Kalkulator Konsentrasi Larutan

Konsentrasi adalah jumlah zat terlarut dibagi massa seluruh larutan

Konsentrasi larutan garam (persen massa) dihitung dengan membagi massa garam yang larut dengan massa seluruh larutan, lalu mengalikannya dengan 100. Pembaginya bukan massa air, melainkan massa air ditambah garam. Karena itu, 10 g garam yang dilarutkan dalam 100 g air menghasilkan 10 ÷ 110 × 100 = 9,09 %, bukan 10 %. Untuk mendapat 10 %, larutkan 10 g garam dalam 90 g air. Satu liter air yang diberi 50 g garam menghasilkan larutan 4,77 %.

Kalkulator di atas menyelesaikan hitungan ini dengan persamaan tiga kolom (① zat yang dimasukkan + ② air = ③ larutan jadi). Jika jumlah yang diketahui diisi, konsentrasi ③ ditampilkan sekaligus dalam beberapa satuan seperti persen massa, ppm, g/L, dan mol/L. Pilihan “Capai konsentrasi target” menghitung arah sebaliknya, misalnya 500 g larutan garam 10 % memerlukan 50 g garam dan 450 g air. Untuk garam, gula, dan asam klorida, kalkulator memakai tabel massa jenis larutan pada 20 °C, sehingga volume sebenarnya juga bisa dihitung.

Kapan perlu menghitung konsentrasi

Banyak pekerjaan cukup dengan takaran perkiraan, tetapi ada juga yang hasilnya bergantung pada konsentrasi. Kalkulator ini berguna dalam situasi berikut.

• Mengerjakan soal kimia: untuk soal persen massa seperti mencampur dua larutan garam, menguapkan sebagian air, atau menambah garam. Rincian hitungan menampilkan massa garam yang larut dan rumusnya.
• Mengencerkan pemutih: Kemenkes menyebut larutan klorin 0,1 % (1.000 ppm) untuk disinfeksi permukaan dan 0,5 % (5.000 ppm) bila ada darah atau cairan tubuh. Takaran pemutih bergantung pada kadar klorin yang tertulis di label, jadi hitungannya perlu dilakukan per produk.
• Memasak: untuk air garam perendam, larutan garam untuk brine, atau sirup gula dengan persen yang sudah ditentukan resep. Hasilnya berbeda tergantung apakah resep menghitung persen terhadap air saja atau terhadap seluruh larutan. Untuk 10 % dengan 1 L air, garam yang dibutuhkan 110,9 g, bukan 100 g.
• Membuat larutan laboratorium: untuk larutan dengan molaritas tertentu, atau mengencerkan larutan induk pekat seperti asam klorida 36 % dan mencari berapa mL larutan induk yang harus diambil.

Cara memakai

1. Pilih metode: pilih “Hitung konsentrasi” jika jumlah yang dimasukkan sudah diketahui dan konsentrasinya yang dicari, atau “Capai konsentrasi target” jika konsentrasi yang diinginkan sudah ditentukan.
2. Pilih zat: garam, gula, dan asam klorida sudah dilengkapi tabel massa jenis dan massa molar. Untuk zat yang tidak ada di daftar, seperti pemutih atau pupuk, pilih “Input sendiri”, lalu isi massa molar hanya jika satuan mol diperlukan. Jika massa jenis larutan induk diketahui, isi juga.
3. Pilih isi ① dan ②: ① adalah zat murni (misalnya serbuk garam) atau larutan yang sudah ada (larutan induk). ② adalah air, larutan lain, atau penguapan. Untuk soal mencampur dua larutan garam, pilih larutan pada ① dan ②. Untuk soal penguapan, pilih “Penguapan” pada ②.
4. Isi jumlah dan satuan: pilih g, kg, mg atau mL, L di sisi kanan kolom. Air dan larutan yang dimasukkan dalam volume diubah ke massa dengan massa jenis pada 20 °C sebelum dihitung.
5. Capai konsentrasi target: isi konsentrasi target di ③, lalu isi satu dari tiga kolom jumlah yang sudah diketahui. Kolom yang terakhir diisi ditandai “Acuan”, dan dua kolom lainnya dihitung. Isi ③ jika jumlah larutan jadi sudah ditentukan, ② jika jumlah air yang tersedia diketahui, dan ① jika jumlah larutan induk yang tersedia diketahui.
6. Ganti satuan: tekan kolom “Dalam satuan lain” untuk melihat ③ dalam satuan itu. Pada mode capai target, konsentrasi yang sama ditulis ulang dalam satuan tersebut.

Cara menghitung

Kalkulator mengubah semua jumlah menjadi massa, lalu memakai prinsip bahwa massa zat terlarut tidak berubah saat dicampur.

1. Hitung konsentrasi: persen massa = zat terlarut ÷ (zat terlarut + air) × 100. Pada pencampuran dua larutan, hitung massa zat terlarut masing-masing, jumlahkan, lalu bagi dengan massa total. Pada penguapan, zat terlarut tetap dan hanya air yang berkurang.
2. Membuat konsentrasi target: jika massa larutan jadi W dan targetnya c, zat terlarut adalah W × c dan air adalah W − W × c. Jika massa air w yang dijadikan acuan, zat terlarut adalah w × c ÷ (1 − c).
3. Mencampur dua konsentrasi: untuk membuat konsentrasi c dari ① berkonsentrasi c₁ dan ② berkonsentrasi c₂, ① : ② = (c − c₂) : (c₁ − c) dalam massa. Jika diencerkan dengan air, c₂ = 0.
4. Satuan berbasis volume: g/L = persen massa × 10 × massa jenis (g/mL), dan mol/L = g/L ÷ massa molar. Karena itu larutan garam 4,77 % yang sama menjadi 47,7 g/L jika massa jenis dianggap 1, dan 49,24 g/L jika memakai massa jenis sebenarnya 1,0323 g/mL.
5. Faktor pengenceran: volume larutan jadi ÷ volume larutan induk, sama dengan g/L larutan induk ÷ g/L larutan jadi. Volume larutan induk = volume larutan jadi ÷ faktor pengenceran.

Persen massa = zat terlarut ÷ seluruh larutan × 100 · ppm = persen massa × 10.000 · mol/kg = mol zat terlarut ÷ kg air

Tabel konsentrasi garam dalam 1 L air

Nilai di bawah berlaku untuk garam yang dilarutkan dalam 1 L air (998,2 g) pada 20 °C. Volume dihitung dari tabel massa jenis CRC, sehingga 100 g garam membuat volumenya menjadi 1.032 mL, hanya sekitar 32 mL lebih banyak daripada airnya saja.

Jumlah garam dan air untuk tiap konsentrasi target

Garam yang diperlukan berbeda tergantung apakah yang ditentukan massa larutan jadi atau jumlah air yang tersedia. Jika 1 L air dijadikan acuan, massa larutan jadi lebih besar dari 1 kg karena garam ikut bertambah.

Larutan garam yang sama dalam berbagai satuan

Persen massa dan ppm adalah perbandingan massa dengan massa, jadi nilainya sama pada suhu berapa pun. g/L dan mol/L memakai 1 L larutan sebagai dasar sehingga melibatkan massa jenis, sedangkan molalitas (mol/kg) adalah mol zat terlarut dalam 1 kg air dan dihitung dari massa saja. Menurut NOAA, sekitar 3,5 % massa air laut adalah garam terlarut. Angka 0,9 % pada cairan infus NaCl adalah penulisan berbasis volume (b/v), yaitu 0,9 g dalam 100 mL larutan.

Volume tidak sekadar dijumlahkan

Jika 1 kg gula dan 1 kg air dicampur, massanya 2 kg, tetapi volumenya sekitar 1.627 mL, bukan 2 L. Hal ini terjadi karena molekul gula yang larut menempati ruang di antara molekul air. Akibatnya, resep sirup “gula 1 : air 1” yang ditakar dengan gelas menghasilkan konsentrasi yang berbeda dari takaran timbangan. Tabel berikut menunjukkan pertambahan volume yang sebenarnya ketika gula dilarutkan dalam 1 kg air.

Sirup 2 kg gula + 1 kg air (sirup 2:1) berkonsentrasi 66,67 %, sama dengan nilai kelarutan PubChem (1 g gula larut dalam 0,5 mL air), yaitu mendekati jenuh. Pada suhu ruang, sebagian gula mudah tersisa tidak larut.

Mengencerkan larutan induk dan faktor pengenceran

Saat larutan induk diencerkan dengan air, jumlah zat terlarut tetap dan hanya volumenya yang bertambah. Panduan Cara dan Langkah-langkah Disinfeksi Kemenkes (2020) mencantumkan takaran pemutih 100 mL yang diencerkan dengan 900 mL air, dengan konsentrasi klorin 0,5 %. Dokumen itu tidak menuliskan kadar klorin pada produk pemutihnya, jadi kalkulator memakai contoh pemutih berkadar 5 % pada label. Memasukkan “larutan induk 5 %, target 0,5 %, larutan jadi 1 L” menghasilkan 100 mL larutan induk dan 900 mL air, atau pengenceran 10 kali, sama dengan takaran Kemenkes. Untuk klorin 0,1 % (1.000 ppm) yang dipakai pada disinfeksi permukaan, hasilnya 20 mL larutan induk dan 980 mL air, yaitu pengenceran 50 kali.

Dengan cara yang sama, pengenceran 1.000 kali untuk larutan jadi 20 L memerlukan 20 mL larutan induk. Jika 20 L air yang dijadikan acuan, larutan induknya 20,02 mL, dan selisih kedua cara mengecil seiring faktor pengenceran yang makin besar. Kadar larutan induk berbeda antarproduk, jadi masukkan persen yang tertulis pada label.

Larutan laboratorium: molaritas dan pengenceran asam pekat

Larutan dengan molaritas (mol/L) tertentu paling akurat dibuat dengan menimbang zat terlarut, melarutkannya, lalu menambahkan air sampai volume total tepat pada garis tanda. Untuk 1 L larutan NaCl 1 mol/L, larutkan 58,44 g garam dan tepatkan sampai 1 L. Saat mengencerkan larutan induk pekat, hitung dulu molaritas larutan induk dari persen massa dan massa jenisnya. Menurut tabel CRC, asam klorida 36 % pada 20 °C bermassa jenis 1,1791 g/mL dan berkonsentrasi 11,64 mol/L, sehingga 500 mL larutan 1 mol/L memerlukan 42,95 mL larutan induk.

Reagen yang mengandung air kristal memiliki massa molar yang berbeda. Jika tembaga(II) sulfat pentahidrat (CuSO₄·5H₂O, sekitar 249,7 g/mol) dihitung dengan massa molar bentuk anhidratnya (CuSO₄, sekitar 159,6 g/mol), konsentrasi sebenarnya sekitar 36 % lebih rendah. Pada “Input sendiri”, isi massa molar sesuai rumus kimia yang tertulis pada botol. Gunakan alat pelindung diri dan ikuti tata tertib keselamatan laboratorium saat menangani asam pekat.

Kesalahan yang sering terjadi

• Membagi dengan massa air: 10 g garam dalam 100 g air adalah 9,09 %, bukan 10 %. Penyebutnya adalah massa total termasuk garam.
• Menganggap mL sama dengan g: 1 mL air pada 20 °C bermassa 0,9982 g sehingga hampir sama, tetapi 1 mL larutan garam 10 % bermassa 1,0707 g dan 1 mL larutan gula 50 % bermassa 1,2295 g. Larutan pekat yang ditakar dengan gelas akan berbeda massanya.
• Mencampur ppm dan mg/L: pada larutan encer nilainya hampir sama, tetapi makin pekat selisihnya makin besar. Larutan garam 4,77 % adalah 47.700 ppm dan 49.240 mg/L.
• Membaca ‘1 : 50’ sebagai 50 kali: larutan induk 1 bagian dengan air 50 bagian adalah pengenceran 51 kali. Jika petunjuk menyebut jumlah larutan induk dan air, hitung dengan angka itu.
• Melebihi batas kelarutan: pada 25 °C garam hanya larut sampai sekitar 26,47 % dan gula sampai sekitar 66,67 %. Walaupun hitungan menunjukkan konsentrasi lebih tinggi, kelebihannya tetap tidak larut.
• Menjumlahkan volume begitu saja: 50 g garam mudah dianggap 50 mL sehingga diperkirakan 1.050 mL, padahal 1 L air yang diberi 50 g garam sebenarnya sekitar 1.015 mL. Jika konsentrasi berbasis volume harus akurat, larutkan dulu, lalu tepatkan volume total pada garis tanda.

Batasan

• Acuan 20 °C: massa jenis air dan larutan adalah nilai pada 20 °C. Jika suhu berbeda, volume dan konsentrasi berbasis volume (g/L, mol/L) sedikit berubah, sedangkan persen massa, ppm, dan mol/kg tidak berubah.
• Rentang tabel massa jenis: tabel tersedia sampai 26 % untuk garam, 80 % untuk gula, dan 40 % untuk asam klorida. Nilai yang lebih pekat diperkirakan dengan memperpanjang interval terakhir tabel.
• Zat input sendiri: jika massa jenis tidak diketahui, 1 mL larutan dianggap bermassa sama dengan air. Jika massa jenis larutan induk diisi, nilainya diperkirakan dengan garis lurus antara air dan larutan induk. Pada larutan yang dipakai encer seperti pemutih, selisihnya kecil, tetapi nilai berbasis volume untuk larutan pekat bisa berbeda dari kenyataan.
• Kejenuhan: konsentrasi jenuh adalah nilai pada 25 °C. Jumlah yang tidak larut hanya diberi peringatan, dan konsentrasi tetap dihitung sesuai jumlah yang dimasukkan (seperti soal di buku pelajaran).
• Bukan pengganti pengukuran: konsentrasi pemakaian disinfektan dan bahan kimia mengikuti label produk dan panduan instansi resmi. Untuk percobaan yang memerlukan konsentrasi tepat, periksa dengan timbangan, labu ukur, atau hidrometer.

Sumber

• 01CRC Handbook of Chemistry and Physics: Concentrative Properties of Aqueous SolutionsTabel massa jenis, molalitas, dan molaritas per % massa pada 20 °C. Natrium klorida 10 % 1,0707 g/mL (1,901 mol/kg dan 1,832 mol/L), sukrosa 50 % 1,2295 g/mL, hidrogen klorida 36 % 1,1791 g/mL (11,642 mol/L)
• 02NIST Chemistry WebBook: WaterData termofisika, massa jenis air 0,998207 g/mL pada 20 °C dan 0,101325 MPa
• 03PubChem: Sodium Chloride (CID 5234)Kelarutan '36.0 g/100 g of water at 25 °C'
• 04PubChem: Sucrose (CID 5988)Kelarutan '1 g dissolves in 0.5 ml water'
• 05Kemenkes RI (Direktorat Kesehatan Lingkungan): Panduan Cara dan Langkah-langkah Disinfeksi (2020)Salinan di situs RS. Pemutih 100 mL diencerkan dengan 900 mL air menghasilkan konsentrasi klorin 0,5 %. Kadar klorin produk pemutih tidak dicantumkan pada tabel itu
• 06Kemenkes RI (Ditjen Kesehatan Lanjutan): artikel “Lingkungan Sehat, HAIs Minggat” (2022)Klorin 0,1 % (1000 ppm) untuk disinfeksi permukaan lingkungan, klorin 0,5 % (5000 ppm) bila ada darah dan cairan tubuh
• 07NOAA (Amerika Serikat): Why is the ocean salty?Salinitas rata-rata sekitar 35 per mil, sekitar 3,5 % massa air laut adalah garam terlarut
• 08DailyMed: 0.9 % Sodium Chloride Injection (Baxter), label250 mL mengandung 2,25 g natrium klorida dan 500 mL mengandung 4,5 g (0,9 g per 100 mL larutan, b/v)

Pertanyaan yang sering diajukan

Alat yang sering dipakai bersama