Konsep Mol Dan Rumus Empiris

Oleh: @K08-RYAN, @K10-DWI, K12-ARIS (Kel-K04)

Asalamuallaikum Wr.Wb

Abstrak: Bagaimana cara untuk mengukur jumlah suatu senyawa yang terkandung dalam suatu material? Ini merupakan pertanyaan dasar yang telah dijawab oleh para kimiawan terdahulu. Mereka menjawabnya dengan sebuah konsep ilmu kimia  yang dinamakan Stoikiometri. Apa pengertian stoikiometri? Apa saja prinsip yang mendasari Stoikiometri? Bagaimana penerapan konsep stoikiometri? Stoikiometri adalah dasar perhitungan kimia yang menyatakan relasi kuantitatif rumus kimia dan persamaan kimia. Berikut ini materi yang perlu kamu ketahui untuk memahaminya, mulai dari konsep mol dan massa molar, rumus empiris dan rumus molekular, dasar stoikiometri larutan dan gas ideal, dan penulisan dan penyetaraan reaksinya, disertai contoh soal dan pembahasannya.

KATA KUNCI: Stoikiometri, Konsep Mol, Rumus empiris

A.    Konsep Mol

1.      Pengertian Mol

Suatu materi ( atom ,molekol,ion) yang mempunyai ukuran yang sangat kecil.Oleh karena itu,sekecil apapun zat yang kita gunakan akan mengadung sejumlah banyak partikel. Untuk mengunakan banyak pengunaan bilangan yang sangat besar ,maka para ahli kimia memberlakukan satuan jumlah ,sama seperti lusin atau gross ,hanya saja mol menyatakan jumlah yang lebih besar.

                       1 Mol = 6,02 X 10²³ (= 602 milyar triliun )

Bilangan 6,02 X 10²³ disebut bilangan Avogadro dan dinyatakan dengan lamabang L (untuk menghormati J.Loscmidt ,orang pertama yang menghitung jumlah partikel molekol suatu zat).

                       L = 6,02 X 10²³

Setiap satuan pasti memiliki satuan tertentu. Dari manakah asal bilangan 6,02 X 10²³ tersebut? Mol didefinisikan sebagai sejumlah massa zat yang mengandung partikel sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram c-12.

2.      Hubungan  Mol  dengan Massa Molar (M_m)

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.

1.      Hitung Mr H₂SO₄ (Ar H = 1, S = 32, dan O = 16)!

2.      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 MrUntuk 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/molJadi 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) 

3.      Hubungan Mol dengan Volume Molar ( V_m)

Gas manakan yang memiliki volume lebih besar ,1 mol gas oksigen (O₂) atau 1 mol gas karbondioksida (CO₂) ?

Menurut Avogadro gas-gas yang bervolum sama mengandung jumlah molekol yang sama pula , asal diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Hal ini berarti bahwa gas-gas yang memiliki jumah molekol yang sama akan memiliki volum yang sama pula .asalkan diukur pada suhu dan tekanan yang sama.Oleh karena 1 mol setiap gas memiliki jumlah molekol yang sama (6,02 X 10²³ molekol), Maka pada suhu dan tekanan yang sama ,1 mol setiap gas akan memiliki voum yang sama.

Jadi ,voulum gas tidak tergantung pada jenisnya ,tetapi hanya tergantung pada jumlah mol serta suhu dan tekanan saat pengukuran .Voume per molar gas disebut volar molar gas dan dinyatakan dengan lambing V_m.

                            V = n x V_m

V =Volume gas

n = Jumlah mol

V_m = Volume molar

Karena volume molar suatu gas tergantung pada suhu dan tekanan , maka beberapa kondisi akan menjadi acuan dalam penentuan volum gas.

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 (atau273 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 = V_STP = 22,4 Liter/mol.
Dapat dirumuskan:  V = n x V_m
n     = jumlah mol
V_m  =  V_STP = volume molar
Contoh soal:
1) Berapa kuantitas (dalam mol) gas hidrogen yang volumenya 6,72 liter, jika diukur pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm?
Jawab:
Kuantitas (dalam mol) H₂       =  volume H₂/ V_STP
                          =   6,72 L /22,4mol/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 / V_STP   
                                                =  4,48 / 22, 4
                                                = 0,2 mol
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 V_STP
                        = 0,5 mol x 22,4 L/mol
                        = 11,2 liter

b.      Gas pada keadaan nonstandard

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

B. Rumus Empiris dan Rumus Molekul

Rumus Empiris adalah rumus yang menyatakan perbandingan terkecil atom- atom yang meyusun senyawa. Sedangkan rumus molekul adalah rumus yang menyatakan jumlah dan jenis atom- atom unsur yang menyusun satu molekul senyawa. Contohnya sebagai berikut:

Rumus Molekul	Rumus Empiris
C2H6 C6H12O6 C6H6 H2SO4 NH3	CH3 CH2O CH H2SO4 NH3

Untuk mendapatkan rumus empiris, dapat digunakan perhitungan dalam mol unsur menghasilkan perbandingan jumlah atom dalam molekul.

Contoh soal:

a. Suatu senyawa organik tersusun dari 40 % karbon, 6,6 % hidrogen, dan sisanya oksigen. (Ar C= 12, H=1, O= 16). Jika mr = 90. Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut!

Jawab:

C= 40 %, H= 6,6 %, O = 100 – (40+6,6) = 53,4 %

Mol C : mol H : mol O = 40 / 12 : 6,6 / 1 : 53,4 / 16

                                           = 3,3 : 6,6 : 3,3

                                           = 1 : 2 : 1

jadi, rumus empirisnya adalah CH₂O

(CH₂O)_n = 90

( 1 .Ar C + 2. Ar H + 1. Ar O)_n = 90

( 1. 12 + 2. 1 + 1. 16)_n = 90

30 n = 90

n = 3

Jadi rumus molekulnya = C₃H₆O₃

b. 17 gram  suatu oksida logam dengan rumus empiris M₂O₃ mengandung 8 gram oksigen. Jika Ar O = 16. Berapa Ar logam M tersebut?

Jawab:

Massa O = 8 gram

Massa M = 17 – 8 = 9 gram

Mol M : mol O = 9/ Ar M : 8 / 16 = 2 : 3

Jadi Ar M adalah 27

c. Sebanyak 92 gram senyawa karbon dibakar sempurna menghasilkan 132 gram karbon dioksida dan 72 gram air. Tentukan rumus empiris senyawa tersebut (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16).

Jawab:

Massa C = (1. Ar C / Mr CO₂ ) x massa CO₂ = (12/ 44 ) x 132 gram = 36 gram

Massa H = (2. Ar H / Mr H₂O) x massa H₂O = (2/ 18 ) x 72 gram = 8 gram

Massa O = 92 – (36 + 8) = 48 gram

Mol C : mol H : mol O = 36/ 12 : 8/ 1 : 48/16 = 3 : 8 : 3

Jadi, rumus empirisnya adalah C₃H₈O₃

  KESIMPULAN

a.       Apabila terdapat 2 zat yang dicampurkan maka akan menyebabkan terjadinya perubahan suhu, warna dan endapan (wujud).

b.      Perubahan suhu yang terjadi dipengaruhi oleh jumlah/volume reaktan yang dicampurkan dan juga oleh konsentrasi masing-masing reaktan.

Wassalamualaikum Wr.Wb

DAFTAR PUSTAKA

·         Tardi, 2016. “Stoikiometri” https://www.slideshare.net/tarditardi/materi-konsep-mol

·         Anonim, 2012 “Konsep Dasar Perhitungan Stoikiometri” https://www.ilmukimia.org/2012/12/konsep-dasar-perhitungan-stoikiometri.html

·         Erni, 2017. “Materi Konsep Mol”  https://bisakimia.com/2017/10/09/materi-konsep-mol-disertai-soal-dan-pembahasan/

·         Izzulhaq, 2018. “Cara Menentukan Rumus Empiris Dan Rumus Molekul Senyawa” http://www.kimiamath.com/cara-menentukan-rumus-empiris-dan-rumus-molekul-senyawa/

·         Alex, 2013. “Laporan praktikum kimia dasar Stoikiometri” https://alexschemistry.blogspot.com/2013/10/laporan-praktikum-kimia-dasar.html