LARUTAN

1. Sifat Dasar Larutan

Larutan adalah campuran yang bersifat homogen antara molekul, atom ataupun ion dari dua zat atau lebih. Disebut campuran karena susunannya atau komposisinya dapat berubah. Disebut homogen karena susunanya begitu seragam sehingga tidak dapat diamati adanya bagian-bagian yang berlainan, bahkan dengan mikroskop optis sekalipun.

Fase larutan dapat berwujud gas, padat ataupun cair. Larutan gas misalnya udara. Larutan padat misalnya perunggu, amalgam dan paduan logam yang lain. Larutan cair misalnya air laut, larutan gula dalam air, dan lain-lain. Komponen larutan terdiri dari pelarut (solvent) dan zat terlarut (solute). Pada bagian ini dibahas larutan cair.

Pelarut cair umumnya adalah air. Pelarut cair yang lain misalnya bensena, kloroform, eter, dan alkohol. Jika pelarutnya bukan air, maka nama pelarutnya disebutkan. Misalnya larutan garam dalam alkohol disebut larutan garam dalam alkohol (alkohol disebutkan), tetapi larutan garam dalam air disebut larutan garam (air tidak disebutkan). Zat terlarut dapat berupa zat padat, gas atau cair. Zat padat terlarut dalam air misalnya gula dan garam. Gas terlarut dalam air misalnya amonia, karbon dioksida, dan oksigen. Zat cair terlarut dalam air misalnya alkohol dan cuka. Umumnya komponen larutan yang jumlahnya lebih banyak disebut sebagai pelarut. Larutan 40 % alkohol dengan 60 % air disebut larutan alkohol. Larutan 60 % alkohol dengan 40 % air disebut larutan air dalam alkohol. Larutan 60 % gula dengan 40 % air disebut larutan gula karena dalam larutan itu air terlihat tidak berubah sedangkan gula berubah dari padatan (kristal) menjadi terlarut (menyerupai air).

2. Kelarutan

Sebutir kristal gula pasir merupakan gabungan dari beberapa molekul gula. Jika kristal gula itu dimasukkan ke dalam air, maka molekul-molekul gula akan memisah dari permukaan kristal gula menuju ke dalam air (disebut melarut). Molekul gula itu bergerak secara acak seperti gerakan molekul air, sehingga pada suatu saat dapat menumbuk permukaan kristal gula atau molekul gula yang lain. Sebagian molekul gula akan terikat kembali dengan kristalnya atau saling bergabung dengan molekul gula yang lain sehingga kembali membentuk kristal (mengkristal ulang). Jika laju pelarutan gula sama dengan laju pengkristalan ulang, maka proses itu berada dalam kesetimbangan dan larutannya disebut jenuh.

Kristal gula + air ⇔ larutan gula

Larutan jenuh adalah larutan yang mengandung zat terlarut dalam jumlah yang diperlukan untuk adanya kesetimbangan antara solute yang terlarut dan yang tak terlarut. Banyaknya solute yang melarut dalam pelarut yang banyaknya tertentu untuk menghasilkan suatu larutan jenuh disebut kelarutan (solubility) zat itu. Kelarutan umumnya dinyatakan dalam gram zat terlarut per 100 mL pelarut, atau per 100 gram pelarut pada temperatur yang tertentu. Jika kelarutan zat kurang dari 0,01 gram per 100 gram pelarut, maka zat itu dikatakan tak larut (insoluble).

Jika jumlah solute yang terlarut kurang dari kelarutannya, maka larutannya disebut tak jenuh (unsaturated). Larutan tak jenuh lebih encer (kurang pekat) dibandingkan dengan larutan jenuh. Jika jumlah solute yang terlarut lebih banyak dari kelarutannya,maka larutannya disebut lewat jenuh (supersaturated). Larutan lewat jenuh lebih pekat daripada larutan jenuh. Larutan lewat jenuh biasanya dibuat dengan cara membuat larutan jenuh pada temperatur yang lebih tinggi. Pada cara ini zat terlarut harus mempunyai kelarutan yang lebih besar dalam pelarut panas daripada dalam pelarut dingin. Jika dalam larutan yang panas itu masih tersisa zat terlarut yang sudah tak dapat melarut lagi, maka sisa itu harus disingkirkan dan tidak boleh ada zat lain yang masuk. Kemudian larutan itu didinginkan hati-hati dengan cara didiamkan untuk menghindari pengkristalan. Jika tidak ada solute yang memisahkan diri (mengkristal kembali) selama pendinginan, maka larutan dingin yang diperoleh bersifat lewat jenuh. Larutan lewat jenuh yang dapat dibuat dengan cara ini misalnya larutan dari sukrosa, natrium asetat dan natrium tiosulfat (hipo). Larutan lewat jenuh merupakan suatu sistem metastabil. Larutan ini dapat diubah menjadi larutan jenuh dengan menambahkan kristal yang kecil (kristal inti/bibit) umumnya kristal dari solute. Kelebihan molekul solute akan terikat pada kristal inti dan akan mengkristal kembali.

Kelarutan senyawa logam biasa, yaitu senyawa logam golongan IA, IIA, IB, IIB, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Sn, Pb, Sb, Bi, dan NH4+ adalah seperti pada tabel berikut:
Senyawa
Kelarutan
Nitrat
Semua larut
Nitrit
Semua larut kecuali Ag+
Asetat
Semua larut kecuali Ag+, Hg22+, Bi3+
Klorida
Semua larut kecuali Ag+, Hg22+, Pb2+, Cu3+
Bromida
Semua larut kecuali Ag+, Hg22+, Pb2+
Iodida
Semua larut kecuali Ag+, Hg22+, Pb2+, Bi3+
Sulfat
Semua larut kecuali Ba+, Sr2+, Pb2+, (Ca2+ sedikit larut)
Sulfit
Semua tidak larut kecuali Na+, K+, NH4+
Sulfida
Semua tidak larut kecuali Na+, K+, NH4+, Ba2+, Sr2+, Ca2+
Fosfat
Semua tidak larut kecuali Na+, K+, NH4+
Karbonat
Semua tidak larut kecuali Na+, K+, NH4+
Oksalat
Semua tidak larut kecuali Na+, K+, NH4+
Oksida
Semua tidak larut kecuali Na+, K+, Ba2+, Sr2+, Ca2+
Hidroksida
Semua tidak larut kecuali Na+, K+, NH4+, Ba2+, Sr2+, (Ca2+ sedikit larut)
Tabel 1. Kelarutan beberapa senyawa dalam air.

3. Konsentrasi Larutan
Konsentrasi larutan menyatakan banyaknya zat terlarut dalam sejumlah tertentu larutan. Secara fisika konsentrasi dapat dinyatakan dalam % (persen) atau ppm (part per million) = bpj (bagian per juta). Dalam kimia konsentrasi larutan dinyatakan dalam molar (M), molal (m) atau normal (N).
a. Molaritas (M)
Molaritas menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam setiap liter larutan. LmLxmLmolLmollaruvolumeterlarutzatmolM/1000tan===

b. Molalitas (m)
Molalitas menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam setiap kilo gram (1 000 gram) pelarut. kggxpelarutgterlarutzatmolpelarutkgterlarutzatmolm/1000==

c. Normalitas (N)
Normalitas menyatakan jumlah ekuivalen zat terlarut dalam setiap liter larutan.
Massa ekuivalen adalah massa zat yang diperlukan untuk menangkap atau melepaskan 1 mol elektron dalam reaksi (reaksi redoks).
Contoh soal:
Sebanyak 1,11 g CuCl2 dilarutkan ke dalam 100 g air. Jika massa jenis air 1 g/mL, massa atom relatif Cu = 40 dan massa atom relatif Cl = 35,5, maka hitunglah konsentrasi larutan tersebut dalam:
a. Molar
b. Molal
c. Normal
Jawab:
Massa molar CuCl2 = 40 + (2 x 35,5) = 111 g/mol
Volume air = massa : massa jenis = 100 g : 1 g/mL = 100 mL
Mol CuCl2 = massa : massa molar = 1,11 g : 111 g/mol = 0,01 mol
Jika volume larutan = volume air, maka
a. M CuCl2 = (mol : mL) x 1000 mL/L = (0,01 mol : 100 mL) x 1000 mL/L = 0,1 M
b. m CuCl2 = (mol : g) x 1000 g/kg = (0,01 mol : 100 g) x 1000 g/kg = 0,1 m
c. CuCl2 (aq) ⎯→ Cu 2+(aq) + 2 Cl− (aq)
Cu 2+(aq) + 2 e ⎯→ Cu (s)
2 mol elektron ekuivalen dengan 1 mol CuCl2. Jadi n = 2 ek/mol.
N CuCl2 = n x mol : L = 2 ek/mol x 0,001 mol : 0,1 L = 0,2 N