Massa Atom Relatif Massa, Molekul Relatif dan Konsep Mol Berserta Latihan Soalnya

1. MASSA ATOM RELATIF (A_r)

Atom merupakan partikel yang sangat kecil. Oleh sebab itu, massa suatu atom tidak dapat ditentukan secara langsung dengan cara ditimbang. Karena tidak bisa ditimbang, maka satuan gram atau kilogram tidak dapat digunakan sebagai massa atom.

Satuan massa atom dinyatakan sebagai satuan massa atom (sma) atau atomic mass unit (amu). Untuk menghindari penggunaan bilangan yang sangat kecil, maka digunakan istilah massa atom relatif (A_r) dengan menggunakan salah satu unsur sebagai pembanding. Berdasarkan kesepakatan IUPAC atom yang dijadikan sebagai standar pembanding yaitu karbon-12 atau C-12 atau ¹²C yang mempunyai massa 12 sma.

Massa atom relatif (A_r) yaitu perbandingan massa 1 atom suatu unsur terhadap 1/12 massa 1 atom ¹²C.

Dengan memperhatikan kelimpahan masing-masing isotop,  Ar suatu unsur  dapat ditulis sebagai berikut.

Karbon-12 adalah salah satu isotop karbon yang memiliki 6 proton, 6 elektron dan 6 neutron. Karbon-12  dijadikan sebagai standar pembanding sebab memiliki sifat yang sangat stabil dengan waktu paruh yang panjang. Awalnya hidrogen yang dijadikan sebagai unsur standar pembanding karena merupakan atom teringan. Kemudian diganti dengan oksigen karena dapat bersenyawa hampir dengan semua unsur. Hidrogen mempunyai massa 1 sma sedangkan oksigen mempunyai massa 16 sma.

Saat ini massa atom relatif dan massa molekul relatif ditentukan menggunakan alat spektrometer massa. Spektrometer massa dikembangkan oleh ahli fisika Inggris Francis William Aston pada tahun 1919. Menggunakan spektrometer massa Aston memperkenalkan istilah isotop.

Contoh Soal

Karbon memiliki 2 isotop yaitu ¹²C dan ¹³C dengan kelimpahan berturut-turut adalah 98,89% dan 1,11%. Massa isotop ¹²C adalah 12 sma dan massa isotop ¹³C adalah 13 sma. Tentukan massa atom relatif atom karbon dalam sma.

Penyelesaian

Diketahui:

% kelimpahan ¹²C = 98,89%

% kelimpahan ¹³C = 1,11%

Massa ¹²C = 12 sma

Massa ¹³C = 13 sma

Ditanya: Massa atom relatif (Ar) karbon

Rumus:

Jadi massa atom relatif (Ar) dari unsur karbon adalah 12.

Uji Kompetensi

Silikon di alam terdiri dari tiga isotop yakni isotop Si-28 dengan kelimpahan 92,23%, Si-29 dengan kelimpahan 4,67%, dan Si-30 dengan kelimpahan 3,10%. Jika massa isotop Si-28, Si-29 dan Si-30 berturut-turut adalah 27,98 sma, 28,98 sma, dan 29,97 sma, hitunglah massa atom relatif (Ar) silikon.

2. MASSA MOLEKUL RELATIF (M_r)

Massa molekul relatif (M_r) yaitu perbandingan massa 1 molekul senyawa terhadap 1/12 massa 1 atom karbon-12. Massa molekul relatif (M_r) suatu senyawa dapat ditulis sebagai berikut.

Mengingat suatu senyawa terbentuk akibat bergabungnya atom-atom suatu unsur melalui ikatan kimia, maka massa molekul relatif (Mr) dapat ditentukan dengan cara menjumlahkan massa atom relatif (A_r) atom-atom penyusun senyawa tersebut.

Contoh Soal

Diketahui massa atom relatif (A_r) beberapa atom sebagai berikut :

A_r. H = 1

A_r. C = 12 

A_r. N = 14

A_r. O = 16

A_r. S = 32

A_r. Cl = 36

Hitunglah massa molekul relatif (M_r) dari senyawa-senyawa berikut ini:

a. O₂

b. N₂

c. HCl

d. CO₂

e. H₂SO₄

Penyelesaian

a.       M_r O₂   =  2  x  Ar. O

=  2  x  16

=  32

b.      M_r N₂   =  2 x Ar. N

=  2 x 14

=  28

c.       M_r HCl =  1 x Ar. H   +  1 x Ar. Cl

=     1 x 1       +  1 x 36

=         1         +     36

=   37

d.      M_r CO₂ = 1 x Ar. C   +   2 x Ar. O

=      1 x 12   +    2 x 16

=       12   +    32

=   44

e.       M_r 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

Uji Kompetensi

Diketahui A_r beberapa unsur sebagai berikut.

A_r. H = 1

A_r. C = 12   

A_r. N = 14  

A_r. O = 16  

A_r. Na = 23  

A_r. S = 32  

A_r. Cl = 36 

A_r. Fe = 56

Hitunglah massa molekul relatif (M_r) dari senyawa-senyawa berikut ini :

(a) H₂             

(b) O₃            

(c) NaCl                               

(d) H₂O                         

(e) Na₂CO₃

(f) CH₃COOH

(g) CO(NH₂)₂

(h) FeSO₄.7H₂O

3. KONSEP MOL

Jumlah partikel (baik atom, ion, maupun molekul) yang terlibat dalam suatu reaksi kimia sangat banyak. Oleh sebab itu, digunakan satuan mol sebagai satuan jumlah partikel. Kata mol diambil dari bahasa Latin yang berarti timbunan atau onggokan.

Dalam sistem SI (Satuan Internasional), mol yaitu kuantitas yang digunakan untuk menunjukan jumlah partikel suatu zat. Sedangkan satu mol yaitu banyaknya zat yang memiliki jumlah partikel sama dengan jumlah atom yang dimiliki oleh 12 gram isotop karbon-12. Jumlah partikel atom yang dimiliki oleh 12 gram karbon-12 disebut Bilangan Avogadro.

Bilangan Avogadro (L) = 6,02 x 10²³

Satuan mol dapat disamakan dengan satuan lusin. Jika satu lusin berisi 12 buah, maka satu mol berisi 6,02 x 10²³ buah partikel. Berdasarkan bilangan Avogadro satu mol zat dapat didefinisikan sebagai berikut.

1 mol atom         =      6,02 x 10²³  partikel atom

1 mol molekul                =      6,02 x 10²³ partikel molekul

1 mol ion             =      6,02 x 10²³ partikel ion

Orang pertama yang berhasil menentukan jumlah atom atau jumlah molekul dalam satu mol zat adalah fisikawan Austria Joseph Loschmidt. Untuk menghormati beliau, bilangan Avogadro diberi lambang L yang diambil dari nama penemunya.

Hubungan jumlah mol dengan massa zat, jumlah partikel, volume gas pada STP (Standart Temperature and Pressure, suhu 0 ºC dan tekanan 1 atm) dan volume gas pada RTP (Room Temperature and Pressure, suhu 25 °C dan tekanan 1 atm) dapat diringkas sebagai berikut.

Contoh Soal

Diketahui :

- Mr. O₂ = 32

- bilangan Avogadro = 6,02 x 10²³

- Volume gas pada STP = 22,4  L/mol

- volume gas pada RTP = 24,4 L/mol

Jika dalam sebuah tabung terdapat 2 mol gas O₂, hitunglah:

a.       Massa O₂ dalam tabung

b.      Jumlah partikel molekul O₂

c. Volume gas O₂ pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm (STP)

d. Volume gas O₂ pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm (RTP)

Penyelesaian

a.       Massa O₂ dalam tabung tersebut

Massa (gram) = mol x Mr

= 2 mol  x  32 g/mol

= 64 g

b.      Jumlah partikel molekul O₂

Jumlah partikel = mol x bilangan Avogadro

= 2 mol  x  6,02 x 10²³  partikel/mol

= 12,04  x  10²³

c. Volume gas O₂ pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm (STP)

Volume gas pada STP = mol x 22,4 L/mol

= 2 mol  x  22,4 L/mol

= 44,8 L

d. Volume gas O₂ pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm (RTP)

Volume gas pada RTP = mol x 24,4  L/mol

= 2 mol x 24,4 L/mol

= 48,8 L

UJI KOMPETENSI

Perhatikan hal-hal berikut untuk mengerjakan soal uji kompetensi yang ada.

- Bilangan Avogadro = 6,02 x 10²³

- Volume gas pada STP = 22,4 L/mol

- Volume gas pada RTP = 24,4 L/mol

1.      Dalam sebuah tabung terdapat 6 mol gas N₂, jika Mr. N₂ = 28, hitunglah:

a.       Massa N₂ dalam tabung

b.      Jumlah partikel molekul N₂

c.       Volume gas N₂ pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm (STP)

d.      Volume gas N₂ pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm (RTP)

2.      Dalam sebuah botol terdapat 24,08 x 10²³ molekul H₂O, jika Mr. H₂O = 18, hitunglah:

a.       Mol H₂O dalam botol

b.      Massa H₂O

c.       Volume gas H₂O pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm (STP)

d.      Volume gas H₂O pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm (RTP)

3.      Pada suhu 0 °C dan tekanan 1 atm (STP) terdapat 112 liter gas CO, jika dketahui Mr.CO = 28, hitunglah:

a.       Mol gas CO pada keadaan tersebut

b.      Massa gas CO

c.       Jumlah molekul CO

4.      Dalam sebuah ruang yang memiliki suhu 25 °C dan tekanan 1 atm (RTP) terdapat 89,6 L gas NO. Jika diketahui Mr. NO = 26, hitunglah:

a.       Mol gas NO dalam ruang tersebut

b.      Massa gas NO

c.       Jumlah partikel NO