4. KONSEP MOL DAN STOIKIOMETRI****KIMIATOM****ESEMKA
Rangkuman Materi- Massa molekul relatife senyawa ditentukan berdasarkan jumlah massa atom relatife unsure-unsur pembentuk senyawa setelah masing-masing Ar unsure dikalikan dengan indeks-indeksnya
- Jumlah partikel (atom/molekul/elektron) dari suatu zat ditentukan dari mol dikali bilangan Avogadro (6,02 x 1023)
- Mol unsur ditentukan oleh massa unsur dibagi massa atom relatif unsur atau
- Mol senyawa ditentukan oleh massa senyawa dibagi massa molekul relatif
- Volume gas dalam keadaan standar (diukur pada tekanan(p) dan Suhu (t) yang sama) ditentukan dari mol dkali 22,4 liter
A. Massa Atom Relatif (Ar)
Didefinisikan sebagai perbandingan massa rata-rata satu atom suatu unsur terhadap 1/12 massa satu massa atom standar.
(atom carbon isotop-12 (12C))
(atom carbon isotop-12 (12C))
Rumus: Ar-X =
Penentuan massa atom relatif dan massamolekul relatif dilakukan dengan spektrometer massa. Penentuan massa isotop C-12 sebagai standar satuan massa atom (sma) ditetapkan oleh IUPAC pada tahun 1961 yaitu 1 sma = 1/12x massa atom C-12, massa atom C-12 = 12 sma, 1 sma = 1,66 x 10-23 kg.
Contoh :
1. Massa rata-rata satuatom unsure Zn adalah 1,08 x 10-22 gram. Jika massa atom C-12 adalah 2 x 10-23 gram, tentukan massa atom relative Zn (Ar Zn)!
Penyelesaian :
1,08 x 10-22 gram
Ar Zn = --------------------------- = 65
1/12 x 2 x 10-23 gram
Kuis:
Massa rata-rata satu atom unsure Fe adalah 9,26 x 10-23 gram. Jika massa atom C-12 adalah 2 x 10 -23 gram, tentukan massa atom relative Fe (Ar Fe)!
Para ahli menggunakan skala massa atom relative dengan lambang Ar untuk membandingkan massa atom yang berbeda-beda.
B. Massa Molekul Relatif ( Mr )
Didefinisikan sebagai perbandingan massa rata-rata satu molekul zat dengan seperduabelas massa satu atom C-12.
Massa Molekul Unsur
Mr (unsure) = ------------------------------
1/12 x massa atom C-12
Massa Molekul Senyawa
Mr (senyawa) = ------------------------------
1/12 x massa atom C-12
Massa molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan Ar dari atom-atom pembentuk molekul tersebut.
Mr = ∑ Ar atom penyusun
Contoh :
a. Mr H2O = (2xAr H) + (1xAr O)
=( 2x1) +( 1x16) = 18
b. Mr Fe2(SO4)3 = (2xAr Fe) +( 3xAr S) + (12xAr O)
= (2x56) +( 3x32) +( 12x16) = 400
Jika Mr Fe2(SO4)3 = 400, maka massa 1 molekul Fe2(SO4)3 = 400 sma=400 x 1,66 x 10-24 gram
c. Mr H2C2O4 = (2xAr H) +( 2xAr C) +( 4xAr O)
= (2x1) +( 2x12) +( 4x16) = 90
Kuis : Jika massa atom relative unsure C, Na, H, dan O berturut-turut adalah 12, 23, 1, dan 16, tentukan massa molekul relative senyawa C12H22O11 dan NaOH.
C. Mol
Jumlah mol suatu zat dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
a. dengan n = jumlah mol atom (mol)
g = massa atom (gram)
Ar= massa atom relative unsure (gram/mol)
b. dengan n = jumlah mol molekul (mol)
g = massa molekul (gram)
Mr = massa molekul relative (gram/nol)
Contoh :
1. Diketahui Ar S =32, Ag = 108 dan Hg = 200, hitunglah jumlah mol dari:
a. 8 gram belerang (S)
gS 8
gS 8
jawab : 8 gram S = -------= ----- = 0,25 mol
Ar-S 32
Ar-S 32
Latihan !
b. 5,4 gram perak (Ag)
c. 25 gram raksa (Hg)
2. Diketahui Ar Na = 23, Fe = 56, P = 31, berapakah massa dari :
a. 3 mol natrium (Na)
g Na g Na
g Na g Na
jawab: 3 mol Na = --------- = ---------------- ------> g Na = 3 mol x 23 gram/mol = ( 3 x 23 ) gram = 69 gram
Ar-Na 23 gram/mol
Ar-Na 23 gram/mol
Latihan !
b. 0,5 mol besi (Fe)
c. 5 mol pospor (P)
3. Diketahui Ar O = 16, N = 16, Ca = 40, dan C = 12, berapakah jumlah mol dari:
a. 16 gram O2 g O2 16 gram
jawab: Mr O2 = 32 , 16 gram O2 = -------- =-------------- = 0,5 mol O2
Mr-O2 32 gram/mol
Mr-O2 32 gram/mol
Latihan !
b. 6 gram NO
c. 200 gram CaCO3
4. Hitunglah massa dari :
a. 4 mol H2O
jawab: Mr H2O = 18, 4 mol H2O = ( 4 x 18 ) = 72 gram
Latihan !
b. 0,5 mol NaOH
c. 10 mol CO2
D. Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel
1 mol zat mengandung 6,02 x 10 23 partikel, bilangan 6,02 x 10 23 dinamakan bilangan Avogadro dilambangkan L atau N
Jadi hubungan mol (n) dengan jumlah partikel (N):
Jumlah partikel (atom, molekul, ion) = mol x bilangan Avogadro
Contoh :
1. Berapa jumlah atom yang terkandung dalam 2 mol emas?
Jawab: jumlah atom emas = 2 x 6,02 x 10 23 = 12,04 x 10 23 atom
2. Berpa jumlah molekul yang terkandung dalam 0,5 mol air?
Jawab : jumlah molekul air = 0,5 x 6,02 x 10 23 molekul
3. Hitunglah jumlah mol dari 9 x 10 22 atom besi
9 x 10 22 atom
Jawab : jumlah mol besi = ---------------------- = 0,15 mol
6,02 x 10 23
4. Hitunglah jumlah mol dari 3 x 10 24 molekul CO2?
3 x 10 24 molekul
Jawab : jumlah mol CO2 = ------------------------- = 5 mol
6,02 x 10 23
5. 1 mol H2O mengandung 6,02x10 23 molekul atau 3x6,02x10 23 atom=1,806x10 23 atom
Kuis :
Sepotong kawat tembaga mengandung 2,5 x 10 23 atom Cu. Tentukan massa kawat tembaga tersebut, jika Ar Cu = 63,5
E. Volume Molar
Volume satu mol zat dalam wujud gas dinamakan volume molar, dilambangkan dengan Vm
Berdasarkan hukum Avogadro: pada suhu dan tekanan yang sama , volume gas yang sama menaagandung jumlah molekul yang sama atau banyaknya mol dari tiap-tiap gas volumenya sama. Maka berlaku:
volume 1 mol setiap gas dalam keadaan standar:
Volume gas dalam keadaan standar(STP) = 22,4 L , suhu (T) = 273 K, tekanan (P) = 1 atmosfer
Jadi 1 mol gas (STP) = 22,4 L
Contoh :
a. 0,2 mol gas SO3 (STP) = 0,2 x 22,4 liter = 4,48 liter
b. Berapakan massa 11 liter CH4 (Mr = 16) diukur pada 0oC dan tekanan 1 atm.
Jawab : 12,2ad liter CH4 (STP) =
Massa gas CH4 = 0,5 mol x 16 gram/mol =8 gram
Latihan!
1. Hitunglah volume 4 gram gas SO3 diukur pada 0oC dan tekanan 1 atm. Jika Ar S = 32, O = 16
2. Hitunglah volum 11 gram gas CO2 diukur pada 0oC dan tekanan 1 atm (Ar C = 12, O = 16)?
3. Berpa gram massa 5,6 liter uap air pada keadaan STP (Ar H = 1, O = 16 )?
F. Volume Molar Gas pada Keadaan Lain
a. persamaan gas ideal
P.V == n.R.T
Keterangan :
P = tekanan (satuan atmosfer, atm)
V= volume (satuan liter, L)
n = jumlah mol gas
R = tetapan gas (0,08205 L.atm/mol.K)
T = suhu mutlak ( °C + 273,15 K )
Contoh:
1. Berapa volum gas SO3 sebanyak 16 gram jika diukur pada suhu 57oC dan tekanan 1 atm. (Ar S = 32, O = 16)
Jawab:
Pada T = 52oC = 330 K dan P = 1 atm
g SO3 16
Mol SO3 = -----------=--------- mol = 0,2 mol
Mr-SO3 80
nRT 0,2. 0,082 . 330 K. mol.L.atm.mol-1.K-1
VSO3 = = ----- = ----------------------------------------------- = 5,24 L
P 1 atm
Latihan!
1. Berapa volum 1 gram gas hydrogen diukur pada 25oC dan tekanan 1 atm, jika Ar H = 1?
2. Hitunglah volum dari 3,2 gram gas O2 diukur pada 27oC dan 1 atm!
3. Hitunglah volum dari 4 gram gas SO3 diukur pada 25oC dan tekanan 360 mmHg!
4. Berapa massa dari 10 liter gas butanan (C4H10) diukur pada 25oC dan tekanan 100 atm? (Ar C = 12, H = 1)
b. Dengan konversi gas pada suhu dan tekanan yang sama.
Menurut hukum Avogadro, perbandingan gas-gas yang jumlah molnya sama memilki volume sama, secara matematis dapat dinyatakan:
V1 n1
----- = -------
V2 n2
Ketrangan :
----- = -------
V2 n2
Ketrangan :
n1 = mol gas 1
n2 = mol gas 2
V1 = volume gas 1
V2 = volum gas 2
Contoh:
1. Hitung volume gas SO3 seba3nyak 16 gram jika diukur pada suhu dan tekanan tertentu , jika volum 0,25 mol gas N2 sama dengan 7 liter . (Ar S = 32, O = 16)
Jawab:
massa SO3 16
Mol SO3 = = --------------- =---------= 0,2 mol --------> n2 = 0,2 mol
Mr-SO3 80
Pada T dan P tertentu dengan n1 = 0,25 mol dan V1 = 7 liter
n2 0,2 mol
V2 =------- x V1 = ------------- x 7 liter = 5,6 liter
n1 0,25 mol
Latihan!
2. Hitunglah volume 3 gram gas NO yang diukur pada suhu dan tekanan yang sama dengan 1 gram gas CH4 dengan volum 1,5 liter ( Ar N = 14, O = 16)!
3. Bila 1 liter gas NO massanya 1 gram, berapa gram massa 2 liter gas O2 jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama.
F. Penggunan Konsep Mol Dalam Menentukan Rumus Kimia
Contoh soal:
1. Suatu senyawa tersusun dari 2 mol besi dan 3 mol oksigen
Tentukan rumus empiris senyawa.
Jawab: mol Fe : mol O = 2 : 3
Rumus empiris senyawa adalah Fe2O3
2. Suatu senyawa mempunyai rumus empiris CH2O dan memiliki massa molekul relati 150 ,tentukan rumus molekulnya!
Jawab:
(CH2O)n = 150
30 n = 150
n = 5
Rumus senyawa adalah C5H10O5
3. Suatu senyawa tersusun dari 7 mol karbon dan 16 mol hydrogen yang memilki massa rumus molekul 100, tentukan rumus molekulnya!
Jawab: mol C : mol H = 7 : 16, maka rumus empiris senyawa adalah C7H16
(C7H16)n = 100
100 n = 100
n = 1
Rumus molekul senyawa adalah C17H16
Suatu senyawa organik mengandung 60 gram karbon, 5 gram hidrogen dan 35 gram nitrogen (C=12 ; H=1 ; N=14). Jika Mr-senyawa itu 80, tentukan molekul senyawa tersebut.
6. 92 gram suatu senyawa dibakar sempurna, menghasilkan 176 gram CO2 dan 108 gram H2O (C=12 ; H=1 ; O=16).
Tentukan rumus empiris senyawa tersebut.
4.1. Stoikiometri
- Stoikiometri mol zat yang bereaksi ditentukan berdasarkan perbandingan koefisien dalam persamaan reaksi kimia
- Stoikiometri mola zat hasil reaksi ditentukan berdasarkan perbandingan koefisien dalam persamaan reaksi kimia
Stoikiometri berasal dari kata-kata Yunani”stoikheion”(= unsur) dan “metron” (= pengukuran) yang berarti mengukur unsur-unsur.
Stoikiometri adalah kajian tentang hubungan-hubungan kuantitatip dalam reaksi kimia.
a. Menentukan rumus empiris
Rumus empiris suatu senyawa dapat dinyatakan sebagai perbandingan mol atom atom unsure penyusun senyawa.
Latihan:
1. Suatu oksida nitrogen terdiri dari 7 gram nitrogen dan 12 gram oksigen. Tentukan rumus empiris oksida tersebut (Ar N = 14 dan O = 16)
2. Suatu senyawa terbentuk dari 75% atom C dan 25% atom H . Tentukan rumus empiris dari senyawa tersebut!
b. Menentukan rumus molekul
Jika rumus empiris suatu senyawa dan massa molekul relative ditahui, maka rumus molekul dapat ditentukan.
Latihan:
1. Suatu senyawa mengandung 80% unsure karbon dan 20% unsure hydrogen. Massa rumus senyawa tersebut adalah 30. Tentukan rumus molekulnya
2. Suatu oksida nitrogen memilki rumus empiris NH2, bila Ar N = 14, H =1, serta Mr senyawa = 32 tentukanlah rumus molekulnya!
c. Menentukan kadar unsur dalam senyawa
Kadar unsure dalam suatu senyawa (% massa) dapat ditentukan berdasarkan jumlah atom unsure dalam senyawa, massa atom relative unsure dan massa molekul relative senyawa yaitu dengan menggunakan persamaan:
x.Ar
Kadar = ------ x 100 % jika x = jumlah atom
Mr
Contoh: Berapakah kadar C dan N dalam urea ( CO(NH2)2)?
Jawab:
Mr urea = 60, maka
x . Ar-C 1 . 12
Kadar C = ------------ x 100 % = ----------- x 100 % = 20 %
Mr-Urea 60
2 . Ar-N 2 x 14
Kadar N = ----------- x 100% = -----------x 100 %= 46,6%
Mr-Urea 60
Latihan:
1. Berapa persen besi yang terdapat di dalam Fe2O3, jika diketahui Ar Fe = 56 O = 16
2. Tentukan persentase massa unsure-unsur dalam senyawa CaCO3 (Ar Ca = 40, C = 12, dan O = 16)!
d. Menentukan jumlah mol dalam reaksi kimia setara
Stoikiometri zat-zat dalam suatu reaksi kimia berhubungan dengan koefisien reaksi pada suatu persamaan reaksi kimia yang setara. Jika jumlah salah satu zat diketahui maka jjumlah mol zat lain yang terlibat dalam persamaan reaksi dapat ditentukan berdasarkan perbandingan koefisien reaksi dikali jumlah mol zat yang dketahui.
Contoh soal:
6,75 gram Na direaksikan dengan H2O membentuk NaOH dan H2 menurut persamaan setara berikut:
2Na + 2H2O -------> 2NaOH + H2
Berapa gram H2O yang dibutuhkan dan berapa gram H2 terbentuk ? (diketahui Ar-Na=23; O=16; dan H = 1)
Jawab :
persamaan reaksi:
2Na + 2H2O -------> 2NaOH + H2
Gram Na yang tersedia: 6,75 gram, maka mol Na yang tersedia sebesar:
6,75 gram
6,75 gram
Mol Na = ------------- = 0,25 mol
23 gram/mol
koefisien H2O 2
23 gram/mol
koefisien H2O 2
Mol H2O yang dibutuhkan = -------------------x mol Na = ---- x 0,25 mol= 0,25 mol
koefisien Na 2
koefisien Na 2
Massa H2O yang dibutuhkan = 0,25 x Mr H2O = 0,25 x 18 = 4 gram
koefisien H2 1
koefisien H2 1
Mol H2 yang terbentuk =-------------------- x mol Na = ---- x 0,25 mol = 0,125 mol
koefisien Na 2
Massa H2 = 0,125 x Mr H2 = 0,125 x 2 = 0,25 gram
Latihan !
1. Berapa gram ZnCl2 dapat dibuat dari 34 gram Zn.Persamaan reaksi:
Zn + 2HCl -------> ZnCl2 + H2
2. Berapa gram NaOH diperlukan untuk bereaksi dengan 6,8 gram Al.
2Al + 6 NaOH --------> Na3AlO3 + 3 H2
3. Persamaan reaksi:
2 KClO3 ---------> 2 KCl + 3 O2
Bila tersedia 50 gram KClO3 berapa gram O2 dapat dihasilkan
4. Berapa massa gas hydrogen (H2) yang harus direaksikan dengan gas oksigen (O2) berlebih agar dihasilkan 5,4 gram air?
5. Lapisan AgBr pada film fotografi dicuci dengan menggunakan larutan Na2S2O3 menurut persamaan reaksi berikut:
6. AgBr(s) + 2Na2S2O3(aq) --------> Na3(S2O3)2(aq) + NaBr(aq)
7. Berapa gram Na2S2O3 yang diperlukan untuk menghilangkan 1,5 gram AgBr pada film fotografi tersebut?
e. Menentukan jumlah mol zat hasil reaksi berdasarkan pereaksi pembatas
Pereaksi pembatas adalah zat pereaksi yang habis lebih dahulu dalam suatu reaksi kimia. Adanya pereaksi pembatas berarti terdapat pereaksi lain yang berlebih (tersisa). Jumlah pereaksi pembatas menentukan seberapa banyak jumlah zat hasil reaksi.
Contoh:
Berapa massa maksimum gas nitrogen dioksida (NO2) yang dihasilkan dari campuran 3 gram gas NO dengan 4 gram gas O2? Ar N = 14, O =16)?
Jawab:
Tuliskan persamaan reaksi setara untuk reaksi ini!
2NO(g) + O2(g) ---------> 2NO2(g)
NO : O2 = 2 : 1
Menentukan mol NO:
massa NO 3 gram mol NO 0,1 mol
massa NO 3 gram mol NO 0,1 mol
n NO = ------------ = ----------------- = 0,1 mol , sehingga ----------- = ---------- = 0,,05 mol
Mr-NO 30 gram/mol 2 2
Mr-NO 30 gram/mol 2 2
menentukan mol O2:
massa O2 4 gram mol O2 0,125
massa O2 4 gram mol O2 0,125
n O2 = ------------ =---------------- = 0,125 mol , sehingga --------- =---------= 0,125 mol
Mr-O2 32 gram/mol 1 1
Mr-O2 32 gram/mol 1 1
karena 0,05 < 0,125, maka NO merupakan reaksi pembatas, sehingga mol NO2 ditentukan berdasarkan mol NO yaitu:
2
2
n NO2 = -- x mol NO =1 x 0,05 mol = 0,05 mol , sehingga :
2
2
g NO2 = n NO2 x Mr NO2 = 0,05 mol x 46 gram/mol = 2,3 gram
jadi NO2 yang dihasilkan adalah 2,3 gram
Latihan:
1. Sebanyak10 gram tembaga direaksikan dengan 20 gram belerang dengan reaksi:
Cu(s) + s(s) ----> CuS(s) diketahui Ar Cu = 63,5 dan S = 32
a. Manakah yang berlaku sebagai pereaksi pembatas?
b. Berapa gram CuS yang terbentuk?
c. Manakah zat sisa dan berapa gram beratnya?
2. Kalsium oksida bereaksi dengan gas karbon dioksida membentuk kalsium karbonat menurut persamaan reaksi berikut :
CaO(s) + CO2(g) ------> CaCO3(s)
Jika 0,89 gram CaO dan 0,74 gram CO2 direaksikan, tentukan:
a. pereaksi pembatas!
b. massa CaCO3 yang dihasilkan!
0 komentar:
Posting Komentar