Rumus Empiris dan Molekul (Empirical and Molecular Formulas)

Secara umum, rumus kimia dinyatakan dengan lambang unsur dan angka indeks. Lambang unsur menunjukkan jenis unsur sedangkan angka indeks menunjukkan jumlah atau perbandingan atom-atom unsur. Angka indeks ditulis sebagai subskrip setelah lambang unsur.

Rumus kimia dibedakan menjadi rumus molekul dan rumus empiris.

Rumus Empiris (Empirical Formulas)

Rumus empiris adalah rumus kimia yang menyatakan perbandingan jumlah atom-atom yang paling kecil (sederhana). 

Tahapan penentuan rumus empiris senyawa yaitu :

1. Tentukan massa setiap unsur dalam sejumlah massa tertentu senyawa atau persen massa setiap unsur.
2. Membagi  massa setiap unsur dengan massa molar zat, sehingga diperoleh perbandingan mol setiap unsur atau perbandingan atom.
3. Mengubah perbandingan yang diperoleh menjadi bilangan yang bulat dan sederhana.

Contoh soal :

Suatu sampel senyawa mengandung 27 gram unsur aluminium dan 24 gram unsur oksigen. Tentukanlah rumus empirisnya jika diketahui: Ar Al = 27 dan O = 16.

Pembahasan

• Menentukan massa tiap unsur

Massa aluminium = 27 gram

Massa oksigen = 24 gram

• Membagi massa tiap unsur dengan massa molarnya

Ar Al = 27, maka massa molar Al adalah 27 g/mol

Ar O = 16, maka massa molar O adalah 16 g/mol

Mol Al  = massa Al/massa molar Al

              = 27 g/ 27 g/mol 

              = 1 mol

Mol O = massa O/massa molar O

            = 24 g/ 16 g/mol

            = 1,5 mol

• Mengubah perbandingan menjadi bilangan bulat dan sederhana

Mol Al : mol O = 1 : 1,5 (dikali 2, suapaya mendapatkan bilangan bulat dan sederhana)

                          = 2 : 3

• Jadi, rumus empiris sampel senyawa tersebut adalah  Al₂O₃

Suatu senyawa hidrokarbon memiliki komposisi zat 80% unsur karbon dan 20% unsur hidrogen. Tentukan rumus empirisnya jika Ar C = 12 dan Ar H = 1.

Pembahasan:

• Menentukan massa tiap unsur

Anggap saja massa senyawa hidrokarbon 100 gram

Massa karbon = 80% --> 80 g

Massa hidrogen  =20% --> 20 g

• Membagi massa tiap unsur dengan massa molarnya

Ar C = 27, maka massa molar C adalah 12 g/mol

Ar H = 1, maka massa molar H adalah 1 g/mol

Mol C  = massa C/massa molar C

             = 80 g/12 g/mol 

             = 6,67 mol

Mol H = massa H/massa molar H

          = 20 g/ 1 g/mol

           = 20 mol

• Mengubah perbandingan menjadi bilangan bulat dan sederhana

Mol C : mol H = 6,67 : 20 (dibagi perbandingan yang paling kecil, suapaya mendapatkan bilangan bulat dan sederhana)

Mol C : mol H = 6,67 : 20 (dibagi dengan 6,67)

                         = 1 : 2,98 dibulatkan

                         = 1 : 3 

• Jadi, rumus empiris sampel senyawa tersebut adalah  CH₃

Rumus Molekul (Molecular Formulas)

Rumus molekul menunjukkan jumlah atom yang bergabung dalam setiap molekul pada senyawa tersebut. Misalnya, sukrosa mempunyai rumus C₁₂H₂₂O₁₁. Rumus tersebut menunjukkan bahwa sukrosa tersusun dari karbon, hidrogen, dan oksigen. Rumus tersebut juga menunjukkan bahwa satu molekul gula tersusun dari 12 atom karbon, 22 atom hidrogen dan 11 atom oksigen.

Vitamin C tersusun dari unsur C, H, O seperti penyusun gula, tetapi jumlah atom penyusunnya berbeda. Vitamin C mempunyai rumus C₆H₈O₆, setiap satu molekul vitamin C mengandung 6 atom karbon, 8 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Meskipun gula dan vitamin C tersusun dari jenis unsur yang sama tetapi mempunyai sifat yang berbeda, hal ini disebabkan karena jumlah masing-masing unsur dalam senyawa tersebut berbeda.

Urea merupakan pupuk yang telah lama digunakan. Urea mempunyai rumus senyawa CO(NH₂)₂. Dari rumus senyawa tersebut dapat ditunjukkan bahwa urea tersusun dari unsur karbon (C), oksigen (O), nitrogen (N) dan hidrogen (H). Dalam satu molekul urea terdapat 1 atom karbon, 1 atom oksigen, 2 atom nitrogen dan 4 atom hidrogen.

Pada dasarnya rumus molekul merupakan kelipatan-kelipatan dari rumus empirisnya. Untuk menentukan rumus molekul maka:

(rumus empiris)n = rumus molekul, dimana n adalah bilangan bulat

Nilai n dapat ditentukan jika rumus empiris dan massa molekul relatif (Mr) zat diketahui.

Mr senyawa = n x (Mr rumus empiris)

Contoh soal :

Suatu senyawa  dengan rumus empiris CH (Ar C = 12 dan H = 1) mempunyai Mr = 26. Tentukan rumus molekul senyawa tersebut!

Pembahasan:

Mr senyawa = n x (Mr rumus empiris)

Mr senyawa = n x (Mr CH)

Mr senyawa = n × (Ar C + Ar H)

26 = n × (12 + 1)

26 = n × 13

n = 2 

(rumus empiris)n = rumus molekul

(CH)2 =C₂H₂

Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah C₂H₂

Tentukan rumus molekul senyawa turunan hidrokarbon yang memiliki massa sebesar 3 g dan terdiri atas 1,2 g unsur  C, 0,2 g unsur H, dan sisanya unsur O jika Mr senyawa = 60! (Ar C = 12, H = 1, dan O =16)

Pembahasan :

• Menentukan massa tiap unsur

Massa karbon = 1,2 g

Massa hidrogen  = 0,2 g

Massa oksigen = 3 – (1,2 + 0,2 ) = 1,6 g

• Membagi massa tiap unsur dengan massa molarnya

Ar C = 27, maka massa molar C adalah 12 g/mol

Ar H = 1, maka massa molar H adalah 1 g/mol

Ar O = 16, maka massa molar O adalah 16 g/mol

Mol C  = massa C/massa molar C

             = 1,2 g/12 g/mol 

             = 0,1 mol

Mol H = massa H/massa molar H

          = 0,2 g/ 1 g/mol

           = 0,2 mol

Mol O = massa O/massa molar O

           = 1,6 g/ 16 g/mol

            = 0,1 mol

• Mengubah perbandingan menjadi bilangan bulat dan sederhana

mol C : mol H : mol O = 0,1 : 0,2 : 0,1  (dibagi perbandingan yang paling kecil, suapaya mendapatkan bilangan bulat dan sederhana)

mol C : mol H : mol O = 0,1 : 0,2 : 0,1  (dibagi dengan 0,1 )

                                        = 1 : 2 : 1

• Jadi, rumus empiris sampel senyawa tersebut adalah  CH₂O

Mr senyawa = n x (Mr rumus empiris)

Mr senyawa = n x (Mr CH₂O)

Mr senyawa = n × (Ar C + (2 x Ar H) + Ar O)

60 = n × (12 + (2 x 1) + 16)

60 = n × 30

n = 2 

(rumus empiris)n = rumus molekul

(CH₂O)2 = C₂H₄O₂

• Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah C₂H₄O₂