Rumus Empiris – Untuk memahami senyawa yang tersusun dari unsur-unsur kimia, memahami rumus empiris dan rumus molekul menjadi sangat penting bagi kalian. Simak, yuk!
Tahukah kamu bahwa semua benda hidup maupun benda tersusun atas molekul-molekul. Molekul adalah kombinasi netral dari dua atom atau lebih dengan komposisi tertentu melalui ikatan kimia.
Air yang kamu minum setiap hari mengandung molekul H2O, udara yang kamu hirup mengandung molekul gas oksigen atau O2. Komposisi jumlah atom yang menyusun suatu molekul dapat ditentukan menggunakan rumus empiris dan rumus molekul. Berikut rincian penjelasan selengkapnya.
Rumus Kimia
Rumus kimia merupakan informasi terkait komposisi unsur-unsur yang menyusun suatu senyawa. Bisa dikatakan bahwa, rumus kimia merupakan identitas suatu senyawa atau molekul.
Penulisan rumus kimia terdiri dari gabungan huruf yang merupakan lambang unsur dan angka yang mewakili komposisi unsur yang ada dalam senyawa.
Misalnya, etana yang memiliki komposisi unsur terdiri dari 2 atom karbon yang saling berikatan kovalen tunggal. Dan setiap atom karbon berikatan kovalen tunggal dengan 3 atom hidrogen, jika dituliskan rumus kimia etana menjadi CH3-CH3 atau C2H6.
Rumus kimia senyawa etena dituliskan sebagai CH2-CH2 atau C2H4, dimana satu atom karbon berikatan kovalen rangkap dengan atom karbon lainnya dan setiap atom karbon hanya mengikat 2 atom hidrogen.
Secara umum rumus kimia terbagi menjadi dua yaitu rumus molekul dan rumus empiris. Kita akan bahas detailnya satu per satu beserta contoh senyawa-senyawa yang mudah untuk kalian pahami. Akan dibahas pula kaitan antara rumus molekul dan rumus empiris dengan penentuan kadar suatu unsur.
Rumus Molekul
Rumus molekul didefinisikan sebagai jenis atom dan jumlah tiap atom yang menyusun suatu molekul atau senyawa. Rumus molekul merupakan kelipatan bulat (kelipatan satu, dua, tiga, dan seterusnya) dari rumus empiris.
Sebagai contoh, rumus molekul asam asetat yaitu CH3COOH terdiri dari 2 atom karbon, 4 atom hidrogen, dan 2 atom oksigen. Rumus molekul gas metana yaitu CH4 terdiri dari 1 atom karbon dan 4 atom hidrogen.
Rumus Empiris
Rumus empiris senyawa didefinisikan sebagai rumus kimia yang hanya menunjukkan jumlah atom relatif dari atom-atom dalam suatu molekul. Dimana rumus empiris selalu memberikan rasio (perbandingan) bilangan bulat terkecil dan sederhana.
Misalnya, rumus molekul dari hidrogen peroksida adalah H2O2 dengan rumus empirisnya adalah HO. Rumus molekul dari etilen adalah C2H4 dengan rumus empiris CH2. Tabel berikut beberapa contoh rumus empiris dan rumus molekul dari beberapa senyawa.
| No | Senyawa | Rumus Molekul | Rumus Empiris |
| 1 | Air | H2O | H2O |
| 2 | Asetilen | C2H2 | CH |
| 3 | Karbon Dioksida | CO2 | CO2 |
| 4 | Hidrogen Peroksida | H2O2 | HO |
| 5 | Benzena | C6H6 | CH |
| 6 | Etana | C2H6 | CH3 |
| 7 | Propana | C3H8 | C3H8 |
Pada banyak molekul atau senyawa, rumus molekul identik dengan rumus empirisnya, misalnya pada molekul air (H2O), gas karbondioksida (CO2) dan propana (C3H8).
Rumus empiris merupakan rumus kimia sebenarnya dari suatu senyawa. Saat ahli kimia menganalisis senyawa yang tidak diketahui, langkah awal adalah menentukan rumus empiris senyawa tersebut.
Dari tabel di atas terdapat pola yang bisa kalian pelajari, saat rumus molekul suatu senyawa diketahui dengan mudah kita langsung dapat menentukan rumus empiris senyawa tersebut. Tapi tidak berlaku sebaliknya, dimana kalian tidak bisa menentukan rumus molekul hanya dari melihat rumus empiris kecuali terdapat informasi tambahan mengenai senyawa tersebut.
Rumus Empiris dan Kadar unsur dalam Senyawa
Suatu senyawa tentunya memiliki kadar dari tiap-tiap unsur yang menyusun senyawa tersebut. Dengan hanya melihat perbandingan/rasio tiap unsur dari suatu senyawa, kalian tidak akan bisa mengetahui berapa kadar masing-masing dari unsur-unsur penyusun senyawa secara pasti.
Massa Molar
Untuk mengetahui kadar tiap unsur penyusun suatu senyawa, kalian perlu mengetahui massa molar senyawa (Mr) terlebih dahulu. Massa molar adalah massa dari satu mol senyawa dalam gram. Dimana merujuk pada massa 1 mol karbon-12 adalah tepat 12 gram.
Demikian pula pada atom kalsium yang memiliki massa 40,08 sma yang juga memiliki massa molar yaitu 40,08 gram. Secara umum, massa molar suatu atom dalam gram sama dengan massa atom dalam sma (satuan massa atom).
Sehingga massa molar senyawa atau massa molekul relatif (Mr) merupakan jumlah dari seluruh massa molar atom (Ar) penyusun senyawa. Berikut contoh perhitungan dari Mr suatu senyawa.
1. Hitunglah massa molekul relatif dari garam dapur (NaCl), jika diketahui Ar Na = 23 g/mol dan Ar Cl = 35,5 g/mol !
Jawaban:
Mr NaCl = (1 . Ar Na) + (1 . Ar Cl)
= (1 . 23 g/mol) + (1. 35,5 g/mol)
= 58,5 g/mol
2. Hitunglah massa molekul relatif dari glukosa (C6H12O6), jika diketahui Ar C = 12 g/mol; Ar H = 1 g/mol; Ar O = 16 g/mol
Jawaban:
Mr C6H12O6 = (6. Ar C) + (12 . Ar H) + (6. Ar O)
= (6 . 12 g/mol) + (12 . 1 g/mol) + (6 . 16 g/mol)
= 180 g/mol
Kadar Unsur dalam Senyawa
Para ahli kimia terkadang diharuskan untuk menentukan persentase komposisi atau kadar tiap unsur dalam suatu senyawa. Perhitungan kadar tiap unsur dalam senyawa dapat langsung dilakukan jika rumus kimianya diketahui. Rumus yang digunakan untuk menentukan kadar unsur sebagai berikut:
Kadar unsur X (%) = n x massa molar unsurmassa molar senyawa x 100%
= n x Ar XMrx 100%
Contoh soal
1. Tentukan kadar unsur karbon, hidrogen, dan oksigen pada senyawa C12H22O11 (Ar C =12 g/mol; Ar H = 1 g/mol; Ar O = 16 g/mol)
Jawaban:
Sebagai langkah awal, hitunglah terlebih dahulu massa molekul relatif dari senyawa C12H22O11
Mr C12H22O11 = (12. Ar C) + (22 . Ar H) + (11. Ar O)
= (12 . 12 g/mol) + (22 . 1 g/mol) + (11 . 16 g/mol)
= 342 g/mol
Kadar unsur C = n x Ar XMrx 100%
% C = 12 x 12 g/mol342 g/mol = 42,1%
Kadar unsur H = n x Ar XMrx 100%
% H = 22 x 1 g/mol342 g/mol = 6,4%
Kadar unsur O = n x Ar XMrx 100%
% O = 11 x 16 g/mol342 g/mol = 51,5%
Sebagai pengingat, jumlah persentase kadar tiap unsur dalam suatu senyawa totalnya yaitu 100%. Sama halnya jumlah kadar C, H, dan O dalam senyawa C12H22O11 adalah 100%.
Bentuk soal dari penentuan kadar unsur dalam senyawa tidak hanya seperti yang kita bahas di no.1 di atas. Bentuk soal lainnya yaitu menentukan massa tiap unsur dalam suatu senyawa seperti contoh berikut.
2. Tentukan massa masing-masing unsur dalam senyawa Fe2(SO4)3 sebanyak 200 gram ! (Ar Fe = 56 g/mol; Ar S = 32 g/mol; Ar O = 16 g/mol)
Jawaban:
Cara I
Mol Fe2(SO4)3 = 200 gram Fe2(SO4)3 x 1 mol Fe2(SO4)3400 gram Fe2(SO4)3
= 0,5 mol
Dalam 0,5 mol Fe2(SO4)3 terdapat:
- Mol Fe = 2 x 0,5 mol = 1 mol
Massa Fe = 1 mol x 56 g/mol = 56 gram
- Mol S = 3 x 0,5 mol = 1,5 mol
Massa S = 1,5 mol x 32 g/mol = 48 gram
- Mol O = 12 x 0,5 mol = 6 mol
Massa O = 6 mol x 16 g/mol = 96 gram
Cara 2
Dalam 1 mol Fe2(SO4)3 terdapat 2 mol Fe, 3 mol S, dan 12 mol O dan massa Fe2(SO4)3 = 200 gram.
Massa Fe : S : O = (2 mol x 56 g/mol) : (3 mol x 32 g/mol) : (12 mol x 16 g/mol)
= 112 : 96 : 192
Jumlah perbandingan = 400 = Mr Fe2(SO4)3
- Massa Fe = 112400 x 200 gram = 56 gram
- Massa S = 96400 x 200 gram = 48 gram
- Massa O = 192400 x 200 gram = 96 gram
Penentuan Rumus Empiris dan Rumus Molekul dari Kadar Unsur
Dengan menggunakan konsep mol dan massa molar, kalian sudah bisa menentukan kadar unsur dalam suatu senyawa dan dapat dilanjutkan untuk menentukan rumus empiris dan rumus molekul suatu senyawa.
Rumus empiris hanya menerangkan rasio dari atom-atom penyusun suatu senyawa, sehingga bisa jadi terdapat banyak senyawa yang memiliki rumus empiris yang sama. Berikut adalah contoh dari penentuan rumus empiris dan rumus molekul dari kadar tiap unsur dalam senyawa.
Contoh:
1. Tentukan rumus empiris suatu senyawa yang mengandung 30,45% nitrogen dan 69,55% oksigen. Jika diketahui massa molar senyawa berkisar pada 92 g/mol, tentukan pula rumus molekul senyawa tersebut.
Jawaban:
Rumus empiris senyawa diketahui mengandung unsur N dan unsur O yaitu NxOy Massa molar atom N dan O adalah 14,01 g/mol dan 16,00 g/mol. 100 gram senyawa yang terdiri dari 30,45% nitrogen dan 69,55% oksigen berarti terdapat 30,45 gram N dan 69,55 gram O.
Jumlah mol N = kadar unsur N x massa senyawa massa molar N = 30,45% x 100 g14,01 g/mol= 2,173 mol
Jumlah mol O = kadar unsur N x massa senyawa massa molar N = 69,55% x 100 g16,00 g/mol= 4,347 mol
Dari perhitungan jumlah mol di atas diperoleh rasio mol N : mol O yaitu 2,173 : 4,347. Bilangan tersebut bisa dibagi dengan menggunakan angka yang lebih kecil dari dua untuk mendapatkan bilangan bulat yang sekecil mungkin. Sehingga diperoleh 1 : 2,173 atau 1 : 2, maka rumus empiris dari senyawa tersebut adalah NO2
Untuk menentukan rumus molekul senyawa, kalian bisa menggunakan kisaran massa molar senyawa yaitu 92 g/mol dan massa molar NO2
Mr NO2 = (1 x Ar N) + (2 x Ar O)
= (1 x 14 g/mol) + (2 x 16 g/mol) = 46 g/mol
Mr rumus molekul = x . Mr rumus empiris
92 = x . 46
x = 2
Oleh karena rumus molekul = (rumus empiris)x maka rumus molekul senyawa menjadi (NO2)2 = N2O4
2. Diketahui data yang diperoleh dari analisis suatu senyawa adalah sebagai berikut: karbon 84% dan hidrogen 16%. Massa molekul relatif senyawa = 98 g/mol. Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut! ((Ar C = 12 g/mol; Ar H = 1 g/mol)
Jawaban:
Total kadar unsur dalam suatu senyawa yaitu 100%, jadi dapat diasumsikan massa senyawa CxHy = 100 gram. Sehingga:
84% karbon mengandung = 84100 x 100 gram = 84 gram
16% hidrogen mengandung = 16100 x 100 gram = 16 gram
Penentuan mol karbon dan mol hidrogen
Mol karbon = 84 gram C x 1 mol C12 gram C = 84 mol12 = 7 mol C
Mol hidrogen = 16 gram H x 1 mol H1 gram H = 16 mol1 = 16 mol H
Dari perhitungan jumlah mol di atas diperoleh rasio mol C : mol H yaitu 7 : 16. Bilangan tersebut bisa dibagi dengan menggunakan angka tujuh untuk mendapatkan bilangan bulat yang sekecil mungkin. Sehingga diperoleh 1 : 2,3 atau 1 : 2, maka rumus empiris dari senyawa tersebut adalah CH2
Untuk menentukan rumus molekul senyawa, kalian bisa menggunakan kisaran massa molar senyawa yaitu 98 g/mol dan massa molar atau massa molekul relatif CH2
Mr CH2 = (1 x Ar C) + (2 x Ar H)
= (1 x 12 g/mol) + (2 x 1 g/mol) = 14 g/mol
Mr rumus molekul = x . Mr rumus empiris
98 = x . 14
x = 7
Oleh karena rumus molekul = (rumus empiris)x maka rumus molekul senyawa menjadi (CH2)7 = C7H14
FAQ
Materi mengenai rumus empiris dan rumus molekul biasa kalian pahami dengan baik jika sudah paham mengenai konsep mol dan penentuan massa molar suatu senyawa. Kedua konsep tersebut sebagian besar telah kalian pelajari sebelum masuk dalam pembahasan materi rumus empiris dan rumus molekul. Demikianlah pembahasan lengkap mengenai rumus empiris dan rumus molekul. Memahami materi ini tidak susah jika kalian rajin berlatih menjawab soal-soal terkait penentuan rumus empiris dan rumus molekul. Saat kalian tidak paham, kamu bisa menyaksikan penjelasan lengkapnya pada video dibawah ini.