E-Modul Pembelajaran Kimia Stoikiometri Berbasis CORE

i

ii

iii Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT berkat limpahan rahmat, taufik, serta hidayahNya penulisan e-modul ini dapat terselesaikan dengan baik. E-modul pembelajaran yang berjudul “E-Modul Pembelajaran Kimia Stoikiometri Berbasis CORE (Connecting, Organizing, Reflecting, Extending)” ini ditujukan kepada siswa kelas X IPA SMA/MA. E-module ini menggunakan model CORE yang terdiri atas empat tahapan, yaitu : (1) Connecting, (2) Organizing, (3) Reflecting, (4) Extending. E-modul ini memuat materi pembelajaran kimia pada topik Stoikiometri. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah mendukung terselesaikannya e-modul ini. Penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan e-modul ini. Semoga e-modul ini dapat membantu dan bermanfaat bagi peserta didik maupun guru sebagai bahan ajar yang dapat memudahkan proses pembelajaran kimia. Tulungagung, 19 Maret 2023 Penulis

iv PRAKATA............................................................................................................ iii DAFTAR ISI ........................................................................................................ iv DAFTAR TABEL ...................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR...............................................................................................viii PETA KONSEP......................................................................................................1 PENDAHULUAN....................................................................................................2 A. Identitas Modul.............................................................................................2 B. Kompetensi Inti ............................................................................................2 C. Kompetensi Dasar.........................................................................................2 D. Tujuan Pembelajaran....................................................................................3 E. Deskripsi Singkat Materi ................................................................................3 F. Materi Pembelajaran ....................................................................................4 G. Sintaks Pembelajaran....................................................................................4 H. Petunjuk Penggunaan E-Modul ......................................................................5 I. Apersepsi ......................................................................................................7 KEGIATAN BELAJAR 1 ..........................................................................................8 PERSAMAAN REAKSI KIMIA ..................................................................................8 A. Persamaan Reaksi Kimia.............................................................................. 10 B. Aturan Penulisan Persamaan Reaksi Kimia.................................................... 11 C. Cara Penyetaraan Persamaan Reaksi Kimia................................................... 13 D. Rangkuman............................................................................................... 14 KEGIATAN BELAJAR 2 ........................................................................................ 16 HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA............................................................................ 16 A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)................................................. 18 B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)................................................ 19 C. Hukum Kelipatan Berganda (Hukum Dalton)................................................. 21 D. Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lusac) ....................................... 22 E. Hipotesis Avogadro ..................................................................................... 25 F. Rangkuman ................................................................................................ 26

v KEGIATAN BELAJAR 3 ........................................................................................ 28 KONSEP MOL..................................................................................................... 29 A. Massa Atom Relatif (Ar) dan Massa Molekul Relatif (Mr)................................ 30 B. Jumlah Partikel ........................................................................................... 32 C. Volume Molar ............................................................................................. 32 D. Molaritas .................................................................................................... 36 E. Molalitas..................................................................................................... 36 F. Normalitas .................................................................................................. 37 G. Fraksi Mol .................................................................................................. 38 H. Part Per Million (ppm)................................................................................. 39 I. Part Per Billion (ppb).................................................................................... 39 J. Rumus Kimia............................................................................................... 40 K. Rangkuman ................................................................................................ 42 KEGIATAN BELAJAR 4 ........................................................................................ 45 KOMPOSISI ZAT DAN PEREAKSI PEMBATAS ........................................................ 45 A. Komposisi Zat secara Teoristis ..................................................................... 49 B. Menentukan Rumus Air Kristal (Rumus Kimia Hidrat) .................................... 50 C. Pereaksi Pembatas...................................................................................... 50 D. Rangkuman................................................................................................ 52 GLOSARIUM ...................................................................................................... 55 DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................. 56

vi Tabel 1. 1 Wujud Zat dan Singkatan ................................................................... 12 Tabel 2. 1 Hasil Eksperimen Proust ..................................................................... 20 Tabel 2. 2 Reaksi antara Nitrogen dengan Oksigen .............................................. 21 Tabel 2. 3 Data Percobaan Gay Lusac ................................................................. 23

vii Gambar 1. 1 Airbag mengembang saat mobil mengalami tabrakan .........................9 Gambar 1. 2 Larutan garam................................................................................ 12 Gambar 1. 3 Molekul garam dalam air................................................................. 12 Gambar 2. 1 Pembakaran kertas ......................................................................... 17 Gambar 2. 2 Antonie Laurent Lavoisier................................................................ 18 Gambar 2. 3 Joseph Louis Proust........................................................................ 19 Gambar 2. 4 John Dalton.................................................................................... 21 Gambar 2. 5 Joseph Louis Gay Lussac ................................................................. 23 Gambar 2. 6 Amedeo Avogadro .......................................................................... 25 Gambar 3. 1 Buah Jeruk..................................................................................... 31 Gambar 3. 2 Bentuk Molekul Asam Sitrat............................................................. 31

1

2 A. Identitas Modul Mata Pelajaran : Kimia Kelas/Semester : X/Genap Judul Modul : E-Modul Pembelajaran Kimia Stoikiometri Berbasis CORE (Connecting, Organizing, Reflecting, Extending) B. Kompetensi Inti KI 1 Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI 2 Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan proaktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3 Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan. C. Kompetensi Dasar 3.10 Konsep massa atom relatif dan massa molekul relatif, persamaan reaksi, hukum-hukum dasar kimia, dan konsep mol untuk menyelesaikan perhitungan kimia.

3 4.12 Mengolah dan menganalisis data terkait massa atom relatif dan massa molekul relatif, persamaan reaksi, hukum-hukum dasar kimia, dan konsep mol untuk menyelesaikan perhitungan kimia. D. Tujuan Pembelajaran Adapun tujuan pembelajaran dalam e-modul pembelajaran kimia stoikiometri berbasis CORE antara lain : 1. Peserta didik mampu memberikan contoh penerapan stoikiometri dalam kehidupan sehari-hari melalui diskusi. 2. Peserta didik mampu menjelaskan pengertian stoikiometri melalui diskusi. 3. Peserta didik dapat menerapkan penyetaraan persamaan reaksi kimia melalui latihan soal dengan tepat. 4. Peserta didik dapat membedakan hukum-hukum dasar kimia dengan membaca buku. 5. Peserta didik dapat menerapkan hukum-hukum dasar kimia dengan tepat. 6. Peserta didik dapat menjelaskan konsep mol dengan membaca buku. 7. Peserta didik dapat menerapkan perhitungan konsep mol melalui diskusi dengan tepat. 8. Peserta didik dapat menganalisis data hasil percobaan stoikimetri melalui pengamatan dengan cermat. 9. Peserta didik dapat menjelaskan komposisi zat dan reaksi pembatas dengan tepat. 10.Peserta didik dapat menerapkan rumus komposisi zat dan reaksi pembatas dengan tepat. E. Deskripsi Singkat Materi Modul pembelajaran kimia kali ini berisi tentang stoikiometri. Wah, kira-kira apa saja yang akan kita pelajari kali ini? Kita akan mempelajari contoh penerapan stoikiometri dalam kehidupan sehari-hari; definisi stoikiometri; konsep stoikiometri

4 terkait persamaan reaksi kimia dan cara penyetaraannya; prinsip hukum-hukum dasar kimia dari beberapa ilmuwan kimia, seperti hukum kekekalan massa dari Lavoisier, hukum perbandingan tetap dari Proust, hukum kelipatan perbandingan dari Dalton, hukum perbandingan volume dari Gay-Lusac, dan hipotesis Avogadro dari Avogadro. Setelah memahami cara penyetaraan reaksi kimia dan prinsip hukum-hukum dasar kimia, selanjutnya membahas tentang konsep mol, komposisi zat dan pereaksi pembatas. Modul kali ini disajikan dengan menggunakan model pembelajaran yang dapat melatih siswa untuk aktif dan mandiri mengelola ide serta mampu menerapkan pengetahuan yang telah didapatkan, yaitu melalui model pembelajaran CORE yang terdiri atas empat tahap, yakni Connecting, Organizing, Reflecting, Extending. F. Materi Pembelajaran Modul ini memuat empat kegiatan pembelajaran dan masing-masing terdapat sintaks pembelajaran CORE yang diharapkan dapat menuntun peserta didik memahami setiap konsep dan prinsip stoikiometri. Pertama : Persamaan reaksi kimia Kedua : Hukum-hukum dasar kimia Ketiga : Konsep mol Keempat : Komposisi zat dan pereaksi pembatas G. Sintaks Pembelajaran E-modul pembelajaran kimia stoikiometri berbasis CORE dapat dipahami tahaptahapnya sebagai berikut : 1. Connecting merupakan tahap pertama berupa kegiatan menghubungkan kembali informasi lama yang sudah didapatkan dengan informasi baru yang akan dipelajari atau menghubungkan antarkonsep serta menghubungkan materi dengan kehidupan sehari-hari. 2. Organizing merupakan tahap mengumpulkan ide-ide untuk memahami materi yang dapat dilakukan peserta didik secara individu ataupun berkelompok.

5 Kegiatan Pembelajaran Judul Materi Berupa tanda untuk setiap kegiatan pembelajaran Tahap Connecting Tahap Organizing Tahap Reflecting Berisi tujuan yang ingin dicapai pada kegiatan pembelajaran Tujuan Pembelajaran Kegiatan menghubungkan kembali informasi lama yang sudah didapatkan dengan informasi baru yang akan dipelajari Kegiatan memikirkan kembali dan menggali informasi yang sudah didapatkan Kegiatan mengumpulkan ide-ide untuk memahami materi 3. Reflecting merupakan kegiatan memikirkan kembali dan menggali informasi yang sudah didapatkan kemudian diberikan penguatan materi oleh pendidik. 4. Extending adalah tahap terakhir berupa kegiatan mengembangkan, menggunakan, menemukan, atau menerapkan informasi yang sudah didapatkan melalui latihan soal yang diberikan. H. Petunjuk Penggunaan E-Modul

6 Gambar Tahap Extending Rangkuman Kegiatan mengembangkan, menggunakan, menemukan, atau menerapkan informasi yang sudah didapatkan Keterangan Gambar Sebagai ilustrasi untuk memperjelas materi atau mengenalkan tokoh kimia Berisi penjelasan singkat tentang gambar Tabel Sebagai data tambahan terkait materi Keterangan Tabel Sebagai penjelasan terkait tabel Berisi ringkasan materi dari penjabaran sebelumnya

7 I. Apersepsi Menurut kalian, perlukah kita memahami suatu hal sebelum kita melakukannya? Bagaimana jika kita tidak perlu memahami dan langsung melakukan hal yang kita inginkan? Pernahkah kalian berpikir demikian dan mencoba mencari tahu jawabannya? Iya, tentunya kita perlu memahami suatu hal sebelum kita melakukannya. Karena jika tidak, kita akan mengalami kesulitan dalam menyelesaikannya, apalagi jika menimbulkan masalah baru. Misalnya, kita ingin menyelesaikan suatu permasalahan dalam perhitungan kimia. Maka, kita perlu memahami apa yang hendak kita selesaikan dalam perhitungan tersebut dengan mencari tahu definisi terkait topik permasalahan yang dibahas agar kita tidak salah menentukan cara dalam menyelesaikannya serta tidak menciptakan permasalahan baru, misalnya menemukan jawaban yang kurang atau tidak sesuai. Seperti halnya dengan stoikiometri, kita perlu memahami apa definisi dari stoikiometri sebelum melangkah menuju perhitungan yang diperlukan. Lalu, apa definisi dari stoikiometri dan apa saja perhitungan yang termasuk dalam stoikiometri? Yuk, kita pelajari bersama!

8 . “PERSAMAAN REAKSI KIMIA” Tujuan Pembelajaran : 1. Peserta didik mampu memberikan contoh penerapan stoikiometri dalam kehidupan sehari-hari melalui diskusi. 2. Peserta didik mampu menjelaskan pengertian stoikiometri melalui diskusi. 3. Peserta didik dapat menerapkan penyetaraan persamaan reaksi kimia melalui latihan soal dengan tepat

9 Taukah kamu bahwa kehidupan kita sehari-hari tidak pernah lepas dengan ilmu kimia? Kali ini kita akan belajar materi baru, yaitu persamaan reaksi kimia. Persamaan reaksi kimia adalah kegiatan awal dalam memelajari stoikiometri. Salah satu penerapan stoikiometri dalam kehidupan sehari-hari adalah desain katung udara pada kendaraan mobil. Kantung udara atau airbag merupakan fitur keselamatan bagi pengenda ra mobil untuk mengurangi benturan jika terjadi kecelakaan. Ketika tabrakan keras terdeteksi, sensor mobil langsung mengirimkan sinyal supaya airbag mengembang dalam hitungan milidetik. Umumnya, airbag akan mengembang dari roda kemudi atau dashboard beberapa milidetik setelah terjadi tabrakan. Gambar 1. 1 Airbag mengembang saat mobil mengalami tabrakan Sumber : https://youtu.be/2HPNxlDPq4c Airbag akan mengembang melindungi organ tubuh seperti kepala, leher, dan dada. Gas yang diperlukan untuk mengisi airbag yaitu, gas nitrogen (N2) yang dihasilkan melalui reaksi dekomposisi natrium azida (NaN3). Saat terjadi tabrakan, sensor mobil akan mengirimkan sinyal, maka sebuah igniter membakar senyawa natrium azida, yang kemudian menjadi nitrogen panas yang mengembangkan kantung udara. Reaksinya : 2NaN3(s) 2Na(s) + 3N2(g)

10 Dalam hal ini, stoikiometri berperan dalam menentukan komposisi zat-zat yang digunakan. Sebab, jika zat-zat yang terkandung tidak diketahui dan tidak memerhatikan komposisi, maka akan berakibat merusak organ tubuh akibat dari hasil reaksi yang tidak terkendali. Guna lebih memahami proses airbag mengembang, maka silakan scan kode QR di samping! Masih ada banyak lagi penerapan stoikiometri dalam kehidupan sehari-hari. Berdiskusilah dengan teman sebangkumu untuk menemukan penerapan stoikiometri lainnya dan kemukakan definisi stoikiometri berdasarkan temuanmu! Setelah mengetahui definisj dan contoh penerapan stoikiometri, perlu diketahui bahwa penerapan stoikiometri tentunya melibatkan suatu reaksi kimia. Secara teori penulisan reaksi kimia ini memiliki aturan tertentu. Untuk lebih jelasnya, yuk simak penjelasan berikut! A. Persamaan Reaksi Kimia Dalam suatu reaksi kimia terdapat dua jenis zat, yaitu pereaksi atau reaktan atau bahan dan produk atau hasil. Penulisan reaksi dengan menyatakan lambang unsur atau rumus kimia senyawa yang terlibat dalam reaksi disebut persamaan reaksi. Secara umum, persamaan reaksi dapat dituliskan sebagai berikut : Huruf m, n, p, dan q melambangkan koefisien reaksi; mA dan nB adalah reaktan; serta pC dan qD adalah produk. Jika kalian menemui reaksi kimia yang belum setara, yang ditandai dengan jumlah atom unsur ruas kiri dan ruas kanan mA + nB pC + qD

11 tidak sama, maka kalian harus menyetarakannya terlebih dahulu. Istilah ini dikenal dengan penyetaraan reaksi kimia. B. Aturan Penulisan Persamaan Reaksi Kimia Persamaan reaksi kimia menyatakan kesetaraan jumlah zat yang bereaksi dan jumlah zat hasil reaksi. Dalam proses penyetaraan perlu menuliskan rumus kimia zat-zat, koefisien reaksi, dan wujud zat. 1. Rumus kimia zat-zat Setiap zat yang terlibat dalam reaksi kimia dinyatakan oleh rumus kimianya. Rumus reaktan diletakkan di ruas kiri dan produk diletakkan di ruas kanan. Kedua ruas dihubungkan dengan tanda panah yang menyatakan arah reaksi. a. Koefisien reaksi Koefisien reaksi menyatakan jumlah partikel dari setiap reaktan dan produk. Koefisien reaksi 1 umumnya tidak ditulis. Untuk menghitung jumlah atom unsur, silakan perhatikan rumus berikut : Contoh : 3H2O Pada 3 molekul H2O terdapat 6 atom H dan 3 atom O. Pada suatu persamaan reaksi kimia berlaku : Jumlah atom dari setiap unsur di ruas kiri sama dengan jumlah atom dari setiap unsur di ruas kanan. Jika suatu reaksi kimia belum setara, maka harus disetarakan terlebih dahulu dengan urutan atom-atom yang disetarakan sebagai berikut: b. Wujud zat Kita perlu mencantumkan wujud zat-zat yang terlibat dalam suatu reaksi. Wujud zat ditulis di belakang rumus kimia zat berupa singkatan dalam tanda kurung serta ditulis miring atau italic. Jumlah Atom Unsur = Indeks x Koefisien Atom Logam – Atom Non Logam selain H dan O – Atom H – Atom O

12 Tabel 1. 1 Wujud Zat dan Singkatan Wujud zat Singkatan Padat (solid) s Cair (liquid) l Gas (gas) g Larut dalam air (aqueous) aq Misal kita mengambil contoh bahan dalam kehidupan sehari-hari. Garam atau NaCl dapat dihasilkan dari reaksi antara natrium hidoksida dan asam klorida dengan produk sampingnya adalah air. Garam dan air adalah zat yang sering kita jumpai pada kehidupan sehari-hari, terutama dalam kebutuhan dapur. Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l). NaoH dan HCl disebut sebagai pereaksi atau reaktan. Sedangkan NaCl dan H2O adalah hasil reaksi atau produk. Atom Ruas Kiri Ruas Kanan Na 1 1 O 1 1 H 2 2 Cl 1 1 Gambar 1. 3 Larutan garam Sumber : Dokumentasi Pribadi Gambar 1. 2 Molekul garam dalam air Sumber : https://bit.ly/3gBsykZ

13 Pada reaksi tersebut ruas kiri (sebelum reaksi) dan ruas kanan (sesudah reaksi) adalah sama. Jumlah atom di kiri ada 5 dan di kanan ada 5, jadi persamaan reaksi kimia tersebut sudah setara. Contoh soal : Perhatikan persamaan reaksi kimia antara gas metana (CH4) dengan gas oksigen (O2) membentuk gas karbondioksida dan uap air berikut ini! Langkah 1 : Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) ↓ ↓ Jumlah atom ruas kiri Jumlah atom ruas kiri C = 1 C = 1 H = 4 H = 2 O = 2 O = 3 Langkah 2 : Memastikan atom selain H dan O sudah setara Langkah 3 : Meletakkan koefisien 2 di depan H2O pada ruas kanan, sehingga jumlah atom H di ruas kanan menjadi 2x2=4 atom H (setara dengan jumlah atom H pada ruas kiri) Langkah 4 : Meletakkan koefisien 2 di depan O2 pada ruas kiri, sehingga jumlah atom O di ruas kiri menjadi 2x2=4 atom O (setara dengan jumlah atom O pada ruas kanan) Sehingga persamaan reaksi setara sebagai berikut : CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) C. Cara Penyetaraan Persamaan Reaksi Kimia Sebagian besar persamaan reaksi sederhana dapat disetarakan dengan mudah. Namun, untuk penyetaraan reaksi-reaksi yang cukup sulit dapat memakai metode abjad. Contoh soal : Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi kimia antara logam alumunium dengan larutan asam klorida membentuk larutan alumunium klorida dan gas hidrogen! Langkah 1 : Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi Al(s) + HCl(aq) AlCl3(aq) + H2(g)

14 Langkah 2 : Penyetaraan a. Kita tetapkan koefisien AlCl3=1, sedangkan koefisien zat-zat yang lain dimisalkan dengan huruf. aAl(s) + bHCl(aq) 1AlCl3(aq) + cH2(g) b. Setarakan jumlah Al dan Cl Jumlah atom di ruas kiri Jumlah atom di ruas kanan ∑ Ruas kiri = Ruas kanan Al = a Al = 1 a = 1 Cl = b Cl = 3 b = 3 Kita masukkan a dan b pada persamaan reaksi, sehingga persamaan reaksi menjadi : 1Al(s) + 3HCl(aq) 1AlCl3 (aq) + cH2 g) c. Setarakan jumlah atom H Jumlah atom di ruas kiri Jumlah atom di ruas kanan ∑ Ruas kiri = Ruas kanan H = 3 H = 2c 2c = 3, maka c = 1,5 Kita masukkan koefisien c, sehingga persamaan reaksi menjadi: 1Al(s) + 3HCl(aq) 1AlCl3(aq) + 1,5H2(g) Karena koefisien tidak boleh pecahan, untuk membulatkan pecahan, maka semua koefisien dikalikan dua, sehingga persamaan reaksi menjadi : 2Al(s) + 6HCl(aq) 2AlCl3(aq) + 3H2(g) D. Rangkuman 1. Persamaan reaksi kimia adalah penulisan reaksi dengan menyatakan lambang unsur atau rumus kimia senyawa yang terlibat dalam reaksi. 2. Pada suatu reaksi kimia terdapat zat pereaksi (reaktan) dan hasil reaksi (produk). 3. Jumlah atom unsur reaktan (ruas kiri panah) harus sama dengan jumlah atom unsur produk (ruas kanan panah). 4. Cara menghitung jumlah atom unsur menggunakan rumus : Jumlah Atom Unsur = Indeks x Koefisien

15 5. Urutan atom yang disetarakan adalah : 6. Untuk menyetarakan reaksi-reaksi yang cukup sulit, dapat memakai “metode abjad”. 1. Diketahui reaksi : NaOH + HCl NaCl + H2O, yang menjadi pereaksi yaitu …. 2. Setarakan persamaan reaksi kimia berikut! Cr2O3 + Al Al2O3 + Cr 3. Setarakan persamaan reaksi berikut! HNO3 + FeSO2 Fe(SO4)3 + Fe(NO3) + NO + H2O 4. Setarakan persamaan reaksi berikut! HgS + HNO3 + HCl HgCl + NO + H2O 5. Setarakan persamaan reaksi kimia di bawah ini! Ba + Al2(SO4)3 Al + BaSO4 Koefisien persamaan reaksinya adalah …. 6. Pada persamaan reaksi kimia : aCl2 + bNaOH cNaClO3 + dNaCl + 2H2O Reaksi setara dengan koefisien a, b, c, d, dan e berturut-turut adalah …. 7. Persamaan reaksi aZn + bHNO3 cZn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O akan setara, bila koefisien a, b, dan c berturut-turut adalah …. 8. Larutan natrium karbonat dengan larutan asam sulfat membentuk larutan natrium sulfat, gas karbon dioksida, dan air. Persamaan reaksi yang tepat untuk menggambarkan reaksi di atas adalah …. 9. Tuliskan persamaan reaksinya dan setarakan! Kalsium oksida padat direaksikan dengan air membentuk larutan kalsium hidroksida. 10.Tuliskan persamaan reaksinya dan setarakan! Larutan natrium hidroksida bereaksi dengan larutan asam sulfat membentuk larutan natrium sulfat dan air. Atom Logam – Atom Non Logam selain H dan O – Atom H – Atom O

16 “HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA” Tujuan Pembelajaran : 1. Peserta didik dapat membedakan hukum-hukum dasar kimia dengan membaca buku. 2. Peserta didik dapat menerapkan hukum-hukum dasar kimia dengan tepat

17 Pernahkah kalian membakar kertas? Apa yang terjadi setelah kertas terbakar? Tentu kertas tersebut akan berubah warna, semula yang berwarna putih menjadi abuabu kehitaman dan meninggalkan abu sisa pembakaran. Pada pembakaran kertas menghasilkan gas karbondioksida, sebab karbon yang ada pada kertas bereaksi dengan oksigen. Berikut reaksinya : C(s) + O2(g) CO2(g) Gambar 2. 1 Pembakaran kertas Sumber : Dokumentasi Pribadi Berdasarkan peristiwa di atas, apakah dapat dikatakan bahwa kertas mengalami pengurangan massa? Diskusikan dengan temanmu dan kaitkan dengan hukum-hukum dasar kimia yang sesuai dengan peristiwa tersebut! Setelah mencoba mencari jawaban dari peristiwa di atas, apakah jawabanmu sudah benar? Mari simak penjelasan terkait hukum-hukum dasar kimia di bawah ini! Hukum-hukum dasar kimia yang akan dibahas adalah Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier), Hukum Perbandingan Tetap (Proust), Hukum Kelipatan Perbandingan (Dalton), Hukum Perbandingan Volume (Gay-Lusac), dan Hipotesis Avogadro.

18 A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) Antonie Laurent Lavoisier (1743-1794) seorang ahli kimia berkebangsaan Perancis telah melakukan percobaan dengan mencari hubungan massa zat sebelum dan sesudah reaksi. Antonie melakukan percobaan dengan memanaskan merkuri oksida (HgO) sehingga menghasilkan logam merkuri (Hg) dan gas oksigen (O2) dengan reaksi sebagai berikut: 2HgO(l) + O2(g) 2Hg(s) + 2O2(g) Selanjutnya, kedua produk tersebur direaksikan kembali dan terbentuk merkuri oksida. Hal ini menunjukkan massa gas oksigen yang dihasilkan pada pembakaran merkuri oksida sama dengan massa oksigen yang diperlukan untuk mengubah logam merkuri menjadi merkuri oksida. Perubahan materi yang kita amati dalam kehidupan sehari-hari umumnya berlangsung dalam wadah terbuka. Jika hasil reaksi berupa gas, maka massa zat yang tertinggal akan menjadi lebih kecil daripada massa sebelumnya. Sebab gas yang dihasilkan tidak ada yang menampung jika berada pada wadah terbuka, sehingga tidak bisa ditimbang massanya. Namun, jika reaksi dilakukan pada wadah atau sistem tertutup, maka gas yang dihasilkan dapat ditimbang massanya, sehingga massa zat-zat hasil reaksi akan sama dengan sebelum reaksi. Dari percobaan yang dilakukan Lavoisier dapat membuktikan Hukum Kekekalan Massa yang berbunyi : Berdasarkan postulat tersebut, maka : Zat A + Zat B → Zat C Massa A + B = massa C “Di dalam suatu sistem tertutup, massa zat-zat sebelum reaksi sama dengan massa zat sesudah reaksi”. Sumber : https://yhoo.it/3UQWsPV Gambar 2. 2 Antonie Laurent Lavoisier

19 Contoh soal : Dalam wadah tertutup 4 gr logam Na dibakar dengan gas oksigen menghasilkan NaO. Jika massa NaO yang dihasilkan adalah 5.6 gr, berapakah massa oksigen yang dibutuhkan? Penyelesaian : Diketahui : Persamaan reaksi kimia : 2Na(s) + O2(g) 2NaO(s) Massa Na = 4 gr Massa NaO = 5,6 gr Ditanya : massa O2 Jawab : Massa sebelum reaksi = massa sesudah reaksi Massa Na + massa O2 = massa NaO 4 gr + massa O2 = 5,6 gr Massa O2 = 5,6 gr – 4 gr = 1,6 gr B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) Berbagai senyawa terbentuk dari dua unsur atau lebih, sebagai contoh air (H2O). Air terbentuk dari unsur hidrogen dan oksigen. Setiap materi memiliki massa, seperti halnya air. Namun, bagaimana cara kita mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen dalam air? Ahli kimia dari Perancis, Joseph Louis Proust (1754-1826) mencoba melakukan eksperimen menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air. Gambar 2. 3 Joseph Louis Proust Sumber : https://bit.ly/3FNAaug

20 Tabel 2. 1 Hasil Eksperimen Proust Massa hidrogen yang direaksikan Massa oksigen yang direaksikan Massa air yang terbentuk Sisa hidrogen atau oksigen 1 gram 8 gram 9 gram - 2 gram 8 gram 9 gram 1 gram hidrogen 1 gram 9 gram 9 gram 1 gram oksigen 2 gram 16 gram 18 gram - Dari tabel di atas, menunjukkan bahwa setiap 1 gr hydrogen bereaksi dengan 8 gr oksigen menghasilkan 9 gr air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan tetap, yaitu 1 : 8. Berapapun banyaknya air yang terbentuk, perbandingannya tetap. Dari percobaan yang dilakukan, Proust mengemukakan teorinya, yaitu hukum perbandingan tetap yang berbunyi : Berdasarkan postulat tersebut, maka : Contoh soal : Jika reaksi antara gas hidrogen dengan oksigen menghasilkan 18 gram uap air, berapakah massa H dan O dala m H2O? (Massa atom relative H=1; O=16) Penyelesaian : Diketahui : Persamaan reaksi kimia : hidrogen + oksigen air Ditanya : massa H dan O dalam H2O Jawab : Dalam molekul H2O = massa atom H : massa atom O 2(1) : 1(16) 2 : 16 1 : 8 Oleh karena iru, massa 1 molekul H2O = 1 + 8 = 9 satuan “Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap.” Unsur A + Unsur B → Senyawa C Massa A : massa B selalu tetap membentuk senyawa C

21 Massa H = Massa atom H Massa molekul H2O x massa senyawa H2O = 1 9 x 18 gram = 2 gram Massa O = Massa atom Massa molekul H2O x massa senyawa H2O = 8 9 x 18 gram = 16 gram C. Hukum Kelipatan Berganda (Hukum Dalton) Hukum Proust kemudian dikembangkanlebih lanjut oleh para ilmuwan untuk unsur-unsur yang dapat membentuk lebih dari satu jenis senyawa. Salah satu diantaranya adalah John Dalton (1766-1844). Dalton mengamati adanya suatu keteraturan terkait dengan perbandingan massa unsurunsur dalam suatu senyawa. Untuk memahami hal ini, perhatikan tabel hasil percobaan reaksi antara nitrogen dengan oksigen berikut : Tabel 2. 2 Reaksi antara Nitrogen dengan Oksigen Jenis Senyawa Massa Nitogen yang bereaksi Massa Oksigen yang bereaksi Massa senyawa yang terbentuk Nitrogen monoksida 0,875 gram 1,00 gram 1,875 gram Nitrogen dioksida 1,75 gram 1,00 gram 2,75 gram Dengan massa oksigen yang sama, ternyata perbandingan massa nitrogen dalam senyawa nitrogen dioksida dan senyawa nitrogen monoksida merupakan bilangan bulat dan sederhana. Massa nitrogen dalam senyawa nitrogen dioksida Massa nitrogen dalam senyawa nitrogen monoksida = 1,75 gram 0,87 gram = 2 1 Sumber : https://yhoo.it/3VUMNt1 Gambar 2. 4 John Dalton

22 Berdasarkan hasil percobaannya, Dalton merumuskan hukum kelipatan perbandingan yang berbunyi : Contoh soal : Karbon bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa A dan B dengan komposisi sebagai berikut: Senyawa A : 2,41 g karbon dan 3,22 g oksigen Senyawa B : 6,71 g karbon dan 17,9 g oksigen Tentukan angka banding karbon yang paling sederhana yang bereaksi dengan oksigen dengan massa yang sama! Penyelesaian: Karbon Oksigen Karbon : Oksigen Senyawa A 2,41 3,22 1 : 1,33 = 0,75 : 1 Senyawa B 6,71 17,9 1 : 2,67 = 0,37 : 1 Jadi, perbandingan jumlah atom C dalam senyawa A dan senyawa B adalah 2 : 1. D. Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lusac) Pada awalnya, para ilmuwan menemukan bahwa gas hydrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen dengan membentuk air. Perbandingan volume gas hydrogen dan oksigen dalam reaksi adalah tetap, yaitu 2 : 1. Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay Lussac melakukan percobaan serupa dengan menggunakan berbagai macam gas. Ia menemukan bahwa perbandingan volume gas-gas dalam reaksi selalu merupakan bilangan bulat sederhana. “Jika dua jenis unsur bergabung membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika, massa salah satu unsur dalam senyawa tersebut sama, sedangkan massa unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa tersebut merupakan bilangan bulat sederhana.” Unsur A + Unsur B Senyawa I : AB Senyawa II : A2B3 Massa unsur A sama, maka massa unsur BI : BII = 2 : 3

23 Tabel 2. 3 Data Percobaan Gay Lusac Percobaan Gay Lusac tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan reaksi kimia sebagai berikut : 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) Dari percobaan ini, Gay Lusac merumuskan hukum perbadingan volume yang bunyinya : Hukum ini hanya berlaku untuk reaksi-reaksi gas yang susunan molekulnya sederhana. Hukum perbandingan volum ini diperoleh semata-mata dari hasil percobaan. Berdasarkan hukum ini, kita dapat menghitung volum gas pada suatu reaksi, jika volum salah satu gas diketahui. Percobaan Volume gas reaktan yang direaksikan Volume zat yang dihasilkan 1 2 volume gas hidrogen + 1 volume gas oksigen 2 volume uap air 2 1 volume gas nitrogen + 3 volume gas hidrogen 2 volume gas ammonia 3 1 volume gas hidogen + 1 volume gas klorin 2 volume gas hidrogen klorida “Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana.” Sumber : https://bit.ly/3VUlfUO Gambar 2. 5 Joseph Louis Gay Lussac

24 Berdasarkan postulat tersebut, maka : Contoh soal : Salah satu komponen gas elpiji yang biasa digunakan dalam kegiatan rumah tangga adalah gas propana (C3H8). Pada suhu dan tekanan tertentu, gas propane terbakar sempurna dengan oksigen menurut reaksi berikut: C3H8 (g) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (g) Bila reaksi ini memerlukan 3L gas oksigen, berapa volume C3H8 yang bereaksi? Penyelesaian : Diketahui : Persamaan reaksi : C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) Ditanya : volume C3H8 yang bereaksi Jawab : Perbandingan volume = perbandingan koefisien Volume C3H8 Volume O2 = Koefisien C3H8 Koefisien O2 Volume C3H8 = Koefisien C3H8 Koefisien O2 x Volume O2 = 1 5 x 3L = 0,6 L 1 1 = 2 2 dengan P dan T tetap Keterangan : P = tekanan gas (atm) T = suhu (K) V = volume gas (L) n = banyaknya gas (mol) 1 volum gas A + 1 volum gas B → 2 volum gas C Volum A : Volum B : Volum C = 1 : 1 : 2

25 E. Hipotesis Avogadro Mengapa perbandingan volume gas-gas dalam suatu reaksi merupakan bilangan sederhana? Banyak ahli termasuk Dalton dan Gay Lusac tidak bisa menjelaskan hukum perbandingan volume yang ditemukan oleh Gay Lusac. Pada tahun 1911, Amedeo Avogadro menjelaskan percobaan Gay Lusac. Menurut Avogadro, partikel unsur tidak selalu berupa atom tunggal (monoatomik), tetapi bisa berupa dua atom (diatomik) atau lebih (poliatomik). Avogadro menyebutkan partikel tersebut sebagai molekul. Menurut Gay Lusac : 2 volume gas hidrogen + 1 volume gas oksigen 2 volume uap air Menurut Avogadro : 2 molekul gas hidrogen + 1 molekul gas oksigen 2 molekul uap air Berdasarkan hal ini, Avogadro mengajukan hipotesisnya yang dikenal dengan Hipotesis Avogadro yang berbunyi : Berdasarkan postulat tersebut, maka : Contoh soal : Gas nitrogen dan gas hidrogen dapat bereaksi membentuk gas amoniak (NH3) pada keadaan tekanan dan suhu yang sama. Jika 40 molekul gas nitrogen, berapa molekul gas hidrogen yang diperlukan dan berapa molekul gas NH3 yang dihasilkan? Penyelesaian : Reaksi : N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) Perbandingan koefisien : 1 : 3 : 2 Perbandingan volume : 1 vol : 3 vol : 2 vol “Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas bervolume sama mengandung jumlah molekul yang sama pula”. P dan T sama: A2 + B2 → 2AB Jumlah molekul A2: Jumlah molekul B2: Jumlah molekul AB = 1 : 1 : 2 Sumber : https://bit.ly/3uO6LKd Gambar 2. 6 Amedeo Avogadro

26 Perbandingan molekul : 40 molekul : 3 x 40 molekul ∶ 2 x 40 mo lekul Gas H2 yang diperlukan : 3 x 40 molekul = 120 molekul Gas NH3 yang terjadi : 2 x 40 molekul = 80 molekul Jadi, gas H2 yang diperlukan adalah 120 molekul dan NH3 yang terjadi adalah 80 molekul. F. Rangkuman 1. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) berbunyi jumlah massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. 2. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) berbunyi perbandingan massa unsur-unsur penyusun dalam tiap senyawa selalu tetap. 3. Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton) berbunyi jika ada dua senyawa yang dibentuk dari dua unsur yang sama dan massa satu unsur pada kedua senyawa itu sama maka massa unsur yang lainnya mempunyai angka perbandingan yang sederhana dan bulat. 4. Hukum Perbandingan Volum (Hukum Gay Lussac) berbunyi pada temperatur dan tekanan yang sama perbandingan volum gas-gas yang bereaksi dan gas hasil reaksi merupakan bilangan bulat dan mudah. 5. Hukum Avogadro berbunyi pada temperatur dan tekanan yang sama, semua gas pada volum yang sama mengandung jumlah molekul yang sama pula. Zat A + Zat B → Zat C Massa A + B = massa C 1 volum gas A + 1 volum gas B → 2 volum gas C Volum A : Volum B : Volum C = 1 : 1 : 2 P dan T sama: A2 + B2 → 2AB Jumlah molekul A2: Jumlah molekul B2: Jumlah molekul AB = 1 : 1 : 2 Unsur A + Unsur B → Senyawa C Massa A : massa B selalu tetap membentuk senyawa C Unsur A + Unsur B Senyawa I : AB Senyawa II : A2B3 Massa unsur A sama, maka massa unsur BI : BII = 2 : 3

27 1. Berikut ini adalah reaksi antara tembaga dan belerang (sulfur) yang menghasilkan tembaga (II) sulfide berdasarkan hukum kekekalan massa. Lengkapi tabel berikut dan tulis persamaan reaksinya! No Massa sebelum reaksi Massa sesudah reaksi Tembaga (II) sulfide (gram) Tembaga (gram) Belerang (gram) 1. 0,24 0,36 2. 0,30 0,15 3. 0,20 0,60 4. 0,60 0,40 2. Logam natrium jika direaksikan dengan gas oksigen akan dihasilkan natrium oksida. Data percobaannya adalah sebagai berikut! Massa senyawa (gram) Massa natrium (gram) Massa oksigen (gram) 1,020 0,757 0,263 a. Tentukan perbandingan massa natrium dengan massa oksigen pembentuk senyawa pada setiap percobaan. b. Apakah data tersebut sesuai dengan hukum perbandingan tetap? Jelaskan! c. Tulis reaksi pada percobaan tersebut! 3. Perbandingan massa N dan O dalam senyawa NO dan NO2 adalah sebagai berikut. Senyawa Massa pembentuk (gram) N O NO 21 24 NO2 28 64 Buktikan apakah kedua rumus senyawa tersebut memenuhi Hukum Kelipatan Perbandingan? 4. Dua liter gas propana, C3H8 bereaksi dengan gas oksigen menghasilkan karbon dioksida dan uap air. Tentukan: a. Volum gas O2 yang diperlukan

28 b. Volum gas CO2 yang dihasilkan c. Volum uap air yang dihasilkan 5. Dua liter gas metana dibakar menurut reaksi CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g). Jika dalam 1 liter gas metana terdapat 100.000 molekul, tentukan jumlah molekul gas CO2 dan gas H2O yang dihasilkan! 6. Serbuk besi sebanyak 28 gram (Ar Fe=56) direaksikan dengan 20 gram belerang (Ar S=32) sesuai dengan persamaan reaksi kimia. Zat yang tersisa sesudah bereaksi adalah …. 7. Sebuah reaksi berlangsung sebagai berikut : 2A + 3B A2B3 (Ar A=20, B=30) maka untuk bereaksi dengan 10 gram A diperlukan B sebesar …. 8. Perbandingan massa Fe : S dalam senyawa FeS adalah 7 : 4. Berapakah massa FeS yang terbentuk dan massa sisa pereaksi, jika direaksikan 35 gram besi dan 16 gram belerang? 9. Fosfor dan oksigen membentuk dua macam senyawa. Dalam 55 gram senaywa I terdapat 31 gram fosforus, sedangkan 71 gram senyawa II mengandung 40 gram oksigen. Tunjukkan bahwa kedua senyawa itu memenuhi Hukum Dalton! 10.Unsur A dan B membentuk dua macam senyawa. Senyawa I mengandung 25% unsur A dan senyawa II mengandung 20% unsur A. Perbandingan massa unsur B sesuai Hukum Perbandingan Berganda adalah ….

29 “KONSEP MOL” Tujuan Pembelajaran : 1. Peserta didik dapat menjelaskan konsep mol dengan membaca buku. 2. Peserta didik dapat menerapkan perhitungan konsep mol melalui diskusi dengan tepat. 3. Peserta didik dapat menganalisis data hasil percobaan stoikimetri melalui pengamatan dengan cermat.

30 Apakah kalian menyukai buah jeruk? Bagaimana rasa buah jeruk? Iya, ada yang manis ada pula yang asam. Meskipun begitu, buah jeruk memiliki kandungan zat yang selalu ada didalam setiap buahnya, yaitu asam sitrat. Nah, dari kandungan asam nitrat ini, kita bisa menentukan rumus molekulnya dan massa molekul relative asam sitrat dari buah jeruk! Jeruk adalah salah satu buah yang memiliki kandungan vitamin yang banyak. Buah jeruk terkadang memiliki rasa yang manis, dan terkadang juga asam. Rasa asam pada buah jeruk ini disebabkan adanya kandungan asam sitrat. Keasaman buah jeruk ini berbeda-beda tergantung tingkat pH asam sitrat dalam buah jeruk. Jika pH asam sitrat semakin rendah, maka buah jeruk semakin asam. Hitunglah bersama temanmu rumus molekul pada asam sitrat! Konsep mol tidak hanya tentang rumus molekul suatu senyawa, namun masih ada banyak lagi perhitungan kimia yang akan kita pelajari bersama. Untuk mengetahui apakah jawaban kamu dalam menghitung rumus molekul asam sitrat sudah tepat, maka simak dengan saksama penjelasan di bawah ini! A. Massa Atom Relatif (Ar) dan Massa Molekul Relatif (Mr) Massa atom relatif suatu unsur (Ar) adalah bilangan yang menyatakan perbandingan massa satu atom unsur tersebut dengan 1/12 massa satu atom C– 12. Massa molekul relatif adalah perbandingan massa molekul unsur atau senyawa terhadap 1 12 x massa atom C–12. Ar = Massa 1 atom unsur 1 12 x massa 1 atom C−12

31 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 relative (Mr) dapat dinyatakan dengan menjumlahkan massa atom relatif (Ar) atom-atom unsur pembentuk senyawa. Hubungan Mr dengan mol dapat dituliskan sebagai berikut : Membahas kembali terkait kandungan asam sitrat pada jeruk, mari kita diskusikan bersama! Jeruk adalah salah satu buah yang memiliki kandungan vitamin yang banyak. Buah jeruk terkadang memiliki rasa yang manis, dan terkadang juga asam. Rasa asam pada buah jeruk ini disebabkan adanya kandungan asam sitrat. Keasaman buah jeruk ini berbeda-beda tergantung tingkat pH asam sitrat dalam buah jeruk. Jika pH asam sitrat semakin rendah, maka buah jeruk semakin asam. Asam sitrat ini memiliki rumus molekul C6H8O7 dengan massa molekul relatifmya adalah 192 gr/mol, yang terdiri atas 6 atom karbon dengan Ar 12; 8 atom hydrogen dengan Ar 1; dan 7 atom oksigen dengan Ar 16. Contoh soal : Diketahui Ar H=1; O=16; S=32. Tentukan Mr H2SO4! Penyelesaian : 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 Mr = Ar Massa = Mol x Mr Sumber : Dokumentasi Pribadi Sumber : https://bit.ly/3FWAiYF Gambar 3. 1 Buah Jeruk Gambar 3. 2 Bentuk Molekul Asam Sitrat

32 B. Jumlah Partikel Satuan jumlah zat dalam ilmu kimia disebut mol. Satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram C–12, yaitu 6,02 × 1023 partikel. Jumlah partikel ini disebut sebagai bilangan Avogadro. Partikel zat dapat berupa atom, molekul, atau ion. Hubungan antara jumlah mol (n) dengan jumlah partikel (X) dalam zat dapat dinyatakan sebagai berikut : Contoh soal : Suatu sampel logam mengandung 5 mol emas murni (Au). Berapakah jumlah partikel dalam sampel tersebut? Penyelesaian : 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 C. Volume Molar Hipotesis Avogadro menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah partikel yang sama pula. Oleh karena 1 mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama, maka pada suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama. Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan Vm. Keterangan : V = volume gas (liter) N = jumlah mol (mol) Vm = volume molar (liter/mol) Volume molar gas bergantung pada suhu dan tekanan. Beberapa keadaan suhu dan tekanan yang biasa dijadikan acuan penentuan volume gas sebagai berikut. V = n x Vm X = n x 6,02 × 1023 atau jumlah partikel = mol x 6,02 × 1023

33 1. Keadaan Standar Kondisi dengan suhu 0 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan standar dan dinyatakan dengan STP (Standard Temperature and Pressure). 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) 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 : Keterangan : P = tekanan (atm) V = volume gas (liter) n = jumlah mol (mol) R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K T = suhu mutlak gas (273K + suhu celsius) 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 : Pada keadaan standar (STP), volume molar (volume 1 mol gas) adalah 22,4 liter/mol. Pada keadaan standar (STP), volume molar (volume 1 mol gas) adalah 22,4 liter/mol. Pada keadaan kamar (RTP), volume molar (volume 1 mol gas) adalah 24 liter/mol. 1 2 = 1 2 PV = nRT

34 5. Hukum Boyle (Ketetapan Hasil Kali Tekanan dan Volume) Bila suhu dan tekanan sama, maka hasil kali tekanan dan volume tetap. 6. Hukum Boyle – Gay Lusac Hasil kali tekanan dan volume gas akan selalu tetap, jika dibagi dengan suhu mutlak. Contoh soal : 1. 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 2. Tekanan gas dalam suatu wadah tertutup adalah 4 atm dengan volume 1 liter. Kemudian tekanan gas berubah menjadi 6 atm. Berapa volume gas tersebut setelah berubah? 3. Suatu ruang tertutup gas ideal bersuhu 27oC mempunyai tekanan P. Kemudian gas dipanaskan sehingga suhunya menjadi 327 oC. Jika volume dinaikkan menjadi 3 kali volume awal, maka perbandingan tekanan awal dan akhir adalah …. Penyelesaian : 1. a. Pada keadaan standar (STP), Vm = 22,4 liter/mol V = n × Vm = 2 mol × 22,4 liter/mol = 44,8 liter b. Pada keadaan kamar (RTP), Vm = 24 liter/mol V = n × Vm = 2 mol × 24 liter/mol = 48 liter P1.V1 T1 = P2.V2 T2 P1 . V1 = P2 . V2

35 c. Pada suhu 30 °C dan tekanan 1 atm, dihitung dengan PV = nRT T = 273 + 30 = 303 K V = nRT P = 2 mol x 0,082 L atm molK x 303 K 1 atm = 49,692 liter d. Pada suhu dan tekanan yang sama pada saat 0,5 mol gas oksigen volumenya 15 liter V1 V2 = n1 n2 V O2 V N2 = n O2 n N2 V 2 = mol O2 mol N2 x volume O2 = 2 mol 0,5 mol x 15 liter = 60 liter 2. Volume gas setelah mengalami perubahan tekanan P1 . V1 = P2 . V2 4 atm . 1 L = 6 atm . V2 V2 = 4 atm . 1 L 6 atm = 0,67 L 3. Perbandingan tekanan awal dan akhir P1.V1 T1 = P2.V2 T2 P1.V1 300 K = P2.3V1 600 K P1 P2 = 300K . 3V1 600 K .V1 = 3 2

36 D. Molaritas Molaritas (M) adalah salah satu cara menyatakan konsentrasi atau kepekatan larutan. Molaritas menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter larutan. Satuan molaritas (M) adalah mol/liter atau mmol/mL. Keterangan : M = molaritas (mol/L) n = jumlah mol zat terlarut (mol) V = volume larutan (L) Mr = massa molekul relatif zat (gr/mol) gr = massa zat (gram) Contoh soal : Berapakah molaritas larutan yang dibuat dengan melarutkan 5,85 gram NaCl (Ar Na = 23, Cl = 35,5) dalam 500 mL air? Penyelesaian : M = n V = gr x 1000 Mr x mL = 5,85 gr x 1000 58,5 gr mol x 500 mL = 0,2 mol/L E. Molalitas Molalitas adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram pelarut. Keterangan : m = molalitas suatu zat (molal) n = mol suatu zat (mol) p = massa pelarut (gram) Contoh soal : NaOH 60 gram dilarutkan dalam 3 kg air, Mr NaOH 40 gr/mol. Berapa molalitas NaOH ? Penyelesaian : m = n p = gr x 1000 Mr x p M = n V = gr x 1000 Mr x mL

37 m = n p = gr x 1000 Mr x p = 60 gr x 1000 40 gr molx 3000 gr = 0,5 molal F. Normalitas Normalitas adalah jumlah mol ekivalen zat terlarut dalam 1 liter larutan. Satuan normalitas adalah mol ek/L. Mol ekivalen adalah jumlah mol dikali dengan jumlah ion H+ atau OH-. Jika zat terlarut mengandung ion H+ atau OH- , maka rumus mol ekivalen yaitu : Keterangan : n = mol suatu zat (mol) a = valensi (banyaknya ion) Untuk kimia asam, 1 mol ekivalen = 1 mol ion H+ Untuk kimia basa, 1 mol ekivalen = 1 mol ion OHContoh soal : Berapa jumlah mol ekivalen dari 10 gram NaOH? Penyelesaian : Mol ekivalen = n x a = massa Mr x a = 10 gr 40 gr mol x 1 = 0,25 mol ek Dalam mencari normalitas bila diketahui mol ekivalen dan volume dalam liter. Keterangan : N = normalitas (mol ek/L) n = mol suatu zat (mol) a = ekivalen suatu zat V = volume larutan (L) Contoh soal : KOH sebanyak 112 gram dilarutkan dengan aquadest hingga volume 1000 ml, Mr KOH 56 gr/mol. Berapa normalitas KOH ? Penyelesaian : N = mol ekivalen V = n x a V = M x a Mol ekivalen = n x a Mol ekivalen = n x a

38 N = n x a V = gr x a Mr x V = 112 gr x 1 56 x 1 L = 2 mol ek/L Adapun dalam mencari bobot ekivalen (BE) dapat dirumuskan sebagai berikut : Dalam mencari normalitas apabila diketahui jumlah mol dan volume dalam milliliter (mL), maka dapat dirumuskan sebagai berikut : Contoh soal : Diketahui 98 gram H2SO4 dilarutkan dalam 500 mL larutan, berat jenis larutan 1,1 gr/ml (Mr=98). Berapa bobot ekivalen dan normalitas larutan tersebut ? Penyelesaian : BE = Mr a = 98 2 = 49 N = m BE x 1000 V = 98 gr 49 x 1000 500 mL = 4 N G. Fraksi Mol Fraksi mol adalah pernyataan konsentrasi suatu larutan yang menyatakan perbandingan jumlah mol zat terlarut terhadap jumlah mol total komponen larutan. Fraksi mol zat pelarut : Fraksi mol zat terlarut : Jadi, total fraksi mol = + = 1 Keterangan : xp = fraksi mol zat pelarut xt = fraksi mol zat terlarut np = jumlah mol zat pelarut nt = jumlah mol zat terlarut N = m Mr x 1000 V x a ↔ m BE x 1000 V BE = Mr a Mol ekivale n = n x a xp = np np+ nt xt = nt np+ nt

39 Contoh soal : Berapa fraksi mol urea 10% dalam pelarut air murni jika 100 gram larutan mengandung 10 gram urea? (Mr urea=60) Penyelesaian : Mol urea = 10 gr 60 gr/mol = 0.17 mol Mol air = 90 gr 18 gr/mol = 5 mol xt = nt np+ nt = 0,17 0,17+ 0,5 = 0,032 mol H. Part Per Milion (ppm) Part per million (ppm) atau bagian per juta (bpj) adalah satuan konsentrasi yang menyatakan perbandingan bagian dalam 1 juta bagian yang lain, ppm dinyatakan dengan satuan mg/kg atau mL/L. Konsentrasi merupakan besarnya kandungan zat terlarut pada pelarut, artinya ppm merupakan besaran konsentrasi yang encer yang dilarutkan. Contoh soal : Hitunglah besar ppm 10 liter air apabila dilarutkan NaOH sebanyak 1500 mg! Penyelesaian : ppm = Massa zat terlarut (mg) Volume larutan (L) = 1500 mg 10 L =150 ppm I. Part Per Billion (ppb) Part per billion (ppb) atau bagian per milliar (bpm) adalah satuan konsentrasi yang menyatakan perbandingan bagian dalam 1 milliar bagian yang lain, ppb dinyatakan dengan satuan µg/kg atau µL/L. Konsentrasi dalam ppb jauh lebih encer dibandingkan dengan konsentrasi dalam ppm. ppm = Massa zat terlarut (mg) Volume larutan (L) ppb = Massa zat terlarut (µg) Volume larutan (L)

40 Contoh soal : Sebanyak 4 mg sulfur dilarutkan dalam 40 liter air. Hitunglah konsentrasi sulfur tersebut! Penyelesaian : ppb = Massa zat terlarut (µg) Volume larutan (L) = 4000 µg 40 L = 100 ppb J. Rumus Kimia Rumus kimia menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif masing-masing unsur yang terdapat dalam zat. Banyaknya unsur yang terdapat dalam zat ditunjukkan dengan angka indeks. Rumus kimia zat dapat dibedakan menjadi rumus empiris dan rumus molekul. Rumus Molekul adalah rumus sebenarnya dari senyawa, sedangkan Rumus Empiris adalah rumus paling sederhana dari senyawa. 1. 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, dapat digunakan untuk menentukan rumus kimia senyawa dengan langkah-langkah sebagai berikut. a) Tuliskan lambang unsur. b) Tuliskan perbandingan % massanya. c) Bagi % massa dengan Ar unsur tersebut, sehingga didapat perbandingan jumlah unsur-unsur. d) Bagi dengan angka terkecil sehingga didapat perbandingan yang sederhana. 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

41 = 2,56 1,28 : 1,28 1,28 Perbandingan unsur Na dan S = 2 : 1 Rumus empiris = Na2S 2. Menentukan Rumus Molekul (RM) Rumus molekul atau rumus sebenarnya dari senyawa merupakan kelipatan dari rumus empirisnya. 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 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 = 3 Jadi, rumus molekulnya adalah (CH2O)3 = C3H6O3 Mr Rumus Molekul = n x Mr Rumus Molekul atau RM = (RE)n

42 K. Rangkuman 1. Massa molekul relatif adalah perbandingan massa molekul unsur atau senyawa terhadap 1/12 x massa atom C–12. 2. Massa molekul relative (Mr) dapat dinyatakan dengan menjumlahkan massa atom relatif (Ar) atom-atom unsur pembentuk senyawa. 3. Satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram C–12, yaitu 6,02 × 1023 partikel. 4. Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan Vm. 5. Kondisi dengan suhu 0 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan standar dan dinyatakan dengan STP (Standard Temperature and Pressure). 6. Kondisi pengukuran gas pada suhu 25 °C dan tekanan 1 atm disebut keadaan kamar dan dinyatakan dengan RTP (Room Temperature and Pressure). 7. Volume gas pada suhu dan tekanan yang diketahui dapat dihitung dengan menggunakan persamaan gas yang disebut persamaan gas ideal. 8. Volume gas yang mengacu pada keadaan gas lain. 9. Ketetapan hasil kali tekanan dan volume menurut Hukum Boyle. 10.Hukum Boyle – Gay Lusac PV = nRT Ar = Massa 1 atom unsur 1 12 x massa 1 atom C−12 Mr = Ar X = n x 6,02 × 1023 atau jumlah partikel = mol x 6,02 × 1023 V = n x Vm V1 V2 = n1 n2 P1 . V1 = P2 . V2 P1.V1 T1 = P2.V2 T2

43 11. Molaritas (M) adalah salah satu cara menyatakan konsentrasi atau kepekatan larutan. 12.Molalitas adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram pelarut. 13. Normalitas adalah jumlah mol ekivalen zat terlarut dalam 1 liter larutan. 14.Fraksi mol adalah pernyataan konsentrasi suatu larutan yang menyatakan perbandingan jumlah mol zat terlarut terhadap jumlah mol total komponen larutan. 15.Part per million (ppm) atau bagian per juta (bpj) adalah satuan konsentrasi yang menyatakan perbandingan bagian dalam 1 juta bagian yang lain. 16.Part per billion (ppb) atau bagian per milliar (bpm) adalah satuan konsentrasi yang menyatakan perbandingan bagian dalam 1 milliar bagian yang lain. 17.Suatu senyawa mempunyai Rumus Empiris (RE) dan Rumus Molekul (RM). 18.Hubungan RE dan RM dinyatakan dengan rumus : RM = (RE) M = n V = gr x 1000 Mr x mL m = n p = gr x 1000 Mr x p N = mol ekivalen V = n x a V = M x a N = m Mr x 1000 V x a ↔ m BE x 1000 V xp = np np+ nt xt = nt np+ nt ppm = Massa zat terlarut (mg) Volume larutan (L) ppb = Massa zat terlarut (µg) Volume larutan (L)