Perhitungan Konsentrasi Kimia

Konsentrasi merupakan ukuran yang menentukan banyaknya zat yang berada di dalam suatu campuran dan dibagi dengan volume total pada campuran tersebut. Biasanya konsentrasi dinyatakan pada satuan fisik, seperti halnya satuan volume, satuan kimia, ataupun satuan berat seperti mol, ekuivalen dan massa rumus. Pada bahasan ini, konsentrasi berhubungan dengan persen konsentrasi, PPM (Parts per Million) atau PPB (Parts per Billion), fraksi mol, molaritas, molalitas dan normalitas.

1) Persen Konsentrasi

Dalam bidang kimia, persen digunakan untuk menyatakan konsentrasi suatu larutan. Persen konsentrasi secara umum dibagi menjadi persen volume dan persen berat. Untuk mengukur persen berat (%w/w) menggunakan rumus:

Sedangkan untuk mengukur persen volume (%v/v) menggunakan rumus:

2) PPM (Parts per Million) dan PPB (Parts per Billion)

Untuk menyatakan konsentrasi suatu larutan yang sangat encer adalah melalui PPM dan PPB. Satuan PPM ekuivalen dengan 1 mg zat terlarut dalam 1 liter larutan, sedangkan PPB ekuivalen dengan 1 ug zat terlarut per 1 liter larutan. Rumus PPM dan PPB adalah sebagai berikut:

Jika diamati dengan seksama PPM dan PPB merupakan satuan yang mirip seperti persen berat. Jika persen berat, gram zat terlarut per 100 gram larutan, sedangkan PPM adalah gram zat terlarut per satu juta gram larutan dan PPB adalah zat terlarut per satu miliar gram larutan.

3) Fraksi Mol (X)

Fraksi mol (X) merupakan perbandingan mol salah satu komponen dengan jumlah mol dari seluruh komponen. Bila suatu larutan mengandung zat A dan B dengan jumlah mol masing-masing dinyatakan dalam nA dan nB, maka rumus untuk menentukan fraksi mol zat A (X_A) dan fraksi mol zat B (XB) adalah:

4) Molaritas

Molaritas (M) atau konsentrasi molar merupakan jumlah mol zat terlarut dalam satu liter larutan atau jumlah milimol dalam satu mililiter larutan. Molaritas suatu larutan dapat dihitung dengan rumus berikut:

5) Molalitas (m)

Molalitas (m) adalah jumlah dari mol zat terlarut tiap seribu gram pelarut. Molalitas suatu zat dapat dihitung dengan rumus berikut:

6) Normalitas (N)

Normalitas (N) merupakan jumlah mol ekivalen zat terlarut dalam satu liter larutan. Normalitas suatu larutan ditentukan oleh berat ekivalen (BE). Perhitungan BE dapat  dilakukan berdasarkan jenis reaksi yang menyertai larutan tersebut.

Berat ekivalen dalam reaksi netralisasi  didasarkan kepada jumlah atom hidrogen yang dilepas atau diterima oleh senyawa. Sehingga berat ekivalen (BE) dalam reaksi netralisasi (asam basa) dapat ditentukan melalui rumus berikut :

Berat ekivalen suatu senyawa dalam reaksi pengendapan dan pengomplekan ditentukan oleh valensi dari senyawa tersebut.

Berat ekivalen (BE) dalam reaksi reduksi oksidasi (redoks) didasarkan pada banyaknya elektron yang dilepaskan atau diikat dalam reaksi tersebut.

Contoh perhitungan Berat Ekivalen (BE):

a) Reaksi asam basa :

BE HCl = Mr HCl

BE H₂SO₄ = ½ Mr H₂SO₄

BE NaOH = Mr NaOH
Penentuan nilai ekivalen berdasarkan jumlah atom H atau OH dalam senyawa.

b) Reaksi pengendapan :

BE AgNO₃ = Mr AgNO₃

BE NaCl = Mr NaCl
Penentuan nilai ekivalen berdasarkan valensi ion dalam senyawa.

c) Reaksi oksidasi (dalam suasana asam) :

BE KMnO₄ = 1/5 Mr KMnO₄
BE K₂Cr₂O₇ = 1/6 Mr K₂Cr₂O₇

Penentuan nilai ekivalen berdasarkan jumlah biloks (bilangan oksidasi) senyawa.

Indikator Asam Basa, Pengertian, Jenis dan Cara Penggunaan

Pengertian Indikator Asam Basa

Indikator adalah suatu senyawa kompleks yang dapat bereaksi dengan asam dan basa. Dengan indikator, kita dapat mengetahui suatu zat bersifat asam dan basa. Indikator juga dapat digunakan untuk mengetahui tingkat kekuatan suatu asam atau basa. Syarat suatu zat dapat dijadikan indikator asam basa adalah terjadinya perubahan warna apabila suatu indikator diteteskan pada larutan asam dan larutan basa. Beberapa indikator terbuat dari zat warna alami tanaman, tetapi ada juga beberapa indikator yang dibuat secara sintesis di laboratorium. 

Jenis Indikator Asam Basa 

Indikator Alami

Beberapa jenis tanaman dapat dijadikan sebagai indikator asam basa. Salah satu tanaman yang secara alamiah (tanpa ada proses tertentu) dapat dijadikan sebagai indikator asam basa adalah tanaman bunga Hydrangea. Warna bunga hydrangea menunjukkan tingkat keasaman tanah. Pada tanah asam tanaman hydrangea akan menghasilkan bungan berwarna biru. Sedangkan pada tanah basa tanaman hydrangea menghasilkan bunga berwarna merah.

Bunga Hydrangea

Adapun tumbuhan lain yang dapat dijadikan indikator asal basa antara lain adalah kubis ungu, sirih, kunyit, dan bunga yang mempunyai warna (anggrek, kamboja jepang, bunga sepatu, asoka, dan bunga kertas). Namun sebelum dapat dijadikan sebagai indikator asam basa, tumbuhan tersebut harus diekstrak terlebih dahulu untuk memperoleh ektraksnya. Untuk memperoleh ekstrak dapat dilakukan dengan cara berikut ini:

a) Menumbuk bagian bunga yang berwarna pada mortar.

b) Menambahkan sedikit akuades pada hasil tumbukan sehingga didapatkan ekstrak cair.

c) Ekstrak diambil dengan pipet tetes dan disimpan dalam botol.

d) Pengujian dilakukan dengan meneteskan ekstrak pada pelat tetes yang sudah terlebih dahulu berisi larutan sampel yang hendak diuji.

e) Perubahan warna diamati dan kemudian dapat ditentukan sampel tersebut termasuk asam atau basa. 

Pada tabel berikut ini dapat dilihat perubahan warna yang terjadi pada indikator alami saat direaksikan dengan sampel asam atau basa.

Nama Indikator	Warna Dasar	Warna Ekstrak	Warna Ekstrak Keadaan Asam	Warna Ekstrak Keadaan Basa
Kembang sepatu	Merah	Ungu muda	Merah	Hijau tua
Terompet	Kuning	Kuning keemasan	Emas muda	Emas tua
Anggrek	Ungu	Ungu tua	Pink tua	Hijau kemerahan
Asoka	Merah	Coklat muda	Oranye muda	Coklat
Kunyit	Kuning	Oranye	Oranye cerah	Coklat kehitaman
Bougenville	Ungu	Pink tua	Pink muda	Coklat teh
Euphorbia	Pink	Pink keputih-putihan	Pink muda	Hijau lumut
Kamboja	Merah	Coklat tua	Coklat oranye	Coklat kehitaman

Indikator Sintesis (Buatan)

Indikator sintesis yang sering digunakan di laboratorium adalah kertas lakmus karena praktis dan harganya murah. Kita mengenal dua jenis kertas lakmus, yaitu lakmus merah dan biru. Larutan asam akan mengubah kertas lakmus warna biru menjadi merah dan larutan basa akan mengubah warna lakmus merah menjadi biru. 

Untuk menguji sifat asam basa suatu zat selalu digunakan dalam bentuk larutan. Hal ini didasarkan kepada konsep asam-basa Arhenius, sehingga dalam bentuk larutan sifat pembawaan asam dan basa lebih mudah dideteksi. Berbagai macam indikator sintesis yang sering kita gunakan di laboratorium untuk menguji pH dapat dilihat pada Tabel berikut ini.

No	Nama Indikator	Range pH	Perubahan Warna
1.	Fenolftalein	8,3 - 10	Tak berwarna - Merah Muda
2.	Metil Oranye	3,2 - 4,4	Merah - uning
3.	Metil Merah	4,8 - 6,0	Merah - Kuning
4.	Bromtimol Biru	6,0 - 7,6	Kuning - Biru
5.	Metil Biru	10,6 - 13,4	Biru - Ungu

Indikator Universal Bentuk Cair

Selain indikator diatas, indikator sintesis lain yang sering digunakan untuk mengukur pH adalah indikator universal. Indikator universal ada yang berbentuk lembaran (kertas) dan ada juga yang berbentuk larutan.  Indikator universal yang berbentuk lembaran terdiri atas beberapa warna. Warna pada lembaran tersebut dapat berubah dan menunjukkan warna yang berbeda untuk setiap jenis pH yang diukur. Rentang pH yang dapat diukur dengan indikator universal adalah 1 – 14. Paket indikator universal tersebut selalu dilengkapi dengan warna standar untuk dijadikan referensi pH hasil pengukuran. Cara menggunakan indikator universal adalah sebagai berikut :

a) Celupkan kertas indikator universal pada larutan yang akan diselidiki nilai pH-nya atau meneteskan indicator universal pada larutan yang diselidiki.

b) Amati perubahan warna yang terjadi.

c) Bandingkan perubahan warna dengan warna standar. 

Hukum-Hukum Dasar Kimia

Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoiser)

Pernahkah Anda memperhatikan sepotong besi yang dibiarkan di udara terbuka, dan pada suatu waktu kita akan menemukan, bahwa besi itu telah berubah menjadi karat besi. Jika kita timbang massa besi sebelum berkarat dengan karat besi yang dihasilkan, ternyata massa karat besi lebih besar . Benarkah demikian? 

Anda yang sering melihat kayu atau kertas terbakar, hasil yang diperoleh adalah sejumlah sisa pembakaran berupa abu. Jika Anda menimbang abu tersebut, maka massa abu akan lebih ringan dari massa kayu atau kertas sebelum dibakar. Benarkah demikian? 

Dari kedua fenomena diatas, kita mendapatkan gambaran bahwa seolah-olah dalam suatu reaksi kimia, ada perbedaan massa zat, sebelum dan sesudah reaksi. Namun sebenarnya, dalam reaksi kimia apapun tidak ada perubahan massa zat sebelum dan sesudah reaksi. Hal tersebut sudah menjadi hukum yang disebut hukum kekekalan massa.

Hukum Kekekalan Massa atau Hukum Lavoiser, berbunyi:

“Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap (sama)”.

Contoh:

2H +  1/2O₂ → H₂O

(4g) + (32g) = (36g) 

Dari reaksi diatas dapat diartikan bahwa massa produk adalah jumlah massa pereaksi (reaktan). Sehingga dapat disimpulkan bahwa massa pereaksi dengan massa produk adalah sama. Tidak adalah perubahan massa dalam suatu reaksi kimia.

Penerapan hukum kekekalan massa pada ilmu kimia tampak jelas pada konsep penyetaraan persamaan reaksi. 

Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Berbagai macam senyawa dibentuk oleh dua unsur atau lebih. Sebagai contoh adalah air (H₂O). Air dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur hidrogen dan oksigen. Seperti yang kita ketahui bahwa materi mempunyai massa, termasuk hidrogen dan oksigen. Lalu, bagaimana kita mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam satu molekul air?

Seorang ahli kimia Perancis, yang bernama Joseph Louis Proust (1754-1826), mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air. Hasil percobaannya diperoleh bahwa setiap 1 gram gas hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen akan menghasilkan 9 gram air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yang terbentuk. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust menemukan sebuah hukum yang terkenal dengan sebutan Hukum Perbandingan Tetap.

Hukum Perbandingan Tetap atau Hukum Proust berbunyi:

"Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap"

Contoh:

N +  3/2H₂ → NH₃

 

Senyawa NH₃terbentuk dari gabungan massa unsur nitrogen : massa unsur hidrogen. Perbandingan massa keduanya dapat diketahui dengan menghitung jumlah atom dari setiap unsur dalam senyawa dikalikan dengan massa atom relatifnya.

Diketahui Ar N = 14, Ar H = 1, jumlah atom N pada NH₃ = 1, dan jumlah atom H pada NH₃ = 3

Maka perbandingan massa N dan H dalam NH₃ adalah

1 Ar N : 3 Ar H

1 (14) : 3 (1) = 14 : 3 

Contoh lain dapat dilihat pada senyaw SO₃, perbandingan massa S dan massa O dalam SO₃ adalah:

S +  3/2O₂ → SO₃

1 Ar S : 3 Ar O

1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 3

Hukum Proust sangat berguna untuk mengetahui massa suatu unsur dalam senyawa apabila massa unsur lainnya diketahui. 

Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton) 

Komposisi kimia dari suatu senyawa ditunjukkan oleh rumus kimianya. Dalam senyawa, seperti air, dua unsur bergabung masing-masing menyumbangkan sejumlah atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Dari dua unsur dapat dibentuk beberapa senyawa dengan perbandingan berbeda-beda. misalnya, belerang dengan oksigen dapat membentuk senyawa SO₂ dan SO₃. Dari unsur hidrogen dan oksigen dapat dibentuk senyawa H₂O dan H₂O₂.

Dalton menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan didapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai Hukum Perbandingan Berganda.

Hukum Perbandingan Berganda atau Hukum Dalton berbunyi:

“Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana”.

Rumus empiris adalah rumus kimia yang menyatakan perbandingan terkecil jumlah atom-atom pembentuk senyawa. Misalnya senyawa etena yang memiliki rumus molekul C₂H₄, maka rumus empiris senyawa tersebut adalah CH₂. Dalam menentukan rumus empiris yang dicari terlebih dahulu adalah massa atau persentase massa dalam senyawa, kemudian dibagi dengan massa atom relatif (Ar) masing-masing unsur. Artinya untuk menentukan rumus empiris yang perlu dicari adalah perbandingan mol dari unsur-unsur dalam senyawa tersebut.

Pengertian, Ciri-Ciri dan Contoh Perubahan Kimia

Pengertian Perubahan Kimia 

Perubahan kimia disebut juga sebagai reaksi kimia yang ditunjukkan oleh perubahan pada benda atau zat tersebut yang bereaksi dengan zat lain yang menghasilkan suatu zat yang baru sebagai hasil dari suatu reaksi. Zat yang bereaksi disebut reaktan atau pereaksi, sedangkan zat hasil reaksi disebut produk.

Ciri-Ciri Perubahan Kimia 

Terjadinya suatu reaksi dapat dikenali dari ciri-ciri yang timbul pada saat dua zat direaksikan. Adapun ciri-ciri reaksi kimia dapat didasarkan adanya perubahan warna, terbentuknya endapan, terbentuknya gas, dan perubahan suhu.

Contoh Perubahan Kimia  

Contoh dari perubahan kimia diantaranya kertas terbakar menjadi asap dan abu, dan perkaratan besi. Kertas berubah menjadi zat baru yang berbeda dengan asalnya, demikian juga dengan besi yang teroksidasi menjadi oksida besi yang selanjutnya bereaksi dengan air membentuk karat. Salah satu contoh perubahan kimia yang dapat diamati adalah reaksi zat kapur pada cangkang telur dengan cuka dapur menghasilkan kalsium asetat, gas karbon dioksida dan air. Secara reaksi dapat ditulis sebagai berikut:

CaCO₃ (s) + CH₃COOH (aq) → CH₃COONa (aq) + CO₂ (g) + H₂O (aq)

1. Perubahan kimia yang menghasilkan gas

 

Berikut ini adalah contoh perubahan kimia yang lain yang menghasilkan gas yaitu:

1) Reaksi soda kue (NaHCO₃) dengan cuka dapur (CH₃COOH)

Balon diisi dengan soda kue tabung erlenmeyer atau bisa diganti dengan botol bekas) yang diisi dengan cuka dapur. Ke dalam balon diisi dengan soda kue, kemudian mulut balon ditutupkan pada mulut tabung erlenmeyer sehingga rapat. Balon diangkat hingga soda kue jatuh ke dalam tabung erlenmeyer.

Ketika soda kue masuk ke dalam tabung erlenmeyer terjadi reaksi antara soda kue dan cuka dapur yang ditunjukkan dengan balon mengembang karena berisi gas (CO₂) yang merupakan hasil reaksi antara cuka dapur dan soda kue.

Reaksi yang terjadi adalah:

NaHCO₃ (s) + CH­₃COOH (aq) → CH­₃COONa (ag) + CO₂ (g) + H₂O (aq)

Prinsip reaksi yang menghasilkan gas karbon dioksida (CO₂) dalam kehidupan sehari-hari digunakan dalam membuat roti agar roti mengembang. NaHCO₃ disebut sebagai soda kue karena digunakan dalam pembuatan kue. Pada suhu tinggi, soda kue akan bereaksi membentuk gas karbondioksida. Gelembung-gelembung gas karbondioksida tersebut terperangkap dalam adonan yang menjadikan adonan kue mengembang. Jika suhu pemanasan terlalu rendah, soda kue akan sulit bereaksi sehingga kue yang dihasilkan tidak mengembang dan waktu yang diperlukan lebih lama.

2) Batu karbida direaksikan dengan air akan menghasilkan gas karbida atau C₂H₂ (gas asetilena).
Batu karbida merupakan senyawa kalsium karbida yang biasa dipakai untuk mempercepat proses pematangan buah-buahan, rumus kimianya dari kalsium karbida adalah CaC₂.

CaC₂ (s) + 2H₂O (l) → Ca(OH)₂ (aq) + C₂H₂ (g) 

Gas karbida, C₂H₂ biasanya digunakan untuk mengisi balon gas, selain itu gas karbida digunakan dalam pengelasan logam (las karbid). 

3) Reaksi pirit atau besi sulfida (FeS) dengan larutan asam klorida (HCl)

Reaksi pirit dengan larutan asam klorida akan menghasilkan gas hidrogen sulfida (H₂S). Secara reaksi dapat ditulis:

FeS (s) + 2HCl (aq) → FeCl₂ (aq) + H+S (g) 

4) Reaksi batu pualam/ kapur (CaCO₃) dengan asam klorida (HCl)

Reaksi tersebut akan menghasilkan gas CO₂. Secara reaksi dapat ditulis:

CaCO₃ (s) + 2HCl (aq) → CaCl₂ (aq) + CO₂(g) + H₂O

Gas karbon dioksida digunakan sebagai pemadam api karena massa jenis CO₂ lebih besar daripada massa jenis udara. Pada saat gas CO₂ disemprotkan ke dalam bahan yang terbakar, api padam karena di sekitar bahan yang terbakar diselimuti CO₂ sehingga oksigen tidak dapat menyentuh zat yang dibakar. Gas karbon dioksida juga sering dimasukkan ke dalam minuman bersoda agar terasa lebih segar.

2. Perubahan kimia yang menghasilkan perubahan suhu/ temperatur

Berikut ini adalah contoh reaksi kimia yang menghasilkan perubahan suhu/ temperatur, yaitu:

1) Kapur tulis/ kapur tohor (CaO) dengan air (H₂O)

Reaksi tersebut akan menghasilkan perubahan suhu berupa kenaikan suhu (reaksi eksoterm). Secara reaksi dapat ditulis:

CaO (s) + 2H₂O (aq) → Ca(OH)₂ (aq) + H₂O (l) + kalor 

2) Pemanasan kalsium karbonat (CaCO₃)

Pemanasan kalsium karbonat akan terurai menjadi kalsium oksida dan gas karbondioksida serta menghasilkan perubahan suhu berupa kenaikan suhu. Secara reaksi dapat ditulis:

CaCO₃ (s) → CaO(s) + CO₂(g) + kalor 

3) Reaksi urea (CO(NH₂)₂) dengan air (H₂O)

Urea ketika dimasukkan ke dalam air akan menimbulkan penurunan suhu, sehingga suhu air tersebut menjadi dingin (reaksi endoterm). Secara reaksi dapat ditulis:

CO(NH₂)₂ (s) + H₂O (l)  → CO(NH₂)₂ (aq) + H₂O (l) 

3. Perubahan kimia yang menghasilkan endapan 

Ketika kita meniup air kapur yang warnanya putih bening, setelah di tiup maka warnanya menjadi putih keruh. Dalam hal ini terjadi reaksi antara air kapur (Ca(OH)₂) dengan karbondioksida (CO₂) hasil pernapasan. Terjadinya reaksi dapat diamati terbentuknya kalsium karbonat (CaCO₃) berwarna putih yang mengendap di dasar gelas jika dibiarkan beberapa saat. Secara reaksi dapat ditulis:

Ca(OH)₂ (aq) + CO₂ (g) → CaCO₃ + H₂O 

Dalam kehidupan sehari-hari, banyak terjadi perubahan kimia yang menghasilkan endapan, contohnya adalah dalam penjernihan air. Air keruh yang banyak mengandung lumpur dapat menjadi jernih setelah ditambah tawas. Hal ini terjadi karena tawas mampu mengendapkan lumpur. 

4. Perubahan kimia yang menghasilkan perubahan warna

Beberapa reaksi kimia terjadi dalam kehidupan sehari-hari yang memperlihatkan perubahan warna, misalnya:

1. Kayu yang di bakar akan berubah menjadi karbon atau arang.

2. Sepotong buah apel atau kentang atau pisang yang telah dikupas dan dibiarkan di udara terbuka, beberapa saat kemudian akan terlihat menjadi coklat. 

Bagian potongan buah tersebut terkena oksigen dari udara. Senyawa dalam buah bereaksi dengan oksigen menghasilkan senyawa yang berwarna coklat. Enzim dalam buah bertindak sebagai katalis, mempercepat reaksi. 

Lalu Bagaimana cara mencegah agar buah setelah diiris tidak berwarna menjadi coklat?

Salad yang biasanya terdiri dari apel, kemudian di tambahkan saus mayones, merupakan salah satu cara yang sederhana untuk mencegah buah dari proses kecoklatan, karena saus mayones melindungi buah apel dari udara, sehingga buah tidak berubah menjadi coklat.