Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel, Massa, Volume Gas dan Molaritas Larutan + Contoh Soal & Pembahasan Bagian 2
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2017/10/hubungan-mol-dengan-jumlah-partikel-massa-volume-dan-molaritas-2.html
Daftar Materi Kimia
Advertisement
#3 Hubungan Mol dengan Volume Gas
Untuk mengetahui hubungan antara mol dengan volume gas, silahkan perhatikan data percobaan di bawah ini yang menunjukkan volume dari beberapa gas pada temperatur 273°K (0°C) dan tekanan 76 cmHg (1 atm) untuk setiap 1 mol gas.
Tabel Volume Beberapa Gas Untuk Setiap 1 Mol Gas
Nama
|
Rumus Gas
|
Massa Molar (gram)
|
Volume Molar Gas (liter)
|
Oksigen
|
O2
|
32
|
22,397
|
Nitrogen
|
N2
|
28,02
|
22,402
|
Hidrogen
|
H2
|
2,02
|
22,433
|
Helium
|
He
|
4,003
|
22,434
|
Karbon dioksida
|
CO2
|
44
|
22,260
|
Dari data pada tabel di atas, dapat diambil rata-rata volume setiap 1 mol gas pada suhu 0°C dan tekanan 76 cmHg adalah 22,4 liter. Volume ini disebut dengan volume molar gas.
Volume molar gas menunjukkan volume satu mol gas pada keadaan standar.
|
Dengan demikian, dapat kita ketahui bahwa rumus hubungan antara mol dengan volume suatu gas dinyatakan dalam bentuk volume molar. Volume molar 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.
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.
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.
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)
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
Agar kalian dapat memahami bagaimana menggunakan rumus hubungan mol dengan volume gas dalam perhitungan kimia, silahkan kalian pelajari contoh soal dan pembahasannya berikut ini.
Contoh Soal
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.
#4 Hubungan Mol dengan Molaritas Larutan
Banyaknya zat yang terdapat dalam suatu larutan dapat diketahui dengan menggunakan konsentrasi larutan yang dinyatakan dalam molaritas. Molaritas adalah suatu cara menyatakan konsentrasi atau kepekaan larutan. Molaritas menyatakan banyaknya mol zat dalam 1 liter larutan. Molaritas dilambangkan dengan M dan memiliki satuan mol/L atau mmol/mL. Secara matematis, rumus molaritas adalah sebagai berikut.
M
|
=
|
n
|
V
|
Keterangan:
M = molaritas (mol/L atau M)
n = jumlah mol zat terlarut (mol)
V = volume larutan (L)
Dari rumus massa molar di atas, kita peroleh rumus jumlah mol sebagai berikut.
n = m/Mm
untuk unsur Mm = Ar, sedangkan untuk senyawa Mm = Mr sehingga rumus mol menjadi
n = m/Mr
Dengan demikian, rumus molaritas di atas dapat ditulis ulang menjadi seperti berikut
M
|
=
|
m/Mr
|
V
|
Keterangan:
M = molaritas (mol/L atau M)
m = massa zat (dalam satuan g)
Mr = massa molekul relatif
V = volume larutan (L)
Agar kalian dapat memahami bagaimana menggunakan rumus hubungan mol dengan molaritas larutan dalam perhitungan kimia, silahkan kalian pelajari contoh soal dan pembahasannya berikut ini.
Contoh Soal
Berapakah molaritas larutan yang dibuat dengan melarutkan 5,85 gram NaCl (Ar Na = 23, Cl = 35,5) dalam 500 mL air?
Jawab:
Pertama kita cari jumlah mol dengan rumus berikut.
n = m/Mr
n = (5,85)/(23 + 35,5)
n = 5,85/58,5
n = 0,1 mol
Lalu, molaritas dapat kita hitung dengan cara berikut.
M = n/V
M = 0,1 mol/0,5 L → 500 mL = 0,5 L
M = 0,2 mol/liter
Jadi, molaritas larutan tersebut adalah 0,2 M.
Terima kasih banyak sangattt membantu sekali:)
ReplyDeleteSama-sama...
Delete