Konsep Mol, Bilangan Avogadro, Molaritas, Persamaan Gas Ideal

Molekul Adrenaline

Pembahasan mengenai konsep mol kita kelompokkan menjadi tujuh hal, yaitu:

Pengertian Mol

Kita telah mengetahui bahwa partikel materi (atom, molekul atau ion) mempunyai ukuran yang sangat kecil. Oleh karena itu, sekecil apa pun jumlah zat yang kita ambil akan mengandung sejumlah besar partikel. Misalnya, dalam setetes air terdiri terdiri dari sekitar $1,67 x 10^{21}$ molekul (atau 1,67 miliar triliun). Untuk mengatasi penggunaan bilangan yang sangat besar ini, maka digunakan satuan khusus, yaitu mol. Jadi, mol merupakan suatu satuan jumlah, sama seperti lusin atau kodi, hanya saja mol menyatakan bilangan yang jauh sangat besar.

\[1\,mol\,=\,6,02x10^{23}\,(602\,miliar\,triliun)\]

Bilangan 6,02 x23 ini disebut bilangan Avogadro, dinyatakan dengan huruf $L$

Jadi $L$ = $6,02 x 10^{23}$

Kata mol berasal dari bahasa Latin moles yang artinya sejumlah massa. Istilah molekul merupakan bentuk lain dari kata moles yang artinya sejumlah kecil massa.

Standar Mol

Setiap besaran mempunyai standar tertentu. Dalam pelajaran fisika, tentu telah diketahui bahwa terdapat standar dari berbagai jenis satuan. Sebagai contoh, standar dari satuan panjang adalah batang meter standar dari Platinum-Iridium yang sekarang disimpan di Sevres, Perancis. Apakah standar untuk 1 mol? Dari manakah asal bilangan $6,02 x 10^{23}$ itu ?

Mol didefinisikan sebagai sejumlah massa zat yang mengandung partikel sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram Karbon murni, C-12. Mari kita berimajinasi. Bayangkan, anggaplah kopi adalah sebuah Karbon murni, C-12. Jika kita memiliki satu sendok kopi yang kalau ditimbang massanya 12 gram, maka jumlah atomnya ada $6,02 x 10^{23}$ butir. Jadi standar mol adalah 12 gram C-12. Melalui berbagai percobaan, para ahli menemukan jumlah partikel dalam 1 mol adalah $6,0221421 x 10^{23}$. Kita sederhanakan menjadi $6,02 x 10^{23}$

Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel

Seperti halnya dengan 1 lusin, apa pun bendanya, jumlah satuannya adalah 12, atau kodi yang jumlah satuannya adalah 20. Begitu juga dengan mol, apa pun zatnya, jumlah partikelnya adalah $6,02 x 10^{23}$

Contoh :

Satu mol air ($H_{2}O$) terdiri dari $6,02 x 10^{23}$ molekul air
Satu mol besi ($Fe$) terdiri dari $6,02 x 10^{23}$ molekul besi
Satu mol oksigen ($O_{2}$) terdiri dari $6,02 x 10^{23}$ molekul oksigen

Hubungan jumlah mol ($n$) dengan partikel ($x$) dapat dirumuskan sebagai berikut

\[x=n\cdot 6,02\cdot10^{23}\]

Contoh menghitung jumlah mol jika diketahui jumlah satuan.

Nyatakan dalam mol dari

$3,01x10^{22}$ atom besi
$1,204x10^{23}$ molekul air

Jawab:

Rumus $x = n \cdot L$ dapat ditata ulang untuk menghitung jumlah mol menjadi $n=\frac{x}{L}$

Jumlah mol dari $3,01x10^{22}$ atom besi: \[n=\frac{3,01x10^{22}\,atom}{6,02x10^{23}\,atom/mol}=\,0,05\,mol\]
Jumlah mol dari $1,024x10^{23}$ molekul air: \[n=\frac{1,024x10^{23}\,molekul}{6,02x10^{23}\,molekul/mol}=\,0,2\,mol\]

Massa Molar $m_{m}$

Satu lusin jeruk dan satu lusin semangka mempunyai jumlah satuan yang sama, yaitu 12. Namun demikian, kita semua tahu bahwa massa satu lusin jeruk berbeda dengan massa satu lusin semangka. Demikian juga halnya dengan atom dan molekul, meski jumlah molnya sama, massanya tentu berbeda, tergantung pada jenisnya. Berapakah massa 1 mol zat ?

Untuk memahami penentuan massa satu mol zat, perlu diperhatikan betul dua konsep berikut, yaitu:

Standar mol adalah 12 gram C-12, artinya, massaa dari 1 mol C-12 adalah 12 gram.
Massa atom relatif ($A_{r}$) merupakan perbandingan massa antara partikel zat itu dengan atom C-12.

Contoh 1

Massa atom relatif ($A_{r}$) besi ($Fe$) = 56, berarti massa 1 atom ($Fe$) dibanding dengan massa 1 atom C-12 = 56 : 12. Oleh karena massa 1 mol C-12 = 12 gram, maka massa 1 mol Fe = $\frac{56}{12}\cdot 12\,gram=\,56\,gram$

Contoh 2

Massa molekul relatif ($M_{r}$) air ($H_{2}O$) = 18, berarti massa 1 molekul air dibanding dengan massa 1 atom C-12 = 18 : 12. Oleh karena massa 1 mol C-12 = 12 gram, maka massa 1 mol $H_{2}O$ = $\frac{18}{12}\cdot 12\,gram=\,18\,gram$

Dari kedua contoh di atas, dapat disimpulkan bahwa massa 1 mol suatu zat sama dengan $A_{r}$ atau $M_{r}$nya dalam satuan gram. Dengan kata lain, $A_{r}$ atau $M_{r}$ zat menyatakan massa (gram) dari 1 mol zat itu. Massa 1 mol zat selanjutnya disebut massa molar, dinyatakan dengan simbol $m_{m}$ dan satuannya adalah $\frac{gram}{mol}$

Contoh 3

Diketahui $A_{r}$ $Ca$ = 40 dan $M_{r}$ $CO_{2}$ = 44, maka: