Hubungan Mol dengan Volume Gas

kimia

Salah satu besaran yang dimiliki oleh zat zat yang berwujud gas adalah volume. Volume gas ini bergantung pada banyak hal terutama pada suhu dan tekanan. Jika suhu dan tekanannya diubah, maka volume gas juga akan berubah.

Seperti yang dikatakan Gay Lussac bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, gas gas yang volumenya sama akan memiliki jumlah molekul yang sama. 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.

Secara umum persamaan gas dapat ditulis sebagai berikut :

PV = nRT

Keterarangan :

P = tekanan (atm)

V = Volume (L)

n = jumlah mol

R = tetapan gas ideal = 0,082 L atm mol-1 K-1

T = Suhu (K)

Maka untuk mencari volume gas rumusnya menjadi :

V = nRT/P

Seperti yang saya jelaskan sebelumya bahwa volume gas bergantung pada suhu dan tekanan, oleh karena itu kita akan membahas keadaan umum gas gas yang ada.

Keadaan Standar (Standar Temperature and Presure (STP) = 00C, 1 atm)

Pada keadaan ini diketahui :

P = 1 atm

T = 0 derajat Celsius = 273 K

Maka volume 1 mol gas pada kedaan ini adalah :

V = nRT/P

= 1 mol . 0,082 L atm mol-1 K-1 . 273 K / 1 atm

= 22,4 L

Pada keadaan ini 1 mol gas akan mempunyai volume sebanyak 22,4 L.

Dengan demikian kita bisa membuat rumus hubungan mol dengan volume pada keadaan standar (STP) yaitu :

V = n x 22,4 L

n = V/22,4 L

Contoh soal

Soal 1

Tentukan volume dari 5 mol gas karbon dioksida pada keadaan standar (STP)!

Pembahasan :

V = n x 22,4 L = 5 x 22,4 L = 112 L

Soal 2

Diketahui massa atom relatif (Ar) C = 12, N = 14, O = 16, dan H = 1. Tentukan volume

standar (STP) dari:

a. 4,4 gram gas CO2

b. 1,806 × 10^22 molekul hidrogen

Pembahasan :

Volume 4,4 gram CO2

Langkah pertama adalah mencari jumlah mol 4,4 gram CO2

Mr CO2 = 12 + 2.16 = 44

n CO2 = gr/Mr = 4,4 / 44 = 0,1 mol

V 4,4 gram CO2 pada keadaan STP = n x 22,4 L = 0,1 x 22,4 L = 2,24 L

Volume 1,806 x 10^22 molekul H2

Tetap yang kita perlukan adalah mol H2 nya. Untuk mecari mol jika diketahui jumlah molekul digunakan rumus :

n = Jumlah molekul / Bilangan Avogadro

= 1,806 x 10^22 / 6,02 x 10^23

= 0,03 mol

V H2 = n x 22,4 L= 0,03 x 22,4 L = 6,72 L

Soal 3

Tentukanlah Massa dari 4,48 L gas dinitrogen pentaoksida (STP)? (diketahui Ar N = 14, o = 16)

Pembahasan :

Untuk mecari massa tentu kita perlu mencari jumlah mol N2O5. Langkahnya adalah sebagai berikut :

Mr N2O5 = 2. 14 + 5. 16 = 108

Untuk mencari mol jika diketahui volume digunakan rumus :

n = V/ 22,4 L = 4,48 L / 22,4 K = 0,2 mol

maka massa N2O5 adalah :

gr = n x Mr = 0,2 mol x 108 gr/mol = 21,6 gram

Keadaan jika selain suhu 0 derajat Celsius , 1 atm.

Maka kita gunakan saja persamaan umum gas yang saya kasih diatas , yaitu :

PV = nRT

V = nRT/P

Contoh soal :

Soal 1

Tentukan volume dari 0,25 mol gas oksigen pada suhu 27 °C dan tekanan 1 atm!

Pembahasan:

Keadaan gas oksigen diatas bukan kedaan STP karena walaupun tekanannya 1 atm , tetapi suhunya tidak 0 derajat Celsius.

T = 27 °C = 27 + 273 = 300 K

Untuk mencari volume kita gunakan rumus :

V = nRT/V

= 0,25 mol . 0,082 L atm mol-1K-1 . 300 K / 1 atm

= 6,15 L

Soal 2

Tentukan jumlah partikel dari 2 liter gas oksigen pada 57 °C dan tekanan 1 atm?

Pembahasan:

Untuk mencari jumlah partikel kita harus tau dulu berapa mol dari 2 L gas O2 pada 57 °C dan tekanan 1 atm

T = 57 + 273 =330 K

Dari persamaan gas :

PV = nRT

n = PV / RT

= 1 atm . 2 L / 0,082 L atm mol-1 K-1 . 330 K

= 2/27.06

= 0,073 mol

Jumlah partikel = n x Bilangan Avogadro

= 0,073 x 6,02 x 10^23

= 4,3 x 10^22 molekul oksigen

Keadaan suatu gas yang mengacu pada kedaan 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:

V1/V2 = n1/n2

Atau

n1/V1 = n2/V2

Contoh soal :

Soal 1

Berapakah volume dari 0,75 mol gas belerang yang diukur pada suhu dan tekanan yang sama pada saat 3 mol gas nitrogen volumenya 12 liter?

Pembahasan :

Gas 1 = gas belerang

n1 = 0,75 mol

V1 = . . ?

Gas 2 = gas nitrogen

n2 = 3 mol

V2 = 12 L

V1/V2 = n1/n2

V1/12 L = 0,75/3

V1 = 0,25 x 12 L

= 3 L

Soal 2

Pada suhu dan tekanan tertentu (T, P), 4,4 gram CO2 bervolume 10 liter. Pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan volume dari 19,2 gram gas SO2 (Ar C = 12, O = 16, dan S = 32)!

Pembahasan :

Untuk menentukan volume dari 19,2 gram SO2 yang pada suhu dan tekanan yang sama keaadaannya sama dengan 4,4 gram CO2 dengan volume 10 liter, langkah pertama yang harus kita lakuan adalah menentukan jumlah mol masing masing gas. Hal ini sesuai dengan hukum perbandingan volume bahwa hanya perbandingan mol yang sesuai dengan perbandingan volume pada suhu dan tekanan yang sama.