kimia dasar 05 perhitungan kimia

(1)

1 Persamaan Kimia dan stoikiometri

Persamaan Kimia dan stoikiometri

Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

iqmal@gadjahmada.edu

I.

I. Persamaan kimiaPersamaan kimia-- persamaan yang digunakan untuk persamaan yang digunakan untuk menjabarkan reaksi kimia. menjabarkan reaksi kimia. Contoh

Contoh:: Logam kalsium akan bereaksi dengan cairan air Logam kalsium akan bereaksi dengan cairan air membentuk padatan kalsium hidroksida dan gas membentuk padatan kalsium hidroksida dan gas hidrogen.

hidrogen.

Ca(s

Ca(s) + 2 H) + 2 H₂2O(O(ll) ) ÆÆ Ca(OH)Ca(OH)22(s) + H(s) + H22(g)(g)

Reaktan

Reaktan ProdukProduk

Bentuk fasa pada persamaan reaksi: Bentuk fasa pada persamaan reaksi:

Solid

Solid / padatan=/ padatan=(s)(s) Liquid / cairan Liquid / cairan= (= (ll))

Gas = (g) Gas = (g) Aqueous

Aqueous solution / larutan berairsolution / larutan berair= (= (aqaq))

I.

I. Persamaan kimiaPersamaan kimia-- persamaan yang digunakan untuk persamaan yang digunakan untuk menjabarkan reaksi kimia menjabarkan reaksi kimia Contoh

Contoh:: Logam kalsium akan bereaksi dengan cairan air membentuk Logam kalsium akan bereaksi dengan cairan air membentuk padatan kalsium hidroksida dan gas hidrogen.

padatan kalsium hidroksida dan gas hidrogen.

Ca(s

Ca(s) + 2 H) + 2 H22O(O(ll) ) ÆÆ Ca(OH)Ca(OH)22(s) + H(s) + H22(g)(g)

Hukum kekekalan massa (Law

Hukum kekekalan massa (Lawof Conservation of of Conservation of Matter)Matter)–– Dikenalakan oleh

Dikenalakan olehAntoineAntoineLavoisier (perancis) pada abad Lavoisier (perancis) pada abad 18.

18.Jumlah materi di alam adalah selalu tetap dan materi Jumlah materi di alam adalah selalu tetap dan materi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

•

• Sehingga,Sehingga,Jika reaksi dimulai dari reaktan sejumlah Jika reaksi dimulai dari reaktan sejumlah 100 g 100 g maka maka produk setelah reaksi haruslah tetap berjumlah

produk setelah reaksi haruslah tetap berjumlah 100 100 g.g.

1 Ca atom

1 Ca atom 1 Ca atom1 Ca atom

2 O

2 O atomatom 2 O 2 O atomatom 4 H

4 H atomatom 2 H 2 H atomatom ++ 2 H 2 H atomatom = 4 H = 4 H atomatom

I.

Contoh:: Logam kalsium akan bereaksi dengan cairan air Logam kalsium akan bereaksi dengan cairan air membentuk padatan kalsium hidroksida dan gas membentuk padatan kalsium hidroksida dan gas hidrogen..

hidrogen..

Ca(s

Ca(s) + 2 H) + 2 H22O(O(ll) ) ÆÆ Ca(OH)Ca(OH)22(s) + H(s) + H22(g)(g)

Stoikiometri

Stoikiometri HubunganHubungankuantitas dari reaktan dan produkkuantitas dari reaktan dan produk.. Koefisien

Koefisien

stoikiometri

Koefisien Stoikiometri

Koefisien Stoikiometri-- Angka perkalian yang terkait dengan Angka perkalian yang terkait dengan spesies di dalam persamaan kimia untuk spesies di dalam persamaan kimia untuk memperoleh persamaan kimia yang seimbang. memperoleh persamaan kimia yang seimbang.

I.

Contoh:: Logam besi panas bereaksi dengan gas khlor membentuk Logam besi panas bereaksi dengan gas khlor membentuk padatan besi(III

padatan besi(III) ) khlorida.khlorida.

A.

A.Tulis persamaan kimia seimbang untuk reaksi Tulis persamaan kimia seimbang untuk reaksi tersebut. Pastikan bentuk fase dari setiap reaktan dan tersebut. Pastikan bentuk fase dari setiap reaktan dan produk.

produk.

B.

B.Berapakan koefisienBerapakan koefisienstoikiometri dari persamaan stoikiometri dari persamaan kimia ini

kimia ini?? C.

C.Jika terdapatJika terdapat1000 1000 atomatomFe, Fe, berapa molekul khlor yang berapa molekul khlor yang dibutuhkan supaya reaksi berlangsung sempurna ? dibutuhkan supaya reaksi berlangsung sempurna ?

II.

II.Menyeimbangkan persamaan kimiaMenyeimbangkan persamaan kimia

•

• Gunakan koefisien stoikiometri untuk memastikan kesamaan Gunakan koefisien stoikiometri untuk memastikan kesamaan jumlah atom dari unsur yang ada di kedua sisi dalam persamaan jumlah atom dari unsur yang ada di kedua sisi dalam persamaan kimia.

kimia.

Strategi

Strategi:: 1.1. Tuliskan rumus molekul yang benar dari reaktan Tuliskan rumus molekul yang benar dari reaktan dan produk

dan produk.. Reaksi pembakaran

Reaksi pembakaran-- pembakaran suatu bahan bakar dengan pembakaran suatu bahan bakar dengan adanya oksigen

adanya oksigen A.

A.LogamLogam--pembakaran logam akan menghasilkan pembentukan pembakaran logam akan menghasilkan pembentukan logam oksida dengan rumum umum

logam oksida dengan rumum umum MM_xxOOyy..

2.

2. Seimbangkan jumlah atom logam.Seimbangkan jumlah atom logam.

3.

3. Seimbangkan jumlah atom oksigen.Seimbangkan jumlah atom oksigen.

4.

4. Cek hasil untuk memastikan jumlah setiap atom Cek hasil untuk memastikan jumlah setiap atom sama di kedua sisi dari persamaan.

(2)

2

II.

II. Menyeimbangkan persamaan kimiaMenyeimbangkan persamaan kimia

Strategi

Strategi:: 1.1. Tuliskan rumus molekul yang benar dari reaktan Tuliskan rumus molekul yang benar dari reaktan dan produk.

dan produk. Reaksi pembakaran Reaksi pembakaran

B.

B. HidrokarbonHidrokarbon-- Senyawa terbakar akibat kehadiran oksigen Senyawa terbakar akibat kehadiran oksigen membentuk karbon

membentuk karbondioksidan dan airdioksidan dan air..

2.

2. Seimbangkan jumlah atom karbon.Seimbangkan jumlah atom karbon.

3.

3. Seimbangkan jumlah atom hidrogen.Seimbangkan jumlah atom hidrogen.

4.

4. Seimbangkan jumlah atom oksigen.Seimbangkan jumlah atom oksigen. 2 C

2 C88HH1818((ll) + 25 O) + 25 O22(g) (g) ÆÆ 16 CO16 CO22(g) + 18 H(g) + 18 H22O(g)O(g)

Contoh

Contoh:: Tulis reaksi seimbang dari pembakaran Tulis reaksi seimbang dari pembakaran propanapropana(C(C₃3HH88) ) dan

danbutanabutana(C(C₄₄HH₁₀₁₀).).

5.

5. Buktikan bahwa reaksi sudah seimbang.Buktikan bahwa reaksi sudah seimbang.

III.

III.Hubungan massa dan stoikiometriHubungan massa dan stoikiometri

•

• Keseimbangan persamaan kimia menunjukkan hubungan jumlah Keseimbangan persamaan kimia menunjukkan hubungan jumlah mol dari setiap reaktan dan produk,

mol dari setiap reaktan dan produk,BUKANBUKANhubungan massahubungan massa..

•

• Untuk menghitung massa reaktan yang dibutuhkan atau massa Untuk menghitung massa reaktan yang dibutuhkan atau massa produk yang terbentuk dalam suatu reaksi kimia, perhitungan produk yang terbentuk dalam suatu reaksi kimia, perhitungan harus dilakukan dengan berdasarkan rasio mol.

harus dilakukan dengan berdasarkan rasio mol.

x A + y B x A + y B ÆÆ z Cz C Perhitungan umum:

Perhitungan umum:

gram

gramreaktanreaktanAA gramgramprodukprodukCC

mol

molprodukprodukCC

mol

molreaktanreaktanAA

Hubungan langsung

III. Hubungan massa dan stoikiometriHubungan massa dan stoikiometri

Contoh

Contoh11:: Oksigen dan hidrogen dapat Oksigen dan hidrogen dapat terbentuk dari dekomposisi terbentuk dari dekomposisi elektrolitik dari air. Jika elektrolitik dari air. Jika diawali dari

diawali dari 250250g g air, air, berapa gram oksigen yang berapa gram oksigen yang dapat dihasilkan dari dapat dihasilkan dari elektrolisis air tersebut ?, elektrolisis air tersebut ?, how many grams of how many grams of oxygenoxygen

Strategi

Strategi:: 1.1. Tuliskan reaksi seimbang.Tuliskan reaksi seimbang.

2.

2. Konversikan jumlah air dari Konversikan jumlah air dari gram ke mol

gram ke mol 3.

3. Gunakan rasio stoikiometri untuk menghitung mol Gunakan rasio stoikiometri untuk menghitung mol oksigen yang terbentuk

oksigen yang terbentuk..

4.

4. Konversi jumlah mol oksigen menjadi gram oksigenKonversi jumlah mol oksigen menjadi gram oksigen..

III.

III. Hubungan massa dan stoikiometriHubungan massa dan stoikiometri

Contoh

Contoh22:: Hitung massa oksigen yang dibutuhkan supaya terjadi Hitung massa oksigen yang dibutuhkan supaya terjadi reaksi pembakaran sempurna dari

reaksi pembakaran sempurna dari 10.010.0mL mL oktana.oktana. (Densitas

(Densitasoktaneoktane= 0.7028 g/mL)= 0.7028 g/mL)

2 C

2 C₈8HH1818((ll) + 25 O) + 25 O22(g) (g) ÆÆ 16 CO16 CO22(g) + 18 H(g) + 18 H22O(g)O(g)

IV.

IV.Reaktan pembatasReaktan pembatas

•

•Reaksi kimia seringkali dilakukan dengan salah satu reaktan Reaksi kimia seringkali dilakukan dengan salah satu reaktan dalam dalam jumlah yang berlebihan.

jumlah yang berlebihan.

(NH

(NH₄₄))₂₂PtClPtCl₄₄(s) + 2 NH(s) + 2 NH₃₃(aq) (aq) ÆÆ 2 NH2 NH₄₄Cl(aq) + Pt(NHCl(aq) + Pt(NH₃₃))₂₂ClCl₂₂(s)(s)

Reaktan pembatas

Reaktan pembatas--reaktan yang memiliki kuantitas yang reaktan yang memiliki kuantitas yang membatasi jumlah produk yang mungkin membatasi jumlah produk yang mungkin terbentuk dari suatu reaksi.

terbentuk dari suatu reaksi.

IV.

Membuat kue apel buat lebaran Membuat kue apel buat lebaran

+

•berapa jumlah roti apel yang dapat dibuat dari berapa jumlah roti apel yang dapat dibuat dari 150150apelapeldandan33 roti 33 roti dasar

dasar?? •

(3)

3

IV.

Reaksi kimia Reaksi kimia

•

• Berapa molekulBerapa molekulCOCO2 2 yang dapat yang dapat dihasilkan dari empat molekul dihasilkan dari empat molekulCO CO dan tiga molekul

dan tiga molekul OO₂₂? ? 2

2 CO(gCO(g) + O) + O22(g) (g) ÆÆ 2 CO2 CO22(g)(g)

•

• CO CO adalah reaktan pembatasadalah reaktan pembatasdandanOO22adalah adalah reaktan yang berlebihan

reaktan yang berlebihan..

Contoh lain : Contoh lain :

H

H₂₂+ O+ O₂₂ IV.IV.Reaktan pembatasReaktan pembatas

CH

CH44(g) + H(g) + H22O(g) O(g) ÆÆ CO(g) + 3 HCO(g) + 3 H22(g)(g) •

• reaksi reaksi metana dan air adalah salah satu cara produksi hidrogen metana dan air adalah salah satu cara produksi hidrogen untuk digunakan sebagai bahan bakar

untuk digunakan sebagai bahan bakar: :

Jika reaksi diawali dengan

Jika reaksi diawali dengan995 g CH995 g CH44dandan1020 g H1020 g H22O, O,

A)

A)Reaktan mana yang terbatas?Reaktan mana yang terbatas?

B)

B)berapa massaberapa massaHH22yang dapat dihasilkan?yang dapat dihasilkan?

C)

C)Berapa massa reaktan yang berlebih dan tersisa setelah reaksi Berapa massa reaktan yang berlebih dan tersisa setelah reaksi berjalan sempurna

berjalan sempurna? ?

IV.

2

2 Al(sAl(s) + 3 Cl) + 3 Cl22(g) (g) ÆÆ 2 AlCl2 AlCl33(s)(s) •

• Aluminum Aluminum khlorida,khlorida,AlClAlCl33, , dibuat dengan perlakuan serat logamdibuat dengan perlakuan serat logam aluminum

aluminum dengan gas khlordengan gas khlor. .

Jika proses dimulai dengan

Jika proses dimulai dengan2.70 g Al 2.70 g Al dandan4.05 g Cl4.05 g Cl22, ,

A)

A)Manakah yang termasuk reaktan pembatas?Manakah yang termasuk reaktan pembatas?

B)

B)berapa massaberapa massaAlClAlCl33yang dapat dihasilkanyang dapat dihasilkan? ?

C)

C)Berapa kelebihanBerapa kelebihanmassa reaktan ekses setelah reaksi massa reaktan ekses setelah reaksi berlangsung sempurna

berlangsung sempurna? ?

IV.

Rangkuman Rangkuman

a A + b B a A + b B ÆÆ c Cc C •

• Hitung jumlah mol setiap spesies reaktan dan hitung rasio aktuanHitung jumlah mol setiap spesies reaktan dan hitung rasio aktuan dari reaktan.

dari reaktan.

•

• Bandingkan rasio molBandingkan rasio molaktualaktualterhadap rasioterhadap rasiostoikiometristoikiometrisesuai sesuai persamaan kimia seimbang.

persamaan kimia seimbang.

B mol b

A mol a B aktual mol

A aktual mol

⎯→ ⎯

•

• rasio mol actualrasio mol actual<<rasio mol rasio mol stoichiometricstoichiometric,,sehingga numeratorsehingga numerator adalah reaktan pembatas.

adalah reaktan pembatas.

•

• rasio mol actualrasio mol actual> rasio mol > rasio mol stoichiometricstoichiometric, sehingga numerator , sehingga numerator adalah reaktan berlebihan.

adalah reaktan berlebihan.

V.

V. Persen hasilPersen hasil

Hasil teoritis

Hasil teoritis-- Jumlah maksimum produk yang dapat Jumlah maksimum produk yang dapat dihasilkan dari suatu reaksi kimia dihasilkan dari suatu reaksi kimia..

Hasil aktual

Hasil aktual––Jumlah aktual yang Jumlah aktual yang dihasilkan dari reaksi di dihasilkan dari reaksi di laboratorium. laboratorium. 20

20 biji biji jagung jagung

Hasil teoritis

20

20 butir popcornbutir popcorn panas

panas

16

16 butir popcornbutir popcorn

V.

20 20 biji biji

jagung jagung

Hasil teoritis

20

panas panas

16

100 × =

teoritik Hasil

aktual Hasil hasil Persen

% 80 100=

× =

popcorn butir 20

(4)

4

V.

Contoh

Contoh11:: Gas amonia dapat disiapkan dari reaksi berikutGas amonia dapat disiapkan dari reaksi berikut::

CaO(s

CaO(s) + 2 NH) + 2 NH44Cl Cl ÆÆ 2 NH2 NH33(g) + H(g) + H22O(g) + CaClO(g) + CaCl22(s)(s)

Jika

Jika112 g 112 g CaOCaOdandan224 g NH224 g NH₄₄Cl Cl dicampur, persen dicampur, persen hasil NH

hasil NH33adalahadalah68.0 g. 68.0 g. Jika hanyaJika hanya16.3 g 16.3 g NHNH33yang yang aktual dihasilkan, berapa persen hasil ??

aktual dihasilkan, berapa persen hasil ??

V.

Contoh

Contoh22:: Senyawa biru prusiSenyawa biru prusiCu(NHCu(NH₃3))44SOSO44dibuat dari reaksidibuat dari reaksi tembaga(II)

tembaga(II)sulfatsulfatdandanamoniak.amoniak.

CuSO

CuSO44(aq) + 4 NH(aq) + 4 NH33(aq) (aq) ÆÆCu(NHCu(NH33))44SOSO44(aq)(aq)

A.

A. JikaJika10.00 g 10.00 g CuSOCuSO₄₄dandan5.00 g 5.00 g NHNH₃₃dicampur,dicampur,berapa berapa persen teoritik Cu(NH

persen teoritik Cu(NH33))44SOSO4 4 yang dapat dihasilkan?yang dapat dihasilkan?

B.

B. JikaJika9.76 g 9.76 g Cu(NHCu(NH33))44SOSO44yang aktual dihasilkan dari yang aktual dihasilkan dari reaksi, berapa persen teoritik dari reaksi ini? reaksi, berapa persen teoritik dari reaksi ini?

VI.

VI.Persamaan kimia dan analisis kimiaPersamaan kimia dan analisis kimia

•

• Kimia analitikKimia analitikadalah cabang ilmu kimia yang mempelajari adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari analisis sampel untuk penentuan komposisi kimia berupa analisis sampel untuk penentuan komposisi kimia berupa kuantitas komponen dalam campuran

kuantitas komponen dalam campuran..

•

• Saat ini, banyak analisis kimia dilakukan dengan menggunakan Saat ini, banyak analisis kimia dilakukan dengan menggunakan metoda instrumentasi kimia yang tetap berbasis dengan reaksi metoda instrumentasi kimia yang tetap berbasis dengan reaksi kimia klasik dan stoikiometri.

kimia klasik dan stoikiometri.

VI.

VI. Persamaan kimia dan analisis kimiaPersamaan kimia dan analisis kimia

Analisis kuantitatif Campuran Analisis kuantitatif Campuran

•

• Analisis kimia kuantitatif biasa dilakukan berdasarkan satu Analisis kimia kuantitatif biasa dilakukan berdasarkan satu atau dua langkah berikut

atau dua langkah berikut::

1.

1.Suatu senyawa dengan kuantitas yang tidak diketahui Suatu senyawa dengan kuantitas yang tidak diketahui direaksikan dengan suatu senyawa lain yang kuantitasnya direaksikan dengan suatu senyawa lain yang kuantitasnya diketahui. Jika keadaan stoikiometri reaksi diketahui, diketahui. Jika keadaan stoikiometri reaksi diketahui, maka kuantitas senyawa yang tidak diketahui dapat maka kuantitas senyawa yang tidak diketahui dapat ditentukan..

ditentukan.. 2.

2.Suatu senyawa yang tidak diketahui komposisinya Suatu senyawa yang tidak diketahui komposisinya dikonversikan dengan satu atau lebih senyawa yang dikonversikan dengan satu atau lebih senyawa yang komposisinya diketahui.

komposisinya diketahui. Senyawa diidentifikasi dan Senyawa diidentifikasi dan kuantitasnya ditentukan. Jumlah senyawa yang diketahui kuantitasnya ditentukan. Jumlah senyawa yang diketahui akan terkait dengan jumlah asli senyawa yang tidak akan terkait dengan jumlah asli senyawa yang tidak diketahui.