Hukum Dasar Kimia Dan Konsep Mol

1

STOIKIOMETRI

Hukum Dasar Kimia Dan Konsep Mol

A.

PENDAHULUAN

Hukum dasar kimia merupakan hukum dasar yang digunakan dalam stoikiometri (perhitungan kimia),antara lain:

1) Hukum Lavoisier atau hukum kekekalan massa.

2) Hukum Proust atau hukum per-bandingan tetap.

3) Hukum Dalton atau hukum kelipatan berganda.

4) Hukum Gay-Lussac atau hukum perbandingan volume.

5) Hipotesis Avogadro

B.

HUKUM LAVOISIER (KEKEKALAN MASSA)

Hukum Lavoisier menyatakan kekekalan massa pada reaksi.

Dalam hal ini, berarti suatu zat yang mengalami reaksi kimia tidak berubah massa.

Oleh karena itu, reaktan memiliki massa yang sama dengan produk yang dihasilkannya.

Pada reaksi kimia, terjadi perubahan warna, suhu, pembentukan gas dan endapan pada zat tersebut.

C.

HUKUM PROUST (PERBANDINGAN TETAP)

Hukum Proust menyatakan perbandingan massa pada reaksi.

Suatu zat yang direaksikan akan selalu memiliki perbandingan yang sama untuk membentuk suatu senyawa.

Contoh:

Fe2+ _{dengan S}2- _{dalam membentuk FeS,}

perbandingan keduanya berturut-turut

selalu 7 : 4.

Jadi, dalam pembentukan FeS, apabila terdapat Fe sejumlah 7 gram, sudah pasti terdapat S sejumlah 4 gram.

D.

HUKUM DALTON (KELIPATAN BERGANDA)

Hukum Dalton menjelaskan bahwa dua unsur atau lebih dapat membentuk lebih dari satu senyawa yang berbeda.

Contoh:

Unsur C dan O dapat membentuk senyawa CO, CO2 dan CO3 dengan nilai C tetap. Oleh

karena itu, unsur O pada ketiga senyawa berbanding 1 : 2 : 3.

E.

HUKUM GAY-LUSSAC DAN HIPOTESIS

AVOGADRO

Hukum Gay-Lussac dan Avogadro

merupakan hukum yang berkaitan dengan volume gas.

Hukum Gay-Lussac menyatakan per-bandingan volume atom-atom pada gas.

Hipotesis Avogadro menjelaskan bahwa perbandingan tersebut berlaku pula dalam molekul secara keseluruhan.

Perbandingan volume gas pada kedua hukum ini merupakan koefisien dari reaksi tersebut.

Contoh:

Jika 20 L nitrogen direaksikan dengan hidrogen sesuai reaksi berikut,

N2 + 3H2 → 2NH3

Perbandingan koefisien reaksinya 1 : 3 : 2, dan volumenya pun memiliki perbandingan yang sama, sehingga volume hidrogen adalah 60 L, dan volume amonia adalah 40 L. Dalam sistem tertutup, massa zat sebelum

dan sesudah reaksi adalah tetap.

Perbandingan massa unsur-unsur pembentuk suatu senyawa selalu tetap.

Bila dua unsur dapat membentuk dua senyawa atau lebih, unsur pertama massanya tetap, unsur kedua akan menghasilkan suatu perbandingan

bilangan bulat sederhana.

Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas-gas yang terlibat dalam reaksi berbandingan sebagai bilangan

bulat sederhana.

2

STOIKIOMETRI

F.

KONSEP MOL

Mol merupakan satuan yang menunjukkan ukuran jumlah partikel yang ada dalam suatu zat apapun.

Nilai mol dinotasikan dengan L yang disebut sebagai tetapan Avogadro.

Jumlah partikel benda dapat dicari

menggunakan konsep mol, dapat

dirumuskan:

Massa molar (mm) adalah massa penyusun

suatu atom/senyawa benda.

Massa molar dapat ditentukan dengan menjumlahkan Ar penyusun atom atau Mr pada senyawa benda.

Contoh:

CO2 memiliki Mr 44 gram/mol, karena Ar C =

12, dan Ar O = 16.

Dengan menggunakan massa molar dan konsep mol, kita dapat mencari massa nyata suatu atom/senyawa, dapat dirumuskan:

Volume molar (Vm) adalah volume yang

dimiliki oleh gas berdasarkan keadaan ruang yang ditempati gas tersebut.

Pada Hukum Gay-Lussac dan Hipotesis

Avogadro, telah disebutkan bahwa volume gas tidak dilihat dari jenis gas, melainkan keadaan ruang gas.

Nilai volume molar dalam dua keadaan:

1) STP (Standard Temperature & Pressure)

STP (keadaan standar) memiliki keadaan dengan suhu 0°C, tekanan 1 atm.

2) RTP (Room Temperature & Pressure)

RTP (keadaan kamar) memiliki keadaan ruang dengan suhu 25° C, tekanan 1 atm.

Volume nyata gas dalam dua keadaan tersebut dapat dirumuskan:

Apabila gas berada tidak pada keadaan standar (STP) maupun keadaan kamar (RTP), dapat digunakan persamaan gas ideal yang dikemukakan oleh Gay-Lussac.

Kemolaran larutan adalah angka yang menunjukkan banyaknya mol dalam 1 liter larutan.

Contoh:

Suatu larutan HCl kemolarannya 1,0 M, berarti terdapat 1 mol HCl dalam 1 liternya.

Jumlah mol dalam larutan dapat dihitung dengan:

DIAGRAM KONSEP MOL

L = 6,02 x 1023 _{partikel/atom/molekul}

x = n.L

x = jumlah partikel zat n = jumlah mol L = tetapan Avogadro

m = n.mm

m = massa nyata zat n = jumlah mol

mm = massa molar (Ar atau Mr)

Vm = 22,4 L/mol

Vm = 24 L/mol

V = n.Vm

V = volume nyata gas n = jumlah mol Vm = volume molar

V = nRT_P n_v1

1 = n2 v2

V= volume gas (L) n = jumlah mol (mol)

R = tetapan gas ideal (0,082 L atm/mol K) T = suhu mutlak gas (K)

P = tekanan (atm)

n = V.M

n = jumlah mol (mol) V = volume (L) M = kemolaran (M)

MOL

PARTIKEL

MASSA

VOLUME

MOLARITAS

× L : L

× 22,4 (STP)

× 24 (RTP) : V

× V

: mm

x mm

: 22,4 (STP)

3

STOIKIOMETRI

G.

STOIKIOMETRI REAKSI

Stoikiometri reaksi dapat digunakan untuk menentukan:

1) Mol setiap zat yang ada pada reaksi

2) Massa setiap zat yang ada pada reaksi

3) Volume setiap zat yang ada pada reaksi

4) Massa zat murni yang direaksikan

5) Pereaksi pembatas

6) Massa dan kadar senyawa dalam cam-puran yang direaksikan

Prinsip stoikiometri reaksi umum untuk menemukan mol, massa dan volume zat yang direaksikan dan dihasilkan:

1) Perbandingan koefisien adalah

per-bandingan jumlah mol zat dalam reaksi.

2) Segala satuan ukuran zat harus di-konversikan ke dalam mol.

Contoh:

Pada reaksi berikut, KO2 direaksikan dengan 132 gram CO2.

4KO2(s) + 2CO2(g) → 2K2CO3(s) + 3O2(g)

(Ar K = 39, O = 16, C = 12)

Tentukan:

a. Jumlah mol gas karbondioksida

b. Massa kalium superoksida yang direaksikan

c. Massa kalium karbonat yang dihasilkan

d. Jumlah liter gas yang dihasilkan jika reaksi terjadi pada suhu 27o_{C dan tekanan 3 atm}

Jawab: larutan asam nitrat 2 M menurut reaksi:

3Mg(s) + 8HNO3(aq)

c. Volume larutan HNO3 yang dibutuhkan d. Volume NO yang dihasilkan pada (p,t) dimana

massa 1,2 L gas N2 adalah 1,4 gr

Suatu pereaksi berlebih dalam reaksi akan bersisa karena jumlah zatnya tidak sesuai dengan perbandingan koefisien.

Pereaksi pembatas adalah pereaksi yang habis lebih dahulu bereaksi.

Cara menentukan pereaksi pembatas

adalah dengan membagi masing-masing mol zat pereaksi dengan koefisiennya. Nilai yang lebih kecil merupakan pereaksi pembatas.

Contoh:

Pada reaksi berikut, 97,5 gr zink direaksikan dengan 500 mL HCl 4 M.

Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g) Tentukan pereaksi pembatas dan massa sisa zat!

n Zn = 97,5₆₅ = 1,5 mol n HCl = 0,5 x 4 = 2 mol

jumlah zat tidak sama dengan perbandingan koefisien,

Zn : HCl = 1,5₁ : 2₂= 1,5 : 1

4

Campuran logam Al dan Mg seberat 10,2 gr larut dalam larutan H2SO4 2 M sebanyak 250 mL menurut dua reaksi:

R.1: 2Al(s) + 3H2SO4(aq) d Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g) R.2: Mg(s) + H2SO4(aq) d MgSO4(aq) + H2(g) (Ar Al = 27, S = 32, Mg = 24)

Tentukan:

a. Jumlah mol asam sulfat total

b. Massa alumunium dan magnesium dalam

b. Kita misalkan massa Al dan Mg dengan: m Al = a gr

m Mg = 10,2 – a gr

Dengan itu, didapat mol Al dan Mg:

n Al = a

27 mol n Mg = 10,2 – a

24 mol

Kemudian mol H2SO4 tiap reaksi dapat dihitung menurut perbandingan koefisien:

n H2SO4 R.1 = 3₂×₂₇a = ₁₈a mol

n H2SO4 R.2 = 10,2 ₂₄– a mol

Penjumlahan kedua mol H2SO4 diatas memiliki hasil 0,5 mol, maka:

Maka massa Al dan Mg adalah: m Al = a = 5,4 gr

m Mg = 10,2 – a = 4,8 gr

c. % Al = 5,4

10,2× 100% = 52,94%

% Mg = 100% - 52,94% = 47,06%

H.

STOIKIOMETRI SENYAWA

Stoikiometri senyawa dapat digunakan untuk menentukan:

1) Rumus empiris dan rumus molekul

2) Massa dan kadar unsur dalam senyawa

3) Rumus kimia senyawa hidrat

Rumus molekul adalah rumus senyawa yang nyata sesuai dengan jumlah atom-atom unsur penyusun senyawa.

Rumus empiris adalah rumus perbandingan paling sederhana dari atom-atom unsur penyusun senyawa.

Contoh: Rumus molekul C6H12O6 mempunyai

rumus empiris CH2O.

Contoh 1:

Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa yang mengandung 29,11% R, 40,51% S, dan 30,38% T dan memiliki Mr = 316.

Maka, rumus empiris adalah R2S2T3. (R2S2T3)x = 316

(23×2+32×2+16×3)x = 316 158x = 316 x = 2

Maka, rumus molekul adalah (R2S2T3)2 atau R4S4T6. Contoh 2:

Pada pembakaran sempurna 13,5 gr CxHyOz, diperoleh 19,8 gr CO2 dan 8,1 gr H2O. Jika Mr CxHyOz = 180, tentukan rumus molekul CxHyOz! (Ar C=12, H=1, O=16) Jumlah atom oksigen: (12. 6) + (12) + 16z = 180

16z = 96 z = 6 Maka, rumus molekul adalah C6H12O6.

Massa unsur dalam suatu senyawa dapat dihitung:

m X = indeks ×Ar X

5

STOIKIOMETRI

Kadar unsur dalam suatu senyawa dapat dihitung:

Senyawa hidrat adalah senyawa berbentuk padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari struktur kristalnya.

Contoh: Garam inggris dengan rumus hidrat MgSO4·7H2O.

Contoh:

Tentukan rumus kimia hidrat 1 gram senyawa CuSO4 · xH2O yang bila dipanaskan menghasilkan 0,64 gram padatan!

Jawab:

Reaksi yang terjadi adalah:

CuSO4· xH2O d CuSO4(s)+ xH2O(g) 1 gr 0,64 gr 0,36 gr

CuSO4 : H2O = 1 : x

0,64₁₆₀: 0,36₁₈ = 1 : x

0,64 : 3,2 = 1 : x

x = _0,643,2 = 5

Maka rumus kimia hidrat adalah CuSO4 · 5H2O

% X = indeks ×Ar X