Halaman
94Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XAgar lebih sederhana, para ilmuwan menetapkan suatu satuan jumlahzat yang menyatakan banyaknya partikel zat itu. Satuan ini dinamakanmol. Berdasarkan kesepakatan, untuk partikel yang jumlahnya sebesartetapan Avogadro atau 6,02 × 1023 dinyatakan sebesar satu mol.Dengan kata lain, satu mol setiap zat mengandung 6,02 × 1023 partikelzat, baik atom, molekul, maupun ion.Contoh:Dalam satu mol besi terkandung 6,02 × 1023 atom Fe.Dalam satu mol air terkandung 6,02 × 1023 molekul H2O.Dalam satu mol natrium klorida terkandung 6,02 × 1023 ion Na+ dan6,02 × 1023 ion Cl–.C.Massa Molar dan Volume Molar GasBagaimana hubungan antara Ar atau Mr dan massa zat agar kitadapat menentukan jumlah zat-zat yang bereaksi dan meramalkan jumlahhasil reaksinya? Untuk dapat menjawab hal tersebut, Anda harusmemahami massa molar dan volume molar.Hubungan Mol dan Jumlah Partikela.Berapa jumlah atom karbon yang terkandung dalam 0,05 mol karbon?b.Berapa mol gas O2 yang mengandung 1,5 × 1023 molekul O2?Jawaba.Dalam 1 mol karbon terkandung 6,02 × 1023 atom karbon.Dalam 0,05 mol karbon akan mengandung atom karbon sebanyak:230,05 mol×6,02×10 C1,0 mol= 3,01 × 1022 atom C.b.Molekul O2 sebanyak 6,02 × 1023 adalah 1 mol.Jumlah mol untuk 1,5 × 1023 molekul O2 adalah=2322321,5×10 molekul O0, 25 mol6,02×10 molekul O /mol = 0,25 molContoh 5.10Kerjakanlah di dalam buku latihan.1.Berapa jumlah molekul metana dalam 25 g jika diukurpada kondisi yang sama dengan contoh soal di atas?2.Berapa berat H2O yang mengandung 6,00 ×1023 molekuljika 6 g H2O mengandung 2,00 × 1023 molekul?3.Tentukan jumlah mol dari zat-zat berikut.a.0.7525 × 1023 atom Cub.0.86 × 1023 molekul CO2c.1.505 × 1023 ion Na+Tes Kompetensi SubbabB4.Tentukan jumlah atom dari zat-zat berikut.a.0,05 mol CaCO3b.0,75 mol H2SO4c.1,5 mol NaCl
95Hukum Dasar dan Perhitungan Kimia1.Massa MolarBerdasarkan hasil perhitungan, diketahui bahwa dalam 18 g airterkandung 6,02 × 1023 molekul H2O, dalam 23 g natrium terkandung6,02 × 1023 atom Na, dan dalam 58,5 g natrium klorida terkandung 6,02× 1023 satuan rumus NaCl.Pada bab sebelumnya, Anda sudah dapat menentukan Mr H2O= 18;Ar Na = 23; dan Mr NaCl = 58,5. Berdasarkan informasi tersebut, terlihatadanya hubungan yang teratur antara massa zat (g), Ar atau Mr, danjumlah partikel (L). Hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk tabelberikut.Berdasarkan hubungan pada tabel tesebut, diketahui bahwa massazat yang besarnya sama dengan nilai Ar atau Mr mengandung jumlah partikelsebanyak 6,02 × 1023 atau sebesar satu mol.Dengan demikian, disimpulkan bahwa massa satu mol zat sama dengannilai Ar (untuk atom) atau Mr (untuk senyawa). Massa satu mol zatdisebut massa molar (Mm) dengan satuan gram per mol (g mol–1).H2ONaNaClZatMassa (g)Tabel 5.3Hubungan Massa (Ar/Mr), Jumlah partikel, dan Mol Beberapa Zat182358,5Ar/Mr182358,5Jumlah Partikel 6,02 × 1023 molekul H2O6,02 × 1023 atom Na6,02 × 1023 satuan NaClMol111PartikelMassaMolLAr/MrGambar 5.3Hubungan besaran kimiaPenerapan Massa Molar1.Besi beratnya 25 g. Berapa mol besi tersebut ? Diketahui Ar Fe = 56 g mol–1.2.Jumlah mol grafit dalam suatu baterai adalah 1,5 mol. Berapa berat grafittersebut? Diketahui Ar C = 12 g mol–1.3.Berapa berat 1 atom besi? Diketahui Ar Fe = 56 sma.4.Berapa jumlah molekul CO2 yang terdapat dalam 4 g CO2? Diketahui Mr CO2= 44 sma.Jawab1.Massa molar besi: Mm Fe = 56 g mol–1Jumlah mol besi = −125 g56 g mol = 0,446 mol.2.Massa molar C = 12 g mol–1Massa 1,5 mol C = 1,5 mol x 12 g mol–1 = 18 g.3.Ar Fe = 56 sma, Jadi, massa molar Fe = 56 g mol–1.Massa 1 atom Fe adalah−−××12311 atom F56 g mol6,02 10 atom mole = 9,3 × 1023 gJadi, berat 1 atom Fe = 9,3 × 10 23 g.4.Massa molar CO2= 44 g mol–1Jumlah mol CO2= −14g= 0,09 mol44 g molJumlah CO2= 0,09 mol × 6,02 ×1023 molekul mol–1= 0,54 × 1023 molekul.Contoh 5.11
96Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas X2.Volume Molar GasMenurut Amedeo Avogadro: pada suhu dan tekanan tertentu, setiapgas yang volumenya sama mengandung jumlah molekul yang sama. Artinya,gas apapun selama volumenya sama dan diukur pada P dan T yang samaakan mengandung jumlah molekul yang sama. Jika jumlah molekul gassebanyak tetapan Avogadro (L= 6,02 × 1023 molekul) maka dapatdikatakan jumlah gas tersebut adalah satu mol.Berdasarkan perhitungan yang mengacu pada Hukum Avogadro,pada 0°C dan 1 atm (STP, Standard Temperature and Pressure), volumesatu mol gas adalah 22,4 liter. Volume satu mol gas ini dikenal denganvolume molar gas, disingkat Vm.NO2NH3COCH4ZatBerat (g) 46172817Mol1111Volume (L) 22,422,422,422,4Jumlah Molekul6,02 × 10236,02 × 10236,02 × 10236,02 × 1023Tabel 5.4Volume Molar Gas Beberapa Zat pada Keadaan STP3.Volume Molar Gas Non-STPBagaimana menentukan volume suatu gas pada keadaan tidakstandar? Untuk menentukan volume gas pada suhu dan tekanan tertentudapat dihitung menggunakan persamaan gas ideal.Persamaan gas ideal adalah suatu persamaan yang diturunkanberdasarkan asumsi para pakar kimia dengan mengacu pada hasil-hasilpercobaan seperti Charles, Amonton, Boyle, dan Gay-Lussac.SekilasKimiaHukum Boyle: Hubungan Tekanandan VolumeRobert Boyle (1627–1691)adalah seorang kimiawan Inggris.Pada abad ke-17, Boyle mempelajarisifat gas-gas secara sistematis dankuantitatif. Boyle menyelidikihubungan antara tekanan danvolume suatu sampel gas denganmenggunakan peralatan sepertiyang ditunjukkan pada gambar.Mula-mula dilakukan penekananpada gas dengan menambahkanmerkuri (Hg) pada tabung, yangtekanannya sama dengan tekananatmosfer. Peningkatan tekananditunjukkan oleh merkuri denganlevel berbeda pada dua kolom.Ketika percobaan, temperatur gasdijaga konstan.Dari percobaan Boyle tersebut,diketahui bahwa volume gas (V)berbanding terbalik dengan tekanan(P) pada suhu tetap (T konstan).V∝1PSumber:Chemistry, 1994Tekanan gas sama dengan tekanan atmosfer.Ketika merkuri ditambahkansecara bertahap, volume gassemakin berkurang sesuai denganperkiraan Hukum Boyle.Penerapan Volume Molar Gasa.Berapa volume 16 g gas O2 yang diukur pada keadaan STP? Diketahui Mr O2 = 32.b.Berapa jumlah molekul N2 yang terdapat dalam 5,6 L gas N2 diukur pada keadaanSTP?Jawaba.Massa molar O2 = 32 g mol–1Jumlah mol O2 = −116 g32 g mol = 0,5 molPada STP, volume molar O2 = 22,4 L mol–1,maka volume 0,5 mol O2 = 0,5 mol × 22,4 L mol–1 = 11,2 LJadi, volume untuk 16g O2 pada STP = 11,2 Lb.Pada STP, volume molar N2 = 22,4 L mol–1Jumlah mol N2 dalam 5,6 L = −15,6 L22,4 L mol= 0,25 mol.Jumlah molekul N2 dalam satu mol = 6,02 × 1023.Jumlah molekul N2 dalam 0,25 mol= 0,25 mol × 6,02 × 1023 molekul/mol= 1,505 × 1023 molekul.Jadi, jumlah N2 dalam 5,6 L = 1,505 × 1023 molekulContoh 5.12(b)(c)(d)hhhGas(a)
97Hukum Dasar dan Perhitungan KimiaHukum Charles menyatakan bahwa: pada tekanan tetap, volume gasberbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai:V ≈THukum Amonton menyatakan bahwa: pada volume tetap, tekanan gasberbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai:P ≈TBoyle dan Gay-Lussac menggabungkan ketiga besaran gas (tekanan,suhu, dan volume) menghasilkan persamaan berikut:PV ≈ TMenurut Avogadro, persamaan tersebut dapat ditulis sebagai:PV = RTR adalah tetapan molar gas yang tidak bergantung pada P, T, dan V,tetapi hanya bergantung pada jumlah mol gas. Menurut percobaan, nilaiR = 0,082 L atm mol–1 K–1.Berdasarkan uraian tersebut, persamaan gas ideal dapat ditulis sebagaiberikut.PV = nRTKeterangan:P= Tekanan (atm)V= Volume (L)T= Suhu mutlak (K)n= Jumlah partikel (mol)R= Tetapan gas (L atm mol–1 K–1)= 0,082 L atm mol–1 K–1Carilah informasi dari media internet dan perpustakaan tentang cara menimbangdan menentukan volume balon gas sebelum dan sesudah diisi dengan gashidrogen.Kegiatan InkuiriPenerapan Pesamaan Gas IdealBerapa volume gas H2 yang terdapat dalam balon pada 27°C jika tekanan H2 2 atmdan beratnya 0,5 g? Diketahui: R = 0,082 L atm mol–1 K–1.JawabUntuk menentukan volume H2, pertama menghitung jumlah molnya, kemudianmenghitung volume gas H2 melalui persamaan untuk gas ideal PV = nRT.Jumlah mol H2 = −10,5 g2 g mol = 0,25 mol.Volume H2 pada 27°C dan 1 atm:PV = nRTV = 11n0,25 mol 0,082 L atm mol K 300K = 2atmRTP−− = 3,075 LContoh 5.13Kata Kunci•Persamaan gas ideal•Tekanan tetap