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 × 10
23 molekul H
2O, dalam 23 g natrium terkandung 6,02 × 10
23 atom Na, dan dalam 58,5 g natrium klorida terkandung 6,02 × 10
23 satuan rumus NaCl.
Pada bagian sebelumnya, Anda sudah dapat menentukan Mr H
2O=
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 |
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 (M
m) 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 CO
2 yang terdapat dalam 4 g CO
2? Diketahui Mr CO
2 = 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 × 10
23 g
Jadi, berat 1 atom Fe = 9,3 × 10
23 g.
4. Massa molar CO
2 = 44 g mol
–1
Jumlah mol CO
2 = 4 g/44 g mol
-1=0,09 mol
Jumlah CO
2 = 0,09 mol × 6,02 ×10
23 molekul mol
–1 = 0,54 × 10
23 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 × 10
23
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 |
Contoh
Penerapan Volume Molar Gas
a. Berapa volume 16 g gas O
2 yang diukur pada keadaan STP? Diketahui Mr O2 = 32.
b. Berapa jumlah molekul N
2 yang terdapat dalam 5,6 L gas N
2 diukur pada keadaan STP?
Jawab
a. Massa molar O
2 = 32 g mol
–1
Jumlah mol O
2 = 16 g/32 g mol
-1= 0,5 mol
Pada STP, volume molar O
2 = 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 O
2 pada STP = 11,2 L
b. Pada STP, volume molar N
2 = 22,4 L mol
–1
Jumlah mol N
2 dalam 5,6 L =5,6 L/22,4 L mol
-1= 0,25 mol
Jumlah molekul N
2 dalam satu mol = 6,02 × 10
23.
Jumlah molekul N
2 dalam 0,25 mol
= 0,25 mol × 6,02 × 10
23 molekul/mol
= 1,505 × 10
23 molekul.
Jadi, jumlah N
2 dalam 5,6 L = 1,505 × 10
23 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