Pengertian Massa Molar dan Volume Molar Gas – Bagaimana
hubungan antara Ar atau Mr dan massa zat agar kita dapat menentukan
jumlah zat-zat yang bereaksi dan meramalkan jumlah hasil reaksinya?
Untuk dapat menjawab hal tersebut, Anda harus memahami massa molar dan
volume molar.
1. Massa Molar
Berdasarkan hasil perhitungan, diketahui bahwa dalam 18 g air terkandung 6,02 × 1023 molekul H2O, dalam 23 g natrium terkandung 6,02 × 1023 atom Na, dan dalam 58,5 g natrium klorida terkandung 6,02 × 1023 satuan rumus NaCl.
Pada bagian sebelumnya, Anda sudah dapat menentukan Mr H2O= 18; Ar Na = 23; dan Mr NaCl = 58,5. Berdasarkan informasi tersebut, terlihat adanya hubungan yang teratur antara massa zat (g), Ar atau Mr, dan jumlah partikel (L). Hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk tabel berikut.
Tabel 5.3 Hubungan Massa (Ar/Mr), Jumlah partikel, dan Mol Beberapa Zat
Berdasarkan hubungan pada tabel tesebut, diketahui bahwa massa zat yang besarnya sama dengan nilai Ar atau Mr mengandung jumlah partikel sebanyak 6,02 × 1023 atau sebesar satu mol.
Dengan demikian, disimpulkan bahwa massa satu mol zat sama dengan nilai Ar (untuk atom) atau Mr (untuk senyawa). Massa satu mol zat disebut massa molar (Mm) dengan satuan gram per mol (g mol–1).
Contoh Penerapan Massa Molar
1. Besi beratnya 25 g. Berapa mol besi tersebut ? Diketahui Ar Fe = 56 g mol–1.
2. Jumlah mol grafit dalam suatu baterai adalah 1,5 mol. Berapa berat grafit tersebut? Diketahui Ar C = 12 g mol–1.
3. Berapa berat 1 atom besi? Diketahui Ar Fe = 56 sma.
4. Berapa jumlah molekul CO2 yang terdapat dalam 4 g CO2? Diketahui Mr CO2 = 44 sma.
Jawab
1. Massa molar besi: Mm Fe = 56 g mol–1
Jumlah mol besi = 25 g/56 g mol-1= 0,446 mol
2. Massa molar C = 12 g mol–1
Massa 1,5 mol C = 1,5 mol x 12 g mol–1 = 18 g.
3. Ar Fe = 56 sma, Jadi, massa molar Fe = 56 g mol–1.
Massa 1 atom Fe adalah
1 atom Fe/6,02 10 atom mol-1x 56 g mol-1= 9,3 × 1023 g
Jadi, berat 1 atom Fe = 9,3 × 10 23 g.
4. Massa molar CO2 = 44 g mol–1
Jumlah mol CO2 = 4 g/44 g mol-1=0,09 mol
Jumlah CO2 = 0,09 mol × 6,02 ×1023 molekul mol–1 = 0,54 × 1023 molekul.
2. Volume Molar Gas
Menurut Amedeo Avogadro: pada suhu dan tekanan tertentu, setiap gas yang volumenya sama mengandung jumlah molekul yang sama. Artinya, gas apapun selama volumenya sama dan diukur pada P dan T yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Jika jumlah molekul gas sebanyak tetapan Avogadro (L= 6,02 × 1023 molekul) maka dapat dikatakan jumlah gas tersebut adalah satu mol. Berdasarkan perhitungan yang mengacu pada Hukum Avogadro, pada 0°C dan 1 atm (STP, Standard Temperature and Pressure), volume satu mol gas adalah 22,4 liter. Volume satu mol gas ini dikenal dengan volume molar gas, disingkat Vm.
Tabel 5.4 Volume Molar Gas Beberapa Zat pada Keadaan STP
Contoh Penerapan Volume Molar Gas
a. Berapa volume 16 g gas O2 yang diukur pada keadaan STP? Diketahui Mr O2 = 32.
b. Berapa jumlah molekul N2 yang terdapat dalam 5,6 L gas N2 diukur pada keadaan STP?
Jawab
a. Massa molar O2 = 32 g mol–1
Jumlah mol O2 = 16 g/32 g mol-1= 0,5 mol
Pada STP, volume molar O2 = 22,4 L mol–1,
maka volume 0,5 mol O2 = 0,5 mol × 22,4 L mol–1 = 11,2 L
Jadi, volume untuk 16g O2 pada STP = 11,2 L
b. Pada STP, volume molar N2 = 22,4 L mol–1
Jumlah mol N2 dalam 5,6 L =5,6 L/22,4 L mol-1= 0,25 mol
Jumlah molekul N2 dalam satu mol = 6,02 × 1023.
Jumlah molekul N2 dalam 0,25 mol
= 0,25 mol × 6,02 × 1023 molekul/mol
= 1,505 × 1023 molekul.
Jadi, jumlah N2 dalam 5,6 L = 1,505 × 1023 molekul
3. Volume Molar Gas Non-STP
Bagaimana menentukan volume suatu gas pada keadaan tidak standar? Untuk menentukan volume gas pada suhu dan tekanan tertentu dapat dihitung menggunakan persamaan gas ideal. Persamaan gas ideal adalah suatu persamaan yang diturunkan berdasarkan asumsi para pakar kimia dengan mengacu pada hasil-hasil percobaan seperti Charles, Amonton, Boyle, dan Gay-Lussac.
Hukum Charles menyatakan bahwa: pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai:
V ≈ T
Hukum Amonton menyatakan bahwa: pada volume tetap, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai:
P ≈ T
Boyle dan Gay-Lussac menggabungkan ketiga besaran gas (tekanan, suhu, dan volume) menghasilkan persamaan berikut:
PV ≈ T
Menurut Avogadro, persamaan tersebut dapat ditulis sebagai:
PV = RT
R adalah tetapan molar gas yang tidak bergantung pada P, T, dan V, tetapi hanya bergantung pada jumlah mol gas. Menurut percobaan, nilai R = 0,082 L atm mol–1 K–1.
Berdasarkan uraian tersebut, persamaan gas ideal dapat ditulis sebagai berikut.
PV = nRT
Keterangan:
P = Tekanan (atm)
V = Volume (L)
T = Suhu mutlak (K)
n = Jumlah partikel (mol)
R = Tetapan gas (L atm mol–1 K–1)
= 0,082 L atm mol–1 K–1
1. Massa Molar
Berdasarkan hasil perhitungan, diketahui bahwa dalam 18 g air terkandung 6,02 × 1023 molekul H2O, dalam 23 g natrium terkandung 6,02 × 1023 atom Na, dan dalam 58,5 g natrium klorida terkandung 6,02 × 1023 satuan rumus NaCl.
Pada bagian sebelumnya, Anda sudah dapat menentukan Mr H2O= 18; Ar Na = 23; dan Mr NaCl = 58,5. Berdasarkan informasi tersebut, terlihat adanya hubungan yang teratur antara massa zat (g), Ar atau Mr, dan jumlah partikel (L). Hubungan tersebut dinyatakan dalam bentuk tabel berikut.
Tabel 5.3 Hubungan Massa (Ar/Mr), Jumlah partikel, dan Mol Beberapa Zat
| Zat | Massa (g) | Ar/Mr | Jumlah Partikel | Mol |
| H2O | 18 | 18 | 6,02 × 1023 molekul H2O | 1 |
| Na | 23 | 23 | 6,02 × 1023 atom Na | 1 |
| NaCl | 58,5 | 58,5 | 6,02 × 1023 satuan NaCl | 1 |
Dengan demikian, disimpulkan bahwa massa satu mol zat sama dengan nilai Ar (untuk atom) atau Mr (untuk senyawa). Massa satu mol zat disebut massa molar (Mm) dengan satuan gram per mol (g mol–1).
Contoh Penerapan Massa Molar
1. Besi beratnya 25 g. Berapa mol besi tersebut ? Diketahui Ar Fe = 56 g mol–1.
2. Jumlah mol grafit dalam suatu baterai adalah 1,5 mol. Berapa berat grafit tersebut? Diketahui Ar C = 12 g mol–1.
3. Berapa berat 1 atom besi? Diketahui Ar Fe = 56 sma.
4. Berapa jumlah molekul CO2 yang terdapat dalam 4 g CO2? Diketahui Mr CO2 = 44 sma.
Jawab
1. Massa molar besi: Mm Fe = 56 g mol–1
Jumlah mol besi = 25 g/56 g mol-1= 0,446 mol
2. Massa molar C = 12 g mol–1
Massa 1,5 mol C = 1,5 mol x 12 g mol–1 = 18 g.
3. Ar Fe = 56 sma, Jadi, massa molar Fe = 56 g mol–1.
Massa 1 atom Fe adalah
1 atom Fe/6,02 10 atom mol-1x 56 g mol-1= 9,3 × 1023 g
Jadi, berat 1 atom Fe = 9,3 × 10 23 g.
4. Massa molar CO2 = 44 g mol–1
Jumlah mol CO2 = 4 g/44 g mol-1=0,09 mol
Jumlah CO2 = 0,09 mol × 6,02 ×1023 molekul mol–1 = 0,54 × 1023 molekul.
2. Volume Molar Gas
Menurut Amedeo Avogadro: pada suhu dan tekanan tertentu, setiap gas yang volumenya sama mengandung jumlah molekul yang sama. Artinya, gas apapun selama volumenya sama dan diukur pada P dan T yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Jika jumlah molekul gas sebanyak tetapan Avogadro (L= 6,02 × 1023 molekul) maka dapat dikatakan jumlah gas tersebut adalah satu mol. Berdasarkan perhitungan yang mengacu pada Hukum Avogadro, pada 0°C dan 1 atm (STP, Standard Temperature and Pressure), volume satu mol gas adalah 22,4 liter. Volume satu mol gas ini dikenal dengan volume molar gas, disingkat Vm.
Tabel 5.4 Volume Molar Gas Beberapa Zat pada Keadaan STP
| Zat | Berat (g) | Mol | Volume (L) | Jumlah Molekul |
| NO2 | 46 | 1 | 22,4 | 6,02 × 1023 |
| NH3 | 17 | 1 | 22,4 | 6,02 × 1023 |
| CO | 28 | 1 | 22,4 | 6,02 × 1023 |
| CH4 | 17 | 1 | 22,4 | 6,02 × 1023 |
a. Berapa volume 16 g gas O2 yang diukur pada keadaan STP? Diketahui Mr O2 = 32.
b. Berapa jumlah molekul N2 yang terdapat dalam 5,6 L gas N2 diukur pada keadaan STP?
Jawab
a. Massa molar O2 = 32 g mol–1
Jumlah mol O2 = 16 g/32 g mol-1= 0,5 mol
Pada STP, volume molar O2 = 22,4 L mol–1,
maka volume 0,5 mol O2 = 0,5 mol × 22,4 L mol–1 = 11,2 L
Jadi, volume untuk 16g O2 pada STP = 11,2 L
b. Pada STP, volume molar N2 = 22,4 L mol–1
Jumlah mol N2 dalam 5,6 L =5,6 L/22,4 L mol-1= 0,25 mol
Jumlah molekul N2 dalam satu mol = 6,02 × 1023.
Jumlah molekul N2 dalam 0,25 mol
= 0,25 mol × 6,02 × 1023 molekul/mol
= 1,505 × 1023 molekul.
Jadi, jumlah N2 dalam 5,6 L = 1,505 × 1023 molekul
3. Volume Molar Gas Non-STP
Bagaimana menentukan volume suatu gas pada keadaan tidak standar? Untuk menentukan volume gas pada suhu dan tekanan tertentu dapat dihitung menggunakan persamaan gas ideal. Persamaan gas ideal adalah suatu persamaan yang diturunkan berdasarkan asumsi para pakar kimia dengan mengacu pada hasil-hasil percobaan seperti Charles, Amonton, Boyle, dan Gay-Lussac.
Hukum Charles menyatakan bahwa: pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai:
V ≈ T
Hukum Amonton menyatakan bahwa: pada volume tetap, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. Secara matematis dirumuskan sebagai:
P ≈ T
Boyle dan Gay-Lussac menggabungkan ketiga besaran gas (tekanan, suhu, dan volume) menghasilkan persamaan berikut:
PV ≈ T
Menurut Avogadro, persamaan tersebut dapat ditulis sebagai:
PV = RT
R adalah tetapan molar gas yang tidak bergantung pada P, T, dan V, tetapi hanya bergantung pada jumlah mol gas. Menurut percobaan, nilai R = 0,082 L atm mol–1 K–1.
Berdasarkan uraian tersebut, persamaan gas ideal dapat ditulis sebagai berikut.
PV = nRT
Keterangan:
P = Tekanan (atm)
V = Volume (L)
T = Suhu mutlak (K)
n = Jumlah partikel (mol)
R = Tetapan gas (L atm mol–1 K–1)
= 0,082 L atm mol–1 K–1
0 komentar:
Posting Komentar