Materi Perhitungan
Kimia
1. Hukum Gay Lussac
Seorang ahli kimia dari Inggris, Henry Cavendish (1731-1810)
melakukan suatu percobaan dengan mereaksikan gas hidrogen dan gas oksigen. Dari
hasil percobaan yang dilakukannya, Cavendish mendapatkan kesimpulan bahwa pada
reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen selalu diperoleh perbandingan volume
gas hidrogen dan gas oksigen = 2 : 1.
Percobaan
yang dilakukan Henry Cavendish dilanjutkan oleh Gay-Lussac. Ia melakukan
serangkaian percobaan terhadap sejumlah gas yang diukur pada suhu dan tekanan
yang sama. Hasil percobaan yang dilakukannya tercatat sebagai berikut.
a. 1
liter gas hidrogen bereaksi dengan 1 liter gas klorin menghasilkan 2 liter gas
hydrogen klorida.
Perhatikan
persamaaan reaksi berikut.
H2(g) + Cl2(g)
2 HCl(g)
1 liter 1 liter 2 liter
b. 2
liter gas hidrogen bereaksi dengan 1 liter gas oksigen menghasilkan 2 liter uap
air.
Persamaaan
reaksinya adalah:
2 H2(g) + O2(g)
2 H2O(g)
2
liter 1 liter 2 liter
c. 3
liter gas hidrogen bereaksi dengan 1 liter gas nitrogen menghasilkan 2 liter
gas amonia.
Perhatikan
persamaaan reaksi berikut.
3 H2(g) + N2(g)
2 NH3(g)
3
liter 1 liter 2 liter
Berdasarkan
hasil percobaan yang dilakukannya, Gay Lussac menyimpulkan bahwa pada tekanan
dan suhu yang sama, volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil
reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana. Kesimpulan Gay Lussac
ini lebih dikenal
dengan
Hukum Perbandingan Volume.
2. Hipotesis Avogadro
Gay Lussac menyimpulkan bahwa pada tekanan dan suhu yang sama,
volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai
bilangan bulat dan sederhana. Ternyata, kesimpulan Gay Lussac tentang hukum
perbandingan volume belum dapat diterima sepenuhnya di kalangan kimiawan.
Sebab, jika gas–gas pada eksperimen itu dianggap dalam keadaan atom, maka hasil
eksperimennya adalah:
H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g)
1
atom hidrogen + 1 atom klorin
2 atom hidrogen klorida
Jika
konsep atom ini diterapkan pada pembentukan uap air, maka hasilnya sebagai
berikut.
H2(g) +
O2(g) H2O(g)
1
atom hidrogen +
atom oksigen 1 atom air
Konsep setengah atom bertentangan dengan teori Dalton tentang
atom, karena tidak ada atom yang separo. Oleh karena itu, pada tahun 1811,
Amedeo Avogadro mengemukakan pemikirannya yang dikenal sebagai Hipotesis
Avogadro. Avogadro berpendapat bahwa satuan terkecil dari suatu zat tidak harus
atom, tetapi dapat berbentuk gabungan atom-atom
(molekul).
Dengan demikian, reaksi antara gas hidrogen dengan gas oksigen
dapat dijelaskan sebagai berikut.
H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g)
1
molekul hidrogen + ½ molekul
oksigen 1 molekul air
Konsep
1/2 molekul dapat dibenarkan, karena
bisa jadi ½ molekul hanya berisi 1 atom oksigen. Berdasarkan konsep tersebut,
maka Avogadro mengemukakan Hipotesis Avogadro.
Bunyi Hipotesis
Avogadro
Pada
tekanan dan suhu yang sama, semua gas yang bervolume sama mengandung jumlah
molekul yang sama.
Berdasarkan
Hipotesis Avogadro diketahui bahwa perbandingan volume gas dalam suatu reaksi
sesuai dengan koefisien reaksi gas-gas tersebut. Dengan demikian, jika volume
salah satu gas diketahui, volume gas yang lain dapat ditentukan dengan cara
membandingkan koefisien reaksinya.
3. Mol
Para
ahli kimia yang tergabung dalam IUPAC (International Union Pure and Applied
Chemistry) sepakat menggunakan satuan 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.
Banyak atom yang
terdapat dalam 12 gram C-12 adalah
partikel yang
disebut dengan tetapan Avogadro dan dinyatakan dengan huruf L (huruf awal nama
Loschmidt).
|
1
Mol zat = L partikel =
partikel
X
= n
partikel
|
4.
Massa Molar
Massa
1 mol zat sering disebut dengan massa molar. Massa molar berkaitan dengan Ar
atau Mr dari suatu zat.
Massa molar untuk partikel yang berupa atom = Ar
gram mol-1
Massa molar untuk
partikel yang berupa molekul = Mr gram mol-1
5. Volume Molar
Hipotesis Avogadro menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang
sama,semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah partikel yangsama
pula. Oleh karena 1 mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yangsama, maka pada
suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas mempunyaivolume yang sama.
Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan Vm.
V = n
× Vm
dengan:
V = volume gas (liter)
n =
jumlah mol (mol)
Vm =
volume molar (liter/mol)
(Martin
S. Silberberg, 2000)
Volume
molar gas bergantung pada suhu dan tekanan. Beberapa keadaan suhu dan tekanan
yang biasa dijadikan acuan penentuan volume gas sebagai berikut.
1.
Keadaan Standar
Kondisi dengan suhu 0 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan
standar dan dinyatakan dengan STP (Standard Temperature and Pressure).
PV = nRT
dengan:
P = tekanan (atm)
V =
volume gas (liter)
n =
jumlah mol (mol)
R = tetapan gas = 0,082
L atm/mol K
T = 0 °C = 273 K
V =
=
= 22,4 liter
Jadi,
pada keadaan standar (STP), volume molar (volume 1 mol gas) adalah 22,4
liter/mol.
2.
Keadaan Kamar
Kondisi pengukuran gas pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan
kamar dan dinyatakan dengan RTP (Room Temperature and Pressure).
PV = nRT
dengan:
P = tekanan (atm)
V =
volume gas (liter)
n =
jumlah mol (mol)
R =
tetapan gas = 0,082 L atm/mol K
T = 0
°C = 298 K
V =
=
= 24,4 liter
Jadi,
pada keadaan kamar (RTP), volume molar (volume 1 mol gas) adalah 24,4
liter/mol.
3.
Keadaan Tertentu dengan Suhu dan Tekanan yang Diketahui
Volume gas pada suhu dan tekanan yang diketahui dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan gas yang disebut persamaan gas ideal.
Persamaan gas ideal, yaitu PV = nRT, untuk menent ukan volume gas menjadi:
V =
dengan:
P = tekanan gas (atm)
V = volume
gas (liter)
n =
jumlah mol gas (mol)
R =
tetapan gas = 0,082 L atm/mol K
T =
suhu mutlak gas (K = 273 + suhu celcius)
4.
Keadaan yang Mengacu pada Keadaan Gas Lain
Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas hanya bergantung pada jumlah
molnya. Misalkan gas pertama dengan
jumlah mol n1 dan volume V1 dan gas kedua dengan jumlah mol n2
dan volume V2, maka pada suhu dan tekanan yang sama berlaku:
6.
Molaritas Larutan
Molaritas (M) adalah salah satu cara menyatakan
konsentrasi atau kepekatan larutan. Molaritas menyatakan jumlah mol zat
terlarut dalam tiap liter larutan. Satuan molaritas (M) adalah mol/liter
atau mmol/mL.
M =
dengan:
M = molaritas (mol/liter atau M)
n =
jumlah mol zat terlarut (mol)
V =
volume larutan (liter)
7.
Penentuan Rumus Kimia Senyawa
Dalam menentukan rumus empiris zat, perbandingan mol unsur-unsur
dalam zat
haruslah
merupakan perbandingan paling sederhana.
Contoh
soal
Suatu
senyawa mengandung 32,4 % natrium; 22,6 % belerang; dan sisanya oksigen
(Ar
Na = 23, S = 32, dan O =16). Tentukanlah rumus empiris senyawa tersebut!
Jawab:
Na
= 32,4 %
S
= 22,6%
O
= 100 – (32,4 + 22,6) = 45 %
mol
Na : mol S : mol O
1,4
: 0.7 : 2,8
2
: 1 : 4
Jadi,
rumus empiris senyawa tersebut ialah Na2SO4
b.
Menentukan rumus molekul zat
Rumus
molekul merupakan kelipatan dari rumus empirisnya
Mr
rumus molekul = n × Mr rumus empiris
Contoh
soal
Suatu
senyawa organik dengan Mr = 90 tersusun dari 40% karbon; 6,6% hidrogen; dan
sisanya
oksigen (Ar C=12; H = 1; O = 16). Tentukan rumus molekul senyawa tersebut!
Jawab:
C
= 40%; H= 6,6% ;O= 53,4%
mol
C : mol H : mol O
3,3
: 6,6 : 3,3
1
: 2 : 1
Rumus
empirisnya ialah CH2O.
n
× Mr rumus empiris = Mr rumus molekul
(CH2O)
n = 90
30
n = 90
n
= 3
Jadi,
rumus molekulnya ialah C3H6O3
8.
Penentuan Rumus Air Kristal
Air kristal merupakan molekul air yang terjebak di
dalam suatu kristal. Kristal merupakan zat padat yang memiliki bentuk teratur.
Kristal pada umumnya terbentuk dari proses penguapan atau pemadatan secara
perlahan-lahan, contohnya kristal garam. Apabila garam diuapkan airnya, maka
akan terjadi kristal garam, dan kemungkinan terdapat kristal air yang terjebak
di dalamnya.
Jumlah
kristal air dalam suatu kristal dapat kita tentukan dengan beberapa cara
diantaranya:
a.
dengan cara memanaskan suatu kristal hingga air kristalnya terlepas, sebelum
dipanaskan, Kristal tersebut ditimbang terlebih dahulu kemudian selisihkan
beratnya dengan kristal yang sudah mengalami pemanasan. Dari selisih berat
tersebut kita dapat menentukan jumlah air kristal.
b.
dengan cara menganalisis melalui reaksi kimia
Contoh
soal
Suatu
hidrat tembaga(II) sulfat dipanaskan, ternyata beratnya berkurang sebanyak 36%.
Tentukan
rumus molekul hidrat tersebut! (Ar Cu=63,5; S=32; O=16; H=1)
Jawab:
CuSO4
. xH2O CuSO4 + x H2O
64% 36%
mol
CuSO4 : mol H2O= 1 : x
= 1 : x x = 5
Jadi,
rumus hidratnya ialah : CuSO4 . 5H2O.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar