User:Hysocc/SMKLMKimia10/Konsepmoldanstoikiometri

Konsep mol

Mol merupakan kependekan dari molekul, yang merupakan satuan yang digunakan untuk menentukan jumlah molekul zat. Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang ada pada 12 gram atom karbon-12. Karbon-12 adalah karbon yang memiliki massa molekul relatif sebesar 12. Dengan definisi tersbut, maka mol dapat dirumuskan dengan:

$mol={\frac {gram}{Mr}}$

dengan Mr adalah massa molekul relatif, yang dapat dilihat pada tabel sistem periodik unsur.

Sehingga dapat diketahui bahwa 6 gram karbon = 0.5 mol, dan satu mol uranium adalah 238 gram uranium.

Eksperimen Proust

Eksperimen dari Joseph Louis Proust secara tidak langsung menggambarkan konsep mol dalam reaksi kimia. Dalam Proust mereaksikan oksigen dengan hidrogen menghasilkan H₂O (air). Berikut adalah data dari eksperimen Proust:

Massa hidrogen (gram)	Massa oksigen (gram)	Massa air (gram)	Sisa
1	8	9	-
2	8	9	1 gram hidrogen
1	9	9	1 gram oksigen
2	16	18	-

Dari data tersebut, didapatkan bahwa untuk setiap 1 gram hidrogen dibutuhkan 8 gram oksigen untuk menghasilkan 9 gram air, atau perbandingan massa yang dibutuhkan adalah 1:8. Jika dikaitkan dengan konsep mol, di mana atom hidrogen memiliki massa molekul relatif 1 dan oksigen 16, maka dengan menggunakan tabel yang sama:

Mol hidrogen	Mol oksigen	Mol air	Sisa
1	0,5	0,5	-
2	0,5	0,5	1 mol hidrogen
1	0,5625	0,5	0,0625 mol oksigen
2	1	1	-

Dengan demikian, kita bisa mengetahui bahwa meski pada perbandingan massa didapatkan 1:8, namun pada perbandingan mol didapatkan 2:1, sehingga rumus molekul dari air adalah dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Dengan tabel yang sama, dapat digambarkan dengan:

$H_{2}+{\frac {1}{2}}O_{2}\rightarrow H_{2}O$			Sisa
1 mol	0,5 mol	0,5 mol	-
2 mol	0,5 mol	0,5 mol	1 mol hidrogen
1 mol	0,5625 mol	0,5 mol	0,0625 mol oksigen
2 mol	1 mol	1 mol	-

Contoh lainnya ada pada pembentukan asam sulfat (H₂SO₄):

$2H^{+}+{SO_{4}}^{2-}\rightarrow H_{2}SO_{4}$
2 gram	96 gram	98 gram
2 mol	1 mol	1 mol

Yang signifikan dan menentukan rumus molekulnya adalah jumlah mol yang bereaksi. Seperti contoh asam sulfat di atas, dalam reaksinya dibutuhkan 2 mol hidrogen dan satu mol sulfat, sehingga reaksinya terdiri dari 2 atom hidrogen ($2H^{+}$) dan 1 ion sulfat (${SO_{4}}^{2-}$) menghasilkan $H_{2}SO_{4}$.

Contoh soal

Besi direaksikan dengan oksigen membentuk Fe₂O₃ melalui reaksi berikut:

$2Fe+{\frac {3}{2}}O_{2}\rightarrow Fe_{2}O_{3}$

Diketahui 2 mol besi direaksikan dengan 2 mol oksigen, maka:

1. Berapa mol Fe₂O₃ yang terbentuk?
2. Apa yang tersisa dan berapa mol sisanya?

Jawab

Perhitungannya dapat dibuat secara tabel:

	$2Fe+{\frac {3}{2}}O_{2}\rightarrow Fe_{2}O_{3}$			Catatan
Awal	2 mol	2 mol	-	Pada awal reaksi belum terjadi reaksi
Bereaksi	2 mol	3/2 mol	1 mol	Bereaksi sesuai dengan rasio 2 : 3/2 = 1 sesuai dengan jumlah molekul yang ada pada reaksi kimianya.
Akhir	-	1/2 mol	1 mol	Merupakan hasil pengurangan awal reaksi dan tahap bereaksi

Dari tabel di atas, maka dapat disimpulkan bahwa jumlah mol Fe₂O₃ yang terbentuk adalah 1 mol, dan yang tersisa adalah 1/2 mol oksigen.

Eksperimen Gay-Lussac

Di sisi lain, Joseph Louis Gay-Lussac juga melakukan eksperimen kimia pada gas dengan menggunakan volume dari gas tersebut. Ia menemukan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sama, dalam wujud gas, volume reaktan dan volume produk memiliki perbandingan dalam bentuk bilangan bulat sederhana. Ia mencontohkan bahwa ketika 1 liter gas hidrogen dan 1 liter gas klorin direaksikan, akan membentuk 2 liter gas hidrogen klorida. Jika ingin membentuk 6 liter gas hidrogen klorida, dibutuhkan 3 liter gas klorin dan 3 liter gas hidrogen.

Sama halnya pada reaksi pembentukan 1 liter uap air, dibutuhkan 2 liter hidrogen dan 1 liter oksigen. Sehingga jika ingin membentuk 4 liter uap air, dibutuhkan 8 liter hidrogen dan 4 liter oksigen. Perbandingan ini mirip dengan perbandingan massa pada eksperimen Proust, yaitu hidrogen : oksigen : uap air = 2 : 1 : 1.

Contoh soal

Pada reaksi di bawah ini:

$3H_{2}+N_{2}\rightarrow 2NH_{3}$

direaksikan 6 liter gas hidrogen. Maka volume gas amonia (NH₃) yang terbentuk adalah...

Jawab

Karena pada reaksi kimia di atas dibutuhkan 3 mol hidrogen untuk menghasilkan 2 mol gas amonia, maka perbandingannya adalah 3 : 2. Dengan kata lain, setiap 3 liter gas hidrogen menghasilkan 2 liter gas amonia. Sehingga jika 6 liter gas hidrogen yang bereaksi akan menghasilkan 4 liter gas amonia.

${\frac {3H_{2}}{2NH_{3}}}={\frac {3\ molH_{2}}{2\ molNH_{3}}}={\frac {6\ literH_{2}}{4\ literNH_{3}}}$