Halaman
96Perhitungan KimiaC. Konsep Mol dan Tetapan AvogadroApabila Anda mereaksikan satu atom karbon (C)dengan satu molekul oksigen (O2) maka akan terbentuksatu molekul CO2. Tetapi sebenarnya yang Andareaksikan bukan satu atom karbon dengan satu molekuloksigen, melainkan sejumlah besar atom karbon dansejumlah besar molekul oksigen. Oleh karena jumlahatom atau jumlah molekul yang bereaksi begitu besarnyamaka untuk menyatakannya, para ahli kimiamenggunakan ”mol” sebagai satuan jumlah partikel(molekul, atom, atau ion).Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung partikel zat itusebanyak atom yang terdapat dalam 12,000 g atom karbon –12.Jadi, dalam satu mol suatu zat terdapat 6,022 u 1023 partikel. Nilai 6,022 u 1023partikel per mol disebut sebagai tetapan Avogadro, dengan lambang L atau N.Dalam kehidupan sehari-hari, mol dapat dianalogikan sebagai ”lusin”. Jika lusinmenyatakan jumlah 12 buah, mol menyatakan jumlah 6,022 u 10 23 partikel zat.Kata partikel pada NaCl, H2O, dan N2 dapat dinyatakan dengan ion dan molekul,sedangkan pada unsur seperti Zn, C, dan Al dapat dinyatakan dengan atom.Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan Ar dari atom-atompembentuk molekul tersebut.Mr = 66666 Ar atom penyusunDiketahui massa atom relatif (Ar) beberapa unsur sebagai berikut.Ca = 40O=16H=1Tentukan massa molekul relatif (Mr) senyawa Ca(OH)2!Jawab:Satu molekul Ca (OH)2 mengandung 1 atom Ca, 2 atom O, dan 2 atom H.Mr Ca (OH)2=Ar Ca + (2 Ar O) + (2 Ar H)= 40 + (2 u 16) + (2 u 1)= 40 + 32 + 2=74Gambar 6.2Amedeo Avogadro
97Kimia Kelas X1.Pada satu molekul air (H2O) terdapat 6,022 u 10–23 molekul H2O.Ada berapa atom dalam 1 mol air tersebut?Jawab:Satu molekul air (H2O) tersusun oleh 2 atom H dan 1 atom O.Jadi 1 molekul air tersusun oleh 3 atom.1 mol H2O mengandung 6,022 u 1023 molekul atau3 u 6,022 u 1023 atom = 1,806 u 1024 atom2.Tentukan jumlah atom yang terdapat dalam 0,5 mol belerang!Jawab:0,5 mol belerang = 0,5 mol u N= 0,5 mol u 6,02 u 1023 atom belerang= 3,01 u 1023 atom belerang3.Dalam 5 mol asam sulfat (H2SO4), tentukan jumlah atom H, S, dan O!Perhatikan tabel berikut!Tabel 6.2 Jumlah Partikel dalam Beberapa ZatSengRumusJumlahJenis PartikelSengAluminiumNatrium KloridaAirZnAlNaClH2O1 mol1 mol1 mol1 molatomatomionmolekulJumlah Partikel1 u (6.022 u 1023) atom1 u (6.022 u 1023) atom1 u (6.022 u 1023) molekul1 u (6.022 u 1023) molekulRumus kimia suatu senyawa menunjukkan perbandingan jumlah atom yangada dalam senyawa tersebut.Tabel 6.3 Perbandingan Atom-Atom dalam H2SO41 mol zat mengandung 6,022 uuuuu 1023 partikelJumlah H2SO4Jumlah Atom H11 mol1 u (6.022 u 1023)22 mol2 u (6.022 u1023)Jumlah Atom S11 mol1 u (6.022 u 1023)Jumlah Atom O44 mol4 u (6.022 u 1023)
98Perhitungan KimiaDari contoh di atas, dapat disimpulkan mengenai hubungan jumlah mol (n)dengan jumlah partikel, yang secara matematik dapat dinyatakan sebagai berikut.Jumlah partikel = n u NDi mana:n = jumlah molN = bilangan Avogadro1. Massa Molar (Mr)Massa satu mol zat dinamakan massa molar (lambang Mr). Besarnyamassa molar zat adalah massa atom relatif atau massa molekul relatif zatyang dinyatakan dalam satuan gram per mol.Massa molar = Mr atau Ar zat (g/mol)Perhatikan contoh pada tabel berikut!Tabel 6.4Massa Molar Beberapa ZatNama ZatRumusBesiAirGaram DapurKarbonFeH2ONaClCAr dan MrAr = 56Mr = 18Mr = 53,5Ar = 12Massa Molar56 g/mol18 g/mol53,5 g/mol12 g/molMassa suatu zat merupakan per-kalian massa molarnya (g/mol)dengan mol zat tersebut (n).Jadi hubungan mol suatu zatdengan massanya dapat dinyatakansebagai berikut.Jawab:Jumlah molekul = 5 mol u N=5 mol u 6,02 u 1023= 3,01 u 1024 molekulJumlah atom H = 2 u 6,02 u 1023 atom = 12,04 u 1023 atomJumlah atom S = 1 u 6,02 u 1023 atom = 6,02 u 1023 atomJumlah atom O = 4 u 6,02 u 1023 atom = 24,08 u 1023 atomGambar 6.3Diagram mol – massadikali massa molardibagi massa molarmolmassa
99Kimia Kelas X2. Volume Molar (Vm)Volume satu mol zat dalam wujud gas dinamakan volume molar, yangdilambangkan dengan Vm.Berapakah volume molar gas? Bagaimana menghitung volume sejumlahtertentu gas pada suhu dan tekanan tertentu?Avogadro dalam percobaannya mendapat kesimpulan bahwa 1 L gasoksigen pada suhu 0° C dan tekanan 1 atm mempunyai massa 1,4286 g, ataudapat dinyatakan bahwa pada tekanan 1 atm:1 L gas O2=1, 428632 mol1 L gas O2=122, 4 mol1 mol gas O2= 22,4 LMaka, berdasarkan hukum Avogadro dapat disimpulkan:1 mol gas O2 = 22,4 LSecara matematis, dapat dinyatakan sebagai berikut.Massa molar = massa : molMassa= mol u Mr/Ar (massa molar)Diketahui 6 g urea (CO(NH2)2) jika Ar : H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, tentukan:a.mol ureab.jumlah partikelJawab:Mr urea = 12 + 16 + (16 u 2) = 60a.mol urea = rmassa ureaMurea = 6g60 g/mol = 0,1 molb.jumlah partikel = n u N= 0,1 u 6,02 u 1023 molekul= 0,602 u 1023 molekul= 6,02 u 1024 molekul
100Perhitungan Kimia3. Volume Gas pada Keadaan Tidak StandarPerhitungan volume gas tidak dalam keadaan standar (non-STP)digunakan dua pendekatan sebagai berikut.a. Persamaan gas idealDengan mengandaikan gas yang akan diukur bersifat ideal, persamaanyang menghubungkan jumlah mol (n) gas, tekanan, suhu, dan volumeyaitu:Hukum gas ideal :P . V = n . R . TDi mana:P = tekanan (satuan atmosfir, atm)V = volume (satuan liter, L)n = jumlah mol gas (satuan mol)R = tetapan gas (0,08205 L atm/mol K)T = suhu mutlak (°C + 273,15 K)P . V = n . R . T o V = n.R.TPJika, n = 1 molP = 1 atmR = 0,08205 L atm/mol KT = 273 KV = 1 mol × 0.08205 L atm/mol K × 273 K1atm = 22,4 LSesuai dengan hukum Avogadro yang menyatakan bahwa pada suhu dantekanan yang sama, volume gas yang sama mengandung jumlah molekul yangsama atau banyaknya mol dari tiap-tiap gas volumenya sama. Berdasarkanhukum tersebut berlaku volume 1 mol setiap gas dalam keadaan standar (suhu0° C dan tekanan 1 atm) sebagai berikut.Volome gas dalam keadaan standar = 22,4 LBerapa volume gas CO2 yang massanya 22 g (Ar : C = 12, O = 16) jika diukur padatekanan 1 atm?Jawab:Mr CO2 = 44mol CO2 = 2244 = 0,5 molvolume CO2 = 0,5 u 22,4 = 11,2 L
101Kimia Kelas Xb. Dengan konversi gas pada suhu dan tekanan yang samaMenurut hukum Avogadro, perbandingan gas-gas yang jumlah molnya samamemiliki volume sama. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut.12VV = 12nnDi mana:n1=mol gas 1V1= volume gas 1n2=mol gas 2V2= volume gas 2Tentukan volume dari 4,4 g gas CO2 yang diukur pada tekanan 2 atm dan suhu27° C! (Ar : C = 12, O = 16)Jawab:Mol CO2=2r2massa COMCO = 4, 444 = 0,1 molVolume CO2=nRTP = 0, 1 × 0, 082 × (273 + 27)2 = 1,21 LBerapa volume 4 g gas metana (CH4) yang diukur pada keadaan sama dengan3 g NO volumenya 5 L (Ar : H = 1, C = 12, N = 14, O = 16)?Jawab:Mr CH4 = 16mol CH4 = 416 = 0,25 molMr NO = 30mol NO = 330 = 0,1 mol12VV = 12nnV1 = 12nnu V2 = 0, 250,1u 5 L = 12,5 L
102Perhitungan Kimia4. Molaritas (M)Banyaknya zat yang terdapat dalam suatu larutan dapat diketahuidengan menggunakan konsentrasi larutan yang dinyatakan dalam molaritas(M). Molaritas menyatakan banyaknya mol zat dalam 1 L larutan. Secaramatematis dinyatakan sebagai berikut.M = rmassa1.000×MV▲▲▲▲Tentukan molaritas jika 4 g NaOH dilarutkan dalam:a.2 L airb.500 mL airJawab:Mr NaOH = 40 maka mol NaOH = 440 = 0,1 mola.M = mol u1000V = 0,1 u10002000 = 0,05 mol/Lb. M =rmassa1000×MV=440u1000500= 0,2 mol/LHubungan mol dengan massa, jumlah partikel dan volume pada STP, dapatdigambarkan sebagai berikut.: :Massa (gram)Ar atau Mr Mol 6,02 u 1023 Jumlah partikelx x:22,4xVolume (STP)Di mana:M= molaritas (satuan M)massa = dalam satuan gMr= massa molar (satuan g/mol)V= volume (satuan mL)▲▲