STOIKIOMETRI adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan
STOIKIOMETRI adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari hubungan kuantitatif dari komposisi zat-zat kimia dan reaksi-reaksinya. HUKUM-HUKUM DASAR ILMU KIMIA 1. HUKUM KEKEKALAN MASSA = HUKUM LAVOISIER "Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap". Contoh: hidrogen + oksigen (4 g) (32 g) hidrogen oksida (36 g) 2. HUKUM PERBANDINGAN TETAP = HUKUM PROUST "Perbandingan massa unsur-unsur dalam tiap-tiap senyawa adalah tetap"
Contoh: a. Pada senyawa NH 3 : massa N : massa H = 1 Ar. N : 3 Ar. H = 1 (14) : 3 (1) = 14 : 3 b. Pada senyawa SO 3 : massa S : massa 0 = 1 Ar. S : 3 Ar. O = 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 3 Keuntungan dari hukum Proust: bila diketahui massa suatu senyawa atau massa salah satu unsur yang membentuk senyawa tersebut make massa unsur lainnya dapat diketahui. Contoh: Berapa kadar C dalam 50 gram Ca. CO 3 ? (Ar: C = 12; 0 = 16; Ca=40) Massa C = (Ar C / Mr Ca. CO 3) x massa Ca. CO 3 = 12/100 x 50 gram = 6 gram Kadar C = massa C / massa Ca. CO 3 x 100% = 6/50 x 100 % = 12%
3. HUKUM PERBANDINGAN BERGANDA = HUKUM DALTON "Bila dua buah unsur dapat membentuk dua atau lebih senyawa untuk massa salah satu unsur yang sama banyaknya maka perbandingan massa unsur kedua akan berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana". Contoh: Bila unsur Nitrogen den oksigen disenyawakan dapat terbentuk, NO dimana massa N : 0 = 14 : 16 = 7 : 8 NO 2 dimana massa N : 0 = 14 : 32 = 7 : 16 Untuk massa Nitrogen yang same banyaknya maka perbandingan massa Oksigen pada senyawa NO : NO 2 = 8 : 16 = 1 : 2 4. HUKUM-HUKUM GAS Untuk gas ideal berlaku persamaan : PV = n. RT dimana: P = tekanan gas (atmosfir) V = volume gas (liter) n = mol gas R = tetapan gas universal = 0. 082 lt. atm/mol Kelvin T = suhu mutlak (Kelvin)
Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan kondisi tertentu dicerminkan dengan hukum-hukum berikut: a. HUKUM BOYLE Hukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengan n 1 = n 2 dan T 1 = T 2 ; sehingga diperoleh : P 1 V 1 = P 2 V 2 Contoh: Berapa tekanan dari 0 5 mol O 2 dengan volume 10 liter jika pada temperatur tersebut 0. 5 mol NH 3 mempunyai volume 5 liter den tekanan 2 atmosfir ? Jawab: P 1 V 1 = P 2 V 2 2. 5 = P 2. 10 �P 2 = 1 atmosfir b. HUKUM GAY-LUSSAC "Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai bilangan bulat den sederhana". Jadi untuk: P 1 = P 2 dan T 1 = T 2 berlaku : V 1 / V 2 = n 1 / n 2
Contoh: Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N 2) jika pada kondisi tersebut 1 liter gas hidrogen (H 2) massanya 0. 1 g. Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14 Jawab: V 1/V 2 = n 1/n 2 � 10/1 = (x/28) / (0. 1/2) �x = 14 gram Jadi massa gas nitrogen = 14 gram. c. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC Hukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu den diturukan dengan keadaan harga n = n 2 sehingga diperoleh persamaan: P 1. V 1 / T 1 = P 2. V 2 / T 2 d. HUKUM AVOGADRO "Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumenya sama mengandung jumlah mol yang sama. Dari pernyataan ini ditentukan bahwa pada keadaan STP (0 o C 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya 22. 4 liter volume ini disebut sebagai volume molar gas. Contoh: Berapa volume 8. 5 gram amoniak (NH 3) pada suhu 27 o C dan tekanan 1 atm ? (Ar: H = 1 ; N = 14)
Jawab: 85 g amoniak = 8. 5/ 17 mol = 0. 5 mol Volume amoniak (STP) = 0. 5 x 22. 4 = 11. 2 liter Berdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac: P 1. V 1 / T 1 = P 2. V 2 / T 2 1 x 112. 1 / 273 = 1 x V 2 / (273 + 27) �V 2 = 12. 31 liter B. MASSA ATOM DAN MASSA RUMUS 1. Massa Atom Relatif (Ar) merupakan perbandingan antara massa 1 atom dengan 1/12 massa 1 atom karbon 12 2. Massa Molekul Relatif (Mr) merupakan perbandingan antara massa 1 molekul senyawa dengan 1/12 massa 1 atom karbon 12. Massa molekul relatif (Mr) suatu senyawa merupakan penjumlahan dari massa atom unsur-unsur penyusunnya. Contoh: Jika Ar untuk X = 10 dan Y = 50 berapakah Mr senyawa X 2 Y 4 ? Jawab: Mr X 2 Y 4 = 2 x Ar. X + 4 x Ar. Y = (2 x 10) + (4 x 50) = 220
C. KONSEP MOL 1 mol adalah satuan bilangan kimia yang jumlah atom-atomnya atau molekulnya sebesar bilangan Avogadro dan massanya = M r senyawa itu. Jika bilangan Avogadro = L maka : L = 6. 023 x 1023 1 mol atom = L buah atom, massanya = Ar atom tersebut. 1 molekul = L buah molekul massanya = Mr molekul tersehut. Massa 1 mol zat disebut sebagai massa molar zat Contoh: Berapa molekul yang terdapat dalam 20 gram Na. OH ? Jawab: Mr Na. OH = 23 + 16 + 1 = 40 mol Na. OH = massa / Mr = 20 / 40 = 0. 5 mol Banyaknya molekul Na. OH = 0. 5 L = 0. 5 x 6. 023 x 1023 = 3. 01 x 1023 molekul.
D. PERSAMAAN REAKSI MEMPUNYAI SIFAT 1. Jenis unsur-unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama 2. Jumlah masing-masing atom sebelum dan sesudah reaksi selalu sama 3. Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol (khusus yang berwujud gas perbandingan koefisien juga menyatakan perbandingan volume asalkan suhu den tekanannya sama) Contoh: Tentukanlah koefisien reaksi dari HNO 3 (aq) + H 2 S (g) � NO (g) + S (s) + H 2 O (l) Cara yang termudah untuk menentukan koefisien reaksinya adalah dengan memisalkan koefisiennya masing-masing a, b, c, d dan e sehingga: a HNO 3 + b H 2 S c NO + d S + e H 2 O Berdasarkan reaksi di atas maka atom N : a = c (sebelum dan sesudah reaksi) atom O : 3 a = c + e 3 a = a + e e = 2 a atom H : a + 2 b = 2 e = 2(2 a) = 4 a ; 2 b = 3 a ; b = 3/2 a atom S : b = d = 3/2 a Maka agar terselesaikan kita ambil sembarang harga misalnya a = 2 berarti: b = d = 3, dan e = 4 sehingga persamaan reaksinya : 2 HNO 3 + 3 H 2 S 2 NO + 3 S + 4 H 2 O
HITUNGAN KIMIA Hitungan kimia adalah cara-cara perhitungan yang berorientasi pada hukum-hukum dasar ilmu kimia. Dalam hal ini akan diberikan bermacam-macam contoh soal hitungan kimia beserta pembahasanya. Contoh-contoh soal : 1. Berapa persen kadar kalsium (Ca) dalam kalsium karbonat ? (Ar: C = 12 ; O= 16 ; Ca=40) Jawab : 1 mol Ca. CO 3, mengandung 1 mol Ca + 1 mol C + 3 mol O Mr Ca. CO 3 = 40 + 12 + 48 = 100 Jadi kadar kalsium dalam Ca. CO 3 = 40/100 x 100% = 40% 2. Sebanyak 5. 4 gram logam alumunium (Ar = 27) direaksikan dengan asam klorida encer berlebih sesuai reaksi : 2 Al (s) + 6 HCl (aq) 2 Al. Cl 3 (aq) + 3 H 2 (g) Berapa gram aluminium klorida dan berapa liter gas hidrogen yang dihasilkan pada kondisi standar ?
Jawab: Dari persamaan reaksi dapat dinyatakan 2 mol Al x 2 mol Al. Cl 3 3 mol H 2 5. 4 gram Al = 5. 4/27 = 0. 2 mol Jadi: Al. Cl 3 yang terbentuk = 0. 2 x Mr Al. Cl 3 = 0. 2 x 133. 5 = 26. 7 gram Volume gas H 2 yang dihasilkan (0 o. C, 1 atm) = 3/2 x 0. 2 x 22. 4 = 94. 08 liter 3. Suatu bijih besi mengandung 80% Fe 2 O 3 (Ar: Fe=56; O=16). Oksida ini direduksi dengan gas CO sehingga dihasilkan besi. Berapa ton bijih besi diperlukan untuk membuat 224 ton besi ? Jawab: 1 mol Fe 2 O 3 mengandung 2 mol Fe maka : massa Fe 2 O 3 = ( Mr Fe 2 O 3/2 Ar Fe ) x massa Fe = (160/112) x 224 = 320 ton Jadi bijih besi yang diperlukan = (100 / 80) x 320 ton = 400 ton 4. Untuk menentukan air kristal tembaga sulfat 24. 95 gram garam tersebut dipanaskan sampai semua air kristalnya menguap. Setelah pemanasan massa garam tersebut menjadi 15. 95 gram. Berapa banyak air kristal yang terkandung dalam garam tersebut ?
Jawab : misalkan rumus garamnya adalah Cu. SO 4. x. H 2 O Cu. SO 4 + x. H 2 O 24. 95 gram Cu. SO 4. x. H 2 O = 15. 95 + x mol 15. 95 gram Cu. SO 4 = 15. 95 mol = 1 mol menurut persamaan reaksi di atas dapat dinyatakan bahwa: banyaknya mol Cu. S 04. x. H 2 O = mol Cu. SO 4; sehingga persamaannya 24. 95/ (15. 95 + x) = 1 x=9 Jadi rumus garamnya adalah Cu. S 04. 9 H 2 O Rumus Empiris dan Rumus Molekul Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana dari suatu senyawa. Rumus ini hanya menyatakan perbandingan jumlah atom-atom yang terdapat dalam molekul. Rumus empiris suatu senyawa dapat ditentukan apabila diketahui salah satu: - massa dan Ar masing-masing unsurnya - % massa dan Ar masing-masing unsurnya - perbandingan massa dan Ar masing-masing unsurnya Rumus molekul: bila rumus empirisnya sudah diketahui dan Mr juga diketahui maka rumus molekulnya dapat ditentukan
Contoh 1: Suatu senyawa C den H mengandung 6 gram C dan 1 gram H. Tentukanlah rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut bila diketahui Mr nya = 28 ! Jawab: mol C : mol H = 6/12 : 1/1 = 1/2 : 1 = 1 : 2 Jadi rumus empirisnya: (CH 2)n Bila Mr senyawa tersebut = 28 maka: 12 n + 2 n = 28 14 n = 28 n=2 Jadi rumus molekulnya : (CH 2)2 = C 2 H 4 Contoh 2: Untuk mengoksidasi 20 ml suatu hidrokarbon (Cx. Hy) dalam keadaan gas diperlukan oksigen sebanyak 100 ml dan dihasilkan CO 2 sebanyak 60 ml. Tentukan rumus molekul hidrokarbon tersebut ! Jawab: Persamaan reaksi pembakaran hidrokarbon secara umum Cx. Hy (g) + (x + 1/4 y) O 2 (g) x CO 2 (g) + 1/2 y H 2 O (l) Koefisien reaksi menunjukkan perbandingan mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi. Menurut Gay Lussac gas-gas pada p, t yang sama, jumlah mol berbanding lurus dengan volumenya
Maka: mol Cx. Hy mol O 2 : mol CO 2 =1 (x + 1/4 y) : x 20 100 60 =1 (x + 1/4 y) : x 1 5 3 =1 (x + 1/4 y) : x atau: 1: 3=1: x �x = 3 1 : 5 = 1 : (x + 1/4 y) y=8 Jadi rumus hidrokarbon tersebut adalah : C 3 H 8
A. Konsep Mol Pengertian konsep mol Hubungan mol dengan jumlah partikel Hubungan mol dengan massa (gram) Hubungan mol dengan volume gas
Pengertian Konsep mol & Stoikiometri Konsep Mol = satuan jumlah Contoh : Lusin untuk menyatakan sekumpulan zat yang jumlahnya 12 Bilangan Avogadro : 6, 02 x 1023 Lambang : ( L ) Stoikiometri Perhitungan kimia yang berhubungan dengan jumlah partikel
Hubungan mol dengan jumlah partikel Satu mol zat = banyaknya zat tersebut mengandung 6 x 1023 butir partikel Partikel : atom, molekul, ion Jumlah partikel = mol x L
Contoh hubungan mol dengan partikel 1. Hitung jumlah atom dalam 5 mol besi (Fe) 2. Hitung jumlah mol dari 1, 5 x 1024 molekul gula. Jawab : 1. Jumlah atom Fe = 5 x 6 x 1023 = 3 x 1024 atom 2. Mol gula = 1, 5 x 1024 : 6 x 1023 = 2, 5 mol
Soal – soal : Hitunglah : 1) Jumlah molekul dalam 0, 25 mol air (H 2 O) 2) Jumlah atom dalam 3 mol metana (CH 4) 3) Jumlah mol dari 4, 5 x 1023 atom Mg 4) Jumlah mol dari 6 x 1022 molekul CH 4
Hubungan mol dg massa (gram) Massa molar adalah massa satu mol zat yang dinyatakan dalam gram. Rumus massa adl Gram = mol x Ar atau Mr Ar = Massa atom Mr = Massa molekul / Berat Molekul (BM) Massa atom (Ar) Fe = 56 Massa molar Fe = 56 gram (satu mol Fe mpy massa 56 gram) Massa molekul (Mr) H 2 O = 18 Massa molar air = 18 gram (satu mol H 2 O mpy massa 18 gram)
Contoh hubungan mol dg massa Berapa gram massa 5 mol glukosa (Mr = 180)? Berapa Ar kalsium jika 0, 2 mol kalsium mpy massa 8 gram? Hitung mol dari 16 gram belerang (Ar = 32)!
Jawab : Gram = mol x Mr Massa glukosa = 5 mol x 180 = 900 gram Ar kalsium = gram : mol = 8 : 0, 2 = 40 Mol belerang = 16 : 32 mol = 0, 5 mol
Soal – soal : Hitunglah jumlah atom dalam 0, 28 gram besi (Ar Fe = 56, L = 6 x 1023) Berapa Mr amonia jika 5 mol amonia mpy massa 85 gram? 7, 525 x 1022 unsur X ternyata mempunyai massa 5 gram. Hitunglah berat atom unsur X ?
Hubungan mol dg volume gas Rumus : p. V = n. R. T p = tekanan gas (atm) V = volume gas (lt) n = jumlah mol gas R = tetapan 0, 08205 T = suhu mutlak (o. K) Keadaan standard (suhu 0 o. C, tekanan 1 atm) Liter = mol x 22, 4 Mol = liter : 22, 4
Contoh Hubungan mol dengan volume gas 1. Hitunglah volume dari 23 gram gas NO 2 pada keadaan standard? (BM NO 2 = 46) 2. Berapa massa dari 14 liter gas O 2 pada 0 o. C, 1 atm ! 3. Berapa volume dari 9, 03 x 1024 molekul gas pada keadaan standard ?
Jawab : 1. 23 gram gas NO 2 = 23 : 46 = 0, 5 mol = 0, 5 x 22, 4 lt = 11, 2 lt 2. 14 lt gas 02 = 14 : 22, 4 =0, 625 mol =0, 625 x 32 gram = 20 gram 3. 9, 03 x 1024 molekul = 9, 03 x 1024 : 6, 02 x 1023 = 15 mol x 22, 4 lt = 336 lt
Soal - soal : Hitung jumlah molekul yang terkandung dalam 5, 6 liter suatu gas, diukur pada keadaan standard? Mesin kendaraan yang tidak terkontrol dapat mengeluarkan 0, 28 kg gas CO untuk tiap liter bensin yang dibakar (C = 12, O = 16). Hitunglah gas CO yang dihasilkan dari pembakaran 100 liter bensin, diukur pada tekanan 1 atm, suhu 0 o. C?
B. Penentuan Rumus Kimia : Konsep mol digunakan untuk menentukan rumus kimia suatu senyawa, baik rumus empiris (perbandingan terkecil atom dalam senyawa) maupun rumus molekul (jumlah atom dalam senyawa) Rumus empiris dihitung gram atau persen masing-masing penyusun senyawa dan angka tersebut dibagi dengan Ar masing-masing diperoleh perbandingan mol terkecil dari unsur penyusun senyawa.
Lanjutan penentuan rumus kimia : Rumus molekul dan rumus empiris suatu senyawa ada kalanya sama, tetapi kebanyakan tidak sama. Rumus molekul merupakan kelipatan dari rumus empiris. Jika senyawa mempunyai rumus empiris CH 2 O maka rumus molekul mungkin C 2 H 4 O 2 dll. Menentukan rumus molekul senyawa ada dua hal yang harus terlebih dahulu diketahui yaitu rumus empiris senyawa dan Mr atau BM senyawa.
CONTOH RUMUS EMPIRIS : 1. Suatu senyawa tersusun dari 84% karbon dan 16 % hidrogen (C = 12, H = 1). Tentukan rumus empiris senyawa tersebut? 2. Suatu gas mengandung 48 gram karbon, 12 gram hidrogen dan 32 gram oksigen (C = 12, H = 1, o = 16). Bagaimana rumus empiris gas tersebut? 3. Suatu senyawa mengandung 32, 4% natrium, 22, 6% belerang dan sisanya oksigen (Na = 23, S = 32, o = 16). Tentukan rumus empiris senyawa itu?
Jawab : 1. C = 84% , H = 16% mol C : mol H = 84/12 : 16/1 = 7 : 16 Rumus empiris senyawa adalah : C 7 H 16 2. C=48, H=12, O=32 mol C : mol H : mol O = 48/12 : 12/1 : 32/16 = 4 : 12 : 2 = 2 : 6 : 1 Rumus empiris gas adalah C 2 H 6 O 3. Na=32, 4%, S=22, 6%, O=100 - (32, 4+22, 6) = 45% mol Na : mol S : mol O = 32, 4/23 : 22, 6/32 : 45/16 = 1, 4 : 0, 7 : 2, 8 = 2 : 1 : 4 Rumus empiris senyawa adalah Na 2 SO 4
Soal – soal : 1. 40 gram suatu oksida besi (senyawa besi dan oksigen) ternyata mengandung 28 gram besi (Fe = 56 dan O = 16). Tentukan rumus oksida besi tersebut? 2. Kristal Cu. SO 4 mengadung 36% air (Cu = 64, S = 32, O = 16, H = 1) Tentukan rumus kristalnya? 3. Sebanyak 17 gram suatu oksida logam dengan rumus empiris M 2 O 3 mengadung 8 gram oksigen. Jika Ar oksigen =16, berapa Ar logam tersebut?
CONTOH RUMUS MOLEKUL : 1. Suatu gas dengan rumus empiris NO 2 mempunyai BM = 92 (N = 14, O = 16). Tentukan rumus molekulnya? 2. Suatu senyawa organik dengan BM = 90 tersusun dari 40% karbon, 6, 6% hidrogen dan sisanya oksigen (C=12, H=1, O=16). Tentukan rumus molekul senyawa tersebut?
Jawab: 1. (NO 2)n = 92 46 n = 92 n=2 Rumus molekul gas adalah N 2 O 4 2. C = 40%, H = 6, 6%, O = 53, 4% Mol C : mol H : mol O = 40/12 : 6, 6/1 : 53, 4/16 = 3, 3 : 6, 6 : 3, 3 = 1 : 2 : 1 Rumus empirisnya CH 2 O (CH 2 O) n = 90 30 n = 90 n = 3 Rumus molekulnya adalah C 3 H 6 O 3
Soal - soal : Sebanyak 11 gram suatu senyawa organik dibakar sempurna, menghasilkan 22 gram CO 2 dan 9 gram H 2 O. Jika Mr senyawa = 88 tentukan rumus molekulnya! 56 liter suatu gas pada suhu 0 o. C dan tekanan 1 atm memiliki massa 175 gram. Jika rumus empiris senyawa adalah CH 2 bagaimana rumus molekulnya?
C. KOEFISIEN REAKSI Koefisien reaksi : Perbandingan mol seluruh zat yang ada persamaan reaksi, baik reaksi ruas kiri maupun hasil di ruas kanan. Jika salah satu zat sudah diketahui molnya, mk zat lain pada persamaan reaksi dapat dicari dengan cara membandingkan koefisien. Mol A = koefisien A x mol B koefisien B
Contoh soal : Diketahui reaksi : N 2 + 3 H 2 2 NH 3 jika H 2 yang bereaksi adl 12 mol, berapa mol N 2 yang bereaksi dan berapa mol NH 3 yang terbentuk? Jwb : H 2 = 12 mol N 2 = 1/3 x 12 = 4 mol NH 3 = 2/3 x 12 = 8 mol Berapa gram gas O 2 yang diperlukan untuk membakar 260 gram asetilena, C 2 H 2 secara sempurna ? Jwb : 2 C 2 H 2 + 5 O 2 4 CO 2 + 2 H 2 O C 2 H 2 = 260/26 mol = 10 mol O 2 = 5/2 x 10 mol = 25 x 32 gram = 800 gram
Soal – soal : Sebanyak 32 gram metana CH 4 dibakar dengan 160 gram oksigen. Berapa gram CO 2 yang dihasilkan? 6 gram etana C 2 H 6 dibakar dengan oksigen sesuai dengan reaksi : 2 C 2 H 6 + 7 O 2 4 CO 2 + 6 H 2 O Hitunglah volume gas CO 2 yang terbentuk, diukur pada keadaan standar!
D. HUKUM-HUKUM GAS Yaitu: 1. Hukum Gay-Lussac (hukum perbandingan volume). 2. Hukum Avogadro (pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang bervolume sama akan memiliki mol yang sama). 3. Keadaan Standar (setiap 1 mol gas apa saja pada suhu 0 o. C dan tekanan 1 atm memiliki volume 22, 4 liter (22, 4 dm 3).
Soal-soal : Pada suhu dan tekanan tertentu, 1 lt gas X bermassa 2 gram dan 10 lt gas NO bermassa 7, 5 gram. Hitunglah Ar unsur X ! 245 gram KCl. O 3 dipanaskan sehingga terurai menjadi KCl dan gas O 2 menurut reaksi : 2 KCl. O 3 2 KCl + 3 O 2 Berapa lt gas O 2 yang terbentuk diukur pada keadaan standar. Untuk memperoleh 5, 6 lt gas hidrogen (0 o. C, 1 atm) berapa gram logam titan (Ti = 48) yang harus direaksikan dengan larutan HCl menurut reaksi : Ti + 4 HCl Ti. Cl 4 + 2 H 2
Kesimpulan : Perhitungan yang bersangkutan dengan partikel disebut stoikiometri atau pengukuran partikel. Partikel berupa atom, molekul, ion, elektron dll sedang pengukuran berat, volume, jumlah partikel dan besaran kwantitatif.
- Slides: 41