ditentukan dengan:

Keterangan:
V_A = Volume larutan A
V_B = Volume larutan B
M_A = Konsentrasi larutan A
M_B = Konsentrasi larutan B
M_campuran = Konsentrasi larutan A dan B setelah dicampur

Molalitas (m)

Konsentrasi larutan dalam Molaritas (M) dapat berubah pada temperatur yang berbeda, sehingga diperlukan satuan konsentrasi lain yang tetap pada suhu yang berbeda. Konsentrasi tersebut dapat dinyatakan dengan molalitas. Molalitas (m) adalah jumlah zat terlarut (mol terlarut) per 1 kg pelarut.

Pada molalitas (m) yang diukur adalah massa pelarut, bukan volume larutan. Jika massa pelarut dalam gram (g), besarnya konsentrasi dalam molalitas dapat juga ditentukan dengan:

Fraksi Mol

Fraksi mol merupakan jumlah mol satu komponen larutan dibandingkan dengan mol total dalam larutan. Karena larutan terdiri dari zat terlarut dan pelarut, fraksi mol dapat berupa fraksi mol terlarut (Xt) atau fraksi mol pelarut (Xp).

Jumlah fraksi mol terlarut dan fraksi mol pelarut adalah 1 (Xt + Xp = 1).

Untuk lebih memahami apa itu larutan dan beberapa satuan konsentrasi larutan, sahabat warstek dapat menyaksikan video di bawah ini:

Penerapan Dalam Kehidupan Sehari-hari

Pemahaman tentang konsentrasi larutan, seperti molaritas, molalitas, dan fraksi mol, dapat membantu kita menangani berbagai persoalan sehari-hari dengan lebih efektif dan efisien. Berikut adalah beberapa contoh konkretnya:

1. Pembuatan Minuman dan Makanan:
   • Molaritas dan Fraksi Mol:
     • Ketika kita membuat minuman atau makanan, pemahaman molaritas dapat membantu kita menentukan seberapa banyak gula atau garam yang perlu ditambahkan untuk mencapai rasa yang diinginkan. Fraksi mol juga dapat digunakan untuk menghitung persentase relatif dari setiap komponen dalam campuran, memberikan kontrol yang lebih baik terhadap proporsi bahan yang dipakai untuk membuat makanan atau minuman.
2. Pembersihan Rumah Tangga:
   • Molaritas dan Molalitas:
     • Dalam pemilihan dan penggunaan pembersih rumah tangga, pemahaman molaritas dan molalitas dapat membantu kita memahami seberapa kuat atau efektif suatu larutan pembersih. Hal tersebut memungkinkan kita untuk menggunakan produk dengan konsentrasi yang sesuai dengan tugas pembersihan yang spesifik.
3. Penggunaan Obat-obatan:
   • Molaritas:
     • Dalam penggunaan obat-obatan, pemahaman molaritas sangat penting. Hal tersebut membantu kita memahami dosis yang diresepkan oleh dokter dan memastikan bahwa kita mengonsumsi obat sesuai petunjuk yang dapat sangat mempengaruhi efektivitas dan keamanan pengobatan.
4. Kegiatan Laboratorium dan Eksperimen:
   • Molaritas dan Molalitas:
     • Di dunia pendidikan atau riset, pemahaman molaritas dan molalitas diperlukan dalam persiapan larutan untuk eksperimen kimia. Hal tersebut membantu siswa, mahasiswa, dan peneliti mengukur dan mengendalikan konsentrasi zat dalam larutan dengan akurat.
5. Industri dan Manufaktur:
   • Fraksi Mol:
     • Dalam industri dan manufaktur, fraksi mol dapat membantu dalam desain dan produksi bahan kimia. Hal tersebut membantu mengoptimalkan proses dan menghasilkan produk dengan spesifikasi yang diinginkan.

Pemahaman konsentrasi larutan membantu kita mengambil keputusan yang lebih baik dalam penggunaan bahan kimia sehari-hari yang pada gilirannya dapat meningkatkan efisiensi, keamanan, dan efektivitas aktivitas yang kita lakukan.

Contoh Soal

1. Larutan garam dibuat dengan mereaksikan asam HX dengan basa NaOH. Tentukan massa molekul relatif asam HX jika reaksi netralisasi dilakukan dengan menambahkan 3,172 g HX dalam air dan 33,48 mL NaOH 0,5000 M!
   Jawab:
   Reaksi antara asam dan basa akan menghasilkan garam, sebagai berikut.
   HX(aq) + NaOH(aq) –> NaA(aq) + H₂O(l)

2. Kelarutan MgSO₄ di dalam air pada 0^oC adalah 26 g per 100 g air. Tentukan molalitas larutan pada kondisi tersebut.

3. Seorang perawat membutuhkan 525 g larutan infus steril (garam NaCl) 2,00%. Perawat tersebut memiliki larutan stok NaCl 5,00% dan 0,50% (massa), tetapi tidak ada air steril. Bagaimana perawat tersebut dapat membuat larutan yang dibutuhkan?

Referensi

Goldberg,D.E. 2007. Fundamental of Chemistry. McGraw-Hill Companies