Konsentrasi

Dalam ilmu kimia, konsentrasi atau kepekatan adalah ukuran yang menggambarkan banyaknya zat di dalam suatu campuran yang dibagi dengan "volume total" dari campuran tersebut. Ada empat macam deskripsi kuantitatif konsentrasi, yaitu:

konsentrasi massa, konsentrasi molar, konsentrasi jumlah, dan konsentrasi volume.^[1] Istilah konsentrasi dapat diterapkan untuk semua jenis campuran, tetapi paling sering digunakan untuk menggambarkan jumlah zat yang terlarut di dalam larutan. Konsentrasi molar mempunyai variasi seperti konsentrasi normal dan konsentrasi osmotik.

Deskripsi kualitatif

Sering kali dalam situasi informal, bahasa non-teknis, konsentrasi dideskripsikan secara kualitatif, meskipun penggunaan kata sifat seperti "encer" untuk larutan dengan konsentrasi relatif rendah dan "pekat" untuk konsentrasi yang relatif tinggi. Untuk memekatkan suatu larutan, harus dilakukan salah satu, yaitu menambahkan zat terlarut lebih banyak (misalnya, alkohol), atau mengurangi jumlah pelarut (misalnya, air). Sebaliknya, untuk mengencerkan suatu larutan, harus dilakukan salah satu, yaitu menambah pelarut atau mengurangi jumlah zat terlarut. Terdapat suatu konsentrasi di mana tidak ada zat terlarut yang larut lagi dalam larutan, kecuali kedua zat tersebut sempurna bercampur. Pada titik ini, larutan dikatakan jenuh. Jika zat terlarut ditambahkan ke dalam larutan jenuh, ia tidak akan larut, kecuali dalam kondisi tertentu, yaitu kondisi supersaturasi. Dalam kondisi ini pemisahan fasa tidak terjadi, tetapi yang terjadi adalah pencampuran fasa, baik terpisah sempurna atau bercampur sebagai suspensi. Titik jenuh bergantung pada banyak variabel seperti temperatur ambien dan natur kimia yang pasti dari pelarut dan zat terlarut.

Notasi kuantitatif

Ada empat kuantitas yang menjelaskan konsentrasi:

Konsentrasi massa

Konsentrasi massa ${\displaystyle \rho _{i}}$ didefinisikan sebagai massa suatu konstituen ${\displaystyle m_{i}}$ dibagi dengan volume campuran ${\displaystyle V}$:

${\displaystyle \rho _{i}={\frac {m_{i}}{V}}}$

Satuan internasional: kg/m³.

Konsentrasi molar

Konsentrasi molar ${\displaystyle c_{i}}$ didefinisikan sebagai jumlah konstituen ${\displaystyle n_{i}}$ dibagi dengan volume campuran ${\displaystyle V}$:

${\displaystyle c_{i}={\frac {n_{i}}{V}}}$

Satuan internasional: mol/m³. Meskipun demikian, satuan yang lebih umum digunakan adalah mol/L (= mol/dm³).

Konsentrasi hitung

Konsentrasi hitung ${\displaystyle C_{i}}$ didefinisikan sebagai jumlah entitas konstituen ${\displaystyle N_{i}}$ dalam campuran dibagi dengan volume campuran ${\displaystyle V}$:

${\displaystyle C_{i}={\frac {N_{i}}{V}}}$

Satuan internasional: 1/m³.

Konsentrasi volume

Konsentrasi volume ${\displaystyle \phi _{i}}$ (jangan bingung dengan volume fraksi) didefinisikan^[1] sebagai volume konsetituen ${\displaystyle V_{i}}$ dibagi dengan volume campuran ${\displaystyle V}$:

${\displaystyle \phi _{i}={\frac {V_{i}}{V}}}$

Satuan internasional: m³/m³.

Kuantitas terkait

Beberapa kuantitas lain dapat digunakan untuk menjelaskan komposisi campuran. Perlu dicatat bahwa ini tidak bisa disebut konsentrasi.^[1]

Normalitas

Normalitas (kenormalan) didefinisikan sebagai konsentrasi molar ${\displaystyle c_{i}}$ dibagi dengan faktor ekivalensi ${\displaystyle f_{eq}}$. Karena definisi faktor ekivalensi bergantung pada konteks (bergantung pada reaksi yang diteliti), IUPAC dan NIST jarang menggunakan normalitas.

Molalitas

(Jangan bingung dengan Molaritas)

Molalitas larutan ${\displaystyle b_{i}}$ didefinisikan sebagai jumlah konstituen ${\displaystyle n_{i}}$ (dalam mol) dibagi dengan massa pelarut ${\displaystyle m_{pelarut}}$ (bukan massa larutan):

${\displaystyle b_{i}={\frac {n_{i}}{m_{pelarut}}}}$

Satuan internasional: mol/kg.

Fraksi mol

Fraksi mol ${\displaystyle x_{i}}$ didefinisikan sebagai jumlah konstituen ${\displaystyle n_{i}}$ (dalam mol) dibagi dengan jumlah total konstituen dalam campuran ${\displaystyle n_{tot}}$ (dalam mol):

${\displaystyle x_{i}={\frac {n_{i}}{n_{tot}}}}$

Satuan internasional: mol/mol. Namun, kadang bagian-per notasi sering digunakan untuk menjelaskan fraksi mol kecil.

Rasio mol

Rasio mol ${\displaystyle r_{i}}$ didefinisikan sebagai jumlah konstituen ${\displaystyle n_{i}}$ dibagi dengan jumlah total konstituen lainnya dalam campuran:

${\displaystyle r_{i}={\frac {n_{i}}{n_{tot}-n_{i}}}}$

Jika ${\displaystyle n_{i}}$ lebih kecil daripada ${\displaystyle n_{tot}}$, rasio mol hampir sama dengan fraksi mol.

Satuan internasional: mol/mol. Namun, kadang bagian-per notasi sering digunakan untuk menjelaskan rasio mol kecil.

Fraksi massa

Fraksi masa ${\displaystyle w_{i}}$ adalah fraksi salah satu zat dengan massa ${\displaystyle m_{i}}$ dibagi dengan massa total campuran ${\displaystyle m_{tot}}$:

${\displaystyle w_{i}={\frac {m_{i}}{m_{tot}}}}$

Satuan internasional: kg/kg. Namun, kadang bagian-per notasi sering digunakan untuk menjelaskan fraksi massa kecil.

Rasio massa

Rasio massa ${\displaystyle \zeta _{i}}$ didefinisikan sebagai massa konstituen ${\displaystyle m_{i}}$ dibagi dengan massa total seluruh konstituen lainnya dalam campuran:

${\displaystyle \zeta _{i}={\frac {m_{i}}{m_{tot}-m_{i}}}}$

Jika ${\displaystyle m_{i}}$ jauh lebih kecil daripada ${\displaystyle m_{tot}}$, rasio massa hampir sama dengan fraksi massa.

Satuan internasional: kg/kg. Namun, kadang bagian-per notasi sering digunakan untuk menjelaskan rasio massa kecil.

Pemekatan

Pemekatan adalah suatu proses untuk menaikkan suatu kadar zat tertentu yang ingin dipekatkan. Contoh paling gampang ada pada industri sirup, ekstrak buah (encer) yang terbentuk harus dipekatkan terlebih dulu untuk mencapai skala ekonomis tertentu sebelum layak dijual. Proses ini umumnya memakai medium panas untuk mengurangi kadar air yang ada sehingga kandungan ekstrak buah yang ada akan meningkat.

Kebergantungan kepada volume

Konsentrasi bergantung pada variasi volume larutan terutama karena ekspansi termalnya.

Tabel konsentrasi dan kuantitas terkait

Jenis konsentrasi	Simbol	Definisi	Satuan SI	satuan lain
konsentrasi massa	${\displaystyle \rho _{i}}$ atau ${\displaystyle \gamma _{i}}$	${\displaystyle {\frac {m_{i}}{V}}}$	kg/m3	g/100mL (=g/dL)
konsentrasi molar	${\displaystyle c_{i}}$	${\displaystyle {\frac {n_{i}}{V}}}$	mol/m3	M (=mol/L)
konsentrasi hitung	${\displaystyle C_{i}}$	${\displaystyle {\frac {N_{i}}{V}}}$	1/m3	1/cm3
konsentrasi volume	${\displaystyle \phi _{i}}$	${\displaystyle V_{i}/V}$	m3/m3
Kuantitas terkait	Simbol	Definisi	Satuan SI	satuan lain
normalitas		${\displaystyle {\frac {c_{i}}{f_{eq}}}}$	mol/m3	N (=mol/L)
molalitas	${\displaystyle b_{i}}$	${\displaystyle {\frac {n_{i}}{m_{pelarut}}}}$	mol/kg
fraksi mol	${\displaystyle x_{i}}$	${\displaystyle {\frac {n_{i}}{n_{tot}}}}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
rasio mol	${\displaystyle r_{i}}$	${\displaystyle {\frac {n_{i}}{n_{tot}-n_{i}}}}$	mol/mol	ppm, ppb, ppt
fraksi massa	${\displaystyle w_{i}}$	${\displaystyle {\frac {m_{i}}{m_{tot}}}}$	kg/kg	ppm, ppb, ppt
rasio massa	${\displaystyle \zeta _{i}}$	${\displaystyle {\frac {m_{i}}{m_{tot}-m_{i}}}}$	kg/kg	ppm, ppb, ppt

Lihat pula

• Rasio pengenceran
• Konsentrasi dosis
• Pengenceran serial
• Masalah pencampuran wine/air

Referensi