Kimia : Persentase dan Kadar Zat dalam Campuran/Larutan

Ilustrasi gambar diatas melukiskan bahwa rokok merupakan benda yang terdiri atas berbagai macam zat. Zat pada rokok yang paling berbahaya adalah tar, nikotin dan karbon monoksida. Jadi rokok merupakan contoh campuran dari berbagai macam zat.

Pada bahasan kali ini kita akan mempelajari kadar zat yang terdapat dalam campuran. Kadar zat dalm campuran meliputi persen [%] dan bpj [bagian perjuta].

1. Persentase [%]

Merupakan nilai bagian zat terhadap jumlah total campuran.

% Zat $=\frac{Bagian\;zat}{Jumlah\;total\;campuran}\times100 $ %

Persentase terbagi atas : 

Persen massa 

Persen volume

% Volume$=\frac{Volume\;Bagian\;zat}{Jumlah\;total\;volume\;campuran}\times100 $ %

Persen massa terhadap volume (% m/v)

% Zat $=\frac{Massa\;Bagian\;Volume\;zat}{Jumlah\;total\;Volume\;campuran}\times100 $ %

a. Persen massa (%m/m)

%Massa $=\frac{Massa\;Bagian\;zat}{Jumlah\;total\;massa\;campuran}\times100 $ %

Contoh, zat A dan zat B saling bercampur maka persen massa dirumuskan :

%Massa $=\frac{Massa\;Bagian\;zat}{Jumlah\;total\;massa\;campuran}\times100 $ %

%Massa A $=\frac{Massa\;A}{Massa\;A + Massa\;B}\times100 $ %

Contoh soal 1:

 jika 30 g gula dilarutkan dalam 120 g air, tentukan prosentase larutan gula !

Pemmbahasannya 

mA = massa gula = 30 g 

 mB = massa air = 120 g

%Massa A $=\frac{Massa\;A}{Massa\;A + Massa\;B}\times100 $ %

%Massa A $=\frac{30}{30 + 120}\times100 $ %

%Massa A $=\frac{30}{150}\times100 $ %

%Massa A $=\frac{30}{150}\times100 $ %

%Massa A $=\frac{3000}{150}$ %

%Massa A $=20$ %

Contoh soal 2 

Sirup mengandung kadar gula 40% massa. Tentukan massa gula dalam 800 g sirup !

Pembahasannya 

 % gula = % A = 40%

Massa larutan = mA + mB = 800 g

%Massa A $=\frac{Massa\;A}{Massa\;A + Massa\;B}\times100 $ %

40 % $=\frac{Massa\;A}{800\;gram}\times100 $ %

40 %$ \times 800 =Massa\;A\times100 $ %

32000 % $ = Massa\;A\times100 $ %
$Massa\;A = \frac{32000}{100}$ %
$Massa\;A = 320\;gram$

Contoh soal 3 : Jika 60 g garam dilarutkan dalam air hingga diperoleh larutan garam 15 % m/m, tentukan massa air yang digunakan !

Pembahasannya
massa garam = mA = 60%

5 garam = % A = 15 %

%Massa A $=\frac{Massa\;A}{Massa\;A + Massa\;B}\times100 $ %
15 % $=\frac{60\;gram}{60\;gram + Massa\;B}\times100 $ %
15 % $ \times 60\;gram + Massa\;B=60\;gram\times100 $ %
15 % $ \times (60\;gram + Massa\;B)=60\;gram\times100 $ %
$  900+ 15\;Massa\;B=6000 $ %
$  15\;Massa\;B=6000 -  900 $ %
$  15\;Massa\;B=5100$ gram
$Massa\;B=\frac{5100}{15}$ gram
$Massa\;B=340\;gram$

b. Persen Volume

berlaku untuk zat terlarut yang berwujud cair dengan zat pelarut yang juga berwujud cair.
% A $=\frac{Volume\;A}{Volume\;A + Volume\;B}\times100 $ %

Contoh soal 1 : 

Jika 20 L cuka murni akan dibuat menjadi larutan cuka 5% untuk dijual di pasaran, tentukan jumlah air yang diperlukan untuk pengenceran !

Pembahasannya
Volume cuka = vA = 20 L

% cuka = % A = 5%

% A $=\frac{Volume\;A}{Volume\;A + Volume\;B}\times100 $ %

5% $=\frac{20}{20 + Volume\;B}\times100 $ %

5% $\times( 20 + Volume\;B)=20\times100 $ %
$100 + 5\;Volume\;B =2000 $ L
$5\;Volume\;B=2000-100$L
$5\;Volume\;B =1900$L
$\;Volume\;B =\frac{1900}{5}$L

$\;Volume\;B =380$L

Jadi, untuk pengenceran diperlukan 380 L air

Contoh soal 2 : 

Kadar alcohol yang dijual di apotek tertulis 70% v/v. Tentukan alcohol murni yang dilarutkan dalam 1 botol larutan alcohol yang berisi 120 mL !

Pembahasannya
% alcohol = % A = 70%

Volume larutan = vA + vB = 120 mL

% A $=\frac{Volume\;A}{Volume\;A + Volume\;B}\times100 $ %

70% $=\frac{Volume\;A}{120\;mL}\times100 $ %

$Volume\;A=\frac{70\times 120}{100}$
$Volume\;A=\frac{8400}{100}$ mL
$Volume\;A=84$ mL

c. Persen massa terhadap volume

Persentase ini berlaku untuk sejumlah massa zat terlarut yang berwujud padat atau cair, dengan zat pelarut yang berwujud cair.

% A $=\frac{massa\;A}{Volume\;Larutan}\times100 $ %

Contoh soal 1 : 

Jika 25 garam dapur dilarutkan dalam air sampai 200mL, tentukan kadar garam dapur tersebut dalam % m/v

Pembahasannya
Massa garam dapur = mA = 25 g

Volume larutan = 200 mL

% Garam Dapur $=\frac{massa\;A}{Volume\;Larutan}\times100 $ %

% Garam Dapur $=\frac{25}{200}\times100 $ %
% Garam Dapur $=0,125\times100 $ %

% Garam Dapur $=12,5 $ %

Jadi kadar garam dapur = 12,5%

2. Bagian persejuta [bpj]

Bagian persejuta $(bpj)$ atau part per million $(ppm)$ menyatakan bagian zat terhadap satu juta $(106)$ bagian campuran. Salah satu penggunaan satuan bpj adalah dalam menyatakan tingkat pencemaran $(polutan)$
$A\;bpj=\frac{m_A}{m}\times10^6\;bpj $

Pengubahan persen ke bpj

$\frac{Persen\;Zat}{10^2}=\frac{bpj\;Zat}{10^6}$

Contoh soal 1 : 

Kadar air raksa dalam air tidak boleh melebihi 5 bpj. Tentukan batas massa air raksa dalam 1 L air, jika bobot jenis air = 1 g/mL !

Pembahasannya
Massa ir = massa larutan = massa pelarut = m 1 kg = 1000 g

Kadar air raksa = A bpj = 5 bpj

$A\;bpj=\frac{m_A}{m}\times10^6\;bpj $

$5\;bpj=\frac{m_A}{1000}\times10^6\;bpj $

$5\;bpj\times1000=m_A\times10^6\;bpj $
$m_A=\frac{5\;bpj\times1000}{10^6} $
$m_A=\frac{5000}{10^6} $
$m_A=\frac{5\times10^3}{10^6} $
$m_A=5\times10^3\times10^{-6} $
$m_A=5\times10^{-3} $gram
$m_A=5 $mg

Jadi massa air raksa = 5 mg 

Contoh soal 2 : 

Jika air sumur mengandung 0,02% ion kalsium, tentukan kadarnya dalam bpj !

Pembahasannya
$\frac{Persen\;Zat}{10^2}=\frac{bpj\;Zat}{10^6}$
$\frac{0,02}{10^2}=\frac{bpj\;Zat}{10^6}$
$\frac{2\times10^{-2}}{10^2}=\frac{bpj\;Zat}{10^6}$
$2\times10^{-2}\times 10^{-2}=\frac{bpj\;Zat}{10^6}$
$2\times10^{-4}=\frac{bpj\;Zat}{10^6}$
$2\times10^{-4}\times10^6=bpj\;Zat$
$bpj\;Zat=2\times10^{-4}\times10^6$
$bpj\;Zat=2\times10^2$
$bpj\;Zat=200\;bpj$

Jadi kadar kalsium air sumur 200 bpj

Contoh soal 3 : 

Kadar gas CO di udara yang tercemar = 50 bpj. Tentukan kadarnya dalam persen

Pembahasannya
$\frac{Persen\;Zat}{10^2}=\frac{bpj\;Zat}{10^6}$
$\frac{Persen\;Zat}{10^2}=\frac{50}{10^6}$
% $Zat=\frac{50\times10^2}{10^6}$
% $Zat=\frac{5\times10^3}{10^6}$
% $Zat=5\times10^3\times10^{-6}$
% $Zat=5\times10^{-3}$%
% $Zat=0,005$%

Jadi kadar CO = 0,005%