Bagaimana Cara Menentukan Rumus Molekul dan Kadar Unsur dalam Senyawa

Table of Contents

Cara Menentukan Kadar Unsur dalam Senyawa

Cara untuk menentukan kadar unsur dalam sebuah senyawa adalah dengan cara melakukan perbandingan massa dan kadar unsur dalam suatu senyawa berdasarkan rumus molekulnya. Untuk lebih jelasnya dapat dituliskan seperti rumus di bawah ini.

Kadar unsur = (( jumlah atom × A_r unsur ) / M_r senyawa ) x 100%

contoh soal cara menentukan kadar unsur suatu senyawa

Tentukan kadar Karbon (C) dan Nitrogen (N) dalam urea (CO(NH₂)₂) ? (A_r untuk C = 12 ; N = 4 ; O = 16 ; dan H = 1)
Jawab:
1 mol urea terkandung 1 atom C, 1 atom O, 2 atom N dan 4 atom H.
Mr urea = 12 + 16 + 28 + 4 = 60
Kadar C = ( 12 / 60 ) x 100 % = 20 %
Kadar N = ( 28 / 60 ) x 100 % = 46,66 %

Bagaimana cara Menentukan Rumus Empiris dan Rumus Molekul

Secara umum rumus kimia digunakan untuk menunjukkan jenis atom unsur dan jumlah relatif dari masing-masing unsur yang terdapat dalam zat.

Banyaknya unsur yang terdapat dalam sebuah zat dapat ditunjukkan dengan angka indeks. Rumus kimia sendiri dapat berupa rumus empiris dan rumus molekul.

1. Rumus empiris, adalah rumus yang menyatakan perbandingan terkecil antar atom dari unsur-unsur yang menyusun senyawa
2. Rumus molekul, adalah rumus yang menyatakan jumlah atom dari unsur-unsur yang menyusun suatu molekul senyawa

Perhatikan contoh rumus molekul dan rumus empiris beberapa senyawa di bawah ini.

Rumus Molekul dan Rumus Empiris Beberapa Senyawa
Nama Zat	Rumus Molekul	Rumus Empiris
Air	H2O	H2O
Glukosa	C6H12O6	CH2O
Benzena	C6O6	CH
Etilena	C2H4	CH2
Asetilena	C2H2	CH

Rumus Molekul (M_r) = ( Rumus Empiris (M_r ))n M_r Rumus Molekul = n x (M_r Rumus Empiris)
n adalah bilangan bulat

Penentuan rumus empiris dan rumus molekul suatu senyawa dapat dilakukan dengan beberapa langkah atau tahap sebagai berikut.

1. Cari massa (persentase) tiap unsur penyusun senyawa
2. Ubah ke satuan mol
3. Perbandingan mol tiap unsur merupakan rumus empiris
4. Cari rumus molekul dengan menggunakan (M_r rumus empiris)_n = M_r rumus molekul, n dapat dihitung
5. Kalikan n yang diperoleh tadi dari hitungan dengan rumus empiris

contoh soal
Diketahui suatu senyawa terdiri dari 43,7%P dan 56,3%O. Tentukan rumus molekul! (Ar : P = 31; O = 16)
Jawab:
Misal massa senyawa = 100 g
Dan massa P dan O adalah 43,7 g dan 56,3 g.
Perbandingan mol P : mol O = ( 43,7 / 31 ) : ( 56,3 / 16 )
Perbandingan mol P : mol O = 1,41 : 3,52
Perbandingan mol P : mol O = 1 : 2,5
Perbandingan mol P : mol O = 2 : 5
Jadi, rumus molekul P₂O₅.

contoh soal
Diketahui suatu senyawa terdiri atas 60% karbon, 5% hidrogen, dan sisanya berupa nitrogen. M_r senyawa ini adalah 80 (A_r : C = 12 ; H = 1 ; N = 14). Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut!
Jawab:
Persentase nitrogen (%) = 100% – ( 60% + 5% ) = 35%.
Misal massa senyawa = 100g
Dan massa C : H : N = 60 : 5 : 35
Perbandingan ( mol C : mol H : mol N ) = 5 : 5 : 2,5
C : H : N = 2 : 2 : 1
Maka rumus empiris = (C₂H₂N)_n.
(M_r rumus empiris)_n = M_r rumus molekul
(C₂H₂N)n = 80
(24 + 2 + 14)n = 80
40n = 80
n = 2

Sehingga, rumus molekul senyawa tersebut = (C₂H₂N)₂ = C₄H₄N₂.

Bagaimana Cara Menentukan Rumus Kimia Hidrat (Air Kristal)

Hidrat adalah senyawa kristal padat yang mengandung air kristal atau H₂O. Rumus kimia senyawa kristal padat sudah diketahui. Jadi pada dasarnya penentuan rumus hidrat merupakan penentuan jumlah molekul air kristal atau H₂O atau nilai x.

Secara umum, rumus hidrat dapat ditulis sebagai berikut.

Rumus kimia senyawa kristal padat: x . H₂O

Sebagai contoh misalnya pada garam kalsium sulfat, memiliki rumus kimia CaSO₄.2H₂O, artinya dalam setiap satu mol CaSO₄ terdapat 2 mol H₂O.

Beberapa senyawa berhidrat atau berair kristal ditampilkan seperti tabel di bawah.

Contoh Senyawa Berhidrat
Nama Senyawa	Jumlah Molekul Air Kristal	Rumus Kimia
Kalsium sulfat dihidrat	2	CaSO4.2H2O
Asam oksalat dihidrat	2	H2C2O4.2H2O
Tembaga (II) sulfat pentahidrat	5	CuSO4.5H2O
Natrium sulfat pentahidrat	5	Na2SO4.5H2O
Magnesium sulfat heptahidrat	7	MgSO4.7H2O
Natrium karbonat dekahidrat	10	Na2CO3.10H2O

contoh soal
Diketahui sebanyak 5g tembaga (II) sulfat hidrat dipanaskan sampai semua air kristalnya mengalami penguapan. Massa tembaga (II) sulfat padat yang terbentuk adalah 3,20g. Tentukan rumus hidrat tersebut! (A_r untuk Cu = 63,5 ; S = 32 ; O = 16 ; H = 1)
Jawab:
Langkah-langkah penentuan rumus hidrat:

1. Misalkan rumus hidrat CuSO₄.xH₂O.
2. Tulis persamaan reaksinya.
3. Tentukan mol zat sebelum dan sesudah reaksi.
4. Tentukan nilai x, dengan menggunakan perbandingan mol CuSO₄ : mol H₂O.

CuSO4.xH2O(s)	→	CuSO4(s)	+	xH2O
5g		3,2g		1,8g

mol CuSO₄ : mol H₂O = 0.02 : 0,10.
mol CuSO₄ : mol H₂O = 1 : 5.
Jadi, rumus hidrat dari tembaga(II) sulfat yaitu CuSO₄.5H₂O.

contoh soal
Diketahui rumus kimia garam barium klorida berhidrat (BaCl₂.xH₂O) apabila 12,2g garam tersebut dipanaskan menghasilkan zat yang tersisa sebanyak 10,4g? (A^r untuk Ba = 137 ; Cl = 35,5 ; O = 16 ; H = 1)
Jawab:

BaCl2.xH2O	→	BaCl2	+	xH2O
↓		↓		↓
....		....		....
12,2g		10,4g		(12,2 – 10,4)	=	1,8g

Perbandingan, mol BaCl₂ : mol H₂O adalah
= ( 10,4 / 208 ) : ( 1,8 / 18 )
= 0,05 : 0,1
= 1 : 2
Jadi, rumus kimia garam tersebut BaCl₂.2H₂O.

3. Hitungan Kimia

Untuk menentukan jumlah pereaksi dan hasil reaksi yang terlibat dalam suatu reaksi harus dihitung dalam satuan mol. Artinya, satuan-satuan yang diketahui harus diubah ke bentuk mol. Metode pengubahan ke bentuk mol dikenal dengan metode pendekatan mol.

Berikut ini adalah langkah-langkah metode pendekatan mol, yaitu sebagai berikut.

1. Tuliskan persamaan reaksi dari soal di atas.
2. Ubah semua satuan yang diketahui dari tiap zat ke dalam mol.
3. Gunakan koefisien reaksi untuk menyeimbangkan banyak mol zat reaktan dan produk.
4. Ubahlah satuan mol dari zat yang ditanya ke bentuk satuan yang ditanya (L atau g atau partikel, dll.).

contoh soal
Tentukan berapa massa air (H₂O) yang dihasilkan dari reaksi pembakaran 4g H₂ dengan O₂? (A_r untuk H = 1 ; O = 16)
Jawab:
Setarakan reaksi 2H₂ + O2 → 2H₂O Agar lebih mudah gunakan tahap-tahap berikut ini.

m H2	→	mol H2	→	mol H2O	→	m H2O
	ubah ke		cari		ubah ke

mol H₂ = 4 / 2 mol = 2 mol
mol H₂O = ( koefisien H₂O / koefisien H ) x mol H₂
mol H₂O = 2 / 2 x 2 mol
mol H₂O = 2 mol

m H₂O = 2 x M_rH₂O = 2 x 18 = 36g

Contoh soal
Diketahui satu mol logam aluminium direaksikan dengan asam klorida secukupnya menurut reaksi Al(s) + HCl(aq) → AlCl₃(aq) + H₂(g). Tentukan

1. Berapa massa AlCl₃ yang terbentuk?
2. Berapa volume gas H₂ (STP)?
3. Berapa partikel H₂ yang terjadi?

(Ar: Al = 27 ; Cl = 35,5)

Jawab:
2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl₃(aq) + 3H₂(g) 1 mol

a. Berapa massa ALCL₃ yang terbentuk ?
mol AlCl₃ = ( koefisien AlCl₃ / koefisien Al ) x mol Al
mol AlCl₃ = 2 / 2 x 1 mol = 1 mol

m AlCl₃ = 1 x M_r AlCl₃
m AlCl₃ = 1 x {(27) + (3 x 35,5)} = 1 x 133,5
m AlCl₃ = 133,5 g


b. Berapa Volume Gas H₂ STP
mol H₂ = ( koefisien H2 / koefisien Al ) x mol Al
mol H₂ = 3 / 2 x 1 mol
mol H₂ = 1,5 mol

V H₂ (STP) = mol H₂ × 22,4 L
= 1,5 × 22,4 L
= 33,6L

c. Partikel H₂ yang terjadi
Partikel H₂ = mol H₂ × 6,02 × 10²³
Partikel H₂ = 1,5 × 6,02 × 10²³
Partikel H₂ = 9,03 × 10²³ partikel

Contoh soal:
Diketahui sebanyak 13g seng tepat habis bereaksi dengan sejumlah HCl menurut reaksi:
Zn(s) + HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g).
Jika 1 mol gas oksigen pada tekanan dan suhu tersebut dengan volume 20L, berapa literkah volume gas hidrogen yang dihasilkan pada reaksi tersebut? (A_rZn = 65)
Jawab:
Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)
mol Zn = 13 / 65 = 0,2 mol
mol H₂ = ( koefisien H₂ / koefisien Zn ) × mol Zn
= 1 / 1 × 0,2 mol = 0,2 mol

V H₂ = mol H₂ × 20 L (T.P) tersebut
= 0,2 × 20 L = 4 L

Contoh soal:
Suatu pembakaran gas etana (C2H6) memerlukan oksigen 4,48 L (STP), menurut reaksi:
C₂H₆(g) + O₂(g) → CO(g) + H₂O(g)

1. Berapa massa etana tersebut?
2. Berapa massa CO₂ yang dihasilkan?
(A_r: C = 12 ; H = 1 ; O = 16)

Jawab:
2C₂H₆(g) + 7O₂(g) → 4CO₂(g) + 6H₂O(g)
mol O₂ = 4, 48 / 22, 4 = 0,2 mol

a. Berapa massa etana
mol C₂H₆ = 2 / 7 × 0,2 mol = 0,057 mol
m C₂H₆ = 0,057 × 30 = 1,71 g

b. Berapa massa CO₂ yang dihasilkan
mol CO₂= 4 / 7 × 0,2 mol = 0,114 mol
m CO₂ = 0,114 × 44 = 5,02 g

4. Pereaksi Pembatas

Pada suatu reaksi kimia, perbandingan mol dari zat pereaksi yang dicampurkan tidak akan selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Ini artinya bahwa ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dahulu. Pereaksi yang demikian disebut pereaksi pembatas. Untuk lebih mudah perhatikan gambar di bawah.

X + 2Y → XY2

Reaksi di atas mengambarkan bahwa menurut koefisien reaksi, satu mol zat X membutuhkan dua mol zat Y.

Gambar di atas memperlihatkan tiga molekul zat X direaksikan dengan empat molekul zat Y. Setelah reaksi berlangsung, banyaknya molekul zat X yang bereaksi hanya dua molekul dan satu molekul tersisa atau tidak bereaksi. Disamping itu, empat molekul zat Y habis bereaksi. Maka zat Y ini disebut pereaksi pembatas.

Pereaksi pembatas adalah reaktan yang habis bereaksi dan tidak bersisa di akhir reaksi.

Dalam hitungan kimia, pereaksi pembatas dapat ditentukan dengan cara membagi semua mol reaktan dengan koefisiennya, lalu pereaksi yang mempunyai nilai hasil bagi terkecil merupakan pereaksi pembatas

Contoh soal
Diketahui sebuah reaksi yang dinyatakan sebagai berikut S(s) + 3F₂(g) → SF₆(g). Jika direaksikan antara 2 mol S dengan 10 mol F₂, maka:

1. Berapa mol SF6 yang terbentuk ?
2. Zat mana dan berapa mol zat yang tersisa?

Jawab:
S + 3F₂ → SF₆
Dari koefisien reaksi di atas menunjukkan bahwa 1 mol S membutuhkan 3 mol F₂.

Kemungkinan yang terjadi sebagai berikut.
a. Jika semua S bereaksi maka F₂ yang dibutuhkan:
mol F₂ = ( koefisien F2 / koefisien S ) x 2 mol S
mol F₂ = ( 3 / 1 ) x 2 mol
mol F₂ = 6 mol

Ini dimungkinkan karena F₂ tersedia 10 mol.


b. Jika semua F₂ habis bereaksi maka S yang dibutuhkan:
mol S = koefisien F₂ / koefisien S x 10 mol F₂
mol S = ( 1 / 3 ) x 10 mol
mol S = 3,33 mol

Ini tidak dimungkinkan terjadi, karena S yang tersedia hanya 2 mol. Jadi, yang bertindak sebagai pereaksi pembatas adalah S!

Banyaknya mol SF6 yang terbentuk = x mol S.

1. Mol SF₆ = 1 x 2 mol = 2 mol
2. Zat yang tersisa F₂, sebanyak = 10 mol – 6 mol = 4 mol F₂

Contoh soal di atas juga dapat diselesaikan dengan tahap-tahap seperti berikut.

1. Setarakan reaksinya.
2. Semua pereaksi diubah menjadi mol.
3. Bagilah masing-masing mol zat dengan masing-masing koefisiennya.
4. Nilai hasil bagi terkecil disebut pereaksi pembatas dan diberi tanda atau dilingkari.
5. Cari mol zat yang ditanya.
6. Ubah mol tersebut menjadi gram/liter/partikel sesuai pertanyaan.

Jawab:

S	+	3F2	→	SF6
↓		↓
2 mol		10 mol
2 / 1 = 2		10 / 3 = 3,33 (Nilai 2 < 3,33)

Ini artinya, zat pereaksi pembatas: S. Sehingga dapat ditulis

S	+	3F2	→	SF6
↓		↓
2 mol		10 mol

a. Besar mol SF₆
= ( koefisien SF₆ / koefisien pereaksi pembatas ) x 2 mol S
= ( 1 / 1 ) x 2 mol = 2 mol

b. mol F₂ yang bereaksi
= ( koefisien F₂ / koefisien S ) x 2 mol S
= ( 3 / 1 ) x 2 mol = 6 mol

mol F₂ sisa = mol tersedia – mol yang bereaksi
mol F₂ sisa = 10 mol – 6 mol = 4 mol

Apabila hanya melibatkan antara dua buah gas maka dapat berlaku rumus-rumus seperti di bawah ini.

Baca juga

• 1 Menentukan Volume Gas Pereaksi dan Hasil Reaksi
• 2 Cara Menghitung dan Menentukan Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif
• 3 Konsep Mol dan Tetapan Avogadro
• 4 Bagaimana Cara Menentukan Rumus Molekul dan Kadar Unsur dalam Senyawa