Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12 · Grades 1–12

9Larutan dan Kelarutan

Sebotol air soda dibuka: terdengar desis, dan serbuan gelembung kecil naik entah dari mana. Sedetik sebelumnya air itu tampak sangat jernih, padahal selama itu ada gas yang larut di dalamnya. Padatan larut, cairan larut, dan gas pun larut — tetapi tidak pernah tanpa batas. Bab ini menamai bagian-bagian sebuah larutan dan mengukur berapa banyak suatu zat yang dapat ditampung sebuah cairan.

Yang sudah kamu ketahui

Padatan yang larut dalam air hilang dari pandangan dan membiarkan cairannya jernih; cairan jernih itu adalah larutan, dan zat yang larut masih ada di dalamnya (Bab 2). Larutan adalah campuran homogen spesies-spesies kimia (Bab 8). Menguapkan airnya mengembalikan padatan yang larut (Bab 3).

Membuka sebotol air soda: gas yang larut keluar sebagai gelembung.

9.1 Zat terlarut dan pelarut

Definisi 9.1 (Zat terlarut, pelarut, larutan berair)

Dalam sebuah larutan, zat yang larut disebut zat terlarut, dan cairan tempat zat itu larut disebut pelarut. Jika pelarutnya air, larutan itu disebut larutan berair.

Contoh 9.2 (Pelarut selain air)

Air adalah pelarut yang paling umum, tetapi bukan satu-satunya. Cat kuku tidak larut dalam air; cat kuku larut dalam propanon (aseton), pelarut dalam cairan penghapus cat kuku. Gemuk dan cat minyak larut dalam tiner. Banyak obat dilarutkan dalam etanol. Sebuah larutan dapat memiliki beberapa zat terlarut: air laut mengandung garam terlarut dan banyak zat lain.

Keselamatan

Propanon (aseton): cairan dan uap yang sangat mudah menyala (GHS02); menyebabkan iritasi mata dan uapnya dapat menimbulkan kantuk atau pusing (GHS07). Zat ini dipakai di ruangan yang berventilasi, jauh dari api.

Proposisi 9.3 (Massa-massanya dijumlahkan)

Massa sebuah larutan sama dengan massa pelarut ditambah massa zat terlarut yang larut: tidak ada yang hilang ketika sebuah padatan larut, meskipun padatan itu tidak terlihat lagi.

Melarutkan 10\, g gula dalam 100\, g air menghasilkan 110\, g larutan (massa gelas kimianya tidak dihitung). — Melarutkan $10\,\mathrm{g}$ gula dalam $100\,\mathrm{g}$ air menghasilkan $110\,\mathrm{g}$ larutan (massa gelas kimianya tidak dihitung).

9.2 Kejenuhan dan kelarutan

Definisi 9.4 (Larutan jenuh)

Sebuah larutan disebut larutan jenuh jika larutan itu tidak dapat melarutkan lagi zat terlarutnya: zat terlarut yang ditambahkan tetap berada di dasar, tidak larut, selama apa pun kita mengaduk.

Definisi 9.5 (Kelarutan)

Yang disebut kelarutan suatu zat terlarut dalam suatu pelarut adalah massa zat terlarut terbesar yang dapat dilarutkan oleh sejumlah tertentu pelarut, pada suhu tertentu. Untuk padatan dalam air, kelarutan sering dinyatakan dalam gram per liter (atau per kilogram) air.

Proposisi 9.6 (Beberapa kelarutan dalam air)

Kelarutan dalam air yang terukur sangat berbeda-beda:

zat terlarut	kelarutan dalam air	kondisi
gula (sukrosa)	sekitar $2000\,\mathrm{g}$ per liter air	suhu kamar
garam (natrium klorida)	$360\,\mathrm{g}$ per kilogram air	$25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$
karbon dioksida	sekitar $1.5\,\mathrm{g}$ per liter	$25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , di bawah gasnya
oksigen	sekitar $0.04\,\mathrm{g}$ per liter	$20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , di bawah gasnya
pasir, kapur tulis	praktis tidak ada	—

Seliter air dapat melarutkan gula yang lebih berat daripada air itu sendiri, tetapi oksigen setengah gram pun tidak.

Metode 9.7 (Akankah semuanya larut?)

Untuk mengetahui apakah zat terlarut bermassa $m$ larut seluruhnya dalam sejumlah volume air:

carilah kelarutan zat terlarut itu (dalam g per liter air);
hitung massa terbesar yang dapat dilarutkan oleh volume air itu;
bandingkan dengan $m$ : jika $m$ lebih kecil, semuanya larut; jika $m$ lebih besar, larutannya jenuh dan sisanya tetap berada di dasar.

Contoh 9.8 (Garam dalam segelas air)

Dapatkah $50\,\mathrm{g}$ garam larut dalam $200\,\mathrm{mL}$ air (sekitar $200\,\mathrm{g}$ )? Satu kilogram air melarutkan paling banyak $360\,\mathrm{g}$ garam, jadi $200\,\mathrm{g}$ air melarutkan paling banyak $360 \times \frac{200}{1000} = 72\,\mathrm{g}$ . Karena $50 < 72$ , semua garam itu larut.

Menambahkan garam makin banyak ke dalam air yang sama. Begitu larutannya jenuh, garam tambahan tetap berada di dasar.

Di laboratorium — Menjenuhkan air garam

Guru menambahkan garam ke dalam $100\,\mathrm{mL}$ air sesendok demi sesendok, sambil mengaduk dengan baik setiap kali. Sendok-sendok pertama menghilang; lalu satu sendok tidak larut seluruhnya lagi dan butiran putih tetap berada di dasar: larutannya jenuh. Penimbangan garam yang dipakai menunjukkan bahwa sekitar $36\,\mathrm{g}$ telah larut.

9.3 Cairan yang dapat bercampur dan yang tidak

Definisi 9.9 (Cairan yang dapat bercampur dan yang tidak)

Dua cairan disebut dapat bercampur jika, setelah dicampur, keduanya membentuk satu cairan homogen. Keduanya disebut tidak dapat bercampur jika keduanya memisah menjadi dua lapisan, dengan yang lebih ringan di atas.

Contoh 9.10 (Air dengan etanol, air dengan minyak)

Air dan etanol dapat bercampur: setelah dikocok bersama, keduanya membentuk satu cairan jernih. Air dan minyak tidak dapat bercampur: sekuat apa pun dikocok, minyak naik kembali dan terapung di atas air sebagai lapisan tersendiri. Dalam stoples saus salad, minyak terapung di atas cuka, yang sebagian besar berupa air.

Cairan yang dapat bercampur membentuk satu lapisan; cairan yang tidak dapat bercampur membentuk dua.

Saus salad: minyak dan cuka tidak dapat bercampur.

9.4 Gas pun larut

Proposisi 9.11 (Gas yang larut)

Gas larut dalam air, sedikit. Minuman bersoda dibuat dengan melarutkan karbon dioksida ke dalamnya di bawah tekanan dalam botol tertutup; ketika botol dibuka, sebagian gas keluar kembali sebagai gelembung. Air yang bersentuhan dengan udara mengandung sedikit oksigen terlarut, yang diambil ikan melalui insangnya. Gas lebih sedikit larut dalam air hangat daripada dalam air dingin: minuman bersoda yang hangat lebih cepat kehilangan sodanya.

Contoh 9.12 (Samudra dan karbon dioksida)

Samudra bersentuhan dengan udara di atas dua pertiga permukaan Bumi. Karbon dioksida dari udara larut di dalamnya, sehingga samudra menyerap sebagian karbon dioksida yang dilepaskan manusia ke udara.

Akuarium: gelembung udara menjaga agar air tetap mengandung oksigen terlarut untuk ikan-ikan.

9.5 Latihan

Latihan 9.1 ★

Dalam air gula, sebutkan zat terlarut dan pelarutnya. Apakah air gula itu larutan berair?

Solusi

Solusi Latihan 9.1.

Zat terlarut: gula. Pelarut: air. Ya, pelarutnya air: air gula adalah larutan berair.

Latihan 9.2 ★

Apa itu larutan jenuh? Bagaimana kamu dapat melihat bahwa sebuah larutan sudah jenuh?

Solusi

Solusi Latihan 9.2.

Larutan yang tidak dapat melarutkan lagi zat terlarutnya. Zat terlarut yang ditambahkan ke dalamnya tetap tidak larut di dasar.

Latihan 9.3 ★

$20\,\mathrm{g}$ garam dilarutkan dalam $250\,\mathrm{g}$ air. Berapa massa larutannya?

Solusi

Solusi Latihan 9.3.

$250 + 20 = 270\,\mathrm{g}$ .

Latihan 9.4 ★

Dapat bercampur atau tidak dengan air: etanol, minyak goreng, cuka?

Solusi

Solusi Latihan 9.4.

Etanol: dapat bercampur. Minyak goreng: tidak dapat bercampur. Cuka: dapat bercampur (sebagian besar cuka berupa air).

Latihan 9.5 ★

Sebutkan pelarut dalam cairan penghapus cat kuku dan jelaskan arti kedua piktogramnya.

Solusi

Solusi Latihan 9.5.

Propanon (aseton). GHS02: sangat mudah menyala; GHS07: menyebabkan iritasi mata, uapnya dapat menimbulkan kantuk atau pusing.

Latihan 9.6 ★★

Dengan kelarutan garam, tentukan massa garam terbesar yang dapat dilarutkan oleh $500\,\mathrm{g}$ air pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ .

Solusi

Solusi Latihan 9.6.

$360 \times \frac{500}{1000} = 180\,\mathrm{g}$ .

Latihan 9.7 ★★

$80\,\mathrm{g}$ garam diaduk ke dalam $200\,\mathrm{g}$ air pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Apakah semuanya larut? Jika tidak, berapa massa yang tertinggal di dasar?

Solusi

Solusi Latihan 9.7.

$200\,\mathrm{g}$ air melarutkan paling banyak $360 \times \frac{200}{1000} = 72\,\mathrm{g}$ . Tidak: $80 - 72 = 8\,\mathrm{g}$ tertinggal di dasar.

Latihan 9.8 ★★

$25\,\mathrm{g}$ gula dilarutkan dalam $225\,\mathrm{g}$ air. Berapa persen massa larutan itu yang berupa gula?

Solusi

Solusi Latihan 9.8.

Massa larutannya $225 + 25 = 250\,\mathrm{g}$ ; $\frac{25}{250} = 10\,\%$ .

Latihan 9.9 ★★

Lihatlah gambar tiga gelas kimia berisi air garam. Di gelas kimia mana garam masih dapat larut lagi?

Solusi

Solusi Latihan 9.9.

Di gelas kimia pertama, tempat semua garam telah larut dan larutannya belum jenuh.

Latihan 9.10 ★★

Mengapa sebotol air soda berdesis ketika dibuka, dan tidak sebelumnya?

Solusi

Solusi Latihan 9.10.

Karbon dioksida dilarutkan di bawah tekanan dalam botol yang tertutup. Membukanya menurunkan tekanan: air dapat menampung lebih sedikit gas, dan gas yang berlebih keluar sebagai gelembung.

Latihan 9.11 ★★★

Seliter air dapat melarutkan sekitar $2000\,\mathrm{g}$ gula tetapi hanya sekitar $0.04\,\mathrm{g}$ oksigen. Berapa kali lebih banyak gula itu dibandingkan oksigen?

Solusi

Solusi Latihan 9.11.

$2000 \div 0.04 = 50\,000$ kali lebih banyak.

Latihan 9.12 ★★★

Pada musim panas, air kolam menjadi hangat dan ikan-ikan naik ke permukaan untuk menghirup udara. Pakailah bab ini untuk menjelaskan mengapa.

Solusi

Solusi Latihan 9.12.

Gas lebih sedikit larut dalam air hangat: kolam yang hangat mengandung lebih sedikit oksigen terlarut, dan ikan-ikan kekurangan oksigen.

9.6 Soal: Air Garam Pembuat Keju

Soal 9.1

Soal akhir pekan — bak air garam jenuh untuk keju, dan apa yang dilakukan panas musim panas terhadapnya

Banyak keju direndam beberapa jam dalam bak air garam: air yang jenuh garam. Seorang pembuat keju mengisi sebuah bak dengan $20\,\mathrm{L}$ air ( $20\,\mathrm{kg}$ ) dan menambahkan garam sampai ada sebagian yang tetap tidak larut di dasar. Anggaplah kelarutan garam $360\,\mathrm{g}$ per kilogram air.

Bagian I — Istilah.

Dalam air garam itu, mana zat terlarut dan mana pelarutnya?
Apa arti “jenuh” bagi air garam itu?
Mengapa pembuat keju menambahkan garam sampai sedikit tertinggal di dasar?

Bagian II — Membuat air garam.

Berapa massa garam yang larut dalam $20\,\mathrm{kg}$ air itu?
Berapa massa air garamnya (tanpa garam yang tidak larut)?
Berapa persen massa air garam itu yang berupa garam? Bulatkan ke bilangan bulat terdekat.
Suatu hari hanya $5\,\mathrm{kg}$ garam yang ditambahkan. Apakah air garam itu jenuh? Berapa banyak garam lagi yang masih dapat dilarutkannya?

Bagian III — Musim panas yang terik. Selama satu minggu yang panas, $5\,\mathrm{L}$ ( $5\,\mathrm{kg}$ ) air menguap dari air garam jenuh pada Bagian II, dan tidak ada garam yang hilang.

Berapa banyak air yang tersisa di dalam bak?
Berapa massa garam yang masih dapat dilarutkan oleh air ini?
Apa yang terjadi pada garam yang tidak dapat ditampung lagi oleh air yang tersisa?
Bagaimana pembuat keju dapat melihat, dengan mata, bahwa hal itu telah terjadi?
Hitung massa garam yang telah mengkristal di dasar bak.

Solusi

Solusi Soal 9.1.

1. Zat terlarut: garam. Pelarut: air.

2. Air itu menampung garam sebanyak yang dapat ditampungnya: tidak ada garam lagi yang dapat larut di dalamnya.

3. Garam yang tidak larut di dasar membuktikan bahwa air garam itu jenuh: air itu menampung garam sebanyak mungkin.

4. $360 \times 20 = 7200\,\mathrm{g} = 7.2\,\mathrm{kg}$ .

5. $20 + 7.2 = 27.2\,\mathrm{kg}$ .

6. $\frac{7.2}{27.2} \approx 0.26$ : sekitar $26\,\%$ .

7. Tidak: airnya dapat melarutkan $7.2\,\mathrm{kg}$ . Air itu masih dapat melarutkan $7.2 - 5 = 2.2\,\mathrm{kg}$ .

8. $20 - 5 = 15\,\mathrm{kg}$ air ( $15\,\mathrm{L}$ ).

9. $360 \times 15 = 5400\,\mathrm{g} = 5.4\,\mathrm{kg}$ .

10. Garam itu keluar dari larutan sebagai kristal padat: garam itu mengkristal dan turun ke dasar.

11. Kristal-kristal putih baru muncul dan menumpuk di dasar bak.

12. $7.2 - 5.4 = 1.8\,\mathrm{kg}$ garam telah mengkristal.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 852 istilah di glosarium