Portal Belajar Teknik Kimia: Larutan

Istilah larutan pasti tidak asing lagi buat kamu yang pernah belajar kimia. Dalam kimia, larutan adalah campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih zat. Zat yang jumlahnya lebih sedikit di dalam larutan disebut zat terlarut atau solut, sedangkan zat yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven.

Komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan sendiri dinyatakan dalam konsentrasi larutan, sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut membentuk larutan disebut pelarutan atau solvasi.

Contoh larutan yang sering kamu dijumpai dalam kehidupan sehari-hari yaitu padatan yang dilarutkan dalam cairan, seperti gula dilarutkan dalam air yang nantinya akan membentuk air yang manis. Gas juga dapat pula dilarutkan dalam cairan, misalnya karbon dioksida atau oksigen dalam air. Buih juga termasuk contoh gas yang dilarutkan kedalam air.

Selain itu, cairan dapat pula larut dalam cairan lain (cair cair), sementara gas larut dalam gas lain (gas gas). Terdapat pula larutan padat, misalnya aloi (campuran logam) dan mineral tertentu.

Reaksi dalam Larutan

Dalam larutan, terdapat 2 jenis reaksi, yaitu sebagai berikut.

Eksoterm, yaitu proses melepaskan panas dari sistem ke lingkungan, temperatur dari campuran reaksi akan naik dan energi potensial dari zat- zat kimia yang bersangkutan akan turun.

Endoterm, yaitu menyerap panas dari lingkungan ke sistem, temperatur dari campuran reaksi akan turun dan energi potensial dari zat- zat kimia yang bersangkutan akan naik.

Konsentrasi Larutan

Seperti telah disinggung sebelumnya konsentrasi larutan adalah komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan. Komposisi tersebut secara kuantitatif menyatakan perbandingan jumlah zat terlarut dengan jumlah total zat dalam larutan, atau dalam perbandingan jumlah zat terlarut dengan jumlah pelarut. Contoh beberapa satuan konsentrasi adalah molar, molal, dan bagian per juta (part per million, ppm).

Fraksi Mol

Fraksi mol suatu zat adalah perbandingan jumlah mol suatu zat terhadap jumlah total mol seluruh zat yang menyusun suatu larutan.

X = X pelarut + X terlarut = 1

Persentase (%)

Persentase berat per berat (% b/b)

Persen b/b adalah jumlah gram zat terlarut dalam tiap 100 gram larutan.

Persentase berat per volume (% b/v)

Persentase b/v adalah jumlah gram zat terlarut dalam tiap 100 ml larutan. Satuan % b/v umumnya dipakai untuk zat terlarut padat dalam pelarut cair.

Persentase volume per volume (% v/v)

Persentase v/v adalah jumlah ml zat terlarut dalam tiap 100 ml larutan. Satuan % v/v umumnya dipakai untuk zat terlarut cair dalam pelarut cair.

Bagian per sejuta (ppm/ part per million)

Satuan ppm menyatakan satu gram zat terlarut dalam satu juta gram pelarut.

Kemolaran (Molaritas)

Kemolaran atau konsentrasi molar adalah jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter larutan atau jumlah mmol zat terlarut dalam tiap ml larutan.

Kemolalan (Molalitas)

Kemolalan adalah jumlah mol zat terlarut dalam tiap 1000 gram pelarut.

Selain dapat dinyatakan secara kuantitatif, komposisi tersebut juga dapat dinyatakan secara kualitatif, Secara kuantitatif komposisi larutan dapat dinyatakan sebagai encer (berkonsentrasi rendah) atau pekat (berkonsentrasi tinggi).

Pelarutan (Solvasi)

Pada saat tercampur, molekul komponen-komponen larutan berinteraksi langsung. Pada proses pelarutan, tarikan antarpartikel komponen murni terpecah dan tergantikan dengan tarikan antara pelarut dengan zat terlarut. Terutama jika zat terlarut dan pelarut sama-sama polar, akan terbentuk suatu sruktur zat pelarut mengelilingi zat terlarut; hal ini memungkinkan interaksi antara zat terlarut dan pelarut tetap stabil.

Zat pelarut (air) mengelilingi zat terlarut (ion natrium)
Sumber gambar : upload.wikimedia.org

Jika kita menambahkan secara terus-menerus komponen zat terlarut ke dalam pelarut, maka pada suatu titik, komponen tersebut tidak dapat larut lagi. Ini dikarenakan larutan tersebut sudah jenuh atau lewat jenuh. Misalnya, jika zat terlarutnya berupa padatan dan pelarutnya berupa cairan, pada suatu titik padatan tersebut tidak dapat larut lagi dan terbentuklah endapan. Jumlah zat terlarut dalam larutan tersebut adalah maksimal, dan larutannya disebut sebagai larutan jenuh.

Titik tercapainya keadaan jenuh larutan sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, seperti suhu, tekanan, dan kontaminasi. Pengaruh temperatur (T) dan tekanan (P) terhadap kelarutan, yaitu peningkatan temperatur menguntungkan proses endotermis, sebaliknya penurunan temperatur menguntungkan proses eksotermis. Proses kelarutan zat padat dalam zat cair umumnya berlangsung endoterm akibatnya kenaikan temperatur menaikkan kelarutan. Proses kelarutan gas dalam cair berlangsung eksoterm akibatnya kenaikan temperatur menurunkan kelarutan.

Proses pelarutan dianggap sebagai proses kesetimbangan,

Solut + Solven Larutan DH = - (eksoterm)

DH = + (endoterm)

Faktor tekanan sangat besar pengaruhnya pada kelarutan gas dalam cair. Hubungan ini dijelaskan dengan Hukum Henry, yaitu Cg = k . Pg (tekanan berbanding lurus dengan konsentrasi).

Panas pelarutan yaitu banyaknya energi (panas) yang diserap atau dilepaskan jika suatu zat terlarut dilarutkan dalam pelarut. Ada 3 tahap dalam proses melarutkan suatu zat, yaitu:

Tahap 1*, yaitu baik zat terlarut maupun zat pelarut molekul-molekulnya masih tetap berikatan masing- masing.

Tahap 2*, yaitu molekul-molekul yang terdapat pada zat terlarut memisahkan diri sehingga hanya terdiri dari 1 molekul tanpa adanya ikatan lagi dengan molekul-molekul yang terdapat di dalamnya, begitu pula molekul- molekul yang terdapat pada zat pelarut.

Tahap 3**, yaitu antara molekul pada zat terlarut akan mengalami ikatan dengan molekul pada zat pelarut.

Keterangan:
*proses memerlukan panas
**proses menghasilkan panas

Dalam menentukan apakah didalam larutan terjadi reaksi eksotermis atau endotermis, maka hal tersebut dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut.

Eksoterm: 1+2 < 3 dengan DH = - (eksoterm)

Endoterm: 1+2 > 3 dengan DH = + (endoterm)

Larutan Ideal

Larutan ideal terjadi bila interaksi antarmolekul komponen-komponen larutan sama besar dengan interaksi antarmolekul komponen-komponen tersebut pada keadaan murni, Larutan ideal mematuhi hukum Raoult, yaitu bahwa tekanan uap pelarut (cair) berbanding tepat lurus dengan fraksi mol pelarut dalam larutan. Larutan yang benar-benar ideal tidak terdapat di alam, namun beberapa larutan memenuhi hukum Raoult sampai batas-batas tertentu. Contoh larutan yang dapat dianggap ideal adalah campuran benzena dan toluena.

Ciri lain larutan ideal adalah bahwa volumenya merupakan penjumlahan tepat volume komponen-komponen penyusunnya, sedangkan pada larutan non-ideal, penjumlahan volume zat terlarut murni dan pelarut murni tidaklah sama dengan volume larutan. Sehingga pada larutan ideal berlaku persamaan berikut.

[volume total larutan] = [volume zat terlarut] + [volume zat pelarut]

Sifat Koligatif Larutan

Larutan cair encer menunjukkan sifat-sifat yang bergantung pada jumlah partikel zat terlarut atau konsentrasi zat terlarut. Sifat-sifat ini disebut sifat koligatif (dari kata Latin colligare, "mengumpul bersama"). Sifat koligatif meliputi penurunan tekanan uap, peningkatan titik didih, penurunan titik beku, dan gejala tekanan osmotik.

Jenis-Jenis Larutan

Larutan dapat diklasifikasikan misalnya berdasarkan fase zat terlarut dan pelarutnya (disebut larutan biner). Berikut akan dipaparkan secara singkat contoh-contoh larutan berdasarkan fase komponen-komponennya.

Zat terlarutnya gas

Larutan gas-gas, contohnya udara (oksigen dan gas-gas lain dalam nitrogen)
Larutan gas-cair, contohnya air terkarbonasi (karbon dioksida dalam air)
Larutan gas-padat, contohnya hidrogen larut dalam logam, misalnya platina

Zat terlarutnya cair

Larutan cair-gas, contohnya uap air di udara (kelembapan)
Larutan cair-cair, contohnya etanol dalam air; campuran berbagai hidrokarbon (minyak bumi)
Larutan cair-padat, contohnya air dalam arang aktif; uap air dalam kayu

Zat terlarutnya padat

Larutan padat-gas, contohnya bau suatu zat padat yang timbul dari larutnya molekul padatan tersebut di udara
Larutan padat-cair, contohnya sukrosa (gula) dalam air; natrium klorida (garam dapur) dalam air; amalgam emas dalam raksa
Larutan padat-padat, contohnya aloi logam seperti baja dan duralumin

Larutan juga dibedakan berdasarkan kemampuannya menghantarkan listrik, yaitu larutan elektrolit dan larutan non elektrolit. Larutan elektrolit mengandung zat elektrolit sehingga dapat menghantarkan listrik, sementara larutan non elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, larutan juga dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu larutan tak jenuh, jenuh, dan lewat jenuh.

Larutan tak jenuh yaitu larutan yang mengandung solut (zat terlarut) kurang dari yang diperlukan untuk membuat larutan jenuh. Atau dengan kata lain, larutan yang partikel-partikelnya tidak tepat habis bereaksi dengan pereaksi (masih bisa melarutkan zat). Larutan tak jenuh terjadi apabila bila hasil kali konsentrasi ion < Ksp berarti larutan belum jenuh ( masih dapat larut).

Larutan jenuh yaitu suatu larutan yang mengandung sejumlah solut yang larut dan mengadakan kesetimbangan dengan solut padatnya. Atau dengan kata lain, larutan yang partikel-partikelnya tepat habis bereaksi dengan pereaksi (zat dengan konsentrasi maksimal). Larutan jenuh terjadi apabila bila hasil konsentrasi ion = Ksp berarti larutan tepat jenuh.

Larutan lewat jenuh yaitu suatu larutan yang mengandung lebih banyak solut daripada yang diperlukan untuk larutan jenuh. Atau dengan kata lain, larutan yang tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut sehingga terjadi endapan. Larutan lewat jenuh terjadi apabila bila hasil kali konsentrasi ion > Ksp berarti larutan lewat jenuh (mengendap).

Referensi