MOL – PENGERTIAN |
RUMUS STOIKIOMETRI|KONSEP MOL DAN PERHITUNGAN KIMIA
DALAM kehidupan sehari-hari, kita butuh satuan
untuk menghitung atau mengukur sesuatu. Misalnya “8 buah apel”, “1 galon air”,
“sejauh 10 kaki”, “5 lusin pena” dan lainnya. Kalau seperti akan repot karena
masing-masing tempat mempunyai satuan tersendiri misalnya orang amerika
terbiasa menggunakan “mil” dibandingkan “km” untuk menghitung panjang. Terdapat
7 satuan dasar standar yang telah baku dan berlaku untuk seluruh area. Satuan
tersebut adalah meter(m), kilogram (kg), sekon (s), ampere (A), kelvin (K), kandela (cd) dan mol
(mol); yang terhimpun dalam Satuan Sistem Internasional (SI). Nah, mol
digunakan sebagai standar untuk menghitung jumlah zat.
Mol
adalah satuan dasar SI yangN mengukur jumlah zat.[1] Istilah "mol"
pertama kali diciptakan oleh Wilhem Ostwald dalam bahasa Jerman pada tahun
1893, walaupun sebelumnya telah terdapat konsep massa ekuivalen seabad
sebelumnya. Istilah mol diperkirakan berasal dari kata bahasa Jerman Molekül.
Nama gram atom dan gram molekul juga pernah digunakan dengan artian yang sama dengan
mol, namun sekarang sudah tidak digunakan.
Banyaknya partikel
dinyatakan dalam satuan mol. Satuan mol sekarang dinyatakan sebagai jumlah
par-tikel (atom, molekul, atau ion) dalam suatu zat. Para ahli sepakat bahwa
satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam
12,0 gram isotop C-12 yakni 6,02 x 1023 partikel. Jumlah partikel ini disebut
Bilangan Avogadro (NA = Number Avogadro) atau dalam bahasa Jerman Bilangan
Loschmidt (L).
Jadi, definisi
satu mol adalah sebagai berikut.
Satu mol zat
menyatakan banyaknya zat yang mengan-dung
jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikeldalam 12,0 gram isotop
C-12.
Misalnya:
1. 1 mol unsur Na
mengandung 6,02 x 1023 atom Na.
2. 1 mol senyawa
air mengandung 6,02 x 1023 molekul air.
Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel
Hubungan mol
dengan jumlah partikel dapat dirumuskan:
kuantitas (dalam mol) = jumlah partikel / NA
atau
jumlah partikel = mol x NA
Contoh
soal:
Suatu sampel
mengandung 1,505 x 1023 molekul Cl2, berapa mol kandungan Cl2 tersebut?
Jawab:
Kuantitas (dalam
mol) Cl2 = jumlah partikel Cl2 / NA
= 1505
x 1023, / 6,02 x 1023
=
0,25 mol
Hubungan Mol dengan Massa
Sebelum membahas
hubungan mol dengan massa, kalian harus ingat terlebih dahulu tentang Massa Atom Relatif (Ar) dan Massa Molekul
Relatif (Mr). Masih ingat kan? Kalau begitu kita cek ingatan kalian dengan
mengerjakan soal dibawah ini.
Hitung Mr H2SO4
(Ar H = 1, S = 32, dan O = 16)!
Diketahui massa
atom relatif (Ar) beberapa unsur sebagai berikut.
Ca = 40
O = 16
H = 1
Tentukan massa
molekul relatif (Mr) senyawa Ca(OH)2!
Sudah ingat kan?
Maka kita langsung ke materi selanjutnya yaitu mengenai massa molar.
Massa molar
menyatakan massa yang dimiliki oleh 1 mol zat, yang besarnya sama dengan Ar
atau Mr.
Untuk unsur:
1 mol unsur = Ar
gram, maka dapat dirumuskan:
Massa 1 mol zat =
Ar zat dinyatakan dalam gram
Atau
Massa molar zat
tersebut = besar Ar zat gram/mol
Untuk senyawa:
1 mol senyawa = Mr
gram, maka dapat dirumuskan:
Massa 1mol zat =
Mr zat dinyatakan dalam gram
atau
Massa molar zat
tersebut = besar Mr zat gram/mol
Jadi perbedaan antara massa molar dan massa molekul relatif adalah pada satuannya. Massa molar memiliki satuan gram/mol sedangkan massa molekul relatif tidak memiliki satuan.
Hubungan antara mol dengan massa adalah:
Kuantitas (dalam
mol) = Massa senyawa atau unsur (gram) / Massa molar senyawa atau unsur (gram/mol)
Hubungan Mol dengan Volume
a. Gas pada keadaan standar
Pengukuran
kuantitas gas tergantung suhu dan tekanan gas. Jika gas diukur pada keadaan
standar, maka volumenya disebut volume molar. Volume molar adalah volume 1 mol
gas yang diukur pada keadaan standar. Keadaan standar yaitu keadaan pada suhu 0
°C (atau 273 K) dan tekanan 1 atmosfer (atau 76 cmHg atau 760 mmHg) atau
disingkat STP (Standard Temperature and Pressure).
Besarnya volume molar gas dapat ditentukan dengan persamaan gas ideal: PV= nRT
P = tekanan = 1
atm
n = mol = 1 mol
gas
T = suhu dalam
Kelvin = 273 K
R= tetapan gas =
0,082 liter atm/mol K
Maka:
P V = nRT
V =1 x 0,082 x 273
V = 22,389
V = 22,4 liter
Jadi, volume
standar = VSTP = 22,4 Liter/mol.
Dapat
dirumuskan: V = n x Vm
n = jumlah mol
Vm = VSTP
= volume molar
Contoh
soal:
Berapa kuantitas (dalam mol) gas hidrogen
yang volumenya 6,72 liter, jika diukur pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm?
Jawab:
1)Kuantitas (dalam
mol) H2 = volume H2/ VSTP
=
6,72 L / 22,4 mol/L
=
0,3 mol
2) Hitung massa dari 4,48 liter gas C2H2 yang diukur pada keadaan standar!
Jawab:
Kuantitas (dalam
mol) C2H2 = volume C2H2 / VSTP
=
4,48 / 22, 4
= 0,2 mol
Massa C2H2 = mol x Massa molar C2H2
Massa C2H2 = mol x Massa molar C2H2
= 0,2 mol x 26 gram/mol
=
5,2 gram
3) Hitung volume dari 3,01 x 1023 molekul NO2 yang diukur pada suhu 0 °C dan tekanan 76 cmHg!
Jawab:
kuantitas (dalam
mol) NO2 = jumlah partikel /NA
=
3,01 x 1023 partikel / 6,02 x 1023 partikel/mol
= 0,5 mol
Volume NO2 = mol x
VSTP
= 0,5 mol x 22,4 L/mol
= 11,2 liter
b. Gas pada keadaan nonstandar
Jika volume gas
diukur pada keadaan ATP (Am-bient Temperature and Pressure) atau lebih dikenal
keadaan non–STP maka menggunakan rumus:
P V =n R T
P =tekanan,
satuan P adalah atmosfer (atm)
V =volume, satuan
Vadalah liter
n =mol, satuan nadalah mol
R =tetapan gas = 0,082 liter atm / mol K
T =suhu, satuan T adalah Kelvin (K)
Contoh
soal:
Tentukan volume
1,7 gram gas amonia yang diukur pada suhu 27 °C dan tekanan 76 cmHg!
Jawab:
n = massa amonia / massa molar
amonia
= 1,7 gram / 17 gram/mol
=
0,1 mol
P =
(76 cmHg / 76 cmHg) x 1 atm = 1
atm
T =
(t + 273) K = 27 + 273 = 300 K
P V =
n R T
1 atm × V = 0,1 mol × 0,082 L atm / mol K × 300 K
V =
2,46 L
Perhitungan Kimia dalam Reaksi Kimia
Pada materi
sebelumnya telah dijelaskan bahwa perbandingan koefisien menyatakan perbandingan
jumlah partikel dan perbandingan volume, sedangkan mol meru-pakan jumlah
partikel dibagi bilangan Avogadro. Perbandingan koefisien menyatakan
perbandingan jumlah partikel, maka perbandingan koefisien juga merupakan
perbandingan mol.
Jadi, dapat disimpulkan
bahwa:
Perbandingan koefisien = perbandingan volume
=
perbandingan jumlah partikel
= perbandingan mol
Misalnya pada
reaksi: N2(g) + 3 H2(g) → NH3(g)
a. Perbandingan
volume N2(g): H2(g: NH3(g)= 1 : 3 : 2
b. Perbandingan
jumlah partikel N2(g) : H2(g) : NH3(g) =
1 : 3 : 2
c. Perbandingan
mol N2(g) : H2(g) : NH3(g) = 1 : 3 : 2
Contoh Soal
a. Pada reaksi
pembentukan gas amonia (NH3) dari gas nitrogen dan hidrogen, jika gas nitrogen
yang direaksikan adalah 6 mol, maka tentukan:
1) jumlah mol gas
hidrogen yang diperlukan;
2) jumlah mol gas
amonia yang dihasilkan!
Jawab:
1) N2(g) + 3
H2(g) → 2 NH3(g)
Mol H2 =
( koefisien H2 / koefisien N2 ) x mol N2
= (3/1) x 6 = 18 mol
2) mol NH3 = (koefisien NH3 / koefisien N2) x mol N2
= (2/1) x 6 = 12 mol
Pereaksi pembatas
Jika di dalam
sebuah kotak tersedia 6 mur dan 10 baut, maka kita dapat membuat 6 pasang
mur-baut. Baut tersisa 4 buah, sedangkan mur telah habis. Dalam reaksi kimia,
jika perbandingan mol zat-zat pereaksi tidak sama dengan perbandingan
koefisiennya, maka ada pereaksi yang habis terlebih dulu. Pereaksi seperti ini
disebut pereaksi pembatas.
Contoh soal:
Pada reaksi 0,5 mol gas N2 dengan 2,5 mol gas H2 menurut
persamaan reaksi:
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
Tentukan:
a. pereaksi pembatasnya;
b. berapa gram zat yang tersisa?
(Ar N = 14 dan H = 1)!
Jawab:
Mencari mol pereaksi yang bersisa dan yang habis bereaksi
N2(g) + 3 H2(g)
Mula-mula :
0,5 mol 2,5 mol
Yang bereaksi : 0,5 mol 1,5 mol
Setelah reaksi : 0
mol 1,0 mol
Pereaksi yang bersisa adalah H2 sebanyak 1,0 mol
Massa H2 yang sisa =
mol sisa x Mr
= 1,0 × 2
= 2 gram
Kadar Zat
Pada saat adikmu sakit panas, ibumu menyuruh mem-beli
alkohol 70% di apotik. Apakah kamu tahu apa artinya alkohol 70%? Maksudnya
dalam 100 mL larutan mengandung 70 mL alkohol dan 30 mL air. Begitu pula jika
kamu membeli suatu produk makanan kemasan yang mengandung vitamin C 1%.
Maksudnya dalam 100 gram makanan mengandung 1 gram vitamin C. Kadar zat umumnya
dinyatakan dalam persen massa (% massa). Untuk mendapatkan persen massa dapat
menggunakan rumus:
% X dalam
zat = ( massa X / massa zat ) x 100%
Contoh soal:
Hitung massa kafein yang terkandung dalam secangkir kopi
(200 gram) yang kadarnya 0,015%!
Jawab:
% massa kafein =
(massa kafein / massa kopi) x 100%
0,015% = (massa kafein / 200 ) x 100%
Massa kafein = 0,03 %
2. Tentukan
persen C dalam glukosa (C6H12O6), jika diketahui Ar C= 12, O= 16, dan H= 1!
Jawab:
% massa C = ((
jumlah atom C x Ar C) / Mr glukosa) / 100%
= ((6 x
12) / 180) / 100 %
Rumus Empiris dan Rumus Molekul
Rumus kimia dibagi dua, yaitu rumus empiris dan rumus
molekul. Rumus empiris adalah rumus kimia yang menggambarkan perbandingan mol
terkecil dari atom-atom penyusun senyawa.
Salah satu cara menentukan rumus empiris dan rumus molekul
dapat dilakukan langkah-langkah sebagai berikut.
Persen massa → mol setiap unsur →
perbandingan mol dari unsur-unsur → data Mr → rumus
empiris → rumus molekul.
·
Rumus molekul adalah rumus sebenarnya dari
suatu senyawa. Rumus molekul dapat ditentukan jika massa molekul relatif
diketahui. Contoh soal berikut ini merupakan salah satu cara menentukan rumus
empiris dan rumus molekul.
Contoh soal:
Seorang teknisi kimia membakar 4,5 gram sampel senya-wa
organik yang mengandung C, H, dan O. Jika gas oksigen yang digunakan murni
ternyata menghasilkan 6,6 gram CO2dan 2,7 gram H2O.
Tentukan:
1. rumus empiris senyawa organik tersebut (ArC = 12, O =
16, dan H = 1);
2. rumus molekul senyawa organik tersebut jika diketahui
Mr-nya = 30!
Jawab:
Massa C dalam CO2
= (( jumlah atom C x Ar C) / Mr CO2) x
massa CO2
= ((1 x
12) / 44) x 6,6 gram = 1,8 gram
Kuantitas (dalam mol) C
= massa C / Ar C
= 1,8 / 12 = 0,15 mol
Massa H dalam H2O
= ((jumlah H x Ar H) / Mr H2O) x massa H2O
= ((2 x 1) / 18) x 2,7 gram
= 0,3 gram
Kuantitas (dalam mol) H
= massa
H / Ar H
= 0,3 / 1 = 0,3 mol
Massa O = massa sampel – massa C – massa H
=
4,5 – 1,8 – 0,3 = 2,4 gram
Kuantitas (dalam mol) O
= massa O
/ Ar O
= 2,4 / 16 = 0,15 mol
Perbandingan mol C : mol H : mol O = 0,15 : 0,3 : 0,15
= 1 : 2 :
1
Jadi, rumus empiris senyawa karbon tersebut adalah CH2O.
Rumus empiris = (CH2O)n
maka: Mr = (CH2O)n
30 = (12 + (2 x 1) + 16)n
30 = 30n
n =1
Jadi, rumus molekul senyawa karbon tersebut adalah
(CH2O)1= CH2O atau asam formiat.
Garam Hidrat
Kamu tentu pernah mendengar gips (CaSO4.2H2O) yang
digunakan untuk menyambung tulang atau garam inggris/ garam epsom (MgSO4.7H2O)
yang digunakan untuk obat pencuci perut. Kedua senyawa tersebut merupakan
contoh garam hidrat. Garam hidrat adalah garam yang mengikat air. Jika garam
hidrat melepaskan air kristal yang terikat disebut garam anhidrat. Cara mencari
jumlah air kristal yang terikat pada garam hidrat adalah dengan rumus:
x = mol H2O / mol garam hidrat
ontoh soal:
Sebanyak 8,6 gram garam hidrat dipanaskan hingga semua
air kristalnya menguap dan membentuk 6,8 gram CaSO4. Jika ArCa = 40, O = 16, S
= 32, dan H = 1, maka tentukan
rumus garam hidrat tersebut!
Jawab:
Kuantitas CaSO4 =
massa CaSO4 / Mr CaSO4
= 6,8 / 136 = 0,05 mol
Massa air =
massa garam hidrat – massa garam anhidrat
= 8,6 –
6,8 = 1,8 gram
Kuantitas air = massa air / Mr air
= 1,8 / 18 = 0,1 mol
x = mol H2O / mol CaSO4
= 0,1 / 0,05
= 2
Jadi, rumus garam hidratnya adalah CaSO4. 2H2O
Semoga bermanfaat dan
membantu
