Konsentrasi Kimia Cara untuk Mengungkapkannya, Unit, Molalitas, dan Molaritas



itu konsentrasi kimia adalah ukuran numerik dari jumlah relatif zat terlarut dalam suatu larutan. Ukuran ini menyatakan hubungan zat terlarut berkenaan dengan jumlah atau volume pelarut atau larutan dalam satuan konsentrasi. Istilah "konsentrasi" terkait dengan jumlah zat terlarut yang ada: suatu larutan akan lebih terkonsentrasi sementara lebih banyak zat terlarut memiliki.

Unit-unit ini dapat berupa fisik ketika besaran massa dan / atau volume komponen larutan atau bahan kimia diperhitungkan, ketika konsentrasi zat terlarut dinyatakan dalam mol atau padanannya, dengan merujuk pada jumlah Avogadro.

Dengan demikian, melalui penggunaan berat molekul atau atom, dan jumlah Avogadro, dimungkinkan untuk mengubah satuan fisik menjadi satuan kimia ketika mengekspresikan konsentrasi zat terlarut tertentu. Oleh karena itu, semua unit dapat dikonversi untuk solusi yang sama.

Indeks

  • 1 Solusi diencerkan dan dipekatkan
  • 2 Cara untuk mengekspresikan konsentrasi
    • 2.1 Deskripsi kualitatif
    • 2.2 Klasifikasi berdasarkan kelarutan
    • 2.3 Notasi kuantitatif
  • 3 unit konsentrasi
    • 3.1 Unit konsentrasi relatif
    • 3.2 Unit konsentrasi encer
    • 3.3 Unit konsentrasi berdasarkan mol
    • 3.4 Formalitas dan normalitas
  • 4 Molaritas
    • 4.1 Latihan 1
    • 4.2 Latihan 2
  • 5 Normalitas
    • 5.1 Perhitungan
    • 5.2 Latihan 1
  • 6 Molalitas
    • 6.1 Latihan 1
  • 7 Rekomendasi dan catatan penting tentang konsentrasi kimia
    • 7.1 Volume larutan selalu lebih besar dari pelarut
    • 7.2 Utilitas Molaritas
    • 7.3 Rumus tidak dihafal tetapi unit atau definisi
  • 8 Referensi 

Solusi diencerkan dan dipekatkan

Bagaimana bisa diperhatikan jika konsentrasi sangat encer atau terkonsentrasi? Sekilas dengan manifestasi dari setiap sifat organoleptik atau kimianya; yaitu, mereka yang merasakan indera atau yang dapat diukur.

Gambar atas menunjukkan pengenceran konsentrasi kalium dikromat (K2Cr2O7), yang menunjukkan warna oranye. Dari kiri ke kanan Anda dapat melihat bagaimana warna mengurangi intensitasnya ketika konsentrasi diencerkan, menambahkan lebih banyak pelarut.

Pengenceran ini memungkinkan untuk memperoleh dengan cara ini konsentrasi yang diencerkan dari yang terkonsentrasi. Warna (dan sifat "tersembunyi" lainnya di dada oranye) berubah dengan cara yang sama seperti konsentrasinya, baik dengan unit fisik atau kimia.

Tapi apa unit konsentrasi kimianya? Diantaranya adalah molaritas atau konsentrasi molar suatu larutan, yang menghubungkan mol zat terlarut dengan volume total larutan dalam liter.

Anda juga memiliki molalitas atau juga dikenal sebagai konsentrasi molal, yang mengacu pada mol zat terlarut tetapi yang terkandung dalam jumlah standar pelarut atau pelarut yang tepat satu kilogram.

Pelarut ini bisa murni atau jika larutan mengandung lebih dari satu pelarut, molalitasnya akan menjadi mol dari zat terlarut per kilogram campuran pelarut..

Dan satuan ketiga konsentrasi kimia adalah normalitas atau konsentrasi normal suatu larutan yang menyatakan jumlah ekivalen kimia zat terlarut per liter larutan.

Unit di mana normalitas dinyatakan dalam ekuivalen per liter (Persamaan / L) dan dalam kedokteran konsentrasi elektrolit dalam serum manusia dinyatakan dalam miliequivalents per liter (mEq / L).

Cara mengekspresikan konsentrasi

Konsentrasi suatu solusi dapat dilambangkan dengan tiga cara utama, bahkan jika mereka memiliki variasi istilah dan unit yang besar, yang dapat digunakan untuk menyatakan ukuran nilai ini: deskripsi kualitatif, notasi kuantitatif dan klasifikasi dalam istilah kelarutan.

Bergantung pada bahasa dan konteks tempat Anda bekerja, Anda akan memilih satu dari tiga cara untuk mengekspresikan konsentrasi campuran.

Deskripsi kualitatif

Digunakan terutama dalam bahasa informal dan non-teknis, deskripsi kualitatif dari konsentrasi campuran dinyatakan dalam bentuk kata sifat, yang menunjukkan secara umum tingkat konsentrasi yang dimiliki suatu larutan..

Dengan cara ini, tingkat minimum konsentrasi sesuai dengan deskripsi kualitatif adalah solusi "terdilusi", dan maksimum adalah "terkonsentrasi".

Kita berbicara tentang larutan encer ketika larutan memiliki proporsi zat terlarut yang sangat rendah tergantung pada volume total larutan. Jika Anda ingin mencairkan larutan, Anda harus menambahkan jumlah pelarut yang lebih besar atau mencari cara untuk mengurangi zat terlarut.

Sekarang, kita berbicara tentang solusi terkonsentrasi ketika mereka memiliki proporsi zat terlarut yang tinggi tergantung pada volume total larutan. Untuk memekatkan suatu larutan, tambahkan lebih banyak zat terlarut, atau kurangi jumlah pelarut.

Dalam pengertian ini, deskripsi kualitatif disebut klasifikasi ini, tidak hanya karena tidak memiliki pengukuran matematis tetapi untuk kualitas empirisnya (dapat dikaitkan dengan fitur visual, bau dan rasa, tanpa perlu bukti ilmiah).

Klasifikasi berdasarkan kelarutan

Kelarutan konsentrasi menunjukkan kapasitas maksimum zat terlarut yang memiliki solusi, tergantung pada kondisi seperti suhu, tekanan dan zat yang dilarutkan atau ditangguhkan..

Solusi dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis sesuai dengan tingkat solutnya yang larut pada saat pengukuran: solusi tidak jenuh, jenuh dan jenuh..

- Larutan tak jenuh adalah larutan yang mengandung jumlah zat terlarut yang lebih sedikit dari mana larutan tersebut dapat larut. Dalam hal ini, solusinya belum mencapai konsentrasi maksimum.

- Larutan jenuh adalah larutan di mana jumlah maksimum zat terlarut telah larut dalam pelarut pada suhu tertentu. Dalam hal ini ada keseimbangan antara kedua zat dan solusinya tidak dapat menerima lebih banyak zat terlarut (karena akan terjadi endapan).

- Solusi jenuh memiliki lebih banyak zat terlarut daripada solusi akan menerima dalam kondisi kesetimbangan. Ini dicapai dengan memanaskan larutan jenuh, menambahkan lebih banyak zat terlarut dari biasanya. Sekali dingin tidak akan mengendapkan zat terlarut secara otomatis, tetapi gangguan apa pun dapat menyebabkan efek ini karena ketidakstabilannya.

Notasi kuantitatif

Pada saat mempelajari solusi yang akan digunakan dalam bidang teknis atau ilmiah, diperlukan ketelitian yang diukur dan dinyatakan dalam satuan, yang menggambarkan konsentrasi sesuai dengan nilai massa dan / atau volume yang tepat..

Itulah sebabnya ada serangkaian unit yang digunakan untuk mengekspresikan konsentrasi larutan dalam notasi kuantitatifnya, yang dibagi menjadi fisik dan kimia, dan yang pada gilirannya memiliki subdivisi sendiri..

Satuan konsentrasi fisik adalah yang dari "konsentrasi relatif", yang dinyatakan dalam persentase. Ada tiga cara untuk mengekspresikan konsentrasi persentase: persentase massa, persentase berdasarkan volume, dan persentase berdasarkan volume massa.

Sebaliknya, satuan konsentrasi kimia didasarkan pada jumlah molar, ekuivalen per gram, bagian per juta dan karakteristik lain dari zat terlarut sehubungan dengan larutan.

Unit-unit ini adalah yang paling umum untuk presisi tinggi ketika mengukur konsentrasi, dan inilah sebabnya mereka biasanya yang ingin Anda ketahui bekerja dengan solusi kimia.

Unit konsentrasi

Seperti dijelaskan di bagian sebelumnya, ketika menghitung konsentrasi larutan secara kuantitatif, perhitungan harus diatur oleh unit yang ada untuk tujuan itu..

Juga, unit konsentrasi dibagi menjadi orang-orang dari konsentrasi relatif, orang-orang dari konsentrasi diencerkan, orang-orang yang didasarkan pada mol, dan unit tambahan lainnya..

Unit konsentrasi relatif

Konsentrasi relatif adalah yang dinyatakan dalam persentase, seperti yang disebutkan di bagian sebelumnya. Unit-unit ini dibagi menjadi persentase massa-massa, persentase volume-volume, dan persentase volume-massa, dan dihitung sebagai berikut:

- % massa = massa zat terlarut (g) / massa larutan total (g) x 100

- % volume = volume zat terlarut (ml) / volume larutan total (ml) x 100

- % massa / volume = massa terlarut (g) / volume larutan total (ml) x 100

Dalam hal ini, untuk menghitung massa atau volume larutan total harus ditambahkan massa atau volume zat terlarut dengan massa pelarut..

Unit konsentrasi encer

Unit konsentrasi encer adalah unit yang digunakan untuk mengekspresikan konsentrasi yang sangat kecil itu dalam bentuk jejak dalam larutan encer; Penggunaan paling umum yang disajikan ke unit-unit ini adalah untuk menemukan jejak gas terlarut di yang lain, sebagai agen yang mencemari udara.

Unit-unit ini ditunjukkan dalam bentuk bagian per juta (ppm), bagian per miliar (ppb), dan bagian per triliun (ppt), dan dinyatakan sebagai berikut:

- ppm = 1 mg larutan / 1 L larutan

- ppb = 1 μg larutan / 1 L solusi

- ppt = 1 ng larutan / 1 L solusi

Dalam ekspresi ini mg sama dengan miligram (0,001 g), μg sama dengan mikrogram (0,000001 g) dan ng sama dengan nanogram (0,000000001 g). Unit-unit ini juga dapat dinyatakan dalam volume / volume.

Unit konsentrasi menurut mol

Satuan konsentrasi berdasarkan mol adalah dari fraksi molar, persentase molar, molaritas dan molalitas (dua terakhir ini lebih baik dijelaskan pada akhir artikel).

Fraksi mol suatu zat adalah fraksi dari semua molekul penyusunnya (atau atom) sebagai fungsi dari total molekul atau atom. Itu dihitung sebagai berikut:

XA = jumlah mol zat A / jumlah mol mol dalam larutan

Prosedur ini diulangi untuk zat-zat lain dalam larutan, dengan memperhitungkan jumlah XA + XB + XC ... harus sama dengan satu.

Persentase molar bekerja dengan cara yang mirip dengan XA, hanya itu tergantung pada persentase:

Persentase molar A = XA x 100%

Pada bagian terakhir, molaritas dan molalitas akan dibahas secara rinci.

Formalitas dan normalitas

Akhirnya, ada dua unit konsentrasi yang saat ini tidak digunakan: formalitas dan normalitas.

Formalitas suatu larutan mewakili jumlah formula-gram-berat per liter total larutan. Itu dinyatakan sebagai:

F = Tidak. Solusi P.F.G / L

Dalam ungkapan ini P.F.G sama dengan berat setiap atom zat, dinyatakan dalam gram.

Alih-alih, normalitas mewakili jumlah ekuivalen zat terlarut dibagi dengan liter larutan, seperti yang dinyatakan di bawah ini:

N = setara gram larutan terlarut / L

Dalam ungkapan tersebut, gram ekuivalen zat terlarut dapat dihitung dengan jumlah mol H+, OH- atau metode lain, tergantung pada jenis molekulnya.

Molaritas

Molaritas atau konsentrasi molar zat terlarut adalah satuan konsentrasi kimia yang mengekspresikan atau menghubungkan mol zat terlarut (n) yang terkandung dalam satu (1) liter (L) larutan.

Molaritas ditentukan oleh huruf kapital M dan untuk menentukan mol zat terlarut (n) gram zat terlarut (g) dibagi dengan berat molekul (MW) zat terlarut.

Juga, berat molekul PM dari zat terlarut diperoleh dari jumlah berat atom (PA) atau massa atom unsur-unsur kimia, dengan mempertimbangkan proporsi di mana mereka bergabung membentuk zat terlarut. Dengan demikian, soluuto yang berbeda memiliki anggota parlemen sendiri (walaupun ini tidak selalu terjadi).

Definisi-definisi ini dirangkum dalam formula berikut yang digunakan untuk melakukan perhitungan yang sesuai:

Molaritas: M = n (mol zat terlarut) / V (liter larutan)

Jumlah mol: n = g zat terlarut / PM zat terlarut

Latihan 1

Hitung Molaritas larutan yang disiapkan dengan 45 g Ca (OH)2 dilarutkan dalam 250 mL air.

Hal pertama yang harus dihitung adalah berat molekul Ca (OH)2 (kalsium hidroksida). Menurut rumus kimianya, senyawa ini adalah kation kalsium dan dua anion oksidator. Di sini berat elektron yang kurang atau tambahan untuk spesies dapat diabaikan, sehingga bobot atom diambil:

Jumlah mol zat terlarut akan menjadi:

n = 45 g / (74 g / mol)

n = 0,61 mol Ca (OH)2

0,61 mol zat terlarut diperoleh tetapi penting untuk diingat bahwa mol ini dilarutkan dalam 250 mL larutan. Sebagai definisi Molaritas adalah mol dalam a liter atau 1000 mL, maka aturan sederhana tiga harus dibuat untuk menghitung mol yang ada dalam 1000 mL larutan tersebut

Jika dalam 250 mL larutan ada => 0,61 mol zat terlarut

           Dalam 1000 mL larutan => x Ada berapa mol??

x = (0,61 mol) (1000 mL) / 250 mL

X = 2,44 M (mol / L)

Cara lain

Cara lain untuk mendapatkan mol untuk menerapkan formula mengharuskan Anda mengambil 250 mL ke liter, juga menerapkan aturan tiga:

Jika 1000 ml => adalah 1 liter

250 ml => x Berapa liter?

x = (250 mL) (1 L) / 1000 mL

x = 0,25 L

Mengganti dengan rumus Molaritas:

M = (0,61 mol zat terlarut) / (0,25 L larutan)

M = 2,44 mol / L

Latihan 2

Apa artinya solusi HCl adalah 2,5 M?

Solusi HCl adalah 2,5 molar, yang berarti bahwa satu liternya telah melarutkan 2,5 mol asam klorida.

Normalitas

Normalitas atau konsentrasi ekivalen adalah satuan konsentrasi kimia larutan yang ditunjuk dengan huruf kapital N. Unit konsentrasi ini menunjukkan reaktivitas zat terlarut dan sama dengan jumlah setara zat terlarut (Persamaan) antara volume larutan yang dinyatakan dalam liter.

N = Persamaan / L

Jumlah ekuivalen (Persamaan) sama dengan gram zat terlarut antara berat ekivalen (PEq).

 Persamaan = g zat terlarut / PEq

Berat ekivalen, atau juga dikenal sebagai gram ekuivalen, dihitung dengan memperoleh berat molekul zat terlarut dan membaginya dengan faktor ekuivalen yang untuk keperluan meringkas dalam persamaan disebut zeta delta (ΔZ).

PEq = PM / ΔZ

Perhitungan

Perhitungan normalitas akan memiliki variasi yang sangat spesifik dalam faktor ekuivalen atau ΔZ, yang juga tergantung pada jenis reaksi kimia di mana spesies terlarut atau reaktif berpartisipasi. Beberapa kasus variasi ini dapat disebutkan di bawah:

-Ketika asam atau basa, ΔZ atau faktor yang setara, itu akan sama dengan jumlah ion hidrogen (H+)  atau OH hidroksil- memiliki zat terlarut. Misalnya, asam sulfat (H2SO4) memiliki dua ekuivalen karena memiliki dua proton asam.

-Ketika sampai pada reaksi reduksi oksidasi ΔZ akan sesuai dengan jumlah elektron yang terlibat dalam proses oksidasi atau reduksi tergantung pada kasus spesifik. Di sini ikut berperan menyeimbangkan persamaan kimia dan spesifikasi reaksi.

-Juga, faktor ekuivalen atau ΔZ ini akan sesuai dengan jumlah ion yang mengendap dalam reaksi yang diklasifikasikan sebagai presipitasi.

Latihan 1

Tentukan Normalitas 185 g Na2SO4 yang ada di 1,3 L solusi.

Berat molekul zat terlarut dari larutan ini akan dihitung terlebih dahulu:

Langkah kedua adalah menghitung faktor ekuivalen atau ΔZ. Dalam hal ini, karena natrium sulfat adalah garam, valensi atau muatan kation atau logam Na+, yang akan dikalikan dengan 2, yang merupakan subskrip formula kimia garam atau zat terlarut:

Na2SO4 => ΔZ = Kation Valencia x Subindex

ΔZ = 1 x 2

Untuk mendapatkan bobot yang setara itu diganti dalam persamaan masing-masing:

 PEq = (142,039 g / mol) / (2 Eq / mol)

 PEq = 71,02 g / Persamaan

Dan kemudian Anda dapat melanjutkan untuk menghitung jumlah setara, lagi menggunakan perhitungan sederhana lain:

Persamaan = (185 g) / (71,02 g / Persamaan)

Jumlah setara = 2.605 Persamaan

Akhirnya, dengan semua data yang diperlukan, normalitas sekarang dihitung dengan mengganti menurut definisi:

 N = 2.605 Persamaan / 1,3 L

N = 2.0 N

Molalitas

Molality ditunjuk oleh huruf kecil m dan sama dengan mol zat terlarut yang ada dalam satu (1) kilogram pelarut. Ini juga disebut konsentrasi molal dan dihitung dengan rumus berikut:

m = mol terlarut / Kg pelarut

Sementara Molaritas membentuk hubungan mol mol zat terlarut yang terkandung dalam satu (1) liter larutan, molalitas menghubungkan mol mol zat terlarut yang ada dalam satu (1) kilogram pelarut.

Dalam kasus-kasus yang solusinya dibuat dengan lebih dari satu pelarut, molalitas akan mengekspresikan sama dengan mol dari zat terlarut per kilogram campuran pelarut.

Latihan 1

Tentukan molalitas larutan yang disiapkan dengan mencampur 150 g sukrosa (C12H22011) dengan 300 g air.

Berat molekul sukrosa ditentukan pertama kali untuk melanjutkan menghitung mol larutan dalam larutan ini:

Jumlah mol sukrosa dihitung:

n = (150 g sukrosa) / (342.109 g / mol)

n = 0,438 mol sukrosa

Setelah gram pelarut dibawa ke kilogram untuk menerapkan formula akhir.

Mengganti kemudian:

m = 0,438 mol sukrosa / 0,3 kilogram air

m = 1,46 mol C12H22011/ Kg H2O

Meskipun saat ini ada perdebatan tentang ekspresi final dari molalitas, hasil ini juga dapat dinyatakan sebagai:

1,26 m12H22011 atau 1,26 molal

Dalam beberapa kesempatan, dianggap menguntungkan untuk menyatakan konsentrasi larutan dalam hal molalitas, karena massa zat terlarut dan pelarut tidak mengalami sedikit fluktuasi atau perubahan yang tidak jelas karena pengaruh suhu atau tekanan; seperti halnya dalam larutan dengan zat terlarut gas.

Selain itu, ditunjukkan bahwa unit konsentrasi yang mengacu pada zat terlarut tertentu tidak berubah oleh adanya zat terlarut lainnya dalam pelarutan..

Rekomendasi dan catatan penting tentang konsentrasi kimia

Volume larutan selalu lebih besar dari pelarut

Ketika latihan solusi diselesaikan, kesalahan menafsirkan volume solusi seolah-olah pelarut itu muncul. Misalnya, jika satu gram bubuk cokelat dilarutkan dalam satu liter air, volume larutannya tidak sama dengan satu liter air..

Kenapa tidak Karena zat terlarut akan selalu menempati ruang antar molekul pelarut. Ketika pelarut memiliki afinitas tinggi untuk zat terlarut, perubahan volume setelah pembubaran dapat ditertawakan atau diabaikan.

Tetapi, jika tidak, dan bahkan lebih banyak lagi jika jumlah zat terlarutnya besar, perubahan volume harus diperhitungkan. Menjadi demikian: Vsolvente + Vsoluto = Vsolución. Hanya dalam larutan encer atau di mana jumlah zat terlarut kecil, valid Vsolvente = Vsolution.

Kesalahan ini harus selalu diingat terutama ketika bekerja dengan zat terlarut cair. Misalnya, jika alih-alih melarutkan bubuk cokelat, madu dilarutkan dalam alkohol, maka volume madu yang ditambahkan akan memiliki efek signifikan pada total volume larutan..

Oleh karena itu, dalam kasus ini, volume zat terlarut harus ditambahkan ke volume pelarut.

Utilitas Molaritas

-Mengetahui Molaritas dari larutan terkonsentrasi memungkinkan untuk melakukan perhitungan pengenceran menggunakan rumus sederhana M1V1 = M2V2, di mana M1 sesuai dengan Molaritas awal larutan dan M2 Molaritas larutan yang ingin Anda siapkan dari larutan dengan M1.

-Mengetahui Molaritas suatu solusi, Anda dapat dengan mudah menghitung Normalitas solusi menggunakan rumus berikut: Normalitas = jumlah setara x M

Rumus tidak dihafal tetapi unit atau definisi

Namun, memori terkadang gagal mengingat semua persamaan yang relevan dengan perhitungan konsentrasi. Untuk ini, sangat berguna untuk memiliki definisi yang jelas dari setiap konsep.

Dari definisi tersebut, unit ditulis menggunakan faktor konversi untuk mengekspresikan yang sesuai dengan apa yang ingin Anda tentukan.

Misalnya, jika Anda memiliki molalitas dan Anda ingin mengubahnya menjadi normal, lanjutkan sebagai berikut:

(pelarut mol / Kg) x (kg / 1000g) (pelarut g / mL) (larutan pelarut / mL) (1000 mL / L) (Persamaan / mol)

Perhatikan bahwa (g pelarut / mL) adalah densitas pelarut. Istilah (mL larutan pelarut / mL) mengacu pada berapa banyak volume larutan yang benar-benar sesuai dengan pelarut. Dalam banyak latihan istilah terakhir ini sama dengan 1, untuk alasan praktis, meskipun tidak pernah sepenuhnya benar.

Referensi

  1. Kimia Pendahuluan- 1st Edisi Kanada. Unit Konsentrasi Kuantitatif. Bab 11 Solusi. Diambil dari: opentextbc.ca
  2. Wikipedia. (2018). Konsentrasi Setara Diambil dari: en.wikipedia.org
  3. PharmaFactz. (2018). Apa itu molaritas? Diambil dari: pharmafactz.com
  4. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Edisi ke-8). Belajar CENGAGE, hlm. 101-103, 512, 513.
  5. Solusi Berair-Molaritas. Diambil dari: chem.ucla.edu
  6. Quimicas.net (2018). Contoh Normalitas. Diperoleh dari: quimicas.net.