Berapa jumlah mol yang dihasilkan dari 9 gram padatan glukosa C6H12O6 Ar C 12 H 1 O 16

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggung jawab!

NO PERTANYAAN JAWABAN

YA TIDAK

1 Saya dapat mengidentifikasi hukum-hukum dasar kimia. 2 Saya dapat menerapkan hukum-hukum dasar kimia untuk

menyelesaikan perhitungan kimia.

3 Saya dapat menginterpretasi data hasil percobaan menggunakan hukum-hukum dasar kimia.

Catatan :

Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak". Bila semua jawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.

Cocokkanlah jawaban Ananda dengan Kunci Jawaban. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Ananda terhadap materi Kegiatan Pembelajaran 3.

Konversi tingkat penguasaan: 90 - 100% = baik sekali 80 - 89% = baik 70 - 79% = cukup < 70% = kurang

Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Pembelajaran 4. Bagus! Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Pembelajaran 3, terutama bagian yang belum dikuasai.

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 29

KEGIATAN PEMBELAJARAN 4

KONSEP MOL

A. Tujuan Pembelajaran

Materi pada Kegiatan Pembelajaran 4 ini merupakan materi prasyarat untuk Kegiatan Pembelajaran berikutnya. Jadi setelah membaca dan mengikuti langkah-langkah atau arahan pada modul ini diharapkan Ananda dapat :

1.

Memahami massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr).

2.

Menghitung massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr).

3.

Menerapkan massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr) untuk menuliskan rumus kimia suatu senyawa dan menyelesaikan perhitungan kimia.

4.

Menerapkan konsep mol untuk menyelesaikan perhitungan kimia.

5.

Menentukan Rumus Empiris (RE) dan Rumus Molekul (RM) suatu senyawa.

B. Uraian Materi

1. Massa Atom Relatif (Ar) dan Massa Molekul Relatif (Mr)

Pada materi kimia sebelumnya tentang Struktur Atom, Ananda telah mengenal Ar atau massa atom relatif. Nah, pada kegiatan pembelajaran kali ini kita Kembali membahas tentang Ar ditambah tentang Mr (massa molekul relatif).

Massa Molekul Relatif (Mr) dan Massa Atom Relatif (Ar) menyatakan perbandingan massa atom unsur dengan massa atom C-12 atau secara matematik ditulis:

Massa 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 molekul relatif (Mr) dapat dinyatakan dengan menjumlahkan massa atom relatif (Ar) atom-atom unsur pembentuk senyawa.

Contoh : Diketahui Ar H = 1; O = 16; S = 32; C = 12; N = 14. Tentukan : a. Mr H2SO4 b. Mr CO(NH2)2 Penyelesaian : a. Mr H2SO4 = (2 x Ar H) + (1 x Ar S) + (4 x Ar O) = (2 x 1) + (1 x 32) + (4 x 16) = 2 + 32 + 64 = 98 b. Mr CO(NH2)2 = (1 x Ar C) + (1 x Ar O) + (2 x Ar N) + (4 x Ar H) = (1 x 12) + (1 x 16) + (2 x 14) + (4 x 1) = 12 + 16 + 28 + 4 = 60

Ar =

𝟏𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝟏 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝒖𝒏𝒔𝒖𝒓 𝟏𝟐 𝒙 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝟏 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝑪−𝟏𝟐

Mr = 𝜮 𝑨𝒓

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 30 2. Mol

Ananda, untuk menyatakan banyaknya suatu benda, sehari-hari dikenal satuan lusin, kodi, gros, dan rim. 1 lusin banyaknya 12, 1 gros banyaknya 144, 1 kodi banyaknya 20, dan 1 rim banyaknya 500. Nah, tahukah Ananda apa satuan zat dalam kimia?

Zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia tersebut mengandung partikel-partikel seperti atom, molekul, atau ion. Bayangkanlah bahwa 1 gram besi mengandung lebih dari 1020 butir-butir atom besi dan 1 mL air mengandung lebih dari 1020 molekul air, jadi sangat sulit menghitungnya.

Agar tidak mengalami kesulitan, maka jumlah partikel yang banyak itu diungkapkan dengan satuan jumlah. Para ahli kimia menyatakan satuan jumlah zat dalam kimia adalah mol. Bagaimana menentukan mol suatu zat? Ananda dapat melihat pada bagan Jembatan Mol berikut.

Keterangan :

n : Jumlah mol (mol) g : Massa (gram) V : Volume (liter)

N : Jumlah partikel (atom atau ion atau molekul) M : Molaritas (M)

Volume gas bergantung pada suhu dan tekanan. Beberapa keadaan suhu dan tekanan yang biasa dijadikan acuan penentuan volume gas sebagai berikut.

1. Keadaan Standar

Kondisi dengan suhu 0 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan standar dan dinyatakan dengan STP (Standard Temperature and Pressure). Rumus yang digunakan untuk mencari volume sama dengan yang tercantum pada Jembatan Mol.

n

V

X g

X = n x 6,02 x 1023 n = 𝑋 6,02 x 1023 g = n x Mr n = 𝑔 Mr V = n x 22,4 liter Pada STP (0℃, 1 atm) n = 𝑉 22,4 liter JEMBATAN MOL

Yang dituju anak panah (→), yang dicari nilainya

M

M = 𝑛

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 31 2. Keadaan Kamar

Kondisi pengukuran gas pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan kamar dan dinyatakan dengan RTP (Room Temperature and Pressure). Untuk mencari volume menggunakan persamaan gas ideal.

dengan : P = tekanan (atm)

V = volume gas (liter)

n = jumlah mol (mol)

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

T = 25 °C = 298 K

3. Keadaan Tertentu dengan Suhu dan Tekanan yang Diketahui

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:

dengan: P = tekanan gas (atm) V = volume gas (liter) n = jumlah mol gas (mol)

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

T = suhu mutlak gas (K = 273 + suhu celcius) 4. 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:

Perhatikan contoh-contoh berikut agar Ananda lebih memahami tentang hubungan mol dengan besaran lainnya.

Contoh Soal

1. Suatu sampel logam mengandung 5 mol emas murni (Au).

a.

Apakah jenis partikel unsur emas?

b.

Berapakah jumlah partikel dalam sampel tersebut?

Penyelesaian:

a.

Emas adalah unsur logam, sehingga jenis partikelnya adalah atom emas.

b.

Jumlah partikel dalam 5 mol emas murni adalah: X = n × 6,02 × 1023 partikel/mol

= 5 mol × 6,02 × 1023 partikel/mol = 3,01 × 1024 atom emas

2. Menghitung Massa Jika Diketahui Jumlah Mol Zat

V =

𝒏𝑹𝑻 𝑷

V =

𝒏𝑹𝑻 𝑷

𝑽𝟏 𝑽𝟐

=

𝒏𝟏 𝒏𝟐

atau

𝒏𝟏 𝑽𝟏

=

𝒏𝟏 𝑽𝟐

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 32 Hitunglah massa dari:

a.

5 mol besi (Ar Fe = 56)

b.

0,75 mol urea CO(NH2)2 (Ar C = 12, O = 16, N = 14, dan H = 1)

Penyelesaian:

a.

massa besi = g = n × Ar Fe

= 5 mol × 56 mol/gram = 80 gram

b.

massa urea = g = n × Mr CO(NH2 )2

= 0,75 mol × 60 mol/gram = 45 gram

3. Menghitung Mol Jika Diketahui Massa Zat Hitunglah banyaknya mol dari:

a.

2,3 gram natrium (Ar Na = 23)

b.

45 gram C6H12O6 (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16)

Penyelesaian: a. n = 𝑔 Ar = 2,3 𝑔𝑟𝑎𝑚 23 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙 = 𝟎, 𝟏 𝒎𝒐𝒍 b. Mr C6H12O6 = (6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x Ar O) = (6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16) = 72 + 12 + 96 = 180 n = 𝑔 Mr = 45 𝑔𝑟𝑎𝑚 180 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙= 𝟎, 𝟐𝟓 𝒎𝒐𝒍

4. Tentukan volume dari 2 mol gas nitrogen jika diukur pada: a. keadaan standar (STP)

b. keadaan kamar (RTP)

c. suhu 30 °C dan tekanan 1 atm

d. suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter

Penyelesaian:

a.

Pada keadaan standar (STP) V = n × 22,4 liter

= 2 mol × 22,4 liter/mol = 44,8 liter

b.

Pada keadaan kamar (RTP) V = 𝑛𝑅𝑇

𝑃 = 2 𝑚𝑜𝑙 𝑥 0,082

L.atm mol K 𝑥 298 𝐾

1 𝑎𝑡𝑚 = 48,8 liter

c.

Pada suhu 30 °C dan tekanan 1 atm T = 273 + 30 = 303 K V = 𝑛𝑅𝑇 𝑃 = 2 𝑚𝑜𝑙 𝑥 0,082 L.atm mol K 𝑥 303 𝐾 1 𝑎𝑡𝑚 = 49,7 liter

d.

Pada suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter 𝑉1 𝑉2= 𝑛1 𝑛2 𝑉𝑂2 𝑉𝑁2= 𝑛𝑂2 𝑛𝑁2 15 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑉𝑁2 = 0,5 𝑚𝑜𝑙 2 𝑚𝑜𝑙

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 33

𝑉𝑁2 = 2 𝑚𝑜𝑙

0,5 𝑚𝑜𝑙 𝑥 15 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟

𝑉𝑁2 = 4 𝑥 15 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟

𝑉𝑁2 = 𝟔𝟎 𝒍𝒊𝒕𝒆𝒓

5. Hitunglah jumlah molekul O2 yang terkandung dalam 2 liter gas oksigen pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm. (L = 6,02 × 1023)

Penyelesaian:

Karena yang diketahui volume gas oksigen pada STP dan yang ditanyakan adalah jumlah molekul O2, maka rumus yang digunakan ada dua. Pada jembatan mol start dari V dan finish di X.

Jadi, jumlah molekul O2 yang terkandung dalam 2 liter gas O2 adalah 0,536 × 1023

molekul

3. Penentuan Rumus Kimia Senyawa

Ananda yang hebat, suatu senyawa mempunyai dua macam rumus yaitu Rumus Molekul (RM) dan Rumus Empiris (RE). Rumus Molekul adalah rumus sebenarnya dari senyawa, sedangkan Rumus Empiris adalah rumus paling sederhana dari senyawa.

a.

Menentukan Rumus Empiris (RE) Berdasarkan Ar dan Mr

Dalam menentukan rumus empiris zat, perbandingan mol unsur-unsur dalam zat haruslah merupakan perbandingan paling sederhana.

Berdasarkan Ar, Mr, dan persentase unsur-unsur pembentuk senyawa, Ananda dapat menentukan rumus kimia senyawa dengan langkah-langkah sebagai berikut. a. Tuliskan lambang unsur.

b. Tuliskan perbandingan % massanya.

V

n

X

n = 𝑉 22,4 liter Pada STP (0℃, 1 atm) X = n x 6,02 x 1023

1

2

1

n = 𝑉 22,4 liter = 2 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 22,4 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 = 0,089 𝑚𝑜𝑙

2

X = n x 6,02 x 1023 = 0,089 mol x 6,02 x 1023 = 0,536 × 1023 molekul

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 34 c. Bagi % massa dengan Ar unsur tersebut, sehingga didapat perbandingan jumlah

unsur-unsur.

d. Bagi dengan angka terkecil sehingga didapat perbandingan yang sederhana. Agar lebih memahami, perhatikan contoh soal berikut.

Contoh Soal

Tentukan rumus empiris dari senyawa yang mengandung 59% natrium dan 41% belerang! (Ar Na = 23, S = 32).

Penyelesaian:

Perbandingan % massa Na dan S = 59% : 41% Perbandingan jumlah unsur Na dan S = 59

23 : 41 32 = 2,56 : 1,28 = 2,56 1,28 :1,28 1,28 Perbandingan unsur Na dan S = 2 : 1

Rumus Empiris = Na2S

b.

Menentukan Rumus Molekul (RM)

Rumus molekul atau rumus sebenarnya dari senyawa merupakan kelipatan dari rumus empirisnya.

atau

Contoh soal

Suatu senyawa organik dengan Mr = 90 tersusun dari 40% karbon; 6,6% hidrogen; dan sisanya oksigen (Ar C=12; H = 1; O = 16). Tentukan rumus molekul senyawa tersebut!

Penyelesaian:

C = 40%; H= 6,6% ; O= 53,4% mol C : mol H : mol O = 40

12∶ 6,6 1 ∶ 53,4

16

= 3,3 : 6,6 : 3,3

= 1 : 2 : 1

Rumus Empirisnya adalah : CH2O RM = (RE)n

90 = (CH2O)n

90 = (Ar C + 2Ar H + Ar O)n 90 = (12 + (2x1) + 16)n 90 = (30)n

n = 90 30

n = 3

Jadi, Rumus Molekulnya adalah (CH2O)3 = C3H6O3

C. Rangkuman

1. Massa atom relatif

Mr Rumus Molekul = n x Mr Rumus Empiris

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 35 Ar = 𝟏𝑴𝒂𝒔𝒔𝒂 𝟏 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝒖𝒏𝒔𝒖𝒓

𝟏𝟐 𝒙 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝟏 𝒂𝒕𝒐𝒎 𝑪−𝟏𝟐

2. Massa molekul relatif (Mr) merupakan jumlah massa atom relatif unsur-unsur pembentuk satu molekul suatu senyawa.

3. Satuan jumlah zat dalam kimia adalah mol.

4. Hubungan mol dengan besaran lainnya digambarkan dalam suatu Jembatan Mol.

5. Volume gas dipengaruhi oleh suhu dan tekanan.

6. Kondisi dengan suhu 0 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan standar dan dinyatakan dengan STP (Standard Temperature and Pressure).

7. Kondisi pengukuran gas pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan kamar dan dinyatakan dengan RTP (Room Temperature and Pressure).

8. Volume gas pada suhu dan tekanan yang diketahui dapat dihitung dengan menggunakan persamaan gas yang disebut persamaan gas ideal, yaitu PV = nRT. 9. Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas hanya bergantung pada jumlah

molnya.

10. Suatu senyawa mempunyai Rumus Empiris (RE) dan Rumus Molekul (RM). 11. Hubungan RE dan RM dinyatakan dengan rumus RM = (RE)n

D. Penugasan Mandiri

Agar Ananda semakin memahami tentang materi di Kegiatan Pembelajaran ini, lakukanlah kegiatan berikut ini secara mandiri !

Carilah 10 senyawa yang Ananda sering jumpai dalam kehidupan sehari-hari (di rumah atau lingkungan sekitar), kemudian tuliskan rumus molekul, rumus empiris dan carilah massa molekul relatifnya! Buatlah laporannya!

E. Latihan Soal

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan tepat! 1. Tentukan Mr dari senyawa berikut.

a.

Al2(SO4)3

n

V

X g

X = n x 6,02 x 1023 n = 𝑋 6,02 x 1023 g = n x Mr n = 𝑔 Mr V = n x 22,4 liter Pada STP (0℃, 1 atm) n = 𝑉 22,4 liter JEMBATAN MOL

Yang dituju anak panah (→), yang dicari nilainya

M

M = 𝑛

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 36

b.

CuSO4 .5H2O

2. Suatu sampel gas O2 mengandung 1,505 × 1023 partikel.

a.

Apa jenis partikel gas O2?

b.

Berapa banyaknya mol O2 tersebut?

3. Berapakah massa dari 2 mol glukosa C6H12O6 (Ar C = 12, H = 1, O = 16)? 4. Tentukan volume dari 0,6 mol gas hidrogen yang diukur pada:

a.

keadaan standar (STP)

b.

keadaan kamar (RTP)

c.

suhu 28 °C dan tekanan 1 atm

d.

suhu dan tekanan yang sama pada saat 2 mol gas karbon monoksida volumenya 25 liter

5. Vanila yang digunakan untuk memberi cita rasa makanan mempunyai komposisi: 63,2% C, 5,2% H, dan 31,6% O (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16). Tentukan rumus empirisnya!

6. Berapakah massa C6H12O6 yang dibutuhkan untuk membuat 2 liter larutan C6H12O6

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 37 Kunci Jawaban 1.

a.

Mr Al2(SO4)3 = (2 x Ar Al) + (3 x Ar S) + (12 x Ar O) = (2 x 13) + (3 x 32) + (12 x 16)

b.

Mr CuSO4 .5 H2O= (1 x Ar Cu) + (1 x Ar S) + (4 x Ar O) + (10 x Ar H) + (5 x Ar O) = (1 x 63,5) + (1 x 32) + (4 x 16) + (10 x 1) + (5 x 16) = 63,5 + 32 + 64 + 10 + 80 = 249,5 (Skor = 10) 2.

a.

Gas O2 adalah unsur diatomik dengan partikel berupa molekul unsur.

b.

Banyaknya mol O2 yang mengandung 1,505 × 1023 partikel adalah:

n = 1,505 𝑥 1023 6,02 𝑥 1023

= 0,25 mol

(Skor = 10) 3. Mr C6H12O6 = 180

Massa 2 mol glukosa = 2 mol x 180 gram/mol = 360 gram Jadi, massa dari 2 mol glukosa = 360 gram.

(Skor = 10) 4.

a. Pada keadaan standar (STP) V = n × 22,4 liter

= 0,6 mol × 22,4 liter/mol = 13,44 liter

Jadi, volume dari 0,6 mol gas hidrogen yang diukur pada keadaan standar (STP) adalah 13,44 liter

b. Pada keadaan kamar (RTP) V = 𝑛𝑅𝑇

𝑃 = 0,6 𝑚𝑜𝑙 𝑥 0,082

L.atm mol K 𝑥 298 𝐾

1 𝑎𝑡𝑚 = 14,66 liter

Jadi, volume dari 0,6 mol gas hidrogen yang diukur pada keadaan kamar (RTP) adalah 14,66 liter

c. Pada suhu 28 °C dan tekanan 1 atm T = 273 + 28 = 301 K V = 𝑛𝑅𝑇 𝑃 = 0,6 𝑚𝑜𝑙 𝑥 0,082 L.atm mol K 𝑥 301 𝐾 1 𝑎𝑡𝑚 = 14,81 liter

Jadi, volume dari 0,6 mol gas hidrogen yang diukur pada keadaan suhu 28 °C dan tekanan 1 atm adalah 14, 81 liter

d. Pada suhu dan tekanan yang sama pada saat 2 mol gas karbon monoksida volumenya 25 liter 𝑉1 𝑉2= 𝑛1 𝑛2

n

N

n = 𝑁 6,02 x 1023

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 38 𝑉𝐶𝑂 𝑉𝐻2 = 𝑛𝐶𝑂 𝑛𝐻2 25 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑉𝐻2 = 2 𝑚𝑜𝑙 0,6 𝑚𝑜𝑙 𝑉𝑁2 = 0,6 𝑚𝑜𝑙 2 𝑚𝑜𝑙 𝑥 25 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑉𝑁2 = 0,3 𝑥 25 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑉𝑁2 = 𝟕, 𝟓 𝒍𝒊𝒕𝒆𝒓

Jadi, volume dari 0,6 mol gas hidrogen yang diukur pada suhu dan tekanan yang sama pada saat 2 mol gas karbon monoksida volumenya 25 liter adalah 𝟕, 𝟓 𝒍𝒊𝒕𝒆𝒓

(Skor = 10)

5. Perbandingan % massa C, H dan O = 63,2% : 5,2% : 31,6% Perbandingan jumlah unsur C, H dan O = 63,2

12 : 5,2 1 : 31,6 16 = 5,27 : 5,2 : 1,98 = 5,27 1,98 :5,2 1,98 ∶ 1,98 1,98 Perbandingan unsur C, H dan O = 2,66 : 2,66 : 1

= 8 : 8 : 3 Jadi, Rumus Empiris vanilla adalah C8H8O3

(Skor = 10) 6. n = M x V = 0,05 M x 2 liter = 0,1 mol g = n x Mr C6H12O6 = 0,1 mol x [(6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x Ar O)] = 0,1 mol x [(6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16)] = 0,1 mol x 180 = 18 gram (Skor = 10)

n g

g = n x Mr

M

n = M x V

1

2

1

2

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 39

F. Penilaian Diri

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggung jawab!

NO PERTANYAAN JAWABAN

YA TIDAK

1 Saya dapat memahami massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr).

2 Saya dapat menghitung massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr).

3 Saya dapat menerapkan massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr) untuk menuliskan rumus kimia suatu senyawa dan menyelesaikan perhitungan kimia.

4 Saya dapat menerapkan konsep mol untuk menyelesaikan perhitungan kimia.

5 Saya dapat menentukan Rumus Empiris (RE) dan Rumus Molekul (RM) suatu senyawa.

Catatan :

Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak". Bila semua jawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.

Cocokkanlah jawaban Ananda dengan Kunci Jawaban. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Ananda terhadap materi Kegiatan Pembelajaran 4.

Konversi tingkat penguasaan: 90 - 100% = baik sekali 80 - 89% = baik 70 - 79% = cukup < 70% = kurang

Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Pembelajaran 5. Bagus! Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Pembelajaran 4, terutama bagian yang belum dikuasai.

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 40

KEGIATAN PEMBELAJARAN 5

KOMPOSISI ZAT DAN PEREAKSI PEMBATAS

A. Tujuan Pembelajaran

Setelah membaca dan mengikuti langkah-langkah atau arahan pada modul ini diharapkan Ananda dapat:

1.

Menentukan komposisi zat dalam senyawa.

2.

Menuliskan rumus senyawa hidrat.

3.

Menyelesaikan perhitungan kimia pada suatu persamaan reaksi kimia.

4.

Menentukan pereaksi pembatas pada reaksi kimia.

B. Uraian Materi

1. Komposisi Zat

Ananda yang hebat, salah satu kegiatan penting dalam ilmu kimia adalah melakukan percobaan untuk mengidentifikasi zat. Ada dua kegiatan dalam identifikasi zat, yakni analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif digunakan untuk menentukan jenis komponen penyusun zat. Sedangkan analisis kuantitatif dilakukan untuk menentukan massa dari setiap komponen penyusun zat. Dengan mengetahui jenis dan massa dari setiap komponen penyusun zat, kita dapat mengetahui komposisi zat tersebut.

a. Komposisi Zat dalam persen massa

Komposisi zat dinyatakan dalam persen massa (% massa). Perhitungan persen massa untuk setiap komponen dapat menggunakan persamaan berikut.

Contoh Soal

a. Seorang ahli kimia melakukan analisis terhadap sejumlah sampel zat. Ia menemukan bahwa sampel seberat 65 gram tersebut mengandung 48 gram karbon, 9 gram hidrogen, dan 8 gram oksigen. Nyatakan komposisi zat tersebut dalam persen massa!

Penyelesaian

Massa zat (sampel) = 65 gram Komponen

Penyusun

Massa

(gram) Persen Massa

Karbon (C) 48 Persen Massa C = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐶

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡x 100% = 48 𝑔𝑟𝑎𝑚

65 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑥 100% = 73,85%

Hidrogen (H) 9 Persen Massa H = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐻

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡x 100% = 9 𝑔𝑟𝑎𝑚

65 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑥 100% = 13,85%

Oksigen (O) 8 Persen Massa O = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑂

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡x 100% = 8 𝑔𝑟𝑎𝑚

65 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑥 100% = 12,30%

Persen massa komponen penyusun zat = 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒌𝒐𝒎𝒑𝒐𝒏𝒆𝒏

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 41 b. Analisis sampel menunjukkan terdapat 40% kalsium, 12% karbon, dan 48% oksigen. Jika diketahui massa sampel tersebut adalah 25 gram, tentukan massa dari masingmasing unsur dalam sampel!

Penyelesaian

Massa zat (sampel) = 25 gram Komponen

Penyusun Massa (%) Persen Massa Komponen

Kalsium (Ca) 40 Massa Ca = Persen massa Ca x massa zat = 40% 𝑥 25 𝑔𝑟𝑎𝑚

= 40

100 𝑥 25 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 10 gram

Karbon (C) 12 Massa Ca = Persen massa C x massa zat = 12% 𝑥 25 𝑔𝑟𝑎𝑚

= 12

100 𝑥 25 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 3 gram

Oksigen (O) 48 Massa Ca = Persen massa Ca x massa zat = 48% 𝑥 25 𝑔𝑟𝑎𝑚

= 48

100 𝑥 25 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 12 gram b. Komposisi Zat Secara Teoritis

Komposisi zat secara teoritis merupakan komposisi zat yang ditentukan dari rumus kimianya. Untuk zat berupa senyawa, komposisinya secara teoritis dapat dinyatakan dalam persen massa unsur dalam senyawa dengan membandingkan Ar unsur dan Mr senyawa.

Contoh Soal

Tentukan persen massa unsur C, H, dan O dalam senyawa glukosa (C6H12O6)! (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16)!

Penyelesaian

Mr C6H12O6 = 180

Unsur Penyusun

C

6

H

12

O

6 Persen Massa Unsur dalam

C

6

H

12

O

6 Karbon (C) Persen massa unsur C (%)

= 6 𝑥 𝐴𝑟 𝐶

Mr 𝐶6𝐻12𝑂6= 6 𝑥 12180

𝑥 100% = 𝟒𝟎%

Hidrogen (H) Persen massa unsur H (%)

= 12 𝑥 𝐴𝑟 𝐻

Mr 𝐶6𝐻12𝑂6= 12 𝑥 1180

𝑥 100% = 𝟔, 𝟕%

Oksigen (O) Persen massa unsur O (%)

= 6 𝑥 𝐴𝑟 𝑂

Mr 𝐶6𝐻12𝑂6= 6 𝑥 16180

𝑥 100% = 𝟓𝟑, 𝟑%

Persen massa unsur dalam senyawa (%) = 𝒂𝒏𝒈𝒌𝒂 𝒊𝒏𝒅𝒆𝒌𝒔 𝒙 𝑨𝒓 𝒖𝒏𝒔𝒖𝒓

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 42 c. Menentukan Rumus Air Kristal (Rumus Kimia Hidrat)

Air kristal merupakan molekul air yang terjebak di dalam suatu kristal. Kristal merupakan zat padat yang memiliki bentuk teratur. Hidrat adalah zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari struktur kristalnya.

Contoh :

Terusi (CuSO4 .5H2O) : tembaga(II) sulfat pentahidrat Gipsum (CaSO4 .2H2O) : kalsium sulfat dihidrat

Garam inggris (MgSO4 .7H2O) : magnesium sulfat heptahidrat

Jumlah kristal air dalam suatu kristal dapat kita tentukan dengan beberapa cara, diantaranya:

a. Dengan memanaskan suatu kristal hingga air kristalnya terlepas setelah dipanaskan. Kristal tersebut ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui selisih beratnya dengan kristal yang sudah mengalami pemanasan. Dari selisih berat tersebut kita dapat menentukan jumlah air kristal.

b. Dengan menganalisis melalui reaksi kimia Contoh Soal

Suatu hidrat tembaga(II) sulfat dipanaskan, ternyata beratnya berkurang sebanyak 36%. Tentukan rumus molekul hidrat tersebut! (Ar Cu=63,5; S=32; O=16; H=1) Penyelesaian

CuSO

4

.xH

2

O → CuSO

4

+ x H

2

O

100% (100-36)% 36%

100% 64% 36%

Mr CuSO

4

= (1 x Ar Cu) + ( 1 x Ar S) + (4 x Ar O)

= (1 x 63,5) + (1 x 32) + (4 x 16)

= 159,5

Mr H

2

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

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

= 18

Perbandingan jumlah mol CuSO4 dengan H2O = mol CuSO4 : mol H2O

= 1 : x = 64 159,5 : 36 18 = 0,4 mol : 2 mol = 0,4 mol 0,4 mol : 2 mol 0,4 𝑚𝑜𝑙 = 1 : 5

Jadi, rumus senyawa hidrat tersebut adalah CuSO4 . 5H2O 2. Menggunakan persamaan reaksi dalam perhitungan kimia

Ananda yang hebat, untuk menyelesaikan perhitungan kimia pada suatu persamaan reaksi kimia membutuhkan penerapan hukum-hukum dasar kimia dan konsep mol.

Langkah umum perhitungan zat dalam reaksi adalah buat persamaan reaksi setara --> ubah jumlah zat menjadi mol --> gunakan perbandingan koefisien = perbandingan mol untuk menghitung jumlah zat yang ditanyakan --> ubah mol zat ditanya menjadi besaran jumlah zat yang ditanyakan.

CuSO4 . xH2Obisa ditulis

1CuSO4 . xH2O,artinya perbandingan mol

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 43 Perhatikan contoh berikut!

Padatan silikon bereaksi habis dengan gas klorin membentuk lelehan silikon tetraklorida menurut persamaan reaksi: Si (s) + 2Cl2 (g) → SiCl4 (l)

a. Berapa mol gas klorin yang diperlukan untuk bereaksi habis dengan 30 gr silikon? b. Berapa mol silikon tetraklorida yang dihasilkan? (Ar Si = 28, Cl= 35,5)

Langkah-langkah penyelesaian soal

Si (s) + 2Cl2 (g) → SiCl4 (l)

Mula-mula: x mol 2x mol –

Reaksi : –x mol –2x mol +x mol

Sisa : 0 mol 0 mol x mol

Pada kondisi mula-mula, mol Si dimisalkan x mol n Si = 𝑔

𝐴𝑟 𝑆𝑖 = 30 𝑔𝑟𝑎𝑚

28 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙= 1, 071 𝑚𝑜𝑙 ↝ x mol = 1,071 mol Jadi, harga x = 1,071 mol

a. mol Cl2 yang diperlukan = 2x mol = 2 x 1,071 mol = 2, 142 mol b. mol SiCl4 yang dihasilkan = x mol = 1, 071 mol

3. Pereaksi Pembatas

Di dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yang ditambahkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Apabila zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu pereaksi akan habis lebih dahulu sedangkan pereaksi yang lain bersisa.

Cara menentukan pereaksi pembatas adalah mol masing-masing zat pereaksi dibagi koefisien, kemudian pilih hasil bagi yang kecil sebagai pereaksi pembatas. Contoh Soal

Satu mol larutan natrium hidroksida (NaOH) direaksikan dengan 1 mol larutan asam sulfat (H2SO4) sesuai reaksi:

2 NaOH(aq) + H2SO4(aq) ⎯⎯→ Na2SO4(aq) + 2 H2O(l) Tentukan:

a. pereaksi pembatas b. pereaksi yang sisa

c. mol Na2SO4 dan mol H2O yang dihasilkan

Penyelesaian

2NaOH(aq) + H2SO4(aq) ⎯⎯→ Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

Mula-mula: 1 mol 1 mol - - Bereaksi : 1 mol 1

2𝑥1 𝑚𝑜𝑙=0,5 mol 12𝑥1 𝑚𝑜𝑙=0,5 mol 11𝑥1 𝑚𝑜𝑙=1 mol __________________________________________________________________________________________________

Sisa : - 0,5 mol 0,5 mol 1 mol

a. Untuk menentukan pereaksi pembatas, jumlah mol mula-mula masing-masing pereaksi dibagi dengan koefisiennya.

Pereaksi pembatas adalah pereaksi yang habis lebih dahulu

RUAS KIRI PANAH

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 44 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑁𝑎𝑂𝐻= 1 𝑚𝑜𝑙 2 = 0,5 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑆𝑂4 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝐻2𝑆𝑂4 = 1 𝑚𝑜𝑙 1 = 1 𝑚𝑜𝑙

Karena hasil bagi NaOH < H2SO4, maka NaOH adalah pereaksi pembatas, sehingga NaOH akan habis bereaksi lebih dahulu

b. Pereaksi yang sisa adalah H2SO4

c. mol Na2SO4 yang dihasilkan = 0,5 mol mol H2O yang dihasilkan = 1 mol

C. Rangkuman

1. Persen massa unsur dalam senyawa (%) = 𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑘𝑠 𝑥 𝐴𝑟 𝑢𝑛𝑠𝑢𝑟

𝑀𝑟 𝑠𝑒𝑛𝑦𝑎𝑤𝑎 𝑥 100% 2. Air kristal merupakan molekul air yang terjebak di dalam suatu kristal. Kristal

merupakan zat padat yang memiliki bentuk teratur.

3. Hidrat adalah zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari struktur kristalnya.

4. Dalam suatu reaksi kimia, pereaksi yang terlebih dulu habis bereaksi disebut sebagai pereaksi pembatas.

5. Langkah umum perhitungan zat dalam reaksi adalah buat persamaan reaksi setara --> ubah jumlah zat menjadi mol --> gunakan perbandingan koefisien = perbandingan mol untuk menghitung jumlah zat yang ditanyakan --> ubah mol zat ditanya menjadi besaran jumlah zat yang ditanyakan.

6. Cara menentukan pereaksi pembatas adalah mol masing-masing zat pereaksi dibagi koefisien, kemudian pilih hasil bagi yang kecil sebagai pereaksi pembatas.

D. Penugasan Mandiri

Di bidang pertanian pupuk merupakan keperluan penting bagi keberhasilan panen. Misalnya tanaman kentang memerlukan pupuk yang mengandung nitrogen yang bisa didapat dari Urea (CO(NH2)2) dan ZA (NH4)2SO4. Carilah harga masing-masing pupuk di toko pupuk. Hitung kadar nitrogen pada masing-masing pupuk, berdasarkan kadar nitrogen dan harga pupuk tersebut pilih pupuk mana menurutmu yang paling efektif dan efisien bagi para petani. Buat laporan perhitungannya dalam sebuat tabel seperti berikut.

Pupuk Rumus Kimia Harga Pupuk per

Kg % N Harga N per Kg Urea ZA CO(NH2)2 (NH4)2SO4 ……….. ……….. ….. ….. ……. …….

E. Latihan Soal

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan tepat!

1. Hitung massa masing-masing unsur dalam 20 gram Fe2(SO4)3! (Ar Fe = 56, S = 32, O = 16 ; Mr Fe2(SO4)3 = 400)

2. 24,0 gram magnesium sulfat anhidrat bergabung dengan 25,2 gram air membentuk senyawa magnesium sulfat hidrat. Tentukan rumus senyawa hidrat tersebut! (Mr MgSO4 = 120, H2O = 18)

3. Diketahui 4 gram kalsium karbonat direaksikan dengan larutan hidrogen klorida. a. Tulis persamaan reaksi yang terjadi.

b. Hitung massa garam yang terbentuk. c. Hitung volume gas yang terbentuk (STP). (Ar Ca = 40; C = 12; O = 16; H = 1; Cl = 35,5)

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 45 4. 100 mL larutan Ca(OH)2 0,1 M direaksikan dengan 100 mL larutan HCl 0,1 M sesuai reaksi: Ca(OH)2(aq) + 2 HCl(aq) ⎯⎯→ CaCl2(aq) + 2 H2O(l). Tentukan pereaksi pembatas!

Penyelesaian

1. Jumlah mol Fe2(SO4)3 = 20 𝑔𝑟𝑎𝑚

400 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙 = 0,05 mol

Pada 0,05 mol Fe2(SO4)3 mengandung Fe, S, dan O sebagai berikut.

• Fe = 2 x 0,05 mol = 0,1 mol = 0,1 mol x 56 gram/mol = 5,6 gram • S = 3 x 0,05 mol = 0,15 mol = 0,15 mol x 32 gram/mol = 4,8 gram • O = 12 x 0,05 mol = 0,6 mol = 0,6 mol x 16 gram/mol = 9,6 gram (Skor = 25) 2. MgSO4 H2O Mr 120 18 Jumlah Mol 24,0 𝑔𝑟𝑎𝑚 120 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙= 0,2 𝑚𝑜𝑙 25,2 𝑔𝑟𝑎𝑚 18 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙= 1,4 𝑚𝑜𝑙 Perbandingan Mol 0,2 𝑚𝑜𝑙 0,2 𝑚𝑜𝑙 1,4 𝑚𝑜𝑙 0,2 𝑚𝑜𝑙 1 7

Jadi, rumus senyawa hidrat : MgSO4 . 7 H2O (Skor = 25)

3.

a. Persamaan reaksi: CaCO3 +2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 Gr = 4 gram n = 4 100 = 0,04 mol Gr = ? n = 𝑘𝑜𝑒𝑓 𝑑𝑖𝑘𝑒𝑡𝑘𝑜𝑒𝑓 𝑑𝑖𝑡 𝑥𝑛𝑑𝑖𝑘𝑒𝑡 = 11 𝑥 0,04 𝑚𝑜𝑙 = 0,04 mol Gr = n x Mr CaCl2 = 0,04 molx111 = 4,44 gram V = ? (STP) n = 𝑘𝑜𝑒𝑓 𝑑𝑖𝑘𝑒𝑡𝑘𝑜𝑒𝑓 𝑑𝑖𝑡 𝑥𝑛𝑑𝑖𝑘𝑒𝑡 = 11 𝑥 0,04 𝑚𝑜𝑙 = 0,04 mol V (STP) = n x 22,4 L = 0,04x22,4 = 0,896 L

b. Jadi, massa garam (CaCl2) yang terbentuk adalah 4,44 gram. c. Jadi, volume gas CO2 yang terbentuk (STP) adalah 0,896 L. (Skor = 25)

4. Reaksi: Ca(OH)2(aq) + 2 HCl(aq) ⎯⎯→ CaCl2(aq) + 2 H2O(l).

Untuk menentukan pereaksi pembatas, jumlah mol mula-mula masing-masing pereaksi dibagi dengan koefisiennya.

mol Ca(OH)2 = M × V = 0,1 mol/liter × 0,1 liter = 0,01 mol 𝑚𝑜𝑙 Ca(OH)2

𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 Ca(OH)2=

0,01 𝑚𝑜𝑙

1 = 0,01 𝑚𝑜𝑙 mol HCl = M x V = 0,1 mol/liter x 0,1 liter = 0,01 mol

𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 𝑘𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝐻𝐶𝑙=

0,01 𝑚𝑜𝑙

2 = 0,005 𝑚𝑜𝑙

Karena hasil bagi HCl < Ca(OH)2, maka HCl adalah pereaksi pembatas (Skor = 25)

@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN 46

F. Penilaian Diri

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggung jawab!

NO PERTANYAAN JAWABAN

YA TIDAK

1 Saya dapat menentukan komposisi zat dalam senyawa. 2 Saya dapat menuliskan rumus senyawa hidrat.

3 Saya dapat menyelesaikan perhitungan kimia pada suatu