Konsep Mol dan Tetapan Avogadro

Konsep Mol dan Tetapan Avogadro - Apabila Anda mereaksikan satu atom karbon (C) dengan satu molekul oksigen (O₂) maka akan terbentuk satu molekul CO₂. Tetapi sebenarnya yang Anda reaksikan bukan satu atom karbon dengan satu molekul oksigen, melainkan sejumlah besar atom karbon dan sejumlah besar molekul oksigen. Oleh karena jumlah atom atau jumlah molekul yang bereaksi begitu besarnya maka untuk menyatakannya, para ahli kimia menggunakan “mol” sebagai satuan jumlah partikel (molekul, atom, atau ion).

Amedeo Avogadro

Satu mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang mengandung partikel zat itu sebanyak atom yang terdapat dalam 12,000 g atom karbon –12.

Jadi, dalam satu mol suatu zat terdapat 6,022 x 10²³ partikel. Nilai 6,022 x 10²³ partikel per mol disebut sebagai tetapan Avogadro, dengan lambang L atau N.

Dalam kehidupan sehari-hari, mol dapat dianalogikan sebagai “lusin”. Jika lusin menyatakan jumlah 12 buah, mol menyatakan jumlah 6,022 x 10²³ partikel zat.

Kata partikel pada NaCl, H₂O, dan N₂ dapat dinyatakan dengan ion dan molekul, sedangkan pada unsur seperti Zn, C, dan Al dapat dinyatakan dengan atom.

Perhatikan tabel berikut!

Tabel 1 : Jumlah Partikel dalam Beberapa Zat

Rumus kimia suatu senyawa menunjukkan perbandingan jumlah atom yang ada dalam senyawa tersebut.

Tabel 2 : Perbandingan Atom-Atom dalam H₂SO₄

1 mol zat mengandung 6,022 x 10²³ partikel

Hubungan jumlah mol (n) dengan jumlah partikel, yang secara matematik dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jumlah partikel = n x N

Di mana:

n = jumlah mol

N = bilangan Avogadro

1. Massa Molar (M_r)

Massa satu mol zat dinamakan massa molar (lambang M_r). Besarnya massa molar zat adalah massa atom relatif atau massa molekul relatif zat yang dinyatakan dalam satuan gram per mol.

Massa molar = M r atau A r zat (g/mol)

Perhatikan contoh pada tabel berikut!

Tabel 3 : Massa Molar Beberapa Zat

Massa suatu zat merupakan perkalian massa molarnya (g/mol) dengan mol zat tersebut (n). Jadi hubungan mol suatu zat dengan massanya dapat dinyatakan sebagai berikut.

Diagram mol – massa

Secara matematis, dapat dinyatakan sebagai berikut.

Massa molar = massa : mol

Massa = mol x M_r/A_r (massa molar)

2. Volume Molar (V_m)

Volume satu mol zat dalam wujud gas dinamakan volume molar, yang dilambangkan dengan V_m.

Berapakah volume molar gas? Bagaimana menghitung volume sejumlah tertentu gas pada suhu dan tekanan tertentu?

Avogadro dalam percobaannya mendapat kesimpulan bahwa 1 L gas oksigen pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm mempunyai massa 1,4286 g, atau dapat dinyatakan bahwa pada tekanan 1 atm:

1 mol gas O₂ = 22,4 L

Maka, berdasarkan hukum Avogadro dapat disimpulkan:

1 mol gas O₂ = 22,4 L

Sesuai dengan hukum Avogadro yang menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas yang sama mengandung jumlah molekul yang sama atau banyaknya mol dari tiap-tiap gas volumenya sama. Berdasarkan hukum tersebut berlaku volume 1 mol setiap gas dalam keadaan standar (suhu 0 °C dan tekanan 1 atm) sebagai berikut.

Volome gas dalam keadaan standar = 22,4 L

3. Volume Gas pada Keadaan Tidak Standar

Perhitungan volume gas tidak dalam keadaan standar (non-STP) digunakan dua pendekatan sebagai berikut.

a. Persamaan gas ideal

Dengan mengandaikan gas yang akan diukur bersifat ideal, persamaan yang menghubungkan jumlah mol (n) gas, tekanan, suhu, dan volume yaitu:

Hukum gas ideal : P . V = n . R . T

Di mana:

P = tekanan (satuan atmosfir, atm)

V = volume (satuan liter, L)

n = jumlah mol gas (satuan mol)

R = tetapan gas (0,08205 L atm/mol K)

T = suhu mutlak (°C + 273,15 K)

Jika:

n = 1 mol

R = 0,08205 L atm/mol

P = 1 atm

T = 273 K

b. Dengan konversi gas pada suhu dan tekanan yang sama

Menurut hukum Avogadro, perbandingan gas-gas yang jumlah molnya sama memiliki volume sama. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut.

Di mana:

n 1 = mol gas 1

n 2 = mol gas 2

V 1 = volume gas 1

V 2 = volume gas 2

4. Molaritas (M)

Banyaknya zat yang terdapat dalam suatu larutan dapat diketahui dengan menggunakan konsentrasi larutan yang dinyatakan dalam molaritas (M). Molaritas menyatakan banyaknya mol zat dalam 1 L larutan. Secara matematis dinyatakan sebagai berikut.

Di mana:

M = molaritas (satuan M)

massa = dalam satuan g

Mr = massa molar ( satuan g/mol)

V = volume (satuan L)

Hubungan mol dengan massa, jumlah partikel dan volume pada STP, dapat digambarkan sebagai berikut.