KONSEP MOL : Materi dan Contoh Soalnya

Konsep mol dapat dikatakan sebagai ilmu dasar yang harus dikuasai dalam mempelajari penerapan kimia yang lebih dalam. Mol sendiri merupakan satuan ukur yang digunakan untuk mengukur jumlah partikel suatu zat seperti atom, molekul, ataupun ion. Semua yang ada dalam kimia berhubungan dengan perhitungan seperti halnya perhitungan massa relatif suatu unsur yang membentuk senyawa dalam suatu reaksi kimia.

Dalam arti reaksi kimia, konsep mol sangat berperan penting untuk menentukan bagaimana suatu produk bisa terjadi dan bagaimana hasil kuantitatifnya. Dalam artikel ini akan dibahas tentang pengertian konsep mol, perhitungan dan contoh soalnya.

 

1.      Massa Atom (Ar)

Massa atom (Ar) dari suatu unsur kimia adalah massa suatu atom pada keadaan diam, umumnya dinyatakan dalam satuan massa atom. Seperti namanya, massa atom mewakili massa satu atom dari unsur kimia tertentu. Dengan kata lain, itu mewakili jumlah materi yang dikandung atom. Setiap atom memiliki karakteristik massa atom yang berasal dari jumlah massa semua partikel subatom yang menyusunnya, seperti proton, neutron, dan elektron. Contoh massa Atom helium adalah 4 g/mol.

Gambar 1. Massa atom Helium pada Tabel Periodik Unsur

 

2.      Massa Molekul Relatif (Mr)

Massa molekul relatif adalah gabungan penjumlahan nilai massa atom relatif (Ar) dari atom-atom pembentuk molekul tersebut. Massa molekul relatif memiliki fungsi utama untuk menghitung massa suatu molekul. Massa molekul relatif (Mr) juga dapat digunakan untuk menentukan rumus molekul. Rumus molekul ini digunakan untuk menggambarkan jumlah atom setiap unsur penyusun suatu molekul. Massa atom relatif (Mr) dapat dicari dengan rumus sebagai berikut :

 

 

     dimana :           X = jumlah unsur senyawa A

                             Y = jumlah unsur senyawa B

 

     Contoh :

a.       Mencari Mr dari senyawa H₂SO₄

-          Unsur H memiliki massa atom 1

-          Unsur S memiliki massa atom 32

-          Unsur O memiliki masa atom 16

 

                 Mr H₂SO₄        = ( 2 x Ar H) + ( 1 x Ar S) + (4 x Ar O)

                                         = (2 x 1) + (1 x 32) + (4 x 16)

                                         = 98 g/mol

 

b.      Mencari Persentase masa unsur H pada senyawa H₂SO₄

3.      Reaksi Kimia dan Penyetaraan Reaksi Kimia

Reaksi kimia dapat diartikan sebagai reaksi perubahan dari zat pereaksi (reaktan) menjadi zat hasil reaksi (produk). Reaksi kimia terdiri dari reaksi pembakaran, pembentukan, penguraian, dan penetralan. Reaksi-reaksi tersebut dipengaruhi oleh jenis reaktan maupun produknya. Membahas masalah reaksi kimia tidak bisa lepas dari suatu persamaan. Persamaan tersebut menunjukkan hubungan kuantitatif antara reaktan dengan produk, sehingga disebut sebagai persamaan reaksi.

 

Contoh persamaan reaksi pembentukan Amonia (NH₃) :

     N₂ + 3H₂  --> 2NH₃     

     Dik :    Reaktan           = N₂ dan H₂

                 Produk            = NH₃

                 Koefisien reaksi = 1 untuk N_2, 3 untuk H₂, dan 2 untuk NH₃

 

Suatu reaksi kimia dikatakan setara jika jumlah atom zat pereaksi (reaktan) sama dengan jumlah atom zat hasil reaksi (produk). Lalu, bagaimana jika reaksinya belum setara? Penyetaraan reaksi dapat dilakukan dengan menyamakan jumlah atom antara reaktan dan produk, dengan mengubah koefisien reaksi. Koefisien reaksi dapat diartikan sebagai jumlah zat yang bereaksi. Contohnya sebagai berikut :

•   H₂SO₄ + NaOH --> Na₂SO₄ + H₂O

·      Pada persamaan diatas dengan koefisien reaksi semua zat sama dengan 1, dapat dilihat bahwa unsur Na pada reaktan tidak sama dengan produk sehingga koefisien reaksi atau jumlah NaOH yang direaksikan harus lebih besar

•   H₂SO₄ + 2NaOH à Na₂SO₄ + 2H₂O

·        NaOH yang direaksikan dengan H₂SO₄ diberikan berlebih sehingga koefisien reaksinya menjadi 2. Perubahan koefisien reaksi membuat jumlah unsur Na pada reaktan dan produk menjadi 2. Selain itu juga perubahan koefisien reaksi mengubah  koefisien reaksi H₂O menjadi 2, sehingga didapatkan reaksi yang setimbang dimana jumlah unsur pada reaktan dan produk sama.

 

 

4.      Konsep Mol

Hampir semua perhitungan kimia akan melibatkan mol atau perhitungan turunannya. Pada umumnya konsep mol ini selalu digunakan dalam membuat reaksi kimia. Hal itu berguna untuk menentukan berapa massa zat yang akan direaksikan sehingga jumlahnya setara dan efisien untuk bereaksi.

 

Dalam suatu  reaksi, jumlah  mol sangat menentukan reaksi terutama dalam menentukan produk yang akan terbentuk. Sebagai contoh untuk membentuk produk H₂O dalam suatu reaksi, dibutuhkan sebanyak 2 mol hidrogen dan 1 mol oksigen. Ketika jumlah tersebut tidak terpenuhi maka H₂O juga tidak akan terbentuk, itulah mengapa konsep mol ini sangat menentukan reaksi kimia.

 

Secara umum, hubungan mol dengan persamaan lainnya dapat dituliskan di dalam jembatan mol seperti berikut :

Gambar 2. Jembatan Mol

     Dimana :

                 n = jumlah mol suatu zat (mol)

                 G = massa (gram)

                 x = jumlah partikel zat

                 M = molaritas atau konsentrasi larutan (M)

                 V = volume zat (L)

                 P = tekanan (atm)

                 R = tetapan gas  ( 0,082 L.atm/mol.K atau 8,314  J/mol.K )

                 T = suhu (K)

                 STP = kondisi suhu dan tekanan standar (0˚C dan 1 atm)

 

4.1  Hubungan Mol dengan Massa Zat

Besarnya massa atom dan molekul yang terdapat dalam 1 mol zat dapat diketahui melalui massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr). Secara matematis hubungan ini dapat digambarkan berikut:

                        

Contoh soal :

1.      Berapa massa dari 2 mol H₂O ?

     Mr H₂O           = ( 2 x Ar H) + (1 x Ar O)

                             = ( 2 x 1) + (1 x 16)

                             = 18 g/mol

 

     g H₂O              = mol H₂O x Mr H₂O

                             = 2 mol x 18 g/mol

                             = 36g

 

2.      Berapa massa N₂ tersisa dan NH₃ yang terbentuk pada persamaan reaksi berikut jika diketahui mol reaktan adalah  1  :  N₂ + 3H₂ -->  2NH₃  

1)      Menyetarakan persamaan reaksi

Reaksi diatas sudah setara karena jumlah unsur reaktan sama dengan produk

2)      Mencari Reaktan pembatas

Reaktan pembatas adalah reaktan yang pertama habis bereaksi. Reaktan pembatas dapat dicari dengan membagi jumlah mol dengan koefisien. Pada reaksi diatas reaktan pembatas adalah H₂ karena memiliki nilai lebih kecil (1/3 = 0,33)

 

3)      Mencari banyaknya mol yang bereaksi

                    N₂            +             3H₂            -->       2NH₃

Awal           1 mol                    1 mol

Reaksi         (1/3) mol               1 mol                      (2/3) mol         

Sisa             0,67 mol                  -                           0,67 mol

 

4)      Menghitung massa N₂ tersisa

Mr N₂ adalah 28 sehingga                g N₂ = mol x Mr N₂

                                                        g N₂ = 0,67 mol x 28 g/mol

                                                        g N₂ = 18,76g

 

5)      Menghitung massa NH₃ terbentuk

Mr NH₃ adalah 17 sehingga              g NH₃ = mol x Mr NH₃

                                                        g NH₃ = 0,67 mol x 17 g/mol

                                                        g NH₃ = 11,39g

 

4.2  Hubungan Mol dengan Volume Gas (Volume molar)

Volume gas dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, sehingga untuk menentukan volume gas, kita harus mengetahui suhu dan tekanan gas tersebut. Kondisi pada suhu 0°C dan tekanan 1 atm disebut sebagai keadaan standar (Standard Temperature and Pressure atau STP). Dalam keadaan STP, 1 mol setara dengan 22.4 L zat gas apapun jenisnya. Sedangkan pada kondisi suhu 25°C dan tekanan 1 atm disebut sebagai keadaan suhu kamar (Room Temperature and Pressure atau RTP). Di mana 1 mol suatu gas dalam kondisi RTP mempunyai volume 24 L. Secara sistematis dapat dirumuskan sebagai berikut :   

Namun perlu diperhatikan, rumus diatas hanya bisa digunakan pada gas yang memiliki keadaan STP ataupun RTP. Apabila volume gas tidak dalam kondisi dengan tekanan dan temperatur yang berubah-ubah dapat menggunakan rumus berikut :

                       Dimana :          P          = tekanan (atm)

                                               V         = volume molar (L)

                                               n          = mol

                                               R         = tetapan gas (0,082 L.atm/mol.K)

                                               T          = temperatur (K)

 

Contoh Soal :

1.      Berapa volume dari 23g gas NO₂ yang diukur pada tekanan 1 atm dan suhu 27°C?

1)      Mencari banyaknya mol gas NO₂

Ar N adalah 14 dan Ar O adalah 16 sehingga :

                 Mr NO₂           = (Ar N x 1) + (Ar O x 2)

                                         = (14 x 1) + (16 x 2)

                                         = 46 g/mol

 

  

              

2)      Menghitung volume gas NO₂

                       Konversi C ke K : 27°C + 273 K = 300K

                        

                        

4.3  Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel

Jika suatu materi hanya diketahui jumlah partikelnya, maka dalam hal ini anda dapat menerapkan prinsip yang digagas oleh Avogadro, dimana ia menyebutkan bahwa volume suatu gas (pada tekanan dan temperatur tertentu) berbanding lurus dengan jumlah atom atau molekul tanpa tergantung dari jenis gas. Berdasarkan penelitiannya ini maka diketahui bahwa 1 mol sama dengan 6,02 x 10²³ partikel. Bilangan ini kemudian dikenal luas dengan sebutan bilangan Avogadro dan diberi lambang N.

        

4.4  Hubungan Mol dengan Konsentrasi Larutan

Konsentrasi merupakan satuan ukuran untuk suatu larutan. Jika dalam larutan tersebut diketahui jenis zat dan konsentrasinya serta jumlah volume total larutan, maka anda dapat menghitung jumlah mol zat tersebut. Satuan konsentrasi dapat didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter pelarut

 

Salah satu unit satuan untuk konsentrasi larutan adalah Molaritas. Molaritas  didefinisikan sebagai jumlah mol suatu zat terlarut dalam satu liter larutan. Satuan molaritas dapat ditulis dengan mol/L atau lebih sering dituliskan dengan “M” yang mewakili molaritas.

Contoh Soal :

1.      Berapa Molaritas 20g  NaOH yang dilarutkan dalam 2 L pelarut air ?

1)      Mencari mol NaOH

Atom Na memiliki Ar : 23

Atom H memiliki Ar : 1

Atom O memiliki Ar : 16

 

Mr NaOH     = (Ar Na x 1) + (Ar O x 1) + (Ar H x 1)

                      = (23 x 1 ) + (16 x 1) + (1x1)

                      = 40 g/mol

 

2)      Menghitung Molaritas NaOH

 

Referensi

Anonim. 2022. “Pengertian Konsep Mol, 4 Rumus, dan Contoh Soalnya” [online]. www.pakarkimia.com

Modul Pembelajaran Kimia SMA Kelas X: stoikiometri, Wiwik Indah Kusumaningrum, https://repositori.kemdikbud.go.id/22161, 2020.

Suyatno, dkk. 2007. Kimia untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Grasindo