Perhitungan Kimia: Hubungan Antara Jumlah Mol, Partikel, Massa, dan Volume Gas dalam Persamaan Reaksi

3. Jumlah Mol

Bagaimana cara menghitung zat-zat yang bereaksi dalam suatu reaksi kimia? Para ahli kimia yang bergabung dalam IUPAC (International Union Pure and Applied Chemistry) sepakat menggunakan satun yang disebut mol.

Satu mol adalah jumlah partikel yang terkandung dalam suatu zat yang jumlahnya sama dengan partikel yang terdapat dalam 12 gram atom C-12.

Banyaknya atom yang terdapat dalam 12 gr C-12 adalah 6,02 x 10²³ partikel yang disebut dengan tetapan Avogadro dan dinyatak dengan huruf L. Dalam ketentuan tersebut, partikel dapat berupa atom, molekul, maupun ion. Jumlah partikel suatu zat X bergantung pada jumlah mol (n) zat tersebut.

1 mol = L partikel = 6,02 x 10²³ partikel

X = n x 6,02 x 10²³ partikel

Supaya kita lebih memahami materi konsep mol, mari kita perhatikan contoh konsep mol berikut ini:

1 mol besi (Fe) mengandung 6,02 x 10²³ atom. Berapakah jumlah atom besi yang terdapat dalam 2 mol besi?

Pembahasan

Diketahui:

Jumlah atom dalam 1 mol atom besi = 6,02 x 10²³ atom

Ditanya:

Jumlah atom dalam 2 mol besi…?

Jawab:

1 mol besi = 6,02 x 10²³ atom

2 mol besi = 2 x 6,02 x 10²³ atom = 12,04 x 10²³ atom besi

Jadi, 2 mol atom besi mengandung 12,04 x 10²³ atom besi.

4. Massa Molar

Massa 1 mol zat sering disebut dengan massa molar. Massa molar berkaitan dengan Ar atau Mr dari suatu zat. Bagaimana cara menghitung massa molar zat? Perhatikan contoh perhitungan kimia berikut ini:

Contoh

Diketahui Ar C = 12, O = 16, dan Fe = 56. Berapakan massa molar atom Fe dan molekul CO₂?

Pembahasan

Diketahui: Ar  C = 12, O = 16, Fe = 56

Ditanya: Massa molar atom Fe dan molekul CO₂ =...?

Jawab:

Mr = ∑Ar

Mr Fe = Ar Fe = 56

Mr CO₂ = Ar C + Ar O + Ar O = 12 + 16 + 16 = 44

5. Volume Molar

Volume gas dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, sehingga untuk menentukan volume gas, kita harus mengetahui suhu (T)  dan tekanan (P) gas tersebut. Kondisi suhu 0⁰C dan tekanan 1 atm disebut keadaan standar (STP).

Perbandingan antara volume gas sama dengan perbandingan mol gas. Secara matematis, hungan perbandingan tersebut dapat ditulis:

V₁ : V₂ = n₁ : n₂

Keterangan:

V₁ = Volume gas 1

V₂ = Volume gas 2

n₁ = Jumlah mol gas 1

n₂ = Jumlah mol gas 2

Contoh Soal

Pada suhu 0⁰C dan tekanan 1 atm, volume gas hidrogen adalah 10 liter dengan jumlah mol sebanyak 5 mol. Pada suhu dan tekanan yang sama, jumlah mol gas nitrogen adalah 2 mol. Tentukan volume gas nitrogen tersebut.

Pembahasan

Diketahui :

V H₂ = 10 liter

n H₂ = 5 mol

n N₂ = 2 mol

Ditanya: V N₂ =…?

Jawab:

V₁ : V₂ = n₁ : n₂

V H₂ : V N₂ = n H₂  : n N₂

10 liter : V N₂ = 5 mol : 2 mol

V N₂ = 10 liter : 2,5 = 4 liter

Jadi, volume gas nitrogen = 4 liter.

Lalu, bagaimana jika mencari volume gas dalam keadaan tidak standar? Volume gas dapat dihitung dengan persamaan gas ideal berikut.

PV = nRT

Keterangan:

P = tekanan gas (atm)

n = jumlah mol gas

V = volume gas (l)

T = suhu mutlak gas (K)

R = 0,082 L atm/mol K

Untuk lebih memahaminya, perhatikan contoh perhitungan kimia berikut:

Contoh Soal:

Berapakah volume 14 gram gas nitrogen pada suhu 27⁰C dan tekanan 2 atm? (Ar N = 14)

Pembahasan

Diketahui:

Massa gas nitrogen = 14 gr

Jumlah mol gas nitrogen = 14/28 = 0,5 mol

Tekanan = 2 atm

Suhu = 27 + 273 = 300 K

R = 0,082 L atm/mol K

Ditanyakan: Volume gas nitrogen…?

Jawab:

PV = nRT

2 . V = 0.5 mol. 0,082 L atm/mol K. 300 K

V = 12,3 / 2

V = 6,15 liter

Jadi, volume gas nitrogen sebesar 6,15 liter.