Volume Molar: Pengertian, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2017/10/volume-molar.html
Daftar Materi Kimia
Advertisement
Senyawa gas memiliki volume yang berubah-ubah. Sifat ini berbeda dengan sifat senyawa padat dan cair. Volume suatu gas bergantung pada suhu, tekanan, dan jumlah zatnya. Menurut Amadeo Avogadro, “pada suhu dan tekanan tertentu, setiap gas yang volumenya sama akan mengandung jumlah molekul yang sama”. Ini artinya, gas apapun selama volumenya sama dan diukur pada P (tekanan) dan T (suhu) yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama.
Jika jumlah molekul gas sebanyak tetapan Avogadro (L = 6,02 × 1023 molekul) maka dapat dikatakan bahwa jumlah gas tersebut adalah satu mol. Lalu apa hubungannya antara volume gas, jumlah molekul dan mol dengan volume molar yang akan kita bahas kali ini? Untuk bisa menjawab pertanyaan tersebut, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini. Selamat belajar.
Pengertian dan Rumus Volume Molar
Seperti yang telah disinggung sebelumnya, hipotesis Avogadro menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah partikel yang sama pula. Oleh karena 1 mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama, maka pada suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas memiliki volume yang sama. Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan dengan Vm. Secara matematis, hubungan volume, mol dan volume molar dinyatakan dalam rumus berikut.
V = n × Vm
|
Keterangan:
V = volume gas (liter)
n = jumlah mol (mol)
Vm = volume molar (liter/mol)
Volume molar gas bergantung pada suhu dan tekanan. Beberapa keadaan suhu dan tekanan yang biasa dijadikan acuan penentuan volume gas di antaranya adalah keadaan standar, keadaan kamar, keadaan tertentu dengan suhu dan tekanan yang telah diketahui, dan keadaan yang mengacu pada keadaan gas lain. Lalu apa perbedaan masing-masing keadaan tersebut? Berikut ini penjelasannya.
#1 Keadaan Standar
Kondisi dengan suhu 0 °C (273 K) dan tekanan 1 atm (76 cmHg) disebut dengan keadaan standar dan dinyatakan dengan STP (Standard Temperature and Pressure). Keadaan tersebut, apabila dimasukkan ke dalam rumus gas ideal menghasilkan nilai sebagai berikut.
PV = nRT
|
Keterangan:
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
Dari persamaan gas ideal di atas, kita peroleh rumus volume gas sebagai berikut.
V
|
=
|
nRT
|
P
|
Untuk keadaan STP, nilai P = 1 atm, n = 1 mol, R = 0,082 L atm/mol K dan T = 273 K. Sehingga apabila kita masukkan nilai-nilai tersebut ke rumus volume di atas, maka kita peroleh:
V
|
=
|
1 mol × 0,082 L atm/mol K × 273 K
|
=
|
22,4 liter
|
1 atm
|
Dengan demikian, 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). Keadaan tersebut, apabila dimasukkan ke dalam rumus gas ideal menghasilkan nilai sebagai berikut.
PV = nRT
|
Keterangan:
P = tekanan (atm)
V = volume gas (liter)
n = jumlah mol (mol)
R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K
T = 25 °C = 298 K
Dari persamaan gas ideal di atas, kita peroleh rumus volume gas sebagai berikut.
V
|
=
|
nRT
|
P
|
Untuk keadaan RTP, nilai P = 1 atm, n = 1 mol, R = 0,082 L atm/mol K dan T = 298 K. Sehingga apabila kita masukkan nilai-nilai tersebut ke rumus volume di atas, maka kita peroleh:
V
|
=
|
1 mol × 0,082 L atm/mol K × 298 K
|
=
|
24,4 liter
|
1 atm
|
Dengan demikian, pada keadaan kamar (RTP), volume molar (volume 1 mol gas) adalah 24,4 liter/mol.
#3 Keadaan Tertentu (Suhu dan Tekanan Diketahui)
Suatu keadaan dimana suhu dan tekanan telah diketahui disebut juga sebagai keadaan tidak standar (Non-STP) sehingga pada keadaan ini, volume gas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan gas ideal. Persamaan gas ideal yaitu PV = nRT. Dari persamaan gas ideal ini, untuk menentukan volume gas dapat kita gunakan rumus sebagai berikut.
V
|
=
|
nRT
|
P
|
Keterangan:
P = tekanan (atm)
V = volume gas (liter)
n = jumlah mol (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 mol n2 dan volume V2, maka pada suhu dan tekanan yang sama berlaku persamaan berikut ini.
V1
|
=
|
n1
|
V2
|
n2
|
Keterangan:
V1 dan n1 adalah volume dan mol gas 1
V2 dan n2 adalah volume dan mol gas 2
Contoh Soal dan Pembahasan
Tentukanlah volume dari 2 mol gas nitrogen jika diukur pada:
■ keadaan standar (STP)
■ keadaan kamar (RTP)
■ suhu 30 °C dan tekanan 1 atm
■ suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter
Jawab:
■ Pada keadaan standar (STP), Vm = 22,4 liter/mol sehingga:
V = n × Vm
V = 2 mol × 22,4 liter/mol
V = 44,8 liter
Jadi, volume 2 mol gas nitrogen pada keadaan STP adalah 44,8 liter.
■ Pada keadaan kamar (RTP), Vm = 24,4 liter/mol sehingga:
V = n × Vm
V = 2 mol × 24,4 liter/mol
V = 48,8 liter
Jadi, volume 2 mol gas nitrogen pada keadaan RTP adalah 48,8 liter.
■ Pada suhu 30 °C dan tekanan 1 atm atau keadaan non-standar, kita gunakan persamaan gas ideal sebagai berikut.
T = 273 + 30 = 303 K
PV = nRT
V = nRT/P
V = (2 mol × 0,082 L atm/mol K × 303 K)/(1 atm)
V = 49,692 liter
Jadi, volume 2 mol gas nitrogen pada suhu 30 °C dan tekanan 1 atm adalah 49,69 liter.
■ Pada suhu dan tekanan yang sama pada saat 0,5 mol gas oksigen volumenya 15 liter, volume gas nitrogen dapat kita cari dengan rumus berikut.
V1/V2 = n1/n2
(V O2)/(V N2) = (n O2)/(n N2)
(15 liter)/(V N2) = (0,5 mol)/(2 mol)
(15 liter)/(V N2) = ¼
V N2 = (15 liter)/(¼)
V N2 = 60 liter
Jadi, volume 2 mol gas nitrogen pada saat 0,5 mol gas oksigen volumenya 15 liter adalah 60 liter.
Demikianlah artikel tentang pengertian dan rumus volume molar (Vm), beserta contoh soal dan pembahasannya lengkap. Semoga dapat bermanfaat untuk Anda. Apabila terdapat kesalahan tanda, simbol, huruf maupun angka dalam penulisan mohon dimaklumi. Terimakasih atas kunjungannya dan sampai jumpa di artikel berikutnya.
