Saturday, December 1, 2018

3.5 Persen Komposisi Senyawa

Seperti yang telah kita ketahui, rumus senyawa memberi tahu kita tentang jumlah atom dari setiap unsur dalam satu satuan senyawa tersebut. Namun, jika untuk digunakan dalam eksperimen laboratorium kita perlu menguji kemurnian senyawa tersebut. Dari rumus kita dapat menghitung berapa persen dari total massa senyawa yang dikontribusikan oleh masing-masing unsur. Kemudian, dengan membandingkan hasilnya dengan komposisi persen yang diperoleh secara eksperimental untuk sampel yang digunakan, maka dapat ditentukan kemurnian sampel.


Persen komposisi berdasarkan massa adalah persentase massa dari setiap unsur yang terkandung dalam suatu senyawa. Persen komposisi diperoleh dengan membagi massa setiap unsur dalam 1 mol senyawa dengan massa molar senyawa dan mengalikannya dengan 100 persen. Secara matematis, komposisi persen suatu unsur dalam suatu senyawa dinyatakan sebagai



dimana n adalah jumlah mol unsur dalam 1 mol senyawa. Misalnya, dalam 1 mol hidrogen peroksida (H2O2) ada 2 mol atom H dan 2 mol atom O. Massa molar H2O2, H, dan O adalah 34,02 g, 1,008 g, dan 16,00 g, masing-masing. Oleh karena itu, komposisi persen dari H2O2 dihitung sebagai berikut:

Jumlah persentase adalah 5,926% + 94,06% = 99,99%. Perbedaan kecil dari 100 persen adalah karena cara kita membulatkan massa molar dari unsur. Jika kita menggunakan rumus empiris HO untuk perhitungan, kita akan mendapatkan persentase yang sama. Ini karena kedua rumus molekul dan rumus empiris memberitahu kita komposisi persen dari massa senyawa.


Contoh 3.8

Asam fosfat (H3PO4) adalah cairan tak berwarna, seperti sirup yang digunakan untuk membuat deterjen, pupuk, dan pasta gigi. Senyawa ini pada minuman berkarbonasi memberikan rasa yang “tajam”. Hitung  persen komposisi massa dari H, P, dan O dalam senyawa ini.

Strategi

Ingat prosedur untuk menghitung persentase. Asumsikan bahwa kita memiliki 1 mol H3PO4. Persen massa setiap unsur (H, P, dan O) diberikan oleh massa molar gabungan dari atom unsur dalam 1 mol H3PO4 dibagi dengan massa molar H3PO4, kemudian dikalikan dengan 100 persen.

Penyelesaian

Massa molar H3PO4 adalah 97,99 g. Persen massa masing-masing unsur dalam H3PO4 dihitung sebagai berikut:
Periksa
Apakah persentase bertambah hingga 100 persen? Jumlah persentase adalah (3,086% + 31,61% + 65,31%) = 100,01%. Perbedaan kecil dari 100 persen adalah karena cara pembulatan.

Latihan

Hitung  persen komposisi massa masing-masing unsur dalam asam sulfat (H2SO4).

Prosedur yang digunakan dalam contoh dapat dibalik jika perlu. Mengingat  persen komposisi massa senyawa, kita dapat menentukan rumus empiris senyawa (Gambar 3.5). Karena kita berurusan dengan persentase dan jumlah dari semua persentase adalah 100 persen, akan lebih mudah untuk mengasumsikan bahwa kita mulai dengan 100 g senyawa, seperti ditunjukkan Contoh 3.9.



Contoh 3.9
Asam askorbat (vitamin C) menyembuhkan sariawan. Asam ini terdiri dari 40,92 persen karbon (C), 4,58 persen hidrogen (H), dan 54,50 persen oksigen (O) berdasarkan massa. Tentukan rumus empirisnya.

Strategi

Dalam rumus kimia, subskrip (indeks bawah) mewakili rasio jumlah mol setiap elemen yang bergabung membentuk satu mol senyawa. Bagaimana kita dapat mengkonversi dari persen massa menjadi mol? Jika kita mengasumsikan sampel 100 g senyawa, apakah kita tahu massa setiap unsur dalam senyawa? Bagaimana kita mengkonversi dari gram menjadi mol?

Penyelesaian

Jika kita memiliki 100 g asam askorbat, maka setiap persentase dapat dikonversi langsung ke gram. Dalam sampel ini, akan ada 40,92 g C, 4,58 g H, dan 54,50 g O. Karena subskrip dalam rumus mewakili rasio mol, kita perlu mengubah gram setiap unsur menjadi mol. Faktor konversi yang dibutuhkan adalah massa molar dari setiap unsur. Misalkan n mewakili jumlah mol setiap unsur sehingga
Jadi, kita sampai pada rumus C3,407H4,54O3,406, yang memberikan identitas dan rasio mol atom yang ada. Tetapi, rumus kimia ditulis dengan bilangan bulat.

Cobalah untuk mengkonversi ke seluruh nilai dengan membagi semua subskrip dengan subskrip terkecil (3,406):




dimana tanda  berarti “kira-kira sama dengan”. Hasilnya adalah CH1,33O sebagai rumus untuk asam askorbat. Selanjutnya, kita perlu mengkonversi subskrip 1,33 untuk H, menjadi sebuah bilangan bulat. Ini dapat dilakukan dengan prosedur coba-coba:



1,33 x 2 = 2,66
1,33 x 3 = 3,99 ≈ 4

Karena 1,33 x 3 memberikan bilangan bulat 4, kita mengalikan semua subskrip dengan 3 dan memperoleh C3H4O3 sebagai rumus empiris untuk asam askorbat.

Ingat rumus empiris tidak selalu sama dengan rumus molekul! Rumus molekul untuk asam askorbat adalah C6H8O6.   

Latihan
Tentukan rumus empiris senyawa yang mempunyai persen komposisi massa sebagai berikut K = 24,75 persen, Mn = 34,77 persen, O = 40,51 persen.

Para Kimiawan sering ingin mengetahui massa sebenarnya dari salah satu unsur dalam suatu senyawa dengan massa tertentu. Misalnya, dalam industri pertambangan, informasi ini akan memberi tahu para ilmuwan tentang kualitas bijih. Karena  persen komposisi dari massa unsur-unsur dalam senyawa dapat dengan mudah dihitung, masalah seperti itu dapat dipecahkan dengan cara yang cukup sederhana.

Contoh 3.10
Kalkopirit (CuFeS2) adalah mineral utama tembaga. Hitung jumlah kilogram Cu dalam 3,71 x 103 kg kalkopirit.

Strategi 
Kalkopirit (Chalcopyrite) terdiri dari Cu, Fe, dan S. Massa Cu didasarkan pada persentasenya dari massa dalam senyawa tersebut. Bagaimana cara menghitung persen massa unsur?

Penyelesaian
Massa molar Cu dan CuFeS2 masing-masing 63,55 g dan 183,5 g. Jadi, persen massa Cu
Untuk menghitung massa Cu dalam sampel 3,71 x 103 kg CuFeS2, kita perlu mengubah persentase menjadi desimal (yaitu, mengkonversi 34,63 persen menjadi 34,63 / 100, atau 0,3463) dan menulis

massa Cu dalam CuFeS2 = 0,3463 x (3,71 x 103 kg) = 1,28 x 103 kg Cu

Periksa
Sebagai perkiraan, perhatikan bahwa persen massa Cu kira-kira 33 persen, sehingga sepertiga dari massanya harus massa Cu; yaitu, (1/3) x 3,71 x 103 kg ≈ 1,24 103 kg. Jumlah ini cukup mendekati dengan jawabannya.

Latihan
Hitung jumlah gram Al dalam 371 g Al2O3.

0 comments:

Post a Comment