Dalam kehidupan sehari-hari, satuan yang biasa dipakai untuk menyatakan ukuransuatu benda beragam. Misalnya mengukur air dengan satuan liter, mengukur kain dengan satuan meter, dan menakar berat dengan satuan gram atau kilogram. Penggunaan satuan yang biasa dipakai, jika diterapkan untuk mengukur massa atau volume suatu atom atau molekul tampaknya tidak efisien karena atom berukuran sangat kecil.Oleh sebab itu, para pakar berupaya mencari solusi yang dapat menghubungkan antara ukuran partikel seperti atom atau molekul dengan ukuran yang dapat ditentukan secara laboratorium seperti gram atau liter. Hasilnya adalah massa relatif suatu atom dan konsep mol yang dapat menghubungkan suatu relatif atom dengan satuan yang dapat diukur secara laboratorium.
1. Massa Atom
Massa atom (ma) dari suatu unsur kimia adalahmassa suatu atom pada keadaan diam, umumnya dinyatakan dalam satuan massa atom. Massa atom sering disinonimkan dengan massa atom relatif, massa atom rata-rata, dan bobot atom. Walaupun demikian, terdapat sedikit perbedaan karena nilai-nilai tersebut dapat berupa rata-rata berbobot dari massa semua isotop unsur, atau massa dari satu isotop saja. Untuk kasus suatu unsur yang hanya memiliki satu isotop dominan, nilai massa atom isotop yang paling melimpah tersebut dapat hampir sama dengan nilai bobot atom unsur tersebut. Untuk unsur-unsur yang isotop umumnya lebih dari satu, perbedaan nilai massa atom dengan bobot atomnya dapat mencapai lebih dari setengah satuan massa (contohnyaklorin). Massa atom suatu isotop yang langka dapat berbeda dari bobot atom standar sebesar beberapa satuan massa.
a. Standar Satuan Massa Atom
Untuk mengetahui massa atom oksigen perlu diketahui massa atom hidrogen, atau sebaliknya. Oleh karena itu, perlu massa atom yang dapat dijadikan sebagai standar. Pertama kali yang dijadikan standar massa atom adalah massa atoom hidrogen, sebab unsur hidrogen memiliki massa atom paling ringan. Disamping itu, unsur hidrogen dapat membentuk senyawa dengan banyak unsur.
Selanjutnya, yang dijadikan standar massa atom adalah atom unsur oksigen. Alasan unsur oksigen digunakan sebagai standar massa atom sebab selain dapat bersenyawa dengan banyak unsur juga sebagian besar unsur menghasilkan massa atom berupa bilangan bulat yang sederhana. Sebagai standar massa atom, massa atom oksigen ditetapkan sebesar 16,00 Dalton. Harga massa atom unsur lain ditentukan dengan cara membandingkannya terhadap massa atom oksigen.
b. Spektrometer dan Isotop
Penentuan massa atom secara instrumentasi mulai dilakukan pada awal abad ke-19, sejak ditemukannya teknik spektrometer yang dilakukan oleh Thompson, Aston dan para peneliti lainnya.
Prinsip kerja spektrometer massa adalah : atom diionisasi sehingga dihasilkan spesi bermuatan positif. Selanjutnya, ion yang terbentuk dipercepat oleh medan listrik dan dilewatkan melalui suatu magnet pengurai. Jejak partikel yang dihasilkan membentuk suatu lengkungan, ini disebabkan defleksi magnet pengurai yang mempengaruhi ion bermuatan positif.
Pengujian dengan spektrometer massa terus dikembangkan terhadap sejumlah atom dan molekul. Teknik ini memberikan data akurat tentang adanya beberapa kemungkinan spesi massa atom dari jenis atom yang sama (isotop).
c. Massa Atom Relatif
Dalton mengenali bahwa penting untuk menentukan massa setiap atom karena massanya bervariasi untuk setiap jenis atom. Atom sangat kecil sehingga tidak mungkin menentukan massa satu atom. Maka ia memfokuskan pada nilai relatif massa dan membuat tabel massa atom (gambar 1.3) untuk pertamakalinya dalam sejarah manusia. Dalam tabelnya, massa unsur teringan, hidrogen ditetapkannya satu sebagai standar (H = 1). Massa atom adalah nilai relatif, artinya suatu rasio tanpa dimensi. Walaupun beberapa massa atomnya berbeda dengan nilai modern, sebagian besar nilai-nilai yang diusulkannya dalam rentang kecocokan dengan nilai saat ini. Hal ini menunjukkan bahwa ide dan percobaannya benar.
Kemudian kimiawan Swedia Jons Jacob Baron Berzelius (1779-1848) menentukan massa atom dengan oksigen sebagai standar (O = 100). Karena Berzelius mendapatkan nilai ini berdasarkan analisis oksida, ia mempunyai alasan yang jelas untuk memilih oksigen sebagai standar. Namun, standar hidrogen jelas lebih unggul dalam hal kesederhanaannya. Kini, setelah banyak diskusi dan modifikasi, standar karbon digunakan. Dalam metoda ini, massa karbon 12C dengan 6 proton dan 6 neutron didefinisikan sebagai 12,0000. Massa atom dari suatu atom adalah massa relatif pada standar ini. Walaupun karbon telah dinyatakan sebagai standar, sebenarnya cara ini dapat dianggap sebagai standar hidrogen yang dimodifikasi.
Soal Latihan 1.1 Perubahan massa atom disebabkan perubahan standar. Hitung massa atom hidrogen dan karbon menurut standar Berzelius (O = 100). Jawablah dengan menggunakan satu tempat desimal.
Jawab.
Massa atom hidrogen = 1 x (100/16) = 6,25 (6,3), massa atom karbon = 12 x (100/16)=75,0
Massa atom hampir semua unsur sangat dekat dengan bilangan bulat, yakni kelipatan bulat massa atom hidrogen. Hal ini merupakan kosekuensi alami fakta bahwa massa atom hidrogen sama dengan massa proton, yang selanjutnya hampir sama dengan massa neutron, dan massa elektron sangat kecil hingga dapat diabaikan. Namun, sebagian besar unsur yang ada secara alami adalah campuran beberapa isotop, dan massa atom bergantung pada distribusi isotop. Misalnya, massa atom hidrogen dan oksigen adalah 1,00704 dan 15,9994. Massa atom oksigen sangat dekat dengan nilai 16 agak sedikit lebih kecil.
Contoh Soal 1.2 Perhitungan massa atom. Hitung massa atom magnesium dengan menggunakan distribsui isotop berikut: 24Mg: 78,70%; 25Mg: 10,13%, 26Mg: 11,17%.
Jawab:
0,7870 x 24 + 0,1013 x 25 +0,1117 x 26 = 18,89+2,533+2,904 = 24,327(amu; lihat bab 1.3(e))
Massa atom Mg = 18,89 + 2,533 + 2,904 =24.327 (amu).
Perbedaan kecil dari massa atom yang ditemukan di tabel periodik (24.305) hasil dari perbedaan cara dalam membulatkan angkanya.
hitunglah massa dari gas metana 1,23 liter diukur pada suhu 25c dan tekanan 1 atm
d. Massa Molekul Relatif
Berat molekul atau biasa disebut molekul relatif (Mr) adalah berat suatu molekul dalam satuan massa atom (sma). Berat molekul dapat dihitung dengan menjumlahkan berat seluruh atom yang menyusunnya. Berat molekul merupakan variabel yang penting karena berhubungan langsung dengan sifat-sifat fisika polimer. Pada umumnya, polimer dengan berat molekul tinggi bersifat lebih kuat, tetapi berat molekul yang terlalu tinggi menyebabkan kesukaran dalam prosesnya. Kelarutan merupakan prasyarat untuk menetapkan berat molekul. Untuk menetapkan berat molekul senyawa sederhana digunakan teknik spektrometri massa, penurunan titik beku, kenaikan titik didih, dan ketika hadir gugus fungsi yang cocok. Akhir-akhir ini telah ditemukan beberapa perkembangan baru yang menarik dalam desorpsi medan yang telah memperluas spektrometri massa ke dalam daerah makromolekul. Namun perkembangan demikian masih dalam fase awal dan tidak memiliki pemakaian rutin dari metode-metode yang lebih tradisional dalam penetapan berat molekul.
Mr = ∑ Ar
Contoh, berapakah massa molekul relatif garam dapur (NaCl)
dan asam sulfat (H2SO4) jika diketahui massa atom relatif
Na = 23, Cl = 35, H = 1, S = 32, dan O = 16?
Jawab:
Massa
Molekul Relatif NaCl = Ar Na + Ar Cl = 23+35 = 58 sma
H2SO4 = 2 Ar H + Ar S + 4 Ar O = 2(1) +
(32) + 4(16) = 2 + 32 + 64 = 98 sma
Hubungan mol dengan jumlah partikel dapat dirumuskan:
kuantitas (dalam mol) = jumlah partikel / NA
atau
jumlah partikel = mol x NA
Contoh soal:
Suatu sampel mengandung 1,505 x 1023 molekul Cl2, berapa mol kandungan Cl2 tersebut?
Jawab:
Kuantitas (dalam mol) Cl2 = jumlah partikel Cl2 / NA
= 1,505 x 1023 / 6,02 x 1023
= 0,25 mol
-Hubungan Mol dengan Massa
Sebelum membahas hubungan mol dengan massa, harus mengetahui terlebih dahulu tentang Massa Atom Relatif (Ar) dan Massa Molekul Relatif (Mr).
- Hitung Mr H2SO4 (Ar H = 1, S = 32, dan O = 16)!
- Diketahui massa atom relatif (Ar) beberapa unsur sebagai berikut.
Ca = 40
O = 16
H = 1
Tentukan massa molekul relatif (Mr) senyawa Ca(OH)2!
Massa molar menyatakan massa yang dimiliki oleh 1 mol zat, yang besarnya sama dengan Ar atau Mr.
Untuk unsur:
1 mol unsur = Ar gram, maka dapat dirumuskan:
Massa 1 mol zat = Ar zat dinyatakan dalam gram
atau
Massa molar zat tersebut = besar Ar zat gram/mol
Untuk senyawa:
1 mol senyawa = Mr gram, maka dapat dirumuskan:
Massa 1mol zat = Mr zat dinyatakan dalam gram
atau
Massa molar zat tersebut = besar Mr zat gram/mol
Jadi perbedaan antara massa molar dan massa molekul relatif adalah pada satuannya. Massa molar memiliki satuan gram/mol sedangkan massa molekul relatif tidak memiliki satuan.
Hubungan antara mol dengan massa adalah:
Kuantitas (dalam mol) = Massa senyawa atau unsur (gram) / Massa molar senyawa atau unsur (gram/mol)
Sumber : Kimia Dasar 1
Tidak ada komentar:
Posting Komentar