Mol

Kalian tentu pernah mendengar satuan dosin, gros, rim, atau kodi untuk menyatakan jumlah benda. Banyaknya partikel dinyatakan dalam satuan mol.

Satuan mol sekarang dinyatakan sebagai jumlah partikel (atom, molekul, atau ion) dalam suatu zat. Para ahli sepakat bahwa satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12,0 gram isotop C-12 yakni 6,02 x 10²³ partikel. Jumlah partikel ini disebut Bilangan Avogadro (NA = Number Avogadro) atau dalam bahasa Jerman Bilangan Loschmidt (L). Jadi, definisi satu mol adalah sebagai berikut.

"Satu mol zat menyatakan banyaknya zat yang mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12,0 gram isotop C-12."

 Misalnya:
1. 1 mol unsur Na mengandung 6,02 x 10²³ atom Na.
2. 1 mol senyawa air mengandung 6,02 x 10²³ molekul air.
3. 1 mol senyawa ion NaCl mengandung 6,02 x 10²³ ion Na⁺ dan 6,02 x 10²³ ion Cl^–.

1. Hubungan mol dengan jumlah partikel
Hubungan mol dengan jumlah partikel dapat dirumuskan:

Contoh soal:
Suatu sampel mengandung 1,505 x 10²³ molekul Cl2, berapa mol kandungan Cl2 tersebut?

Jawab:

2. Hubungan mol dengan massa
Sebelum membahas hubungan mol dengan massa terlebih dahulu akan diperkenalkan Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif.

a. Massa Atom Relatif (A_r)
IUPAC telah menetapkan 1 sma = 1/12 massa satu atom C-12 isotop. Atom H mempunyai kerapatan 8,400% dari kerapatan C-12. Jadi, massa atom H = 0,08400 x 12,00 sma = 1,008 sma. Dari perhitungan yang sama kita bisa mengetahui massa atom O = 16,00 sma. Demikian juga massa atom unsur-unsur yang lain. Massa Atom Relatif (A_r) adalah perbandingan massa rata-rata suatu atom unsur terhadap 1/12 massa satu atom isotop C-12.

Di alam umumnya unsur terdiri atas campuran isotop, sehingga massa atomnya diambil rata-rata dari campuran isotopnya.

Contoh:
Di alam terdapat campuran ³⁵Cl dan ³⁷Cl dengan perbandingan 75% dan 25%.
A_r Cl = (75% x 35) + (25% x 37) = 35,5


b. Massa Molekul Relatif (M_r)
Massa molekul relatif (M_r) adalah perbandingan massa rata-rata satu molekul suatu senyawa terhadap 1/12 massa 1 atom isotop C-12.

Berdasarkan pengertian molekul yang menyatakan bahwa molekul merupakan gabungan dari atomatomnya, maka M_r merupakan jumlah A_r atom-atom penyusunnya.

Contoh soal:

c. Massa MolarMassa molar menyatakan massa yang dimiliki oleh 1 mol zat, yang besarnya sama dengan A_r atau M_r. Untuk unsur: 1 mol unsur = A_r gram, maka dapat dirumuskan:

Untuk senyawa: 1 mol senyawa = M_r gram, maka dapat dirumuskan:

Contoh soal:

3. Hubungan mol dengan volume

a. Gas pada keadaan standar
Pengukuran kuantitas gas tergantung suhu dan tekanan gas. Jika gas diukur pada keadaan standar, maka volumenya disebut volume molar.

Volume molar adalah volume 1 mol gas yang diukur pada keadaan standar. Keadaan standar yaitu keadaan pada suhu 0 °C (atau 273 K) dan tekanan 1 atmosfer (atau 76 cmHg atau 760 mmHg) atau disingkat STP (Standard Temperature and Pressure).

Besarnya volume molar gas dapat ditentukan dengan persamaan gas ideal:

P = tekanan = 1 atm
n = mol = 1 mol gas
T = suhu dalam Kelvin = 273 K
R = tetapan gas = 0,082 liter atm/mol K

Maka:
P V = nRT
1 x V = 1 x 0,082 x 273
V = 22,389
V = 22,4 liter

Jadi, volume standar = V_STP = 22,4 liter. Dapat dirumuskan:

n = jumlah mol
V_m = V_STP = volume molar

Contoh soal:

b. Gas pada keadaan nonstandar
Jika volume gas diukur pada keadaan ATP (Ambient Temperature and Pressure) atau lebih dikenal keadaan non–STP maka menggunakan rumus:

P = tekanan, satuan P adalah atmosfer (atm)
V = volume, satuan V adalah liter
n = mol, satuan n adalah mol
R = tetapan gas = 0,082 liter atm mol^–1 K^–1
T = suhu, satuan T adalah Kelvin (K)

Contoh soal:

4. Perhitungan kimia dalam reaksi kimia
Pada materi sebelumnya telah dijelaskan bahwa perbandingan koefisien menyatakan perbandingan jumlah partikel dan perbandingan volume, sedangkan mol merupakan jumlah partikel dibagi bilangan Avogadro. Perbandingan koefisien menyatakan perbandingan jumlah partikel, maka perbandingan koefisien juga merupakan perbandingan mol. Jadi, dapat disimpulkan bahwa:

Perbandingan koefisien = perbandingan volume
                                          = perbandingan jumlah partikel
                                          = perbandingan mol

Misalnya pada reaksi: N₂(g) + 3 H₂(g) → 2 NH₃(g)
a. Perbandingan volume N₂(g) : H₃(g) : NH₃(g) = 1 : 3 : 2
b. Perbandingan jumlah partikel N₂(g) : H₂(g) : NH₃(g) = 1 : 3 : 2
c. Perbandingan mol N₂(g) : H₂(g) : NH₃(g) = 1 : 3 : 2

Contoh soal:

a. Pada reaksi pembentukan gas amonia (NH₃) dari gas nitrogen dan hidrogen, jika gas nitrogen yang
direaksikan adalah 6 mol, maka tentukan:

1) jumlah mol gas hidrogen yang diperlukan;
2) jumlah mol gas amonia yang dihasilkan!

b. Pada pembakaran 8,8 gram C₃H₈ dengan gas oksigen menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Tentukan:
1) persamaan reaksinya;
2) massa gas oksigen yang dibutuhkan;
3) volume gas karbon dioksida yang dihasilkan jika diukur pada keadaan STP;
4) jumlah molekul uap air yang dihasilkan!

5. Pereaksi pembatas
Jika di dalam sebuah kotak tersedia 6 mur dan 10 baut, maka kita dapat membuat 6 pasang mur-baut. Baut tersisa 4 buah, sedangkan mur telah habis.

Dalam reaksi kimia, jika perbandingan mol zat-zat pereaksi tidak sama dengan perbandingan koefisiennya, maka ada pereaksi yang habis terlebih dulu. Pereaksi seperti ini disebut pereaksi pembatas.

Contoh soal:

Pada reaksi 0,5 mol gas N2 dengan 2,5 mol gas H2 menurut persamaan reaksi:
N₂(g) + 3 H₂(g) → 2 NH₃(g)

Tentukan:
a. pereaksi pembatasnya;
b. berapa gram zat yang tersisa?
(Ar N = 14 dan H = 1)!