HUBUNGAN MASSA DALAM REAKSI KIMIA
1. Tujuan
- Untuk mengetahui bagaimana hubungan massa dengan reaksi kimia
- Untuk memenuhi tugas kimia
2. Alat dan Bahan
Gelas ukur adalah peralatan laboratorium umum yang digunakan untuk mengukur volume cairan. Alat ini memiliki bentuk silinder dan setiap garis penanda pada gelas ukur mewakili jumlah cairan yang telah terukur.
Selain untuk menumbuhkan mikroorganisme, cawan petri juga sering digunakan untuk tempat penyimpanan beberapa jenis bahan kimia. Bentuk cawan petri sangat mendukung sebagai tempat penyimpanan bahan kimia, karena dapat ditutup dengan penutupnya, kaca arloji, atau alumunium foil.
Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari materi dan atributnya berdasarkan cahaya, suara atau partikel yang dipancarkan, diserap atau dipantulkan oleh materi tersebut. Spektroskopi juga dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari interaksi antara cahaya dan materi.
Salah satu fungsi air adalah menghasilkan, menyerap, dan menghantarkan panas ke seluruh bagian tubuh untuk menjaga kestabilan suhu tubuh.
Natrium merupakan mineral dan juga elektrolit yang dibutuhkan untuk fungsi tubuh normal. Sebesar 85% natrium dalam tubuh ditemukan dalam darah dan cairan getah bening. Mineral ini membantu dalam menjaga keseimbangan cairan dan elektrolit dalam tubuh.
3.1 Massa Atom[kembali]
Massa sebuah atom tergantung pada nomor elektron, proton dan neutron yang dikandungnya. Karena ukuran atom yang sangat kecil tentunya kita tidak dapat menimbangnya. Tetapi, bisa diukur massa atom relatif terhadap massa atom lainnya. Pertama, menetapkan suatu nilai massa dari sebuah atom dari suatu unsur sehingga dapat digunakan sebagai standar.
Berdasarkan persetujuan internasional, massa atom adalah massa dari atom dalam satuan massa atom (sma). Satu satuan massa atom didefinisikan sebagai sebuah massa yang tepat sama dengan satu perduabelas massa satu atom karbon-12. Karbon-12 adalah isotop karbon yang memiliki enam proton dan enam neutron. Pengaturan massa atom karbon-12 pada 12 sma memberikan standar untuk mengukur massa atom unsur-unsur lainnya. Contoh, percobaan telah menunjukkan bahwa kerapatan atom hidrogen memiliki rata-rata hanya 8,400 persen dari kerapatan atom karbon-12. Jadi, jika massa satu atom karbon-12 tepat 12 sma, maka massa atom hidrogen harus 0,084 x 12,00 sma sama dengan 1,008 sma. Serupa pada perhitungan massa atom oksigen yaitu 16,00 sma dan atom besi 55,85 sma. Jadi, meskipun kita tidak mengetahui berapa besar massa atom besi rata-rata kita tahu sekitar 56 kali lebih besar dari pada atom hidrogen.
Massa Atom Rata-Rata
Pada tabel periodik dapat dilihat bahwa nilai massa atom karbon 12,01 sma bukan 12,00. Ini terjadi karena sebagian besar unsur di alam (termasuk karbon) memiliki lebih dari satu isotop. Artinya, ketika kita menghitung massa atom dari sebuah unsur, kita harus puas dengan massa rata-rata dari campuran isotop di alam. Untuk contoh, kelimpahan karbon-12 dan karbon-13 di alam masing-masing adalah 98,90% dan 1,10%. Massa atom karbon-13 telah diketahui 13,00335 sma. Dengan demikian, massa atom karbon rata-rata dapat dihitung sebagai berikut:
massa rata-rata atom karbon di alam = (0,9890 x 12,00000 sma) + (0,0110 x 13,00335 sma)
= 12,01 sma
Dicatat bahwa dalam perhitungan melibatkan persentasi, kita perlu untuk mengonversi persentasi ke pecahan. Contoh, 98,90 persen menjadi 98,90/100, atau 0,9890. Karena di alam ada lebih banyak atom karbon-12 daripada atom karbon-13, sehingga massa atom rata-rata lebih mendekati 12 sma daripada 13 sma.
Tabel Massa Atom Relatif
3.2 Nomor Avogadro dan Molar Massa Unsur[kembali]
Satuan
massa atom menyediakan skala massa
atom relatif untuk
berbagai unsur. Tetapi karena atom memiliki massa yang sangat kecil, sehingga
tidak ada skala yang dapat digunakan untuk menimbang atom dalam satuan massa
atom yang dikalibrasi. Dalam situasi sebenarnya, kita berurusan dengan sampel
makroskopik yang mengandung sejumlah besar atom. Oleh karena itu, akan lebih
mudah apabila kita memiliki satuan khusus untuk menggambarkan sejumlah besar
atom. Gagasan satuan untuk menunjukkan sejumlah zat tertentu bukanlah hal baru.
Misalnya, sepasang (2 buah), selusin (12 buah), dan gros (144 buah) semuanya
adalah satuan yang umum. Para ahli kimia sepakat mengukur jumlah atom dan
molekul dalam satuan mol.
Dalam sistem SI, mol adalah jumlah zat yang mengandung banyaknya
entitas dasar (atom, molekul, atau partikel lain) sebanyak jumlah atom yang
terdapat dalam tepat 12 g (atau 0,012 kg) dari isotop karbon-12. Jumlah aktual
atom dalam 12 g karbon-12 ditentukan secara eksperimental. Bilangan ini disebut
bilangan Avogadro (NA), untuk menghormati ilmuwan Italia Amedeo
Avogadro. Nilai yang diterima saat ini adalah:
NA = 6,0221367 x 10²³
Secara umum, kita membulatkan bilangan Avogadro menjadi 6,022 x 10²³. Jadi, sama seperti satu lusin jeruk mengandung 12 jeruk, 1 mol atom hidrogen (H) mengandung 6,022 x 10²³ atom H.
Kita telah mengetahui bahwa 1 mol atom karbon-12 memiliki massa tepat 12 g dan mengandung 6,022 x 10²³ atom. Massa karbon-12 ini adalah massa molar (M), didefinisikan sebagai massa (dalam gram atau kilogram) dari 1 mol entitas (seperti atom atau molekul) dari suatu zat. Perhatikan bahwa massa molar karbon-12 (dalam gram) secara numerik sama dengan massa atomnya dalam sma. Demikian juga, massa atom natrium (Na) adalah 22,99 sma dan massa molarnya adalah 22,99 g; massa atom fosfor adalah 30,97 sma dan massa molarnya adalah 30,97 g; dan seterusnya. Jika kita mengetahui massa atom suatu unsur, maka kita juga mengetahui massa molarnya.
Jika diketahui massa molar dan bilangan Avogadro, maka kita dapat menghitung massa satu atom dalam gram. Sebagai contoh, kita tahu massa molar karbon-12 adalah 12,00 g dan terdapat 6,022 x 10²³ atom karbon-12 dalam 1 mol zat; oleh karena itu, massa satu atom karbon-12 dapat dihitung dengan persamaan:
Kita dapat menggunakan hasil ini untuk menentukan hubungan antara satuan massa atom dan gram. Karena massa setiap atom karbon-12 adalah tepat 12 sma, jumlah satuan massa atom yang setara dengan 1 gram adalah
Jadi,
1 gram karbon-12 = 6,022 x 10²³ sma karbon-12
dan
1 sma karbon-12 = 1,661 x 10⁻²⁴ g karbon-12
Contoh ini menunjukkan bahwa bilangan Avogadro dapat digunakan untuk mengonversi dari satuan massa atom ke massa dalam gram dan sebaliknya.
Pengertian bilangan Avogadro dan massa molar memungkinkan kita untuk melakukan konversi antara massa atom dan mol dan antara mol dan jumlah atom (Gambar 3.2). Kita akan menggunakan faktor konversi berikut dalam perhitungan:
di mana X mewakili simbol suatu unsur. Dengan menggunakan faktor konversi yang tepat, kita dapat mengonversi suatu kuantitas ke kuantitas lainnya.
Hubungan antara massa (m dalam gram) dari suatu unsur dengan jumlah mol suatu unsur (n) dan antara jumlah mol suatu unsur dengan jumlah atom (N) dari suatu unsur. M adalah massa molar (g/mol) dari unsur dan NA adalah bilangan Avogadro.
3.3 Massa Molekul[kembali]
Jika
kita mengetahui massa atom dari komponen atom, kita dapat menghitung massa
sebuah molekul. Massa molekul adalah jumlah massa atom (dalam sma) pada
molekul. Contohnya, 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 dari setiap unsur dengan jumlah atom unsur yang ada dalam molekul dan menjumlahkan semua unsur.
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.
Metode yang paling langsung dan paling akurat untuk menentukan massa atom dan molekul adalah spektrometri massa.
Spektrometri massa adalah alat yang digunakan untuk menentukan
massa atom atau
molekul, yang ditemukan oleh
Francis William Aston pada tahun 1919. Prinsip kerja alat ini adalah pembelokan partikel bermuatan dalam medan magnet. Spektroskopi massa adalah suatu teknik analisis dengan prinsip dasar membuat suatu molekul netral menjadi bermuatan sehingga bisa dideteksi. Tujuan utama dari spektroskopi massa adalah mengetahui berat molekul. Informasi yang diperoleh dari spektrum MS adalah berat ion, yakni massa molekul isolat ditambah atau dikurangi sumber ion. Berat ion biasanya disajikan dalam [M+H]
+ atau [M+OH]
- atau dalam bentuk radikal [M
*]
+. Berat molekul sesungguhnya diperkirakan bertambah satu atau berkurang satu angka yang mendekati. Adakalanya ionisasi melalui penambahan berat molekul air.
Spektrometer massa pertama, dikembangkan pada 1920-an oleh fisikawan Inggris FW Aston, † kasar menurut standar saat ini. Namun demikian, itu memberikan bukti yang tak terbantahkan tentang keberadaan isotop — neon-20 (massa atom 19,9924 amu dan kelimpahan alam 90,92 persen) dan neon-22 (massa atom 21,9914 amu dan kelimpahan alam 8,82 persen). Ketika spektrometer massa yang lebih canggih dan sensitif tersedia, para ilmuwan terkejut menemukan bahwa neon memiliki isotop stabil ketiga dengan massa atom 20,9940 amu dan kelimpahan alami 0,257 persen (Gambar 3.4). Contoh ini menggambarkan betapa pentingnya akurasi eksperimental bagi sains kuantitatif seperti kimia. Eksperimen awal gagal mendeteksi neon-21 karena kelimpahan alaminya hanya 0,257 persen. Dengan kata lain, hanya 26 dari 10.000 atom Ne yang merupakan neon-21. Massa molekul dapat ditentukan dengan cara yang sama dengan spektrometer massa.
CARA KERJA
Sampel dalam bentuk gas mula-mula ditembaki dengan berkas elektron berenergi tinggi. Perlakuan ini menyebabkan atom atau molekul sampel berionisasi (melepas elektron sehingga menjadi ion positif). Ion-ion positif ini kemudian dipercepat oleh suatu beda potensial dan diarahkan ke dalam suatu medan magnet melalui suatu celah sempit. Di dalam medan magnet, ion-ion tersebut akn mengalami pembelokan yang bergantung kepada:
- Kuat medan listrik yang mempercepat aliran ion. Makin besar potensial listrik yang digunakan, makin besar kecepatan ion dan makin kecil pembelokan.
- Kuat medan magnet. Makin kuat magnet, makin besar pembelokan.
- Massa partikel (ion). Makin besar massa partikel, makin kecil pembelokan.
- Muatan partikel. Makin besar muatan, makin besar pembelokan.
Tahap-tahap menghitung dengan Spektrometri massa
Seperti yang telah diketahui, bahwa rumus senyawa memberikan informasi tentang jumlah atom dari setiap unsur yang terdapat dalam satu satuan senyawa tersebut. Namun, jika digunakan untuk tujuan eksperimen laboratorium perlu diuji terlebih dahulu kemurnian senyawa tersebut. Berdasarkan rumus kimianya dapat dihitung persen masing-masing unsur dari total massa senyawa. Kemudian, dapat dibandingkan hasilnya dengan persen komposisi yang diperoleh secara eksperimental untuk sampel yang digunakan, sehingga 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, persen komposisi 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 masing-masing adalah 34,02 g, 1,008 g, dan 16,00 g. Oleh karena itu, persen komposisi senyawa H₂O₂ dihitung sebagai berikut:
Jumlah persentase adalah 5,926% + 94,06% = 99,99%.
Perbedaan kecil dari 100 persen adalah karena cara pembulatan massa molar dari
unsur. Jika digunakan rumus empiris HO untuk perhitungan, akan didapatkan
persentase yang sama. Hal ini disebabkan karena baik rumus molekul maupun rumus
empiris memberikan informasi tentang persen komposisi dari total massa senyawa.
Prosedur yang digunakan dalam contoh dapat dibalik jika perlu. Dengan mengingat persen komposisi massa senyawa, kita dapat menentukan rumus empiris senyawa.
4. Percobaan
Langkah-langkah percobaan simulasi pada proteus :
1. Tambahkan seluruh alat dan bahan yang diperlukan dari library
2. Susun pada schematic capture
3. Ganti besaran resistor menjadi 220 ohm dan relay menjadi 5V
4. Hubungkan :
· pin Out sensor MQ-6 dengan resistor
· lanjut base transistor pertama
· emitter transistor pertama dengan base transistor kedua,
· pin GND sensor MQ-6 dengan batrai, lalu dengan pin out LM7805, tak lupa dicabangkan dengan ground pada LM7805, cabangkan dengan buzzer, cabangkan dengan emitter transistor kedua, dan juga dengan ground
· collector transistor pertama dengan input LM7805, dicabangkan juga dengan LED dan relay
· collector transistor kedua juga dengan relay
· testpin dengan logicstate
· pin Vcc dengan power
5. Lalu upload file hex library sensor MQ-6
6. Run pada proteus
5. Video
6. Download File
Download file rangkaian disini
Download video disini
Download sensor MQ-6 datasheet disini
Download LM7805 datasheet disini
Download NPN datasheet disini
Download relay datasheet disini
Download resistor datasheet disini
Download LED datasheet disini
Download library sensor MQ-6 disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar