STOKIOMETRI OLEH RYANTO BUDIONO STOIKIOMETRI Berasal dari kata

STOKIOMETRI OLEH : RYANTO BUDIONO

STOIKIOMETRI Berasal dari kata stoicheion (bahasa Yunani, yang berarti unsur) dan metrein (mengukur) berarti mengukur unsur. n Dengan kata lain, Stoikiometri adalah : kajian tentang hubungan – hubungan kuantitatif dalam reaksi kimia. n

Beberapa Hukum Reaksi Kimia : n Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier, 1783) yang mengemukakan : Pada setiap reaksi kimia, massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama atau materi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Contoh : • Na. Cl + Ag. NO 3 Ag. Cl + Na. NO 3 58, 5 g 169, 87 g 143, 37 g 85, 0 g 228, 37 g

Hukum Perbandingan Tetap (Proust, 1799) berbunyi : Suatu senyawa murni selalu terdiri atas unsur – unsur yang sama, yang tergabung dalam perbandingan tertentu. Contoh : H 2 O mengandung H 11, 19% & O 88, 81% H 2 O mengandung H 1 gram yang bereaksi dengan O 8 gram.

CONTOH : 8, 04 g tembaga oksida direduksi dgn gas hidrogen menghasilkan 6, 42 g tembaga. Pada eksperimen kedua 9, 51 g tembaga dilarutkan dalam HNO 3 pekat. Setelah larutan ini diuapkan sampai kering, dan residu dipijar sampai konstan diperoleh 11, 91 g tembaga oksida. Tunjukkan bahwa kedua data diatas mengikuti Hk. Perbandingan Tetap !

JAWAB : Eksperimen I : Tembaga oksida = 8, 04 g ------------- = 1. 252 Tembaga = 6, 42 g Eksperimen II : Tembaga oksida = 11, 91 g ------------- = 1. 252 Tembaga = 9, 51 g

Penyimpangan Hukum Susunan Tetap : Isotop, contoh : H 2 O 2 dan H 2 O yg memp. per bandingan H dan O adalah 2 : 8 & 1 : 8 Senyawa non stoikiometri Komposisi rata Ti. O berkisar antara Ti 0, 7 O sampai Ti. O 0, 7.

Senyawa Pb. S 1, 14 dan UO 2, 12. Senyawa non stoikiometri disebut juga senyawa Non – Daltonion/Berthollide 3, 66 g perak dilarutkan dalam HNO 3, kemudian ditambah HCl terbentuk 4, 86 g endapan perak klorida. Hitung banyaknya klorida yang dapat bereaksi dengan 4, 94 g perak ?

Hukum Kelipatan Perbandingan : Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, maka perbandingan massa dari unsur yang satu yang bersenyawa dengan sejumlah tertentu unsur lain, merupakan bilangan yang mudah dan bulat.

Contoh : Senyawa – senyawa yang mengandung unsur N dan O mempunyai komposisi N 63, 66%, 46, 67%, 36, 85%, 30, 44%, 25, 93% dan 22, 58% Tunjukkan bahwa data ini sesuai dengan Hukum Kelipatan Perbandingan !

Seny. I II IV V VI %N 63, 66 46, 67 36, 85 30, 44 25, 93 22, 58 %O 36, 34 53, 33 63, 15 69, 56 74, 07 77, 42 %N %O 1 1 1 0, 571 1, 143 1, 714 2, 285 2, 857 3, 429

Perbandingan bobot oksigen yg bereaksi dengan satu bagian nitrogen adalah : 0, 571 : 1, 143 : 1, 714 : 2, 285 : 2, 857 : 3, 429 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 Jadi sesuai dengan Hukum Kelipatan Perbandingan

Hukum Perbandingan Timbal Balik (Richter, 1792) berbunyi : Jika dua unsur A dan B masing – masing bereaksi dengan unsur C yang massanya sama membentuk AC dan BC, maka perbandingan massa A dan massa B dalam membentuk AB adalah sama dengan perbandingan massa A dan massa B ketika membentuk AC dan BC atau kelipatannya.

Contoh : Air mengandung 11, 11% H, dan hidrogen sulfida mengandung 5, 88% H Belerang dioksida mengandung 50% O. Tunjukkan bahwa data diatas sesuai dengan Hk. Perbandingan Timbal Balik !

Hukum Perbandingan Setara, berbunyi : Bila suatu unsur bergabung dengan unsur lain, maka perbandingan kedua unsur tersebut adalah sebagai perbandingan massa ekivalennya atau suatu kelipatan sederhana daripadanya.

Contoh : Air H 2 O 2 CO Hidrogen 1, 0 0, 5 ( ½ x 1) Karbon 3, 0 6, 0 (2 x 3) Oksigen 8, 0

CH 4 C 2 H 2 Karbon 3, 0 6, 0 (2 x 3, 0) 12, 0 (4 x 3, 0) Hidrogen 1, 0 Catatan : Massa ekivalen suatu unsur adalah massa unsur tersebut yg bereaksi dgn 8, 0 g oksigen atau 1, 0 g hidrogen.

Hukum Penyatuan Volume (Gay Lussac, 1808), berbunyi : Pada tekanan dan suhu yang sama, perbandingan volume gas pereaksi dan gas hasil reaksi merupakan bilangan yang bulat dan mudah. Contoh : 1 N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) 1 vol 3 vol 2 vol

150 ml hidrokarbon X (Ca. Hb) bereaksi dgn 750 ml oksigen, & terbentuk CO 2 450 ml, H 2 O 450 ml dan sisa oksigen sebanyak 75 ml. Bagaimana rumus hidrokarbon X tsb ? Oksigen yang bereaksi = 750 ml – 75 ml = 675 ml X + O 2 CO 2 + H 2 O 150 675 450 1 4, 5 3 3 2 9 6 6

Jadi reaksinya : 2 X + 9 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O Jumlah atom : C = 6 H = 12 Rumus : C 6 H 12 = 2 X Jadi X adalah C 3 H 6

Hukum Avogadro (1811) berbunyi : Pada tekanan dan suhu yang sama, volume yang sama dari semua gas mengandung jumlah molekul yang sama 1 mol = 6, 02. 1023 atom 1 mol gas (STP) = 22, 4 liter

Massa Atom Relatif (Ar) : Adalah istilah dari bobot atom. Jika atom tersebut mempunyai isotop, misal : Cl 37 kelimpahannya 24, 50% & Cl 35 kelimpahannya 75, 50%, maka perhitungannya : Ar. Cl = 0, 245 x 37 + 0, 755 x 35 = 35, 49

Massa Molekul Relatif (Mr) : Adalah istilah dari bobot molekul. Misal : Ca 3(PO 4)2 mempunyai Mr = 3 x Ar. Ca + 2 x Ar. P + 8 x Ar. O

Konsep Mol Satuan dasar dari kuantitas adalah mol dalam sistem internasional (SI) Mol adalah massa dari senyawa dibagi dengan Mr. senyawa tersebut. Penerapan konsep mol pada gas : Pada suhu Oo. C (273 K) & tekanan 1 atm, maka : 1 mol gas apa aja bobotnya 22, 4 liter

Penerapan konsep mol pada larutan : Satuan Molaritas (M) : (mol/liter) atau (mmol/ml) Larutan 1 M adalah larutan yg mengandung 1 mol zat terlarut Contoh : 12, 50 ml larutan H 3 PO 4 0, 125 M. Berapa mg H 3 PO 4 (Mr. = 98) dlm larutan tersebut ?

Jumlah : mol = Volume (dlm liter) x kemolaran Mmol = Volume (dlm ml) x kemolaran = = = 12, 50 ml x 0, 125 mmol/ ml 1, 5625 mmol x 98 mg/mmol 153, 12 mg

Persen Komposisi : % massa = massa/massa x 100 % % massa/volume, lebih dikenal mg% atau g%, maksudnya : dalam 100 ml larutan mengandung senyawa tertentu sebanyak tertentu pula

Contoh : Hitung % Na, S, dan O dalam Na 2 SO 4 ? % Na = 2 x Ar. Na/Mr. Na 2 SO 4 x 100 % % S = Ar. S/Mr. Na 2 SO 4 x 100 % % O = 4 x Ar. O/Mr. Na 2 SO 4 x 100 %

Rumus Senyawa : Untuk menentukan rumus suatu senyawa, maka perlu menganalisis senyawa itu secara kualitatif dan kuantitatif (menentukan persen komposisi unsur secara eksperimen). Dari data ini dapat ditentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut.

Rumus empiris adalah : rumus yang paling sederhana dan menyatakan perbandingan atom – atom dari pelbagai unsur pada senyawa. Rumus empiris dapat ditentukan dari data : – macam unsur dalam senyawa tersebut (analisis kualitatif) – persen komposisi unsur (analisis kuantitatif) – massa atom relatif unsur yang bersangkutan.

Rumus molekul memberikan jumlah mol setiap jenis atom dalam 1 mol senyawa. Data yang diperlukan untuk menentukan rumus molekul adalah : § rumus empiris, dan § massa molekul relatif senyawa tsb.

Contoh : Pada pembakaran sempurna 1, 38 g senyawa yang mengandung karbon, hidrogen, & oksigen terbentuk CO 2 2, 64 g & H 2 O 1, 62 g. Bagaimana rumus empiris senyawa tersebut ?

Senyawa mengandung : l C = 12/44 x 2, 64 g = 0, 72 g l H = 2/18 x 1, 62 g = 0, 18 g l O = (1, 38 – 0, 72 – 0, 18) g = 0, 48 g C H O 0, 72/12 0, 18/1 0, 48/16 0, 06 0, 18 0, 03 2 6 1

Rumus empirisnya = C 2 H 6 O Bagaimana rumus molekulnya, jika Mr. senyawa tersebut = 92 ? Rumus molekul : (C 2 H 6 O)n = 92 (12 x 2 + 6 +16)n = 92 n = 2 Jadi rumus molekulnya : C 4 H 12 O 2.

REAKSI KIMIA : Persamaan reaksi menjelaskan secara kualitatif peristiwa yang terjadi, jika du pereaksi atau lebih bergabung dan secara kuantitatif menyatakan jumlah zat yang bereaksi serta jumlah produk reaksi.

Macam reaksi kimia : reaksi sintesis, yaitu reaksi pembentukan senyawa dari unsurnya. Contoh : Fe (p) + Cl 2 (g) Fe. Cl 2 (p) reaksi metatesis, yaitu reaksi pertukaran antar senyawa. Contoh : K 2 SO 4 + Pb(NO 3)2 Pb. SO 4 + 2 KNO 3.

reaksi penetralan, yaitu reaksi antara zat yang bersifat asam dan zat yang bersifat basa. Contoh : Na. HCO 3 + HCl Na. Cl + H 2 O + CO 2. reaksi redoks, yaitu reaksi yang melibatkan elektron. Contoh : Fe. S + 3 NO 3 - + 4 H+ 3 NO + SO 4= + Fe 3+ + 2 H 2 O

Pereaksi Pembatas : Dalam prakteknya, semua pereaksi tidak semuanya dapat bereaksi. Salah satu pereaksi habis bereaksi, sedangkan yang lainnya berlebih. Pereaksi yang habis bereaksi inilah yang disebut pereaksi pembatas, karena membatasi kemungkinan reaksi itu terus berlangsung. Jadi produk reaksi ditentukan oleh pereaksi pembatas.

Contoh : 3 Ca(OH)2 + 2 H 3 PO 4 Ca 3(PO 4)2 + 3 H 2 O Tersedia : 2 mol Bila H 3 PO 4 sebagai pereaksi pembatas, maka Ca(OH)2 yang dibutuhkan = 3/2 x 2 mol = 3 mol, sedangkan yang tersedia hanya 2 mol, berarti kurang 1 mol. Jadi H 3 PO 4 bukanlah pereaksi pembatas.

Bila Ca(OH)2 sebagai pereaksi pembatas, maka H 3 PO 4 yang dibutuhkan = 2/3 x 2 mol = 1, 33 mol, sedangkan yang tersedia 2 mol, berarti ada kelebihan sebanyak 0, 67 mol. Jadi Ca(OH)2 sebagai pereaksi pembatas.

Penyetaraan Persamaan Reaksi. 1. Menyetarakan persamaan reaksi sederhana. Penyetaraan adalah : • harus diketahui rumus zat pereaksi & rumus produk reaksi. • Jumlah atom relatif setiap unsur dalam pereaksi = jumlah atom relatif setiap unsur dalam produk reaksi. • Koefisien rumus diubah menjadi bilangan bulat terkecil

2. Penyetaraan reaksi redoks Istilah redoks pasti erat hubungannya dgn bilangan oksidasi. Bilangan Oksidasi : u bilangan oksidasi setiap atom dalam unsur bebas sama dengan nol (contoh : H 2, Cl 2, I 2, S 8, P 4, … dll) u dalam senyawa, bilangan oksidasi fluor sama dengan – 1

o Bilangan oksidasi dalam ion sederhana sama dengan muatannya. Dalam senyawa bilangan oksidasi unsur golongan IA = +1, sedangkan unsur golongan IIA = +2. o Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa hidrogen sama dengan + 1, kecuali dalam hibrida logam, seperti Na. H, Ca. H 2, sama dengan – 1 o Bilangan oksidasi oksigen dalam senyawa oksigen = – 2, kecuali dalam peroksida = – 1. Dalam OF 2 sama dengan + 2.

Ada 2 cara menyetarakan reaksi redoks, yaitu : l cara setengah reaksi. l cara perubahan bilangan oksidasi.

Cara Setengah Reaksi : l l Setiap persamaan reaksi redoks merupakan penjumlahan dua setengah reaksi. Dalam persamaan reaksi redoks yang sudah setara, jumlah elektron yang dilepaskan pada proses oksidasi sama banyak dengan jumlah elektron yang diterima oleh proses reduksi.

Ada 3 tahap : – Menuliskan kedua kerangka setengah reaksi. – Menyetarakan setiap reaksi : § Mengimbangkan O dgn menambah H 2 O. § Mengimbangkan H dgn menambahkan ion H+. § Mengimbangkan muatan dgn menambahkan elektron. – Menjumlahkan kedua setengah reaksi.

Contoh : Cr 2 O 7= + C 2 O 4= CO 2 + Cr 3+ ( suasana asam)

Cara Perubahan Bilangan Oksidasi : n n tulis pereaksi dan hasil reaksi. tandai unsur – unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi. setarakan jumlah unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dan ruas kanan persamaan reaksi. hitung jumlah berkurangnya dan bertambahnya bilangan oksidasi.

samakan jumlah berkurangnya dan bertambahnya bilangan oksidasi. samakan jumlah muatan diruas kiri dan diruas kanan dengan menambahkan : H+ bila larutan bersifat asam. OH- bila larutan bersifat basa. tambahkan H 2 O untuk menyamakan jumlah atom H diruas kiri dan diruas kanan.

Contoh : Cr 2 O 7= + C 2 O 4= CO 2 + Cr 3+ ( suasana asam)

EKIVALEN : Dalam menyelesaikan soal kimia perlu menuliskan persamaan reaksi yang lengkap untuk dapat menghitung kadar zat yang bereaksi. Sedangkan untuk menyelesaikan suatu persamaan reaksi tidaklah mudah. Untuk mengatasi hal tersebut dipakailah besaran ekivalen

Ekivalen ada beberapa macam, misalnya : • Ekivalen Asam Basa, yaitu sejumlah asam atau basa yang mempunyai kemampuan dapat melepaskan H+ atau OH-. • Ekivalen Redoks, yaitu sejumlah zat yang dapat menerima (oksidator) atau melepaskan (redukstor) elektron yang terlibat.

Dalam reaksi redoks, Ø jumlah elektron yang diterima = jumlah elektron yang dilepaskan. Ø Jumlah ekivalen oksidator = jumlah ekivalen reduktor. Ø Massa ekivalen oksidator = massa 1 mol oksidator dibagi dengan jumlah elektron yang diterima. Ø Massa ekivalen reduktor = massa 1 mol reduktor dibagi dengan jumlah elektron yang dilepaskan.

Contoh : Hitung massa ekivalen V 2 O 5 (Mr. = 182), jika direduksi berturut menjadi : • VO 2, • V 2 O 3, • V, dan • VO !

Jika Mn. O 4– direduksi dalam larutan netral produk reaksinya adalah Mn. O 2. Berapa ekivalen dalam 1 mol Mn. O 4– dlm reaksi tersebut ? Pada keadaan standart, bobot 17, 92 liter gas adalah 10, 70 g. Hitung Mr. gas tsb ? dan juga hitung volume yang ditempati oleh 6 mol gas tersebut pada STP

Tembaga mengandung 2 isotop, yaitu : § Cu 63 yang massanya 62, 93 dgn kelimpahan 69, 09% § Cu 65 yang massanya 64, 93 dgn kelimpahan 30, 91% Hitung Ar. dari tembaga tersebut !

Jika 80 ml Hidrokarbon X dibakar dengan 360 ml oksigen, terbentuk 240 ml karbondioksida & 240 ml uap air. Bagaimana rumus Hidrokarbon X ter sebut !

Suatu campuran metana dan etana sebanyak 75 ml dioksidasi sempurna dengan 217, 5 ml oksigen diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Bagaimana komposisi campuran tsb !

Karbon dioksida mengandung 27, 27% karbon; karbon disulfida mengandung 15, 79% karbon; dan belerang dioksida mengandung 50, 00% belerang. Jelaskan bahwa data ini mengikuti Hukum Perbandingan Terbalik !