Materi Kimia Kelas X: Perhitungan Kimia
IPA-Area; Setelah mempelajari hukum Gay-Lussac yang menjelaskan pengukuran gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi, kali ini akan dibahas hipotesis Avogadro yang menghubungkan antara volume gas dan jumlah molekul gas jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Materi hukum-hukum dasar kimia yang telah dibahas sebelumnya akan diterapkan dalam perhitungan kimia berikut. Untuk lebih mendalami perhitungan kimia, berikut akan dibahas tentang mol dan hubungannya dengan massa, volume dan jumlah partikel, kemudian dilanjutkan kadar zat, rumus empiris, rumus molekul, garam hidrat dan pereaksi pembatas.
PERHITUNGAN KIMIA
A. Hipotesis Avogadro
Tahun 1811 Amadeo Avogadro menjelaskan Hukum Gay-Lussac dengan hipotesis yang kemudian dikenal sebagai teori Avogadro. Dalam teorinya, Avogadro menjelaskan bahwa:
Gas-gas yang mempunyai volume sama pada suhu dan
tekanan yang sama mempunyai jumlah molekul sama.
Contoh
1 Volume H2 (g) + 1 Volume Cl2 (g) --> 2 Volume HCl (g)
misalkan setiap 1 bagian volume gas mempunya x molekul gas tersebut, maka:
x molekul H2 (g) + x molekul Cl2 (g) --> 2x molekul HCl (g)
persamaan reaksi diatas dapat ditulis:
H2 (g) + Cl2 (g) --> 2 HCl (g)
perbandingan volume H2 (g) : Cl2 (g) : 2 HCl (g) = 1 volume : 1 volume : 2 volume = 1: 1: 2
Jadi, dapat disimpulkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama:
perbandingan volume = perbandingan molekul = perbandingan koefisien
B. Mol
Kamu 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 10^23 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.
- Hubungan mol dengan jumlah partikel
Hubungan mol dengan jumlah partikel dapat dirumuskan: kuantitas (dalam mol) = Jumlah Partikel/NA atau jumlah partikel = mol x NA
- 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 (Ar)
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 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 (Ar) 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.
b. Massa Molekul Relatif (Mr)
Massa Molekul Relatif (Mr) adalah perbandingan massa rata-rata satu molekul suatu senyawa terhadap massa 1 atom isotop C-12. Berdasarkan pengertian molekul yang menyatakan bahwa molekul merupakan gabungan dari atomatomnya, maka Mr merupakan jumlah A atom-atom penyusunnya.
c. Massa Molar
Massa molar menyatakan massa yang dimiliki oleh 1 mol zat, yang besarnya sama dengan Ar atau Mr Untuk unsur: 1 mol unsur = Ar ram, maka dapat dirumuskan:
Untuk senyawa:
1 mol senyawa = Mr gram, maka dapat dirumuskan:
- Hubungan mol dengan volume
Pengukuran kuantitas gas tergantung suhu dan tekanan gas. Jika gas diukur pada keadaan standar, maka volumenya disebut volume molar. 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 V =1 0,082 273
V = 22,389
V = 22,4 liter
Jadi, volume standar = Vstp = 22,4 liter.
Dapat dirumuskan:
n = jumlah mol
Vm = Vstp volume molar
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:
PV = nRT
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)
- 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
- Pereaksi pembatas
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.
C. Kadar Zat
Pada saat adikmu sakit panas, ibumu menyuruh membeli alkohol 70% di apotik. Apakah kamu tahu apa artinya alkohol 70%? Maksudnya dalam 100 mL larutan mengandung 70 mL alkohol dan 30 mL air. Begitu pula jika kamu membeli suatu produk makanan kemasan yang mengandung vitamin C 1%. Maksudnya dalam 100 gram makanan mengandung 1 gram vitamin C.
Kadar zat umumnya dinyatakan dalam persen massa (% massa). Untuk mendapatkan persen massa dapat menggunakan rumus:
D. Rumus Empiris dan Rumus Molekul
Rumus kimia dibagi dua, yaitu rumus empiris dan rumus molekul. Rumus empiris adalah rumus kimia yang menggambarkan perbandingan mol terkecil dari atom-atom penyusun senyawa. Salah satu cara menentukan rumus empiris dan rumus molekul dapat dilakukan langkah-langkah sebagai berikut.
Persen massa --> mol setiap unsur --> perbandingan mol dari
unsur-unsur --> rumus empiris -----> rumus molekul.
Rumus molekul adalah rumus sebenarnya dari suatu senyawa. Rumus molekul dapat ditentukan jika massa molekul relatif diketahui.
E. Garam Hidrat
Kamu tentu pernah mendengar gips (CaSO42HO) yang digunakan untuk menyambung tulang atau garam inggris/garam epsom (MgSO47H2O) yang digunakan untuk obat pencuci perut. Kedua senyawa tersebut merupakan contoh garam hidrat.
Garam hidrat adalah garam yang mengikat air. Jika garam hidrat melepaskan air kristal yang terikat disebut garam anhidrat. Cara mencari jumlah air kristal yang terikat pada garam hidrat adalah dengan rumus:
Semoga materi kimia kelas X tentang perhitungan kimia dapat bermanfaat.
Sumber:
Ari Harnanto & Ruminten. (2009). Kimia Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan
Baca Juga
Terimakasih kepada fihak yang telah membuat blogg berisikan materi ini, sangat membantu untuk pengajar maupun murid. Lanjutkan dengan materi2 hitungan lainnya tentang kimia.Salam
BalasHapus