Stoikiometri

Diposting pada

Pengertian Stoikiometri

Kata “stoikiometri” berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata stoicheion yang berarti unsur dan kata metron yang berarti mengukur. Stoikiometri adalah cabang ilmu kimia yang membahas tentang hubungan kuantitatif yang ada antara pereaksi (reaktan) dan produk (hasil reaksi) dalam suatu reaksi kimia. Reaktan adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, sedangkan produk adalah zat-zat yang dihasilkan dalam reaksi kimia.

Jenis-Jenis Stoikiometri

Ada tiga macam stoikiometri dalam kimia, yaitu stoikiometri reaksi, stoikiometri komposisi (senyawa), dan stoikiometri gas. Berikut ini penjelasan lengkap ketiga jenis stoikiometri tersebut.
  •  Stoikiometri Reaksi

Stoikiometri reaksi membahas tentang hubungan kuantitatif antara zat yang terlibat dalam suatu reaksi kimia. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia antara gas nitrogen dan hidrogen berikut ini.
N2 + 3H2  2NH3
Dalam contoh di atas, nitrogen dan hidrogen bereaksi untuk membentuk amonia (NH3). Pada reaksi tersebut menggambarkan perbandingan (rasio) kuantitatif antara molekul nitrogen, hidrogen dan amonia adalah 1 : 3 : 2. Stoikiometri reaksi ini sering digunakan untuk menyetarakan persamaan reaksi.
  • Stoikiometri Komposisi (Senyawa)

Stoikiometri komposisi atau stoikiometri senyawa membahas tentang hubungan kuantitatif massa atau jumlah zat antar unsur dalam suatu senyawa. Misalnya, stoikiometri komposisi menggambarkan jumlah zat nitrogen dengan hidrogen yang bergabung menjadi amonia kompleks. Yaitu 1 mol nitrogen dan 3 mol hidrogen dalam setiap 2 mol amonia. Mol adalah satuan yang digunakan dalam kimia untuk jumlah zat.
  • Stoikiometri Gas

Jenis stoikiometri ini berkaitan dengan reaksi kimia yang melibatkan gas, di mana gas pada suhu, tekanan, dan volume tertentu dapat dianggap sebagai gas ideal. Persamaan gas ideal dituliskan sebagai berikut.
PV = nRT
Keterangan:
P = tekanan (atm)
V = volume gas (liter)
n = jumlah mol (mol)
R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K

T = 0 °C = 273 K


STOIKIOMETRI LARUTAN

  • PERSAMAAN ION

Suatu cara pemaparan reaksi kimia yang melibatkan larutan elektrolit disebut persamaan ion. Dalam persamaan ion, zat elektrolit kuat dituliskan sebagai ion-ionnya yang terpisah, sedangkan elektrolit lemah, gas, dan zat padat tetap ditulis sebagai molekul atau senyawa netral tak terionkan.

contoh soal

Tulislah reaksi rumus dan reaksi ion untuk reaksi ;

karbon dioksida dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium karbonat dan air.

jawab :

CO2(g) + NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l) (belum setara)

CO2(g) + 2NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l) (setara)

Keterangan : NaOH dan Na2CO3 tergolong elektrolit kuat, maka ;

Persamaan ion lengkap :

CO2(g) + 2Na+(aq) + 2OH(aq) 2Na+(aq) +CO32-(aq) + H2O(l)

Persamaan ion bersih :

CO2(g) + 2OH(aq) CO32-(aq) + H2O(l)


SIFAT BERBAGAI MACAM ZAT

Ada tidaknya reaksi dapat diketahui melalui pengamatan. Namun demikian, jika mengetahui sifat-sifat zat yang dicampurkan, kita dapat menentukan terjadi-tidaknya reaksi. Untuk dapat meramalkan reaksi dalam larutan elektrolit, perlu pemahaman tentang berbagai hal berikut :

  1. Jenis zat yang direaksikan
  2. Kelarutan elektrolit
  3. Kekuatan elektrolit
  4. Senyawa-senyawa hipotesis
  5. Deret keaktifan logam

Jenis Zat Pereaksi

  • Asam

Asam adalah zat-zat yang dalam air menghasilkan ion H+ dan ion sisa asam.

contoh :

HCl dan H2SOyang mengion sebagai berikut :

HCl(aq) H+(aq) + Cl(aq)

H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO42-(aq)

  • Basa

Basa adalah zat-zat yang dalam air menghasilkan ion OH- dan suatu kation logam.

contoh :

NaOH dan Ca(OH)2

NaOH(aq) Na+(aq) + OH(aq)

Ca(OH)2(aq) Ca2+(aq) + 2OH(aq)

  • Garam

Garam adalah suatu senyawa ion yang terdiri dari kation basa dan anion asam.

contoh :

NaCl, Ca(NO3)2, dan Al2(SO4)3

NaCl(aq) Na+(aq) + Cl(aq)

Ca(NO3)2(aq) Ca2+(aq) + 2NO3(aq)

Al2(SO4)3(aq) 2Al3+(aq) + 3SO42-(aq)


Oksida Basa dan Oksida Asam

Senyawa yang tersusun dari suatu unsur dengan oksigen disebut oksida. Bergantung pada jenis unsurnya (logam atau nonlogam), oksida dapat dibedakan atas oksida logam dan oksida nonlogam. Oksida logam yang bersifat basa disebut oksida basa. Oksida nonlogam yang bersifat asam disebut oksida asam.

  1. Oksida Basa

Oksida basa tergolong senyawa ion, terdiri dari kation logam dan anion oksida (O2-).

contoh :

Na2O dan CaO

Na2O mengandung ion Na+ dan O2-, sedangkan CaO terdiri dari ion Ca2+

dan O2-

  1. Oksida Asam

Oksida asam merupakan senyawa molekul dan dapat bereaksi dengan air membentuk asam.

contoh :

Oksida Asam Rumus Asam
SO2 H2SO3
SO3 H2SO4
N2O3 HNO2
N2O5 HNO3
  1. Logam

Logam bertindak sebagai spesi yang melepas elektron. Pelepasan elektron akan menghasilkan ion logam. Jumlah elektron yang dilepaskan bergantung pada bilangan oksidasi logam tersebut.

contoh :

Natrium melepas 1 elektron membentuk ion Na+

Kalsium melepas 2 elektron membentuk ion Ca2+

  1. Kelarutan Elektrolit

Semua asam mudah larut dalam air. Adapun basa dan garam ada yang mudah larut dan ada pula yang sukar larut.

  1. Kekuatan Elektrolit

Asam basa yang tergolong elektrolit kuat adalah :

Asam kuat : HCl, H2SO4, HNO3, HBr, HI, dan HClO4

Basa kuat : NaOH, KOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2

(semua basa dari golongan IA dan IIA, kecuali Be(OH)2).

  1. Senyawa-senyawa Hipotesis

Beberapa senyawa yang tidak stabil dan peruraiannya adalah :

  1. Asam

Asam karbonat (H2CO3) H2O(l) + CO2(g)

Asam nitrit (HNO2) H2O(l) + NO(g) + NO2(g)

  1. Basa

Amonium hidroksida (NH4OH) H2O(l) + NH3(g)

Perak hidroksida (2AgOH) Ag2O(s) + H2O(l)

  1. Garam

Besi (III) iodida (2FeI3) 2FeI2(aq) + I2(s)

Tembaga iodida (2CuI2) 2CuI2(s) + I2(s)

  1. Deret Keaktifan Logam

Logam mempunyai kereaktifan yang berbeda-beda. Urutan kereaktifan dari beberapa logam, dimulai dari yang paling reaktif adalah sebagai berikut :

Li–K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Zn-Cr-Fe-Ni-Sn-Pb-(H)-Cu-Hg-Ag-Pt-Au

Sebelah kiri (H) lebih aktif dibandingkan sebelah kanan (H)

  1. BERBAGAI JENIS REAKSI DALAM LARUTAN ELEKTROLIT
  2. Reaksi-Reaksi Asam-Basa
  3. Reaksi Asam dengan Basa

ASAM + BASA GARAM + AIR

  1. Reaksi Oksida Basa dengan Asam

OKSIDA BASA + ASAM GARAM + AIR

  1. Reaksi Oksida Asam dengan Basa

OKSIDA ASAM + BASA GARAM + AIR

  1. Reaksi Amonia dengan Asam

NH3 + ASAM GARAM AMONIUM

  1. Reaksi Pergantian (Dekomposisi) Rangkap

Reaksi pergantian (dekomposisi) rangkap dapat dirumuskan sebagai berikut :

AB + CD AD + CB

Senyawa AB dan CD dapat berupa asam, basa atau garam. Reaksi dapat berlangsung apabila AD atau CB atau keduanya memenuhi paling tidak satu dari kriteria berikut :

  1. sukar larut dalam air
  2. merupakan senyawa yang tidak stabil
  3. merupakan elektrolit yang lebih lemah dari AB atau CD
  4. Reaksi Redoks

Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai perubahan bilangan oksidasi.

  1. Reaksi Logam dengan Asam Kuat Encer (ex : HCl dan H2SO4)

LOGAM + ASAM KUAT ENCER GARAM + GAS H2

  1. Reaksi Logam dengan Garam

LOGAM L + GARAM MA GARAM LA + LOGAM M

Reaksi hanya akan berlangsung jika logam L terletak di sebelah kiri logam M dalam deret keaktifan logam (logam L lebih aktif daripada logam M).

  1. STOIKIOMETRI REAKSI DALAM LARUTAN
  2. Hitungan Stoikiometri Sederhana

mol = massa (gram) M = mol

Mr v (liter)

  1. Hitungan Stoikiometri dengan Pereaksi Pembatas

Jika zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu dari zat itu akan habis lebih dahulu. Zat yang habis lebih dahulu itu kita sebut pereaksi pembatas.

contoh soal :

Hitunglah massa endapan yang terbentuk dari reaksi 50ml timbel(II) nitrat 0.1M dengan 50ml KI 0.1M (Pb = 207 ; I = 127)

jawab :

  • Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) PbI2(s) + 2KNO3(aq)

menentukan pereaksi pembatas

jumlah mol Pb(NO3)2 = 50ml x 0.1M

= 5 mmol

jumlah mol KI = 50ml x 0.1M

= 5 mmol

mol Pb(NO3)2 = 5/1 = 5

koefisien Pb(NO3)2

mol KI = 5/2 = 2.5

koefisien KI

pereaksi pembatas adalah KI karena hasil pembagi KI lebih kecil

  • Jumlah mol PbI2(endapan) yang terbentuk dibandingkan dengan jumlah mol pereaksi pembatas.

Mol PbI= ½ x mol KI

= ½ x 5 mmol

= 2.5 mmol

massa PbI2 = 2.5 mmol x 461 gr/mol

= 1152.5 mg

= 1.1525 gram

  1. Hitungan Stoikiometri yang Melibatkan Campuran

Jika suatu campuran direaksikan, maka masing-masing komponen mempunyai persamaan reaksi sendiri. Pada umumnya hitungan yang melibatkan campuran diselesaikan dengan pemisalan.

contoh soal :

Sebanyak 5.1 gram campuran CaO – Ca(OH)2 memerlukan 150ml HCl 1M. Tentukanlah susunan campuran tersebut.

jawab :

CaO(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) …………………………………………… (1)

Ca(OH)2(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + 2H2O(l) …………………………………… (2)

misalkan massa CaO = x gram

dan massa Ca(OH)= (5.1 – x), maka

mol CaO = x gr

56 gr/mol

mol Ca(OH)2 = (5.1 – x)

74 gr/mol

mol HCl = 0.15 liter x 1M

= 0.15 mol

mol HCl untuk reaksi (1) = 2 x mol CaO

= 2 x x/56 mol

= x/28 mol

mol HCl untuk reaksi (2) = 2 x mol Ca(OH)2

= 2 x (5.1 – x) mol

74

= (5.1 – x) mol

37

Persamaan : x + (5.1 – x) = 0.15

28 37

37x + 142.8 -28x = 155.4

9x = 12.6

x = 1.4

Jadi, susunan campuran adalah :

CaO = x gram = 1.4 gram

Ca(OH)2 = (5.1 – x) gram = 3.7 gram

  1. TITRASI ASAM BASA

Reaksi penetralan asam-basa dapat digunakan untuk menentukan kadar (konsentrasi) berbagai jenis larutan, khususnya yang terkait dengan reaksi asam-basa. Proses penetapan kadar larutan dengan cara ini disebut titrasi asam-basa.

Sejumlah tertentu larutan asam dengan volume trtentu dititrasi dengan larutan basa yang telah diketahui konsentrasinya menggunakan indikator sebagai penunjuk titik akhir titrasi. Titik ekivalen dapat diketahui dengan bantuan indikator (tepat habis bereaksi). Titrasi dihentikan tepat pada saat indikator menunjukkan perubahan warna, saat indikator menunjukkan perubahan warna disebut titik akhir titrasi.

Contoh Soal dan Pembahasan

Dalam stoikiometri reaksi, terdapat banyak sekali materi turunan penting, di antaranya adalah reaksi kimia, hukum-hukum dasar kimia, konsep mol, rumus kimia dan perhitungan kimia. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut ini.
Tabel Materi Pokok Stoikiometri
Reaksi Kimia
Hukum Dasar Kimia
Konsep Mol
Rumus Kimia
Perhitungan Kimia
1. Persamaan reaksi
1. Hukum Lavoisier
1. Mol
1. Rumus empiris
1. Massa atom relatif
2. Penyetaraan persamaan reaksi
2. Hukum Proust
2. Massa molar
2. Rumus molekul
2. Massa molekul relatif
3. Hukum Dalton
3. Volume molar
3. Rumus hidrat
3. Kadar Unsur
4. Hukum Gay Lussac
4. Molaritas
 
4. Koefisien reaksi
 
5. Hukum Avogadro
 
 
5. Pereaksi pembatas
Nah, dalam artikel ini akan diberikan satu contoh soal dan pembahasannya dari masing-masing materi yang terdapat dalam tabel di atas. Untuk itu, silahkan kalian pelajari baik-baik dan semoga bisa paham.
Contoh Soal Persamaan Reaksi
Tentukanlah koefisien reaksi dari asam nitrat dan hidrogen sulfida menghasilkan nitorgen oksida, sulfur, dan air. Persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
HNO3(aq) + H2S(g)  NO(g) + S(s) + H2O(l )
Jawab:
Cara yang termudah untuk menentukan koefisien reaksinya adalah dengan memisalkan koefisiennya masing-masing a, b, c, d dan e sehingga:
aHNO3 + bH2 cNO + dS + eH2O
Berdasarkan reaksi di atas:
Jumlah atom N
Ruas kiri = a
Ruas kanan = c
Ruas kiri = ruas kanan, maka
a = c ………. Pers. (1)
 
Jumlah atom O
Ruas kiri = 3a
Ruas kanan = c + e
Ruas kiri = ruas kanan
3a = c + e ………. Pers. (2)
Kita subtitusikan persamaan (1) ke dalam persamaan (2)
3c = c + e
e = 3c  c
e = 2c ………. Pers. (3)
Lihat Juga : Harga Ready Mix