Hubungan Mol dan Jumlah Partikel

Hubungan Mol dan Jumlah Partikel – Munculnya Hukum Avogadro berpengaruh sangat signifikan terhadap perkembangan ilmu Kimia, khususnya dalam pengukuran zat-zat di laboratorium. Pengukuran berat suatu zat pada umumnya menggunakan satuan gram, sedangkan massa atom dan molekul dinyatakan dalam satuan Ar dan Mr. Bagaimana hubungan Ar atau Mr dengan berat suatu zat dalam satuan gram?
1. Tetapan Avogadro (L)
Sumbangan Avogadro tidak berhenti sampai hubungan jumlah partikel (molekul, atom, ion) dan volume gas, tetapi merambah lebih jauh kepada hubungan jumlah partikel dan massa zat. Sebagai gambaran hubungan jumlah partikel dan massa suatu zat, mari kita tinjau partikel yang diemisikan oleh unsur radioaktif berikut ini. Berdasarkan hasil pengukuran, diketahui bahwa satu gram radium dapat mengemisikan partikel alfa sebanyak 11,6×10¹⁷ partikel. Partikel alfa sebanyak 11,6 × 10¹⁷ setara dengan helium sebanyak 7,7×10^–6 g.
Radium → Partikel alfa (α ) ≈ Atom helium
(1 g) (11,6 × 1017 partikel) (7,7 × 10-6 g)
Oleh karena partikel alfa adalah inti atom helium maka jumlah atom helium dalam satu gram adalah
1g He/7,7×10 g He × 11,6×10¹⁷ atom He = 1,507×10²³ atom
Jadi, dalam 1g helium terkandung 1,507×10²³ atom helium.
Ini menyatakan hubungan massa (g) dan jumlah partikel (atom).
Berdasarkan hasil perhitungan, selalu muncul bilangan sebesar 6,02 × 10²³ untuk jumlah molekul yang massanya sebesar nilai massa atom relatif untuk unsur atau sebesar massa molekul relatif unsur senyawa.
Contoh Hubungan Jumlah Partikel dan Massa Zat
Pada P dan T tertentu, 1 g metana mengandung 3,75 × 10²² molekul CH₄. Berapa jumlah molekul gas CH₄ dalam 16 g?
Jawab
Dalam 1 g CH₄ terkandung 3,75 × 10²² molekul CH₄.
Dalam 16 g CH₄ terkandung:
16 g CH₄/1 g CH₄ ×3,75×10²³ molekul = 6,0 × 10²³ molekul
Jadi, dalam 16 g metana terkandung 6,0 × 10²³ molekul CH₄.
Contoh:
Dalam 18 g air (Mr H₂O = 18) terkandung 6,02 × 10²³ molekul H₂O.
Dalam 23 g natrium (Ar Na = 23) terkandung 6,02 × 10²³ atom Na.
Dalam 58,5 g natrium klorida (Mr NaCl = 58,5) terkandung 6,02 × 10²³ satuan rumus NaCl.
Oleh karena itu, bilangan sebesar 6,02 × 10²³ dinyatakan sebagai tetapan Avogaro yang disingkat L.
L = 6,02 × 10²³ partikel
2. Pengertian Mol
Berdasarkan perhitungan, dalam 56 g besi terkandung 6,02 × 10²³ atom besi, dalam satu mililiter air terkandung 3,345 × 10²² molekul air. Angka-angka sebesar ini tidak efisien jika dipakai untuk perhitungan zat-zat di laboratorium.
Agar lebih sederhana, para ilmuwan menetapkan suatu satuan jumlah zat yang menyatakan banyaknya partikel zat itu. Satuan ini dinamakan mol. Berdasarkan kesepakatan, untuk partikel yang jumlahnya sebesar tetapan Avogadro atau 6,02 × 10²³ dinyatakan sebesar satu mol. Dengan kata lain, satu mol setiap zat mengandung 6,02 × 1023 partikel zat, baik atom, molekul, maupun ion.
Contoh:
Dalam satu mol besi terkandung 6,02 × 10²³ atom Fe.
Dalam satu mol air terkandung 6,02 × 10²³ molekul H₂O.
Dalam satu mol natrium klorida terkandung 6,02 × 10²³ ion Na⁺ dan 6,02 × 10²³ ion Cl^–.
Contoh Hubungan Mol dan Jumlah Partikel
a. Berapa jumlah atom karbon yang terkandung dalam 0,05 mol karbon?
b. Berapa mol gas O₂ yang mengandung 1,5 × 10²³ molekul O²?
Jawab
a. Dalam 1 mol karbon terkandung 6,02 × 10²³ atom karbon.
Dalam 0,05 mol karbon akan mengandung atom karbon sebanyak:
0,05/1,0 mol ×6,02×10²³ C = 3,01 × 10²² atom C.
b. Molekul O₂ sebanyak 6,02 × 10²³ adalah 1 mol.
Jumlah mol untuk 1,5 × 10²³ molekul O₂ adalah
1,5×10²³ molekul O₂ /6,02×10²³ O₂/ mol = 0,25 mol