2. Pirimidin tersusun dari 60% karbon, 5% hidrogen, dan sisanya nitrogen (Ar C = 12; H = 1; N = 14). Jika 1 gram pirimidin mengandung 7,5 x 1021 molekul, tentukan rumus molekul pirimidin tersebut. (Bilangan Avogadro = 6,02 x 1023) 

Pada soal terdapat pirimidin yang mengandung karbon dengan kadar 60%, hidrogen dengan kadar 5%, dan sisanya nitrogen, yaitu 35%. Pertanyaannya adalah rumus molekul senyawa tersebut. Oleh sebab itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Menentukan Rumus Empiris dan Rumus Molekul.

Identifikasi Konsep

Senyawa di atas mengandung unsur dalam persen. Persen menyatakan perbandingan jumlah unsur per 100 bagian senyawa. Persen kadar unsur dalam senyawa umumnya merupakan persen massa. Persen massa (m/m) menyatakan massa unsur berbanding dengan 100 gram senyawa. Kita bisa menggunakan data persen untuk menentukan rumus molekul dari senyawa tersebut.

Sebelumnya, kamu harus tahu. Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana dari suatu senyawa, sedangkan rumus molekul adalah rumus yang menyatakan jumlah atom sesungguhnya dari suatu senyawa. Pertama, kita perlu menentukan rumus empiris sebelum mencari rumus molekulnya.

Diketahui dari soal:
Kadar C = 60%, artinya sebanyak 60 gram C terkandung dalam 100 gram senyawa
Kadar H = 5%, artinya sebanyak 5 gram H terkandung dalam 100 gram senyawa
Kadar N = 35%, artinya sebanyak 35 gram N terkandung dalam 100 gram senyawa
Ar unsur 
C = 12; H = 1; N = 14 (gram/mol)
Massa pirimidin = 1 gram
Jumlah molekul pirimidin = \(7,5\ .\ 10^{21}\)
Bilangan Avogadro = \(6,02\ .\ 10^{23}\)

Ditanya:
Rumus molekul pirimidin?

Berikut ini adalah perhitungan untuk menentukan rumus molekul pirimidin.

1) Menentukan mol pirimidin
Sebelumnya, kita perlu mengkonversikan satuan molekul dari pirimidin ke jumlah mol dengan bilangan Avogadro seperti ini.

\(Mol\ pirimidin = \frac{Jumlah\ molekul}{Bilangan\ Avogadro}\)
\(Mol\ pirimidin = \frac{7,5\ .\ 10^{21}\ molekul}{6,02\ .\ 10^{23}\ molekul/mol}\)
\(Mol\ pirimidin = 0,0124\ mol\)

2) Menentukan massa molekul relatif dari pirimidin
Kita bisa mengetahui bahwa dalam 1 gram pirimidin terdapat 0,0124 mol senyawa tersebut. Data ini selanjutnya bisa digunakan untuk mencari Mr pirimidin.

\(Mr\ pirimidin=\frac{massa}{mol}\)
\(Mr\ pirimidin=\frac{1\ gram}{0,0124\ mol}\)
\(Mr\ pirimidin=80,6\ gram/mol\)

3) Menentukan rumus empiris pirimidin
Diasumsikan, massa senyawa yang akan dihitung adalah 100 gram. Maka, kita dapat mencari perbandingan mol dari masing-masing unsur seperti ini.

\(Mol\ C = \frac{Massa\ C }{Ar\ C}\)
\(Mol\ C = \frac{60\ gram }{12\ gram/mol}\)
\(Mol\ C = 5\ mol\) 

\(Mol\ H = \frac{Massa\ H }{Ar\ H}\)
\(Mol\ H = \frac{5\ gram }{1\ gram/mol}\)
\(Mol\ H = 5\ mol\)

\(Mol\ N = \frac{Massa\ N }{Ar\ N}\)
\(Mol\ N = \frac{35\ gram }{16\ gram/mol}\)
\(Mol\ N = 1,09\ mol\)
\(Mol\ N ≈ 1\ mol\)

Berdasarkan perhitungan, kita bisa mengetahui bahwa perbandingan mol C : H : N = 5 : 5 : 1. Perbandingan mol masing-masing unsur dapat menyatakan rumus empiris. Jadinya, rumus empiris senyawa ini adalah \(C_5H_5N\).

4) Menentukan rumus molekul
Setelah mengetahui rumus empiris, kita dapat menerapkan persamaan massa molekul relatif untuk menentukan rumus molekulnya. Berikut ini perhitungan rumus molekul yang dinyatakan dalam rumus empiris dikali faktor n.

Mr senyawa = (5.Ar C + 5.Ar H + Ar N) . n
80,6 gram/mol = (5.12 + 5.1 + 14) . n
80,6 gram/mol = (60 + 5 + 14) . n
80,6 gram/mol = (79) . n
n = 1,02
n ≈ 1

Karena nilai n = 1, kita bisa tahu bahwa rumus molekul senyawa sama dengan rumus empirisnya, yaitu \(C_5H_5N\).

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, rumus molekul senyawa pirimidin adalah \(C_5H_5N\).