Materi konsep mol
- 1. STOIKIOMETRI A. KONSEP MOL Mol adalah suatu satuan jumlah zat yang digunakan dalam perhitungan kimia. Mol dapat digunakan untuk menyatakan jumlah partikel, massa,dan volume suatu zat. 1. Hubungan Jumlah Mol dengan Jumlah Partikel Satu mol zat menyatakan jumlah partikel yang terkandung di dalamnya yang dinyatakan dalam satuan bilangan Avogadro = 6,02 x 1023 partikel (602 miliar triliun). 1 mol = 6,02 x 1023 partikel ( L ) Hubungan antara jumlah mol dan jumlah partikel dapat dirumuskan sebagai berikut. Bilangan Avogadro umumnya dilambangkan dengan L. Jum Iah moI ( n) X = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑃𝑎𝑟𝑡𝑖𝑘𝑒𝑙 𝑋 𝐿 Jumlah partikel X = n x L partikel (atom, molekul atau ion ) 2. Hubungan Jumlah Mol dengan Massa Molar (mm) Untuk menghitung jumlah mol zat yang diketahui massanya atau sebaliknya, dapat digunakan rumus sebagai berikut: Jumlah mol = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑍𝑎𝑡 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 Karena massa molar nilainya sama dengan Ar atau Mr suatu zat, rumusnya dapat ditulis sebagai berikut. n = 𝑔 𝐴𝑟 atau n = 𝑔 𝑀𝑟 dengan n = jumlah mol m = massazat (g) Ar atau Mr = massaatom atau massamolekulrelatif 3. Hubungan Jumlah Mol dengan Volume Berbeda dengan zat padat dan zat cair yang memiliki volume tetap, zat berwujud gas volumenya selalu berubah-ubah tergantung pada suhu, tekanan, dan jumlah zatnya. Hubungan antara volume, suhu, dan tekanan dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus gas ideal berikut: PxV=nxRxT dengan P = tekanan (atm) V = volume (I) n = jumlah mol gas (mol) R = tetapan gas = 0,082 L atm mol' K-1
- 2. T = suhu (K) a. Volume molar pada keadaan standar Volume molar pada keadaan standar adalah volume 1 mol zat dalam wujud gas jika diukur pada keadaan standar, yaitu suhu O°C(273 K) dan tekanan 1 atm (76 cmHg). Sesuai dengan persamaan gas ideal besarnya volume molar dapat dihitung sebagai berikut. PxV=nxRxT 1 atm x V = 1molx 0,082Latm /mol. K x 273 K V = 22,389 L/mol = 22,4 L/mol Jadi, volume molar gas pada keadaan standar (STP) adalah VSTP = 22,4 L Jadi, hubungan antara jumlah mol gas dan volume gas dapat dinyatakan dengan rumus berikut. Jumlah mol gas X = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑔𝑎𝑠 𝑋 22,4 Volume gas X = jumlah mol gas X x 22,4 L b. Volume molar pada keadaan ruang Volume molar pada keadaan ruang adalah volume yang diukur pada keadaan ruang, yaitu suhu 25°C (298 K) dan tekanan 1 atm (76 cmHg). VRTP = 24,4 L/mol. Sehingga, Volume gas X = Jumlah mol gas X x VRTP c. Volume pada saat P dan T tertentu Untuk menghitung volume gas yang diukur pada keadaan selain keadaan standar, rumus yang digunakan adalah rumus gas ideal berikut. PxV=nxRxT atau V = 𝑛 𝑥 𝑅 𝑥 𝑇 𝑃 d. Volume pada saat keadaan perbandingan Sedangkan untuk menghitung volume gas yang diukur pada keadaan pad a keadaan gas lain, digunakan rumus gas berikut. : V1 V2 = n1 n2 Keterangan : V1 : Volume gas 1 ( Liter ) n1 : Jumlah mol gas 1 (mol) V2 : Volume gas 2 ( Liter ) n2 : Jumlah mol gas 2 (mol) Untuk memudahkan menentukan hubungan jumlah mol dengan jumlah partikel, massa, dan volume pada keadaan standar dapat digunakan jembatan mol berikut:
- 3. B. KONSENTRASI LARUTAN 1. Kemolaran (M) Kemolaran menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter larutan M = 𝑛 𝑉 ( mol/L atau molar ) dengan, M = kemolaran n = jumlah mol zat V = volume larutan (dalam liter) Jika Volume larutan dalam satuan mL maka rumus molaritasnya : M = 𝑔 𝑀𝑟 x 1000 𝑉 2. Kemolalan (m) Kemolalan atau molalitas menyatakan jumlah mol (n) zat terlarut dalam 1 kg pelarut: M = 𝑛 𝑃 ( mol/Kg atau molal ) dengan, m = kemolalan n = jumlah mol zat p = massa pelarut (dalam kg) Jika massa zat terlarut dalam satuan gram maka rumus molalitasnya : M = 𝑔 𝑀𝑟 x 1000 𝑃 3. Fraksi Mol (X) Fraksi mol menyatakan perbandingan jumlah mol zat terlarut atau pelarut terhadap jumlah mol larutan. Xt = 𝑛𝑡 𝑛𝑡+𝑛𝑝 Xp = 𝑛𝑝 𝑛𝑡+𝑛𝑝 Xt + Xp = 1 dengan, Xt = fraksi mol zat terlarut Xp = fraksi mol pelarut nt = jumlah mol zat terlarut np = jumlah mol pelarut 4. Persen Massa Persen massaadalah perbandingan massazat terhadap massa larutan. % massa = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 x 100%
- 4. 5. PersenVolume Persenvolume adalah perbandingan volume zat terhadap volume larutan. % Volume = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑧𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 x 100% C. STOIKIOMETRISENYAWA 1. Rumus Empiris dan Rumus Molekul Untuk menentukan rumus kimia suatu senyawa, perlu dilakukan analisis unsur- unsur yang terkandung dalam senyawa tersebut secara kualitatif maupun kuantitatif. Analisis ini digunakan untuk menentukan komposisi unsur-unsur dalam senyawa tersebut. Data persentase komposisi unsur-unsur yang dihasilkan secaraeksperimen digunakan untuk menentukan rumus empiris. Apabila massa molekul relatif senyawa tersebut diketahui, rumus molekulnya dapat ditentukan. Data yang digunakan untuk menentukan rumus empiris adalah sebagai berikut. a. Jenis unsur penyusun senyawa. b. Persentase unsur dalam senyawa. c. Massa atom relatif unsur-unsur penyusun senyawa. Langkah-Iangkah menentukan rumus empiris suatu senyawa adalah sebagai berikut. a. Menentukan massa setiap unsur yang menyusun senyawa. b. Membagi massa setiap unsur dengan massaatom relatifnya masing-masing sehingga diperoleh perbandingan mol setiap unsur atau perbandingan jumlah atom-atomnya. c. Menyederhanakan perbandingan jumlah atom. 2. Kadar Unsur dalam Senyawa Massa unsur-unsur yang terkandung dalam suatu senyawa dapat ditentukan menggunakan rumus berikut. n x Ar X Massa unsur X = ------------------ x massa senyawa Mr senyawa Persentase massa unsur-unsur yang terkandung dalam suatu senyawa juga dapat ditentukan menggunakan rumus berikut: n x Ar X Persen massa unsurX = ------------------ x 100% Mr senyawa Dengan n = jumlah atom unsur X dalam 1 molekul senyawa B. STOIKIOMETRI REAKSI Hitungan kimia yang penting kita pelajari adalah menentukan reaksi dan menentukan pereaksi pembatas. 1. Hitungan Kimia Langkah-Iangkah penyelesaian soal-soal hitungan kimia dalam reaksi kimia, adalah sebagai berikut. a. Mengubah banyaknya zat yang diketahui ke dalam satuan jumlah mol. b. Menghitung persamaan reaksi yang setara. c. Menuliskan banyaknya mol zat yang ditanyakan dengan menggunakan perbandingan koefisien reaksi atau dengan rumus berikut:
- 5. koefisien zat X Mol zat X = -------------------------------------------------- x mol zat yang diketahui koefisien zat yang diketahui 2. Menentukan Pereaksi Pembatas Zat pereaksi yang pertama kali habis digunakan pada reaksi kimia disebut pereaksi pembatas. Sedangkan pereaksi yang jumlahnya lebih besar dari yang diperlukan untuk bereaksi dengan pereaksi pembatasnya disebut pereaksi berlebih (pereaksi sisa). 3. Menentukan Senyawa Hidrat Hidrat adalah zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari struktur kristalnya. Contoh: CuS04·5H2O : tembaga (ll) sulfat pentahidrat MgS04·7H2O : magnesium sulfat heptahidrat SOAL-SOAL A. Berilah tanda (x) pada huruf a, b, c, d, dan e yang merupakan jawaban yang paling tepat! 1. 0,05 mol besi mengandung jumlah partikel sebanyak …. a. 6, 02 X 1032 atom b. 3,01 X 0123 atom c. 6,02 X 1022 atom d. 3,01 X 10 22 atom e. 1, 505 X 1022 atom 2. Jumlah mol air yang mengandung 2, 408 X 1023 molekul air adalah… a. 0,02 mol d. 0,2 mol b. 0,04 mol e. 0,4 mol e. 0,05 mol 3. Jika massa rata-rata satu atom X adalah P gram dan massa rata-rata satu atom C-12 adalah q gram maka Ar X adalah…. a. 12 pq b. c. d. e. 4. Jika Ar N = 14, H = 1, S = 32, O = 16, C = 12, AL = 27, Ca = 40, maka senyawa berikut yang mempunyai Mr terbesar adalah…. a. (NH4)2 SO4
- 6. b. CO(NH2)2 c. AL2(SO4)3 d. C2H5COOH e. Ca(NO3)2 5. Jika Ar Na = 23, C = 12, dan O = 16, maka massa dari 0,2 mol Na2CO3 .10H2O adalah…. a. 28,6 gram b. 57,2 gram c. 64,6 gram d. 75,8 gram e. 82,4 gram 6. Volume dari 4 gram gas SO3 (Ar S = 32, O = 16 ) pada STP adalah…. a. 1,12 liter b. 4,48 liter c. 8,96 liter d. 75,8 liter e. 22,4 liter 7. Gas CH4 (Ar C = 12, H = 1) sebanyak 4,8 gram jika diukur pada suhu 27 oC tekanan 2 atm mempunyai volume sebesar…. a. 1,23 liter b. 2,46 liter c. 3,69 liter d. 4,92 liter e. 7,38 liter 8. Pada suhu dan tekanan tertentu volume 8 gram gas oksigen adalah 10 liter. Pada suhu dan tekanan yang sama volume dari 9 gram gas NO (Ar N = 14, O = 16 ) adalah.... a. 6 liter b. 8 liter c. 10 liter d. 12 liter e. 18 liter 9. Pada suhu dan tekanan tertentu, gas belerang dioksida bereaksi dengan gas oksigen sesuai reaksi : 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) Untuk memperoleh 8 liter gas SO3 maka gas oksigen yang diperlukan adalah.... a. 4 liter d. 10 liter b. 6 liter e. 12 liter c. 8 liter 10. Pada suhu dan tekanan tertentu 4 liter gas hidrogen mengandung 2n molekul gas H2. Pada suhu dan tekanan yang sama, 1 liter gas N2 mengandung jumlah molekul sebanyak.... a. b. c. 2n d. 4n e. 8n 11. Jika pada STP volume dari 4,25 gram gas sebesar 2,8 liter, mak massa molekul relatif gas tersebut adalah.... a. 26 d. 32 b. 28 e. 34 c. 30
- 7. 12. Pada reaksi H2SO4 + HI H2S + I2 + H2O, 1 mol asam sulfat dapat mengoksidasi hidrogen iodida sebanyak... a. 1 mol d. 6 mol b. 2 mol e. 8 mol c. 5 mol 13. Untuk pembakaran sempurna 5 mol gas propana (C3H8), banyaknya mol oksigen yang diperlukan adalah.... a. 1 mol d. 15 mol b. 3 mol e. 25 mol c. 5 mol 14. Diketahui reaksi C2H4(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(g). Jika volume C2H4 yang bereaksi sebanyak 3 liter, maka gas O2 yang diperlukan dan gas CO2 yang dihasilkan adalah.... a. 3 L dan 6 L b. 6 L dan 3 L c. 9 L dan 6 L d. 1 L dan 2 L e. 6 L dan 9 L 15. Campuran gas CH4 dan C3H8 sebanyak 8 liter (t,p) dibakar sempurna dengan 22 liter gas oksigen (t,p) menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Volume gas CH4 dan C3H8 dalam campuran berturut-turut adalah.... a. 6 liter dan 2 liter b. 3 liter dan 5 liter c. 2 liter dan 6 liter d. 4 liter dan 4 liter e. 5 liter dan 3 liter 16. Pada reaksi N2(g) + H2(g) NH3(g) perbandingan volume gas-gas secara berurutan pada suhu dan tekanan yang sama adalah.... a. 3 : 6 : 2 b. 2 : 3 : 2 c. 1 : 3 : 6 d. 2 : 3 : 1 e. 1 : 3 : 2 17. Diketahui massa unsur relatif Fe = 56 ; Ca = 40 ; Ni = 59 ; Mg = 24 ; Cu = 63,5 ; N = 14; dan O = 16. Senyawa dengan massa molekul relatif (Mr) terkecil adalah.... a. Fe(NO3)2 d. Mg(NO3)2 b. Cu(NO3)2 e. Ni(NO3) c. Ca(NO3)2 18. Senyawa berikut ini yang mengandung jumlah molekul paling banyak adalah.... a. 10 gram C2H6 b. 11 gram CO2 c. 12 gram NO2 d. 17 gram CL2 e. 20 gram C6H6 19. Massa dari 3,01 X 1023 atom Ca (Ar Ca = 40 ) adalah.... a. 10 gram d. 60 gram b. 20 gram e. 80 gram c. 40 gram 20. Perhatikan persamaan reaksi di bawah ini ! 2SO2 + O2 2SO3
- 8. Jika keadaan standar, 5,6 liter gas SO2 direaksikan dengan gas oksigen, maka massa oksigen yang diperlukan sebesar (Ar S = 32, O = 16 ).... a. 5 gram b. 4 gram c. 3 gram d. 2 gram e. 1 gram B. Isilah titik-titik dibawah ini dengan jawaban yang benar! 1. Satu mol zat berarti.... 2. Tiap mol zat mengandung ....partikel. 3. Mol 40 gram NaOH adalah.... 4. Jumlah partikel setengah mol emas adalah.... 5. Jika Ar Fe = 56 dan Ar O = 16, maka Mr Fe2O3 adalah.... 6. Volume 1 mol gas pada keadaan STP adalah.... 7. Hukum perbandingan volume dikemukakan oleh.... 8. Hukum avogadro menyatakan.... 9. Jika 1 volume gas metana direaksikan dengan 1 volume gas oksigen pada (STP) akan menghasilkan....dan.... 10. Diketahui persamaan reaksi SO2 + O2 SO3 Perbandingan koefisien reaksi tersebut setelah disetarakan adalah....