Mol : Klarifikasi Lengkap Mol Dalam Ilmu Kimia
Mol
Untuk menyatakan banyaknya suatu benda, sehari-hari dikenal satuan lusin, kodi, gros, dan rim. 1 lusin banyaknya 12, 1 gros banyaknya 144, 1 kodi banyaknya 20, dan 1 rim banyaknya 500. Apa satuan zat dalam kimia? Zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia tersebut mengandung partikel-partikel menyerupai atom, molekul, atau ion. Bayangkanlah bahwa 1 gram besi mengandung lebih dari 1020 butir-butir atom besi dan 1 mL air mengandung lebih dari 1020 molekul air, jadi sangat sulit menghitungnya. Agar tidak mengalami kesulitan, maka jumlah partikel yang banyak itu diungkapkan dengan satuan jumlah. Para jago kimia menyatakan satuan jumlah zat dalam kimia yakni mol. Bagaimana memilih mol suatu zat?
1. Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel
Berapa banyak jumlah partikel yang dikandung oleh satu mol zat? Perhatikan kekerabatan mol dengan jumlah partikel beberapa zat pada tabel berikut
Dari data tersebut ternyata 1 mol unsur mengandung 6,02 x 1023 atom dan 1 mol senyawa mengandung 6,02 x 1023 molekul atau ditulis 1 mol zat mengandung 6,02 x 1023 partikel zat.
Berdasarkan perhitungan yang dilakukan Johan Loschmidt (1865) para jago kimia menetapkan bahwa satu mol zat mengandung partikel zat sebanyak yang dikandung oleh 12 gram atom karbon–12. Dari percobaan yang dilakukan diketahui bahwa dalam 12 gram atom C–12 terdapat 6,02 x 1023 atom karbon. Walaupun angka 6,02 x 1023 dikemukakan oleh Johan Loschmidt, dalam kenyataannya populer sebagai tetapan Avogadro dengan lambang N.
Tetapan Avogadro (N) = 6,02 x 1023
Jadi, jumlah partikel sanggup dihitung dengan mengalikan mol dan tetapan Avogadro.
Jumlah partikel = mol x N
Mol ditentukan dengan membagi jumlah partikel dengan tetapan Avogadro. Untuk memahami cara mengubah satuan mol ke jumlah partikel dan sebaliknya, perhatikan tumpuan soal berikut ini.
1. Tentukan jumlah atom besi yang terdapat dalam 0,5 mol besi.
Penyelesaian:
Jumlah atom besi = 0,5 mol x 6,02 .1023 atom mol–1 = 3,01.1023 atom
2. Hitung jumlah masing-masing atom yang terdapat di dalam 2 mol H2O.
Penyelesaian:
H2O terdiri dari 2 atom H dan 1 atom O
Jumlah atom hidrogen = 2 x 2 mol x 6,02.1023 atom mol–1 = 24,08.1023 atom
Jumlah atom oksigen = 1 x 2 mol x 6,02.1023 atom mol–1 = 12,04.1023 atom
3. Berapa mol karbon monoksida yang mengandung 6,02.1021 molekul.
Penyelesaian:
mol CO =6,02 x 1021/ 6,02 x 1023 = 0,01 mol
2. Hubungan Mol dengan Massa
Untuk melaksanakan reaksi dengan tepat, biasanya dilakukan pengukuran terhadap massa zat-zat yang akan direaksikan. Adakah kekerabatan massa zat dengan konsep mol?
Berdasarkan hasil eksperimen dalam 12 gram karbon-12 terdapat 6,02 x 1023 atom karbon. Atom karbon yang jumlahnya 6,02 x 10 23 ini sama dengan 1 mol karbon, berarti 1 mol karbon mempunyai massa 12 gram. Massa 1 mol karbon disebut massa molar karbon. ArC = 12, maka massa molar karbon sama dengan ArC yang dinyatakan dalam gram. Untuk memahami pengertian massa molar zat, perhatikan data di bawah ini!
Pada data di atas terlihat bahwa massa molar zat mengatakan massa satu mol zat yang dinyatakan dalam gram. Dengan demikian sanggup disimpulkan: Massa molar zat yakni massa 1 mol suatu zat yang sama dengan Ar atau Mr zat itu yang dinyatakan dalam gram. Untuk mengubah massa menjadi mol atau sebaliknya sanggup dipakai cara:
• Menghitung massa dari mol:
Massa = jumlah mol x massa molar/1mol
• Menghitung mol dari massa:
Jumlah mol = massa x 1 mol/massa molar
Contoh Soal
1. Berapakah massa dari 2 mol glukosa C6H12O6 (Ar C = 12, H = 1, O = 16)?
Penyelesaian:
Mr C6H12O6 = 180
Massa 2 mol glukosa = 2 mol x 180 gram/1 mol = 360 gram
Jadi, massa dari 2 mol glukosa = 360 gram.
2. Hitunglah jumlah atom besi dengan massa 5,6 gram (Ar Fe = 56).
Penyelesaian:
0,1 mol Fe = 0,1 mol x 6,02 x 1023/1 mol = 0,1 x 6,02 x 10 23 = 6,02 x 1022 atom Fe
3. Hubungan Mol dengan Volum
Reaksi kimia sanggup berlangsung dalam fase padat, cair, atau gas. Perhatikan reaksi berikut.
CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g)
CaCO3(s) + 2 HCl(aq) CaCl2(g) + CO2(g) + H2O(l)
Bagaimana memilih volum gas yang terlibat dalam suatu reaksi, jikalau diketahui massanya?Untuk perhitungan ini harus diketahui dulu kekerabatan mol dengan volum pada suhu dan tekanan tertentu.
Data percobaan di bawah ini mengatakan volum dari beberapa gas pada 273 K (0 C) dan tekanan 76 cmHg (1 atm) untuk setiap 1 mol gas.
Dari data ini sanggup diambil rata-rata volum setiap 1 mol gas pada suhu 0 C dan tekanan 76 cmHg yakni 22,4 liter. Volum itu disebut volum molar gas. Volum molar gas mengatakan volum satu mol gas pada keadaan standar.
Keadaan standar atau STP (Standar Temperature and Pressure) yakni keadaan pada temperatur 0 C dan tekanan 1 atmosfer. Volum 1 mol gas pada STP = 22,4 L Untuk mengubah mol ke volum atau volum ke mol sanggup dipakai factor konversi sebagai berikut.
1. Berapa volum 3 mol gas hidrogen pada STP?
Penyelesaian:
Volum H2 = 3 mol x 22,4 L/1 mol = 67,2 L
2. Berapa volum 8 gram gas oksigen pada STP? (Mr O2 = 32)
Penyelesaian:
Volum O2 =8/32 mol x 22,4 L/1 mol = 5,6 L
3. Berapa mol gas CO2 terdapat di dalam 5600 mL!
Penyelesaian:
5600 mL =5600/1000L = 5,6 L
Mol CO2 = 5,6 L x 1 mol/22,4 L
5,6 L/22, 4 L x 1 mol = 0,25 mol
Dalam prakteknya kita jarang mencoba pada keadaan standar tersebut, kebanyakan reaksi dilakukan pada suhu kamar (25 C) atau pada suhu yang lebih tinggi, demikian pula tekanannya. Untuk tujuan itu sanggup dipakai persamaan umum gas sebagai berikut.
PV = nRT
P = tekanan gas (atm)
V = volum (liter)
n = jumlah mol
R = tetapan gas (0,08203 L atm mol–1 K–1)
T = temperatur (Kelvin)
Contoh Soal
Hitung volum 5 mol gas pada tekanan 152 mm Hg dan temperatur 27 C!
Penyelesaian:
Diketahui: P = 152 mmHg = 0,2 atm; T = 27 + 273 = 300 K
PV = nRT
0,2 atm x V = 5 mol x 0,082 L atm mol–1 K-–1 x 300 K
V = 615 L
Dari pembahasan tetapan Avogadro, mol, massa molar, dan volum molar, semuanya sanggup dihubungkan dengan pemberian Ar atau Mr.
Mol merupakan terminal untuk mengubah suatu satuan menjadi satuan lain. Hubungan ini sanggup digambarkan sebagai berikut.
Dalam mengubah mol menjadi massa, volum, dan jumlah partikel dipakai tanda kali (x). Dalam mengubah massa, volum, dan jumlah partikel menjadi mol,digunakan tanda bagi (:).
Untuk menyatakan banyaknya suatu benda, sehari-hari dikenal satuan lusin, kodi, gros, dan rim. 1 lusin banyaknya 12, 1 gros banyaknya 144, 1 kodi banyaknya 20, dan 1 rim banyaknya 500. Apa satuan zat dalam kimia? Zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia tersebut mengandung partikel-partikel menyerupai atom, molekul, atau ion. Bayangkanlah bahwa 1 gram besi mengandung lebih dari 1020 butir-butir atom besi dan 1 mL air mengandung lebih dari 1020 molekul air, jadi sangat sulit menghitungnya. Agar tidak mengalami kesulitan, maka jumlah partikel yang banyak itu diungkapkan dengan satuan jumlah. Para jago kimia menyatakan satuan jumlah zat dalam kimia yakni mol. Bagaimana memilih mol suatu zat?
1. Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel
Berapa banyak jumlah partikel yang dikandung oleh satu mol zat? Perhatikan kekerabatan mol dengan jumlah partikel beberapa zat pada tabel berikut
Berdasarkan perhitungan yang dilakukan Johan Loschmidt (1865) para jago kimia menetapkan bahwa satu mol zat mengandung partikel zat sebanyak yang dikandung oleh 12 gram atom karbon–12. Dari percobaan yang dilakukan diketahui bahwa dalam 12 gram atom C–12 terdapat 6,02 x 1023 atom karbon. Walaupun angka 6,02 x 1023 dikemukakan oleh Johan Loschmidt, dalam kenyataannya populer sebagai tetapan Avogadro dengan lambang N.
Tetapan Avogadro (N) = 6,02 x 1023
Jadi, jumlah partikel sanggup dihitung dengan mengalikan mol dan tetapan Avogadro.
Jumlah partikel = mol x N
Mol ditentukan dengan membagi jumlah partikel dengan tetapan Avogadro. Untuk memahami cara mengubah satuan mol ke jumlah partikel dan sebaliknya, perhatikan tumpuan soal berikut ini.
1. Tentukan jumlah atom besi yang terdapat dalam 0,5 mol besi.
Penyelesaian:
Jumlah atom besi = 0,5 mol x 6,02 .1023 atom mol–1 = 3,01.1023 atom
2. Hitung jumlah masing-masing atom yang terdapat di dalam 2 mol H2O.
Penyelesaian:
H2O terdiri dari 2 atom H dan 1 atom O
Jumlah atom hidrogen = 2 x 2 mol x 6,02.1023 atom mol–1 = 24,08.1023 atom
Jumlah atom oksigen = 1 x 2 mol x 6,02.1023 atom mol–1 = 12,04.1023 atom
3. Berapa mol karbon monoksida yang mengandung 6,02.1021 molekul.
Penyelesaian:
mol CO =6,02 x 1021/ 6,02 x 1023 = 0,01 mol
2. Hubungan Mol dengan Massa
Untuk melaksanakan reaksi dengan tepat, biasanya dilakukan pengukuran terhadap massa zat-zat yang akan direaksikan. Adakah kekerabatan massa zat dengan konsep mol?
Berdasarkan hasil eksperimen dalam 12 gram karbon-12 terdapat 6,02 x 1023 atom karbon. Atom karbon yang jumlahnya 6,02 x 10 23 ini sama dengan 1 mol karbon, berarti 1 mol karbon mempunyai massa 12 gram. Massa 1 mol karbon disebut massa molar karbon. ArC = 12, maka massa molar karbon sama dengan ArC yang dinyatakan dalam gram. Untuk memahami pengertian massa molar zat, perhatikan data di bawah ini!
Pada data di atas terlihat bahwa massa molar zat mengatakan massa satu mol zat yang dinyatakan dalam gram. Dengan demikian sanggup disimpulkan: Massa molar zat yakni massa 1 mol suatu zat yang sama dengan Ar atau Mr zat itu yang dinyatakan dalam gram. Untuk mengubah massa menjadi mol atau sebaliknya sanggup dipakai cara:
• Menghitung massa dari mol:
Massa = jumlah mol x massa molar/1mol
• Menghitung mol dari massa:
Jumlah mol = massa x 1 mol/massa molar
Contoh Soal
1. Berapakah massa dari 2 mol glukosa C6H12O6 (Ar C = 12, H = 1, O = 16)?
Penyelesaian:
Mr C6H12O6 = 180
Massa 2 mol glukosa = 2 mol x 180 gram/1 mol = 360 gram
Jadi, massa dari 2 mol glukosa = 360 gram.
2. Hitunglah jumlah atom besi dengan massa 5,6 gram (Ar Fe = 56).
Penyelesaian:
5,6 gram Fe = 5,6 gram x 1 mol/56 gram = 0,1 mol Fe
0,1 mol Fe = 0,1 mol x 6,02 x 1023/1 mol = 0,1 x 6,02 x 10 23 = 6,02 x 1022 atom Fe
3. Hubungan Mol dengan Volum
Reaksi kimia sanggup berlangsung dalam fase padat, cair, atau gas. Perhatikan reaksi berikut.
CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g)
CaCO3(s) + 2 HCl(aq) CaCl2(g) + CO2(g) + H2O(l)
Bagaimana memilih volum gas yang terlibat dalam suatu reaksi, jikalau diketahui massanya?Untuk perhitungan ini harus diketahui dulu kekerabatan mol dengan volum pada suhu dan tekanan tertentu.
Data percobaan di bawah ini mengatakan volum dari beberapa gas pada 273 K (0 C) dan tekanan 76 cmHg (1 atm) untuk setiap 1 mol gas.
Dari data ini sanggup diambil rata-rata volum setiap 1 mol gas pada suhu 0 C dan tekanan 76 cmHg yakni 22,4 liter. Volum itu disebut volum molar gas. Volum molar gas mengatakan volum satu mol gas pada keadaan standar.
Keadaan standar atau STP (Standar Temperature and Pressure) yakni keadaan pada temperatur 0 C dan tekanan 1 atmosfer. Volum 1 mol gas pada STP = 22,4 L Untuk mengubah mol ke volum atau volum ke mol sanggup dipakai factor konversi sebagai berikut.
1. Berapa volum 3 mol gas hidrogen pada STP?
Penyelesaian:
Volum H2 = 3 mol x 22,4 L/1 mol = 67,2 L
2. Berapa volum 8 gram gas oksigen pada STP? (Mr O2 = 32)
Penyelesaian:
Volum O2 =8/32 mol x 22,4 L/1 mol = 5,6 L
3. Berapa mol gas CO2 terdapat di dalam 5600 mL!
Penyelesaian:
5600 mL =5600/1000L = 5,6 L
Mol CO2 = 5,6 L x 1 mol/22,4 L
5,6 L/22, 4 L x 1 mol = 0,25 mol
Dalam prakteknya kita jarang mencoba pada keadaan standar tersebut, kebanyakan reaksi dilakukan pada suhu kamar (25 C) atau pada suhu yang lebih tinggi, demikian pula tekanannya. Untuk tujuan itu sanggup dipakai persamaan umum gas sebagai berikut.
PV = nRT
P = tekanan gas (atm)
V = volum (liter)
n = jumlah mol
R = tetapan gas (0,08203 L atm mol–1 K–1)
T = temperatur (Kelvin)
Contoh Soal
Hitung volum 5 mol gas pada tekanan 152 mm Hg dan temperatur 27 C!
Penyelesaian:
Diketahui: P = 152 mmHg = 0,2 atm; T = 27 + 273 = 300 K
PV = nRT
0,2 atm x V = 5 mol x 0,082 L atm mol–1 K-–1 x 300 K
V = 615 L
Dari pembahasan tetapan Avogadro, mol, massa molar, dan volum molar, semuanya sanggup dihubungkan dengan pemberian Ar atau Mr.
Mol merupakan terminal untuk mengubah suatu satuan menjadi satuan lain. Hubungan ini sanggup digambarkan sebagai berikut.
Dalam mengubah mol menjadi massa, volum, dan jumlah partikel dipakai tanda kali (x). Dalam mengubah massa, volum, dan jumlah partikel menjadi mol,digunakan tanda bagi (:).
