3.3 Massa Molekul

Jika kita mengetahui massa atom dari atom-atom penyusun suatu molekul, maka kita dapat menghitung massa molekul tersebut. Massa molekul (kadang-kadang disebut berat molekul) adalah jumlah dari massa atom (dalam sma) dalam suatu molekul. Sebagai contoh, massa molekul H₂O adalah

2 (massa atom H) + massa atom O

2 (1,008 sma) + 16,00 sma = 18,02 sma

Secara umum, kita perlu mengalikan massa atom setiap unsur dengan jumlah atom dari unsur tersebut yang ada dalam molekul dan kemudian menjumlahkan seluruh massa seluruh unsur. Contoh 3.5 mengilustrasikan pendekatan ini.

Contoh 3.5

Hitung massa molekul (dalam sma) dari senyawa berikut: (a) belerang dioksida (SO₂) dan (b) kafein (C₈H₁₀N₄O₂).

Strategi

Bagaimana massa atom dari unsur-unsur yang berbeda bergabung memberikan massa molekul suatu senyawa?

Penyelesaian

Untuk menghitung massa molekul, kita perlu menjumlahkan semua massa atom dalam molekul. Untuk setiap unsur, kita mengalikan massa atom unsur dengan jumlah atom dari unsur tersebut yang ada dalam molekul. Kita menemukan massa atom dalam tabel periodik (lihat tabel).

(a) ada satu atom S dan dua atom O dalam belerang dioksida, jadi

massa molekul dari SO₂ = 32,07 sma + 2(16,00 sma) = 64,07 sma

(b) ada delapan atom C, sepuluh atom H, empat atom N, dan dua atom O dalam kafein, jadi massa molekul dari  

C₈H₁₀N₄O₂ = 8(12,01 sma) + 10(1,008 sma) + 4(14,01 sma) +22(16,00 sma)
                     = 194,20 sma

Latihan

Berapa massa molekul metanol (CH₄O)?

Berdasarkan massa molekul kita dapat menentukan massa molar dari suatu molekul atau senyawa. Massa molar suatu senyawa (dalam gram) secara numerik sama dengan massa molekulnya (dalam sma). Sebagai contoh, massa molekul air adalah 18,02 sma, jadi massa molarnya adalah 18,02 g. Perhatikan bahwa 1 mol air beratnya 18,02 g dan mengandung 6,0221367 x 10²³ molekul H₂O, sama seperti 1 mol unsur karbon mengandung 6,0221367 x 10²³ atom karbon.

Seperti yang ditunjukkan pada contoh 3.6 dan 3.7, pengetahuan tentang massa molar memungkinkan kita untuk menghitung jumlah mol dan jumlah atom dalam sejumlah tertentu dari suatu senyawa.

Contoh 3.6

Metana (CH₄) adalah komponen utama gas alam. Berapa jumlah mol CH₄ yang ada dalam 6,07 g CH₄?

Strategi

Diketahui gram CH₄ dan ditanyakan mol CH₄. Faktor konversi apa yang kita perlukan untuk mengonversi antara gram dan mol? Atur faktor konversi yang sesuai sehingga gram dihilangkan dan satuan mol diperoleh untuk jawaban yang diminta.

Penyelesaian

Faktor konversi yang diperlukan untuk mengonversi antara gram dan mol adalah massa molar. Pertama kita perlu menghitung massa molar CH₄, mengikuti prosedur dalam Contoh 3.5:

massa molar CH₄ = 12,01 g + 4(1,008 g) = 16,04 g

karena 1 mol CH₄ = 16,04 g CH₄

faktor konversi yang digunakan harus memiliki gram dalam penyebutnya sehingga satuan gram akan dihilangkan, menyisakan satuan mol dalam pembilang:

kita menuliskan

Jadi, terdapat 0,378 mol CH₄ dalam 6,07 g CH₄

Periksa

Haruskah 6,07 g CH₄ kurang dari 1 mol CH₄? Berapa massa 1 mol CH₄?

Latihan

Hitung jumlah mol kloroform (CHCl₃) dalam 198 g kloroform.

Contoh 3.7

Berapa banyak atom hidrogen yang ada dalam 25,6 g urea [(NH₂)₂CO], yang digunakan sebagai pupuk, dalam pakan ternak, dan dalam pembuatan polimer? Massa molar urea adalah 60,06 g.

Strategi

Diminta untuk menghitung jumlah atom hidrogen dalam 25,6 g urea. Kita tidak dapat mengkonversi langsung dari gram urea ke atom hidrogen. Bagaimana seharusnya massa molar dan bilangan Avogadro digunakan dalam perhitungan ini? Berapa mol H dalam 1 mol urea?

Penyelesaian

Untuk menghitung jumlah atom H, pertama kita harus mengubah gram urea menjadi mol urea menggunakan massa molar urea. Bagian ini mirip dengan Contoh 3.2. Rumus molekul urea menunjukkan ada empat mol atom H dalam satu mol molekul urea, sehingga rasio mol adalah 4:1. Akhirnya, diketahui jumlah mol atom H, kita dapat menghitung jumlah atom H menggunakan bilangan Avogadro. Kita membutuhkan dua faktor konversi: massa molar dan bilangan Avogadro. Kita dapat menggabungkan konversi ini

gram urea → mol urea → mol H → atom H

dalam satu langkah jumlah atom hidrogen dalam 25,6 g urea

Periksa

Apakah jawabannya terlihat masuk akal? Berapa banyak atom H yang mengandung 60,06 g urea?

Latihan

Berapa banyak atom H dalam 72,5 g isopropanol (C₃H₈O)?

Akhirnya, perhatikan bahwa untuk senyawa ionik seperti NaCl dan MgO yang tidak mengandung satuan molekul diskrit, kita menggunakan istilah massa rumus sebagai gantinya. Satuan rumus NaCl terdiri dari satu ion Na⁺ dan satu ion Cl⁻. Dengan demikian, massa rumus NaCl adalah massa satu satuan rumus:

massa rumus NaCl = 22,99 sma + 35,45 sma = 58,44 sma

dan massa molar NaCl adalah 58,44 g.