Halaman
103Kimia Kelas XD. Rumus Molekul dan Kadar Unsur dalam SenyawaPerbandingan massa dan kadar unsur dalam suatu senyawa dapat ditentu-kan dari rumus molekulnya.Di mana, Kadar unsur = rrjumlah atom × A unsurMsenyawau 100%Nama ZatRumus MolekulAirGlukosaBenzenaEtilenaAsetilenaH2OC6H12O6C6H6C2H4C2H2Rumus EmpirisH2OCH2OCHCH2CHBerapakah kadar C dan N dalam urea (CO(NH2)2)?(Ar : C = 12 ; N = 4 ; O = 16 ; dan H = 1)Jawab:1 mol urea mengandung 1 atom C, 1 atom O, 2 atom N dan 4 atom H.Mr urea = 12 + 16 + 28 + 4 = 60Kadar C = 1260u 100 % = 20 %Kadar N = 2860u 100 % = 46,66 %1. Penentuan Rumus Empiris dan Rumus MolekulRumus kimia menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif masing-masing unsur yang terdapat dalam zat. Banyaknya unsur yang terdapatdalam zat ditunjukkan dengan angka indeks.Rumus kimia dapat berupa rumus empiris dan rumus molekul.”Rumus empiris, rumus yang menyatakan perbandingan terkecil atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun senyawa”.”Rumus molekul, rumus yamg menyatakan jumlah atom-atom dariunsur-unsur yang menyusun satu molekul senyawa”.Perhatikan contoh rumus molekul dan rumus empiris beberapa senyawadalam tabel berikut.Tabel 6.5Rumus Molekul dan Rumus Empiris Beberapa Senyawa
104Perhitungan KimiaRumus Molekul = ( Rumus Empiris )nMr Rumus Molekul = n uuuuu (Mr Rumus Empiris)n = bilangan bulatPenentuan rumus empiris dan rumus molekul suatu senyawa dapatditempuh dengan langkah berikut.1.Cari massa (persentase) tiap unsur penyusun senyawa,2.Ubah ke satuan mol,3.Perbandingan mol tiap unsur merupakan rumus empiris,4.Cari rumus molekul dengan cara:(Mr rumus empiris)n = Mr rumus molekul, n dapat dihitung,5.Kalikan n yang diperoleh dari hitungan dengan rumus empiris.1.Suatu senyawa terdiri dari 43,7% P dan 56,3% O. Tentukan rumus molekul!(Ar : P = 31 dan O = 16)Jawab:Misal massa senyawa = 100 gMaka massa P dan O masing-masing 43,7 g dan 56,3 g.Perbandingan mol P : mol O =43, 731 : 56, 316= 1,41 : 3,52= 1 : 2,5 = 2 : 5Jadi, rumus molekul P2O5.2.Suatu senyawa terdiri dari 60% karbon, 5% hidrogen, dan sisanyanitrogen. Mr senyawa itu = 80 (Ar : C = 12 ; H = 1 ; N = 14). Tentukan rumusempiris dan rumus molekul senyawa itu!Jawab:Persentase nitrogen = 100% – ( 60% + 5% ) = 35%.Misal massa senyawa = 100 gMaka massa C : H : N = 60 : 5 : 35Perbandingan mol C : mol H : mol N = 5 : 5 : 2,5= 2 : 2 :1Maka rumus empiris = (C2H2N)n.(Mr rumus empiris)n = Mr rumus molekul(C2H2N)n= 80(24 + 2 + 14)n = 8040n = 80 n=2Jadi, rumus molekul senyawa tersebut = (C2H2N)2 = C4H4N2.
105Kimia Kelas X2. Menentukan Rumus Kimia Hidrat (Air Kristal)Hidrat adalah senyawa kristal padat yang mengandung air kristal (H2O).Rumus kimia senyawa kristal padat sudah diketahui. Jadi pada dasarnyapenentuan rumus hidrat merupakan penentuan jumlah molekul air kristal(H2O) atau nilai x.Secara umum, rumus hidrat dapat ditulis sebagai berikut.Rumus kimia senyawa kristal padat: x . H2OSebagai contoh garam kalsium sulfat, memiliki rumus kimiaCaSO4 . 2H2O, artinya dalam setiap satu mol CaSO4 terdapat 2 mol H2O.Beberapa senyawa berhidrat/berair kristal dapat Anda lihat dalam tabelberikut.Tabel 6.6 Beberapa Senyawa Berhidrat1.Sebanyak 5 g tembaga (II) sulfat hidrat dipanaskan sampai semua airkristalnya menguap. Massa tembaga (II) sulfat padat yang terbentuk 3,20 g.Tentukan rumus hidrat tersebut! (Ar : Cu = 63,5 ; S = 32 ; O = 16 ; H = 1)Jawab:Langkah-langkah penentuan rumus hidrat:a.Misalkan rumus hidrat CuSO4 . x H2O.b.Tulis persamaan reaksinya.c.Tentukan mol zat sebelum dan sesudah reaksi.d. Hitung nilai x, dengan menggunakan perbandingan mol CuSO4 : molH2O.CuSO4 . xH2O(s)o CuSO4(s) + xH2O5 g 3,2 g 1,8 gPerbandingan, mol CuSO4 : mol H2O = 0.02 : 0,10.Perbandingan, mol CuSO4 : mol H2O = 1 : 5.Jadi, rumus hidrat dari tembaga(II) sulfat yaitu CuSO4 . 5H2O.Nama SenyawaJumlah Molekul Air KristalKalsium sulfat dihidratAsam oksalat dihidratTembaga (II) sulfat pentahidratNatrium sulfat pentahidratMagnesium sulfat heptahidratNatrium karbonat dekahidrat2255710Rumus KimiaCaSO4 . 2H2OH2C2O4 . 2H2OCuSO4 . 5H2ONa2SO4 . 5H2OMgSO4 . 7H2ONa2CO3 . 10H2O
106Perhitungan Kimia3. Hitungan KimiaPenentuan jumlah pereaksi dan hasil reaksi yang terlibat dalam reaksiharus diperhitungkan dalam satuan mol. Artinya, satuan-satuan yangdiketahui harus diubah ke dalam bentuk mol. Metode ini disebut metodependekatan mol.Adapun langkah-langkah metode pendekatan mol tersebut dapat Andasimak dalam bagan berikut.1. Tuliskan persamaan reaksi dari soal yang ditanyakan dan setarakan.2. Ubahlah semua satuan yang diketahui dari tiap-tiap zat ke dalammol.3. Gunakanlah koefisien reaksi untuk menyeimbangkan banyaknyamol zat reaktan dan produk.4. Ubahlah satuan mol dari zat yang ditanyakan ke dalam satuan yangditanya (L atau g atau partikel, dll.).▲▲▲2.Bagaimanakah rumus kimia garam barium klorida berhidrat (BaCl2 . xH2O)apabila 12,2 g garam tersebut dipanaskan menghasilkan zat yang tersisasebanyak 10,4 g?(Ar : Ba = 137 ; Cl = 35,5 ; O = 16 ; H = 1)Jawab:BaCl2 . xH2O o BaCl2 + xH2Oppp. . . .. . . .. . . .12,2 g 10,4 g (12,2 – 10,4) = 1,8 gPerbandingan, mol BaCl2 : mol H2O=10, 4208 : 1, 818= 0,05 : 0,1=1 : 2Jadi, rumus kimia garam tersebut BaCl2 . 2H2O.
107Kimia Kelas X1.Berapa massa air (H2O) yang dihasilkan dari reaksi pembakaran 4 g H2dengan O2? (Ar : H = 1 ; O = 16)Jawab:Setarakan reaksinya: 2H2 + O2o 2H2OAgar penyelesaian lebih mudah gunakan alur berikut.m H2o mol H2o mol H2O o m H2Oubah ke cari ubah kemol H2 = 42 mol = 2 molmol H2O = 22koefisien H Okoefisien Hu mol H2 = 22u 2 mol = 2 molm H2O = 2 u Mr H2O = 2 u 18 = 36 g2.Satu mol logam aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnyamenurut reaksi Al(s) + HCl(aq)o AlCl3(aq) + H2(g).a.Berapa massa AlCl3 yang terbentuk?b.Berapa volume gas H2 (STP)?c.Berapa partikel H2 yang terjadi?(Ar : Al = 27 ; Cl = 35,5)Jawab:2Al(s) + 6HCl(aq)o 2AlCl3(aq) + 3H2(g)1 mola.mol AlCl3=3koefisien AlClkoefisien Alu mol Al=22u 1 mol = 1 molm AlCl3=1 u Mr AlCl3=1 u {(27) + (3 u 35,5)} = 1 u 133,5= 133,5 gb. mol H2=2koefisien Hkoefisien Alu mol Al=32u 1 mol= 1,5 mol
108Perhitungan KimiaV H2 (STP) = mol H2 × 22,4 L= 1,5 × 22,4 L= 33,6 Lc.Partikel H2=mol H2 × 6,02 × 1023= 1,5 × 6,02 × 1023= 9,03 × 1023 partikel3.Sebanyak 13 g seng tepat habis bereaksi dengan sejumlah HCl menurut reaksi:Zn(s) + HCl(aq)o ZnCl2(aq) + H2(g).Apabila 1 mol gas oksigen pada tekanan dan suhu tersebut bervolume 20 L,berapa literkah volume gas hidrogen yang dihasilkan pada reaksi tersebut?(Ar Zn = 65)Jawab:Zn(s) + 2HCl(aq)o ZnCl2(aq) + H2(g)mol Zn =1365 = 0,2 molmol H2=2koefisien Hkoefisien Zn × mol Zn=11 × 0,2 mol = 0,2 molV H2=mol H2 × 20 L (T.P) tersebut= 0,2 × 20 L = 4 L4.Pembakaran gas etana (C2H6) memerlukan oksigen 4,48 L (STP), menurutreaksi: C2H6(g) + O2(g)o CO(g) + H2O(g)a.Berapa massa etana tersebut?b.Berapa massa CO2 yang dihasilkan?(Ar : C = 12 ; H = 1 ; O = 16)Jawab:2C2H6(g) + 7O2(g)o 4CO2(g) + 6H2O(g)mol O2 = 4, 4822, 4 = 0,2 mola.mol C2H6=27 × 0,2 mol = 0,057 molm C2H6= 0,057 × 30 = 1,71 gb.mol CO2 = 47 × 0,2 mol = 0,114 molm CO2 = 0,114 × 44 = 5,02 g
109Kimia Kelas X4. Pereaksi PembatasDi dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yangdicampurkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya.Hal ini berarti bahwa ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dahulu.Pereaksi demikian disebut pereaksi pembatas. Bagaimana hal ini dapat terjadi?Anda perhatikan gambar di bawah ini!X + 2Y ooooo XY2Reaksi di atas memperlihatkan bahwa menurutkoefisien reaksi, satu mol zat X membutuhkan duamol zat Y. Gambar di atas menunjukkan bahwa tigamolekul zat X direaksikan dengan empat molekulzat Y. Setelah reaksi berlangsung, banyaknyamolekul zat X yang bereaksi hanya dua molekul dansatu molekul tersisa. Sementara itu, empat molekulzat Y habis bereaksi. Maka zat Y ini disebut pereaksipembatas.Pereaksi pembatas merupakan reaktan yanghabis bereaksi dan tidak bersisa di akhir reaksi.Gambar 6.4Pereaksi pembatas▲++= molekul zat X= molekul zat Y= molekul zat XY2Dalam hitungan kimia, pereaksi pembatas dapat ditentukan dengan caramembagi semua mol reaktan dengan koefisiennya, lalu pereaksi yangmempunyai nilai hasil bagi terkecil merupakan pereaksi pembatas.Diketahui reaksi sebagai berikut S(s) + 3F2(g)o SF6(g).Jika direaksikan 2 mol S dengan 10 mol F2, tentukan:a.Berapa mol SF6 yang terbentuk?b.Zat mana dan berapa mol zat yang tersisa?Jawab:S + 3F2o SF6Dari koefisien reaksi menunjukkan bahwa 1 mol S membutuhkan 3 mol F2.• pereaksi pembatas• mol reaktan• koefisien reaksi• hasil bagi terkecil
110Perhitungan KimiaKemungkinan yang terjadi sebagai berikut.a.Jika semua S bereaksi maka F2 yang dibutuhkan:mol F2=2koefisien Fkoefisien Su2 mol S=31u 2 mol=6 molHal ini memungkinkan karena F2 tersedia 10 mol.b.Jika semua F2 habis bereaksi maka S yang dibutuhkan:mol S =2koefisien Fkoefisien Su 10 mol F2=13u 10 mol= 3,33 molHal ini tidak mungkin terjadi, karena S yang tersedia hanya 2 mol.Jadi, yang bertindak sebagai pereaksi pembatas adalah S!Banyaknya mol SF6 yang terbentuk = x mol S.a.Mol SF6 = 1 u 2 mol = 2 molb.Zat yang tersisa F2, sebanyak = 10 mol – 6 mol = 4 mol F2Contoh soal di atas dapat juga diselesaikan dengan langkah-langkah sebagaiberikut.a.Setarakan reaksinya.b.Semua pereaksi diubah menjadi mol.c.Bagilah masing-masing mol zat dengan masing-masing koefisiennya.d. Nilai hasil bagi terkecil disebut pereaksi pembatas (diberi tanda atau lingkari).e.Cari mol zat yang ditanya.f.Ubah mol tersebut menjadi gram/liter/partikel sesuai pertanyaan.Jawab:S + 3F2o SF6pp2 mol 10 molpp21 = 2103 = 3,33 (Nilai 2 < 3,33)Berarti, zat pereaksi pembatas: S.
111Kimia Kelas XSehingga ditulis:S + 3F2o SF6pp2 mol 10 mola.mol SF6=6koefisien SFkoefisien pereaksi pembatasu 2 mol S=11u 2 mol = 2 molb. mol F2 yang bereaksi =2koefisien Fkoefisien Su 2 mol S=31u 2 mol = 6 molmol F2 sisa = mol tersedia – mol yang bereaksi= 10 mol – 6 mol = 4 molApabila hanya melibatkan dua buah gas maka berlaku rumus-rumus sebagaiberikut.HukumVariabel Tetap1. Boyle2. Gay Lussac3. Boyle–Gay Lussac4. Avogadron dan TP dan TnP, V, dan TRumusP1V1 = P2V2 n1 = n2Di mana:P = tekanan (satuan atmosfir, atm)V = volume (satuan liter, L)n = jumlah mol gasR = tetapan gas (0,08205 L atm/mol. K)T = suhu mutlak (°C + 273,15 K )• volume gas• koefisien reaksi• massa atom relatif• massa molekul relatif•mol• massa molar• volume molar• tetapan gas ideal• rumus empiris• rumus molekul