Perhatikan reaksi pembakaran kertas. Sepintas lalu dapat kita lihat bahwa massa abu hasil pembakaran lebih kecil daripada massa kertas yang dibakar. Apakah pembakaran kertas disertai pengurangan massa?
Perubahan materi yang kita amati dalam kehidupan sehari-hari umumnya berlangsung dalam wadah terbuka. Jika hasil reaksi ada yang berupa gas (seperti pada pembakaran kertas), maka massa zat yang tertinggal menjadi lebih kecil daripada massa semula. Sebaliknya, jika reaksi mengikat sesuatu dari lingkungannya (misalnya oksigen), maka hasil reaksi akan lebih besar daripada massa semula. Misalnya, reaksi perkaratan besi (besi mengikat oksigen dari udara) sebagai berikut. Besi yang mempunyai massa tertentu akan bereaksi dengan sejumlah oksigen di udara membentuk senyawa baru besi oksida ((Fe2O3(s)) yang massanya sama dengan massa besi dan oksigen mula-mula.
Kegiatan 1. Observasi
Dari kegiatan tersebut didapat data percobaan seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Data percobaan massa zat sebelum dan sesudah reaksi
Berdasarkan percobaan tersebut dapat diketahui massa zat sebelum dan sesudah reaksi tidak ada perubahan.
Percobaan-percobaan ini telah dilakukan ahli kimia sejak zaman dulu. Sampai pertengahan abad ke-18 para ahli kimia masih menduga bahwa sebagian massa zat ada yang hilang setelah terjadinya reaksi kimia, seperti pembakaran kayu akan menghasilkan abu yang rapuh dan ringan dibandingkan dengan kayu yang dibakar sebelumnya. Mereka menduga bahwa sesuatu telah menghilang pada saat pembakaran. “Sesuatu” itu disebut “ flogiston ”. Teori flogiston itu hilang setelah Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) seorang ilmuwan Perancis menerbitkan bukunya berjudul Traite Elementaire de Chemie . Dalam buku itu, Lavoisier mengemukakan bahwa jika suatu reaksi kimia dilakukan dalam tempat tertutup, sehingga tidak ada hasil reaksi yang keluar dari tempat tersebut, ternyata massa zat sebelum reaksi dan sesudah reaksi adalah tetap. Inilah yang disebut sebagai Hukum Kekekalan Massa .
Hukum Kekekalan Massa, berbunyi:
Contoh 1.
Pada reaksi pembakaran logam magnesium menghasilkan 4 gram magnesium oksida dibutuhkan oksigen sebanyak 2 gram. Berapakah massa logam magnesium yang dibutuhkan untuk mendapatkan magnesium klorida!
Penyelesaian
Diketahui:
massa MgO = 4 gram
massa O2 = 2 gram
Ditanyakan: massa Mg = ....?
Jawab:
Persamaan Reaksi :
perlu diingat bahwa reaksi pembakaran adalah reaksi dengan gas oksigen (O2)
2Mg (s) + O2(g) → 2MgO
(S)
pereaksi hasil reaksi
pereaksi ada 2 zat yaitu: Mg dan O2, hasil reaksi ada 1, yaitu MgO
massa pereaksi = massa hasil reaksi
massa Mg + massa O2 = massa MgO
massa Mg + 2 gram = 4 gram
massa Mg = 4 gram - 2 gram = 2 gram
Jadi massa Mg yang diperlukan sebanyak 2 gram
Contoh 2.
Pada pembakaran 8 gram gas metana dihasilkan 4 gram gas karbon dioksida dan 2 uap air. menurut reaksi berikut:
CH4
(g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g)
Berapakah massa gas oksigen yang dibutuhkan untuk membakar gas metana sehingga dihasilkan gas karbon dioksida dan uap air?
Penyelesaian
massa metana (CH4) = 8 gram
massa karbon dioksida (CO2) = 4 gram
massa uap air (H2O) = 2 gram
Ditanyakan : massa oksigen (O2) = ....?
Jawab:
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g)
pereaksi hasil reaksi
massa pereaksi = massa hasil reaksi
massa CH4 + massa O2 = massa CO2 + massa H2O
8 gram + massa O2 = 4 gram + 2 gram
8 gram + massa O2 = 6 gram
massa O2 = 8 gram - 6 gram = 2 gram
Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Garam dapur atau natrium klorida merupakan suatu senyawa yang sangat berguna untuk kesehatan tubuh kita, juga membuat makanan menjadi enak rasanya. Unsur-unsur pembentuk natrium klorida yaitu logam natrium dan gas klor yang masing-masing memiliki sifat yang berbeda
Logam natrium apabila direaksikan dengan air dapat meledak. Gas klor dalam jumlah yang cukup apabila terisap pada saat bernapas dapat menimbulkan iritasi pada selaput lendir hidung. Jadi, suatu senyawa merupakan zat baru yang sifatnya berbeda dengan unsurunsur pembentuknya. Bagaimanakah perbandingan massa unsur-unsur pembentuk senyawa? Untuk mempelajarinya, lakukan kegiatan berikut!
Kegiatan 2. Perbandingan garam diberbagai tempat
Senyawa yang sama meskipun berasal dari daerah berbeda atau dibuat dengan cara yang berbeda ternyata mempunyai komposisi yang sama. Contohnya, hasil analisis terhadap garam natrium klorida dari berbagai daerah disajikan di Tabel 2 berikut.
Tabel 2. Hasil Analisis terhadap berbagai garam di beberapa daerah
Sebagaimana ditunjukkan dalam perhitungan di atas, bahwa perbandingan massa Na terhadap Cl ternyata tetap, yaitu 1 : 1,54.
Pada kegiatan 3 berikut ini menunjukkan data hasil percobaan reaksi besi dengan belerang membentuk senyawa besi sulfida (FeS).
Kegiatan 3. Interpretasi Data
Berdasarkan data di atas, maka di dapatkan hasil perhitungan pada Tabel 3.
Tabel 3. Perhitungan perbandingan massa besi (Fe) dan belerang (S)
ternyata perbandingan massa besi dan belerang pada senyawa besi belerang tetap yaitu 7 : 4. Kalau data tersebut dibuat grafik, akan terlihat seperti Gambar 1.
Gambar 1. Grafik antara massa Fe dengan massa S
Grafik yang didapat berupa garis linier, berarti perbandingan massa Fe dan S pada FeS adalah tetap. Joseph Louis Proust (1754–1826) adalah ilmuwan yang pertama menemukan fakta tentang perbandingan massa dari unsur-unsur dalam senyawa dengan melakukan percobaan-percobaan yang kemudian dikenal sebagai Hukum Perbandingan Tetap .
Bunyi Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust):
Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)
Beberapa unsur dapat membentuk senyawa dengan berbagai perbandingan, misalnya karbon dengan oksigen dapat membentuk karbon monoksida dan karbon dioksida dengan rumus CO dan CO2. Pada suatu penelitian, didapat data sebagai berikut.
Tabel 4. Data perbandingan massa oksigen pada senyawa CO dan CO2.
Dari data ternyata perbandingan massa oksigen yang terikat oleh karbon dengan massa yang sama yaitu 1 : 2. Perbandingan ini merupakan perbandingan yang sederhana. Perbandingan massa oksigen pada CO dan CO2 dapat diilustrasikan seperti Gambar 2.
Gambar 2. Ilustrasi kelipatan perbandingan pada CO dan CO2.
Dari beberapa penelitian terhadap senyawasenyawa yang membentuk lebih dari satu rumus, Dalton mengemukakan suatu pernyataan yaitu sebagai berikut.
Hukum Dalton
Sekarang coba kamu perhatikan data pada Tabel 5.
Tabel 5 Perbandingan massa oksigen pada senyawa H2O dan H2O2
Pada data tersebut dapat dilihat, untuk massa H yang sama, perbandingan massa O yang diikat adalah 1 : 2, ini merupakan bilangan bulat dan sederhana. Pernyataan Dalton ini disebut juga Hukum Dalton atau Hukum Kelipatan Perbandingan.
Hukum Perbandingan Volum (Gay Lussac)
Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas hidrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yaitu 2 : 1. Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay Lussac melakukan percobaan serupa dengan menggunakan berbagai macam gas. Ia menemukan bahwa perbandingan volume gas-gas dalam reaksi selalu merupakan bilangan bulat sederhana.
Percobaan-percobaan Gay Lussac tersebut dapat kita nyatakan dalam persamaan reaksi sebagai berikut.
Dari percobaan ini, Gay Lussac merumuskan hukum perbandingan volume (hukum Gay Lussac):
Untuk dua buah gas (misalnya gas A dan gas B) yang tercantum dalam satu persamaan reaksi, berlaku hubungan:
Berikut contoh perbandingan volum pada reaksi-reaksi gas pada kondisi (suhu dan tekanan) yang sama.
Contoh 3.
Hipotesis Avogadro
Pada tahun 1811, seorang ahli fisika dari Italia bernama Amadeo Avogadro berpendapat bahwa ada hubungan antara jumlah partikel-partikel dalam gas dan volum gas, yang tidak bergantung pada jenis gas. Untuk memahaminya, perhatikan data percobaan penentuan jumlah molekul beberapa gas pada volum 1 L serta suhu dan tekanan standar (0oC, 76 cmHg) pada Tabel 6.
Tabel 6. Data percobaan pengukuran volum pada suhu dan tekanan standar
Dari data tersebut ternyata dalam volum yang sama dan keadaan yang sama terdapat jumlah molekul yang sama pula. Hipotesis ini dijadikan suatu hukum, yang dikenal sebagai Hukum Avogadro . Hipotesis Avogadro berbunyi:
Tetapan Avogadro
Contoh 4.
Gas nitrogen dan gas hidrogen dapat bereaksi membentuk gas amoniak (NH3) pada keadaan tekanan dan suhu yang sama. Jika 40 molekul gas nitrogen, berapa molekul gas hidrogen yang diperlukan dan berapa molekul gas NH3 yang dihasilkan?
Perhitungan Kimia
Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif
Massa atom relatif ( Ar) menyatakan perbandingan massa atom unsur dengan massa atom C-12 atau secara matematik ditulis:
Tabel 7. Massa Atom Relatif (Ar) berbagai unsur
Molekul atom relatif suatu unsur diperlukan untuk menentukan massa molekul relatif suatu senyawa baik yang berupa molekul unsur, molekul senyawa, dan senyawa ion. Massa molekul relatif dinyatakan dengan Mr.
Massa molar (Mm) = Ar /Mr gram/mol
Jadi, misalkan Ar Na = 23 maka Mm = 23 gram/mol
Perhitungan Mr (Massa molekul)
Misalkan suatu senyawa AxBy
Contoh 5. Menentukan Mr dari urea
Contoh 6.
Tentukan massa molar dari
a.
Fe2O3,
jika diketahui Ar Fe = 56, O = 16
b.
C6H12O6,
jika diketahui Ar C = 12, Ar O = 16, Ar H =1
Jawab:
a.
Massa molar Fe2O3
Mr Fe2O3
= ( jumlah atom Fe x Ar Fe) + (jumlah atom O x Ar O)
Mr Fe2O3
= ( 2 x 56) + (3 x 16)
Mr Fe2O3
= 112+ 48
Mr Fe2O3
= 160
Mm = 160 gram/mol
b.
Massa molar C6H12O6
Mr
C6H12O6 = ( jumlah
atom C + Ar C) + (jumlah atom H x Ar H) + (jumlah atom O x Ar O)
Mr
C6H12O6 =
( 6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16)
Mr
C6H12O6 =
72 + 12 + 96
Mr
C6H12O6 = 180
Mm C6H12O6 = 180 gram/mol
Contoh 7. Menentukan massa molar molekul unsur
Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel
Hubungan antara jumlah mol (n) dengan jumlah partikel (X) dalam zat dapat dinyatakan sebagai berikut.
Contoh 8. Menghitung jumlah partikel jika molnya diketahui
Contoh 9. Menghitung mol jika jumlah partikelnya diketahui
Hubungan Mol dengan Massa Zat
Hubungan jumlah mol (n) dengan massa zat (m) adalah:
Jadi banyak mol menjadi:
Contoh 10.
Contoh 11. Menghitung massa jika mol diketahui
Volume Molar Gas Dalam Keadaan Standar (STP)
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 mempunyai volume yang sama. Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan Vm.
Vm = 22,4 L/mol (STP)
Vm dalam keadaan kamar (RTP) = 24,4 L/mol
Contoh 12. Tentukan volume dari 2 mol gas nitrogen jika diukur pada keadaan standar (STP) !
Jawab:
Pada keadaan standar (STP),
Vm = 22,4 liter/mol
V = n × Vm = 2 mol × 22,4 liter/mol = 44,8 liter
Volume Dalam Keadaan Tertentu dan Tekanan Diketahui (Persamaan Gas Ideal)
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 menentukan volume gas menjadi:
Contoh 13.
Tentukan volume dari 2 mol gas nitrogen jika diukur pada suhu 30 °C dan tekanan 1 atm
Jawab:
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:
Contoh 14.
Tentukan volume dari 2 mol gas nitrogen jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter.
Jawab:
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.
Contoh 15.
Tugas:
- Pada pembentukan 0,36 gram tembaga(II) sulfida (CuS) dibutuhkan tembaga (Cu) sebesar 0,24 gram. Sesuai reaksi berikut: Cu(s) + S (g)→ CuS (s). Berdasarkan konsep hukum kekekalan massa, hitunglah massa belerang (S) yang dibutuhkan untuk membentuk CuS!
- Hitunglah massa molar dari senyawa berikut:
a.
Cl2 (Ar Cl = 35,5)
b.
MgSO4 (Ar Mg = 24, S = 32, O = 16)
3.Berdasarkan soal nomor 2, tentukan jumlah
mol dari:
a.
7,1 gram gas Cl2
b.
6 gram MgSO4
4.Berdasarkan hasil perhitungan jumlah mol
pada soal nomor 3. Hitunglah:
a.
jumlah partikel dari MgSO4 jika
diketahui L = 6,02 x 1023
b.
Volume gas Cl2 (STP)!
5.Tentukan molaritas larutan yang dibuat
dengan melarutkan 0,8 mol NaCl dalam 250 mL air!
Catatan: 1 L = 1000 mL
Jadi V air harus diubah ke satuan liter
Silahkan kirimkan jawaban Anda ke form berikut https://forms.gle/oezWyuT9pyYTnZJ27
dalam bentuk gambar
0 comments:
Post a Comment