Stoikiometri-sulispdf

KIMIA DASAR I

STOIKHIOMETRI

Dr. Rien H J. Usman

Dra. Suliestyah, MSi

www.pondokbelajar.com

FAKULTAS TEKNOLOGI KEBUMIAN DAN ENERGI

UNIVERSITAS TRISAKTI

JAKARTA

STOIKHIOMETRI

Stoikiometri – (stoichion = unsur, metron = mengukur) Membahas aspek kwantitatif dalam reaksi kimia.

Hukum Kekekalan massa (Lavoisier, 1783)

Pada setiap reaksi kimia, massa dari zat-zat yang bereaksi adalah sama dengan massa dari zat-zat yang dihasilkan.

Mg + Khlor Æ MgCl₂ 1,0 g 2,9 g 3 ,9 g

Hukum Perbandingan Tetap (Proust, 1799)

Atau Suatu senyawa murni selalu terdiri dari unsur-2 yang sama, yang bergabung dalam perbandingan tertentu. – Air selalu mengandung 1 gram Hidrogen (11,19%) dan 8 gram Oksigen (38,81%).

Hukum ini tidak berlaku untuk senyawa non stoikiometris – contoh Cu_1,7S

Hukum Kelipatan Perbandingan (Dalton, 1803)

Jika dua unsur dapat bergabung membentuk lebih dari satu senyawa, maka massa-massa dari unsur yang pertama dengan suatu massa tetap dari unsur kedua akan berbanding dengan bilangan bulat yang mudah. Contoh: Nitrogen dan Oksigen dapat membentuk lima macam senyawa,

Hukum Penyatuan Volume (Gay Lussac, 1808)

Pada kondisi suhu dan tekanan yang sama, perbandingan

volume gas-gas pereaksi dan gas-gas hasil reaksi

merupakan bilangan yang mudah dan bulat.

Hidrogen + Oksigen

Æ Uap air

2 vol

1 vol

2 vol

Hidrogen + Nitrogen Æ Amoniak

3 vol

1 vol

2 vol

Hukum Avogadro (1811)

Pada kondisi suhu dan tekanan yang sama, volume yang

sama mengandung jumlah molekul yang sama.

Hidrogen + Nitrogen Æ Amoniak

3 vol 1 vol 2 vol

Teori Atom Dalton

à

Unsur

tersusun dari partikel-partikel yang sangat kecil

yang tidak dapat dipecah lagi disebut atom. Atom-atom

unsur murni selalu identik yaitu mempunyai sifat yang

sama (ukuran, bentuk dan massa) dan berlainan dengan

atom unsur lain.

à

Senyawa tersusun atas atom-atom dari dua unsur atau

lebih. Dalam setiap senyawa, perbandingan jumlah atom

setiap atom merupakan bilangan bulat atau pecahan

sederhana.

à

Dalam reaksi kimia

hanyalah pemisahan, penggabungan

atau penyusunan ulang atom-atom, reaksi kimia tidak

mengakibatkan penciptaan atau pemusnahan atom-atom.

Setiap atom mempunyai massa tertentu yang sangat kecil

Æ

satuan massa atom (sma)

Massa Atom relatif

Massa dari satu atom relatif terhadap massa relatif satu atom isotop 12_C.

Tabel Massa Atom dapat dilihat pada Susunan Berkala, yaitu sesuai dengan bilangan nomor massa

Massa Atom = bilangan nomor massa

Massa satu atom = bilangan nomor massa dalam sma.

Contoh: Dalam Susunan Berkala, Na mempunyai nomor massa 22,8, berarti : Massa atom Na = 22,9,

Massa satu atom Na = 22,9 sma

Massa Molekul relatif

Massa dari satu molekul relatif terhadap massa satu atom isotop 12C, yang merupakan jumlah dari berat atom unsur-unsur penyusunnya.

Æ Massa molekul Na Cl = Massa atom Na + Massa Atom Cl = 22,9 + 35,5 = 58,5

Massa Formula relatif

Massa dari satu ion relatif terhadap massa satu atom isotop 12C, yang merupakan jumlah massa dari ion-ion dengan massa atomnya atau jumlah massa atom unsur pembentuknya.

Æ Massa Formula ion NO₃- _{= Massa Atom N + 3 Massa Atom O} = 14 + (3 X 16) = 62

1 atom C + 1 atom O Æ 1 atom CO

1 lusin atom C + 1 lusin atom O Æ 1 lusin molekul CO 1 mol atom C + 1 mol atom O Æ 1 mol molekul CO

Satu Mol adalah banyaknya zat yang mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah atom yang terdapat dalam 12 gram C-12 Æ yaitu mengandung sejumlah N (=bilangan Avogadro = 6,6023 x 1023 _{butir) atom}

N = Bilangan Avogadro = 6,023 x 1023

1 mol = 6,023 x 1023 _{butir (atom, molekul, ion)}

Massa satu mol atom suatu unsur adalah sama dengan sejumlah nomor massa unsur tsb. dalam gram

Contoh 1: Massa Atom Ca = 40,1

1 mol Ca mengandung 6,02 x 1023 _{atom Ca}

Massa 1 mol Ca = 40,1 g

Contoh 2:1 mol CO₂ mengandung 6,02 x 1023 _{molekul CO} 2

Massa 1 mol CO₂ = massa 1 mol C + massa 2 mol O = 12 + 32 = 44 g Contoh 3: Berapa perbandingan jumlah atom Karbon dan atom Khlor dalam

molekul C₂Cl₆ (pelarut bahan eksplosif) = 2 atom C : 6 atom Cl = 1 : 3

Molekul C₂Cl₆ membutuhkan atom Karbon dan atom Khlor dengan perbandingan mol C : Cl = 1 ; 3

Contoh 4: Berapa mol karbon di dalam 2,65 mol C₂Cl₆ ?

1 mol C₂Cl₆ æ 2 mol C

2,65 mol C₂Cl₆ æ 2 x 2,65 mol C = 5,30 mol C

Contoh 5: Berapa mol Karbon dibutuhkan untuk bereaksi dengan 4,87 mol Khlor menghasilkan C₂Cl₆?

Molekul C₂Cl₆ membutuhkan atom Karbon dan atom Khlor dengan

perbandingan mol C : Cl = 1 ; 3

4,87 mol Cl membutuhkan C = 1/3 x 4,87 = 1,62 mol C

Contoh 6: Berapa gram Ca yang ada dalam 2,55 mol Ca, massa atom Ca = 40,1?

1 mol Ca = 40,1 g Ca

2,55 mol Ca = 2,55 x 40,1 g = 102,55 g

Contoh 7: Berapa gram Ca diperlukan untuk bereaksi dengan 41,5 gram Cl menghasilkan CaCl₂?

1 mol Ca æ 2 mol Cl 1 mol Cl = 35,5 g Cl 1 mol Ca = 40,1 g Ca

41,5 g Cl = 41,5/36,5 g Cl = 1,17 mol Cl

1,17 mol Cl membutuhkan Ca = ½ x 1,17 = 0,585 mol Ca = 0,585 x 40,1 = 23,5 g

Contoh 8: Berapa komposisi molekul CHCl₃ (dalam persen).

Komposisi (dalam persen) adalah perbandingan komposisi unsur-unsur penyusun suatu molekul dalam persen massa.

Massa molekul CHCl₃ = (1 X 12,01) + (1 X 1,008) + (3 X 35,45) = 119,37 g % C = 12,01/119,37 x 100% = 10,06%

% H = 1,008/119,37 x 100% = 0,844% % Cl = (3 x 35,45)/119,37 x 100% = 89,09%

Contoh 9: Suatu sampel gas coklat yang merupakan polutan udara mengandung

2,34 g Nitrogen dan 5,34 g Oksigen. Tuliskan Rumus Empirisnya. Bila diketahui massa Atom Nitrogen adalah 14 dan Oksigen 16.

2,34 g N = 2,34/14 = 0,167 mol 5,34 g O = 5,34/16 = 0,334 mol

Perbandingan N : O = 0,167 : 0,334 = 1 : 2 Æ Rumus Empiris = (NO₂)

Contoh 10: Suatu senyawa mempunyai Rumus Empiris NO₂ dan massa molekulnya = 92. Tuliskan Rumus Molekulnya.

Massa molekul (empiris) NO₂ = 14 + (2 x 16) = 46. Massa Molekul senyawa = 92 Æ

REAKSI KIMIA* * * * * * * *

1. Reaksi tanpa perubahan bilangan oksidasi

2. Reaksi di mana terjadi perubahan bilangan oksidasi Æ Reaksi Redoks

PERSAMAAN REAKSI

Persamaan yang digunakan untuk menggambarkan perubahan yang terjadi dalam suatu reaksi kimia.

Zn + Z Æ Zn S

Kiri anak panah Æ zat yang berubah/reaktan/pereaksi Kanan anak panah Æ hasil perubahan/produk/hasil reaksi Anak panah Æ arah perubahan

BILANGAN OKSIDASI (Biloks)

a. Bilangan oksidasi setiap atom dalam unsur bebas sama dengan nol. Æ Hidrogen dalam H2 dan sulfur dalam S Æ bilangan oksidasi = 0

b. Bilangan oksidasi unsur GOL IA = +1, Gol IIA = +2, Gol VII A = -1, Gol. VIA = -2

c. Bilangan oksidasi Hidrogen dalam senyawa +1, kecuali dalam Hidrida: NaH, CaH = -1

d. Bilangan oksidasi Oksgen dalam senyawa 2, kecuali dalam peroksida = -1, dan OF₂ = +2

e. Untuk senyawa netral, jumlah semua bilangan oksidasi unsur penyusunnya = 0

f. Untuk suatu ion, jumlah bilangan oksidasinya adalah sama dengan muatannya.

Contoh 11: Perhitungan Biloks:

Hitunglah biloks Zn dalam logam Zn dan dalam ZnS Zn dalam logam Zn = 0

Biloks S = -2, maka Zn dalam ZnS = +2 Hitunglah bilangan oksidasi Mn dalam MnO₂

Mn dalam MnO₂: Biloks oksigen = - 2, jadi Mn = 2 x (+2) = +4

Hitunglah bilangan oksidasi Mn dalam KMnO₄

Mn dalam KMnO₄: Biloks K = +1, maka biloks ion MnO₄- _{= -1,}

Total biloks O dalam MnO₄- _{= 4 x (-2) = -8,}

Maka biloks Mn dalam KMnO₄ = -8 – (-1) = +7

Hitunglah biloks Cr dalam KCrO₄

Cr dalam KCrO₄: Biloks K = +1, maka biloks ion CrO₄- _{= -1,}

Total biloks O dalam CrO₄- _{= 4 x (-2) = -8,}

Maka biloks Cr dalam KCrO₄ = -8 – (-1) = +7

Hitunglah biloks Cr dalam K₂Cr₂O₇

Cr dalam K₂Cr₂O₇: Biloks K = +1, maka biloks ion Cr₂O₇= _{= -2,}

Total biloks O dalam Cr₂O₇= _{= 7 x (-2) = -14,}

Maka biloks Cr dalam K₂Cr₂O₇ = -14 – (-2) = +12 dibagi 2, biloks Cr = +6

Menyetarakan persamaan reaksi kimia dimana Biloks tetap

1. Tuliskan persamaan reaksi dengan rumus kimia pada reaktan dan produk yang benar.

2. Seimbangkan koefisien reaksi dengan patokan jumlah atom di kiri dan di kanan anak panah harus sama tanpa merubah rumus kimianya.

Contoh 12: Tuliskan persamaan reaksi antara Natrium Karbonat dengan asam Khlorida menghasilkan Natrium Khlorida dan Karbon Dioksida.

Tahap 1: Tuliskan persamaan reaksi dengan rumus kimia yang benar. Na₂CO3 + HCl Æ NaCl + H₂O + CO₂

Tahap 2: Setimbangkan koefisien reaksi yang mempunyai harga terkecil & bulat Na₂CO3 + HCl Æ 2 NaCl + H₂O + CO₂

Na₂CO3 + 2 HCl Æ 2 NaCl + H₂O + CO₂ Contoh 13: Setimbangkan reaksi pembakaran oktana C₈H₁₈

C₈H₁₈ + O₂ Æ CO₂ + H₂O C₈H₁₈ + O₂ Æ 8 CO₂ + 9 H₂O

PERHITUNGAN BERDASARKAN PERSAMAAN REAKSI KIMIA

Apabila diketahui reaksi pembakaran etanol mempunyai persamaan reaksi:

C₂H₅OH + 3 O₂ Æ 2 CO₂ + 3 H₂O

Secara molekuler berarti,

1 mol C₂H₅OH + 3 mol O₂ Æ 2 mol CO₂ + 3 mol H₂O

Koefisien reaksi menunjukkan jumlah mol dari reaktan dan produk

Berarti,

1 mol C₂H₅OH æ 3 mol O₂ æ 2 mol CO₂ æ 3 mol H₂O

Contoh 18:

Etil alkohol dibuat secara besar-besaran melalui fermentasi gula, reaksi:

C₆H₁₂O₆ Æ 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

Berapa mol C₂H₅OH dihasilkan dari 1,4 mol gula?

1 mol C₆H₁₂O₆ æ 2 mol C₂H₅OH æ 2 mol CO₂

PEREAKSI PEMBATAS (LIMITING REACTAN)

Bila 5 mol H₂ dan 1 mol O₂ direaksikan, dengan reaksi, 2 H₂ + O₂ Æ 2 H₂O

Dari persamaan diatas didapat: 2 mol H₂ æ 1 mol O₂ æ 2 mol H₂O. Ternyata untuk mereaksikan 1 mol O₂ dibutuhkan hanya 2 mol H₂,

setelah O₂ habis, H₂ yang tersisa tidak akan bereaksi lagi Æ

Jumlah produk ditentukan oleh pereaksi yang habis pertama kali Æ

PEREAKSI PEMBATAS (LIMITING REACTAN) Æ H₂

Contoh 19: Permukaan terbuka Aluminium bereaksi dengan O₂ membentuk lapisan oksida dengan reaksi

4 Al + 3 O₂ Æ 2 Al₂O₃

- Berapa gram O₂ dibutuhkan untuk bereaksi dengan 0,3 mol Al? - Berapa Al₂O₃ yang dihasilkan bila yang direaksikan 12,5 g O₂? - Dari reaksi didapat: 4 mol Al æ 3 mol O₂ æ 2 mol Al₂O₃

O₂ yang dibutuhkan utk bereaksi dengan 0,3 mol Al:

= ¾ x 0,3 = 0,225 mol = 0,225 x 32 g = 7,2 g O₂ - 12,5/32 mol O₂ æ 2/3 x 12,5/32 mol x 102 g = 26,6 g Al₂O₃

Contoh 20: Zn direaksikan dengan sulfur dengan reaksi: Zn + S Æ ZnS

- Berapa g ZnS yang terjadi bila 12 g Zn direaksikan dengan 6,50 g S. - Mana Pereaksi Pembatas, dan berapa gram pereaksi yang sisa?

Dari reaksi didapat: 1 mol Zn æ 1 mol S æ 1 mol ZnS 12 g Zn = 12/65,4 = 0,183 mol Zn

6,50 g S = 6,5/32,1 = 0,202 mol S

0,183 mol Zn æ 0,183 mol S æ 1,83 mol ZnS ZnS yang terjadi = 0,183 x 97,5 = 17,8 g

Pereaksi Pembatas : Zn, Pereaksi yang sisa : Sulfur

Sisa Sulfur: 0,202 – 0,183 = 0,019 mol = 0,19 x 32,1 = 0,61 g

Contoh 21: Pembakaran etilena C₂H₄ menghasilkan CO₂ dan H₂O, reaksi: C₂H₄ + 3 O₂ Æ 2 CO₂ + 2 H₂O

Berapa gram CO₂ yang dihasilkan bila 1,93 g C₂H₄ dan 5,92 g O₂ dibakar?

Dari reaksi diatas didapat 1 mol C₂H₄ æ 3 mol O₂ æ 2 mol CO₂ 1,93 g C₂H₄ = 1,93/28 = 0,0689 mol C₂H₄

5,92 g O₂ = 5,02/32 = 0,185 mol O₂

0,0689 mol C₂H₄ membutuhkan 3 x 0,0689 mol = 0,207 mol O₂ Tersedia hanya 0,185 mol O₂, berarti O₂ adalah Pereaksi Pembatas. Jadi CO2 yang terbentuk: 2/3 x 0,185 x 44 = 5,43 g CO2

HASIL TEORITIS:

Hasil maksimum yang mungkin terjadi bila hanya terjadi

reaksi tunggal (perhitungan secara teoritis.

Hasil Nyata

PERSEN HASIL =

---Hasil Teoritis

Contoh 22:

Sama dengan soal 2.20 di atas, ternyata dari eksperimen

didapatkan hasil nyata yang terjadi = 3,48 g CO

₂

.Sedangkan secara teoritis di dapatkan terjadi 5,43 g

CO

₂

Latihan soal-soal

1. Berapa mol Si yang ada dalam 65,3 g Si? Berat Atom Si = 28,1 2. Berapa mol S yang ada dalam 4,5 mol Pyrite FeS₂

3. Berapa gram S yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan 0,50 mol Fe untuk membuat kristal FeS₂? Berat atom Fe = 56,6 dan S = 32,1

4. Tuliskan rumus empiris dari senyawa yang terjadi dari 43,7% fosfor dan 56,3% oksigen (persen berat), bila berat atom fosfor = 31 dan oksigen = 16

5. Setarakan reaksi redoks dalam suasana asam

KMnO4 (aq) + H2C2O4 + H2SO4 Æ K2SO4(aq) + MnSO4(aq) + CO2(g) + H2O

6. Setarakan reaksi redoks dalam suasana basa

Cr2O3(s) + KCLO3(aq) + KOH (aq) Æ K2CrO4(aq) + KCl (aq) + H2O(g) 7. Berapa gram oksigen dibutuhkan untuk membakar 1,80 mol C₂H₅OH

menghasilkan CO₂ dan H₂O

ASPEK KWANTITATIF REAKSI KIMIA DALAM LARUTAN AIR. KONSENTRASI

Perbandingan jumlah zat terlarut relatif terhadap pelarut.

BEBERAPA JENIS KONSENTRASI

- Persen (persen massa, persen volume) - ppm (part per million)

- M (Molarita) - N (Normalita) - m (Molalita) - x (Fraksi mol) PERSEN

Bagian zat terlarut per 100 bagian larutan.

Persen Massa kalau yang dibandingkan massanya Persen Volume kalau yang dibandingkan volumenya.

Contoh 23: Bagaimana cara membuat larutan NaCl 5,0% dalam air. Diketahui density air = 100 g/ml

5,0% NaCl dalam air, berarti 5,00 g NaCl di dalam 100 g larutan.

Maka larutan NaCl 5,00% dibuat dengan melarutkan 5,00 g NaCl dalam (100 – 5) = 95 g air.

ppm (PART PER MILLION)

Bagian zat terlarut per 106 _{bagian larutan.} dapat berupa ppm berat maupun ppm volume

Contoh 24:

Udara yang kena polusi SO₂ karena pembakaran bensin

mengandung sulfur tinggi. S ini dideteksi dengan mengalirkan udara tsb melalui KMnO₄, dimana SO₂ dioksidasi menjadi SO₄=_.

Pada analisa ini, ternyata 500 liter udara (density 1,2g/l) dilewatkan KMnO₄, dan ternyata sejumlah 1,50 x 10-5 _{mol KMnO}

4 tereduksi

menjadi Mn+2_{. Hitung konsentrasi SO}

2 dalam ppm.

MnO₄- _{+ SO}

2 Æ 2 Mn+2 + 5 SO4=

2 MnO

₄-

_{+ 5 SO}

2

+ 2 H

2

O Æ 2 Mn

+2

+ 5 SO

4=

+ 4 H

+

SO2 yang dibutuhkan untuk mereduksi 1,50 x 10

-5

_{mol MnO4:}

5/2 x 1,50 x 10

-5

_{= 3,75 x 10}

-5

_{mol SO}

2

Berat SO

₂

diudara: 3,75 x 10

-5

_{x 64,1g = 2,40 x 10}

-3

_{g SO}

2

Dalam 500 liter udara terdapat 2,40 x 10

-3

_{g SO}

2

Berat contoh udara = 500 x 1,20 = 600 g udara

Konsentrasi SO

₂

diudara = (2,40 x 10

-3

_{g SO}

M (MOLARITA)

Menunjukkan jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan

Larutan NaOH 1,25 M berarti 1,25 mol NaOH dalam 1 liter larutan NaOH Larutan CuSO₄ 0,1 M berarti 0,1 mol CuSO₄ dalam 1 liter larutan CuSO₄ Larutan H₂SO₄ 18 M berarti 18 mol H₂SO₄ dalam 1 liter larutan H₂SO₄

Contoh 25:

Berapa gram NaOH diperlukan untuk membuat 350 ml larutan NaOH 1,25 M?

NaOH dibutuhkan = 350/1000 x 1,25 = 0,438 mol = 0,438 x 40 = 17,5 g.

Contoh 26: Berapa ml larutan CuSO₄ 0,1 M yang mengandung 4,25 g CuSO₄

4,25 g CuSO₄ = 4,25/159,6 = 2,66 x 10-2 mol CuSO₄

Volume larutan CuSO₄ = 2,66 X 10-2 X 1000/0,1 = 266 ml

Contoh 27: Berapa M konsentrasi H₂SO₄ yang mengandung 96% (%berat) H₂SO₄ yang mempunyai density 1,84 gram/l dan berat formula H₂SO₄ =98,08

Berat 1 liter larutan H₂SO₄ 96% = 1000 x 1,84 = 1840 g.

Berat H₂SO₄ dalam Larutan H₂SO₄ 96% = (96/100) x 1840 = 1770 g Mol H₂SO₄ = 1770/98,08 = 18,0 mol

Contoh 28: Berapa ml NaCl 2 M yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan 5,37 gram AgNO₃ menjadi AgCl?

NaCl + AgNO₃ Æ AgCl + NaNO₃

1 mol NaCl æ 1 mol AgNO₃ æ 1 mol AgCl æ 1 mol NaNO₃

5,37 gram AgNO₃ membutuhkan NaCl = 5,37/170 x 1/1 = 0,0316 mol Sehingga NaCl 2M yang dibutuhkan = 0,0316/2 x 1000 = 15,8 ml.

Contoh 29: Berapa gram Mg(OH)₂ (susu magnesia) yang diperlukan untuk menetralkan 50 ml HCl 0,095 M?

Mg(OH)₂ + HCl Æ MgCl₂ + H₂O

Mg(OH)₂ + 2 HCl Æ MgCl₂ + 2 H₂O

Di dlm 50 ml HCl 0,095 M terdapat HCl = 50/1000 x 0,095 = 0,0475 mol 0,0475 mol HCl membutuhkan Mg(OH)₂ = ½ x 0,0475 = 0,0238 mol

= 0,0238 x 58,3 = 0,139 gram

Contoh 30: Berapa ml Cr₂(SO4)₃ 0,25 M yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan 300 ml BaCl₂ 0,400M?

Cr₂(SO4)₃ + 3 BaCl₂ Æ 2 CrCl ₃ + 3 BaSO₄

300 ml BaCl₂ 0,4M mengandung BaCl₂ = 300/1000 x 0,4 = 0,120 mol Cr₂(SO4)₃ yang dibutuhkan = 1/3 x 0,12 mol 0,040 mol

REAKSI REDOKS:

Reaksi yang disertai dengan perpindahan elektron dari satu molekul/ ion/atom reaktan ke molekul/ion/atom produk.

Dalam Reaksi redoks selalu terjadi dua reaksi bersama-sama:

- Reaksi OKSIDASI: peristiwa berkurangnya elektron atau bertambahnya bilangan oksidasi (muatan listrik positif) suatu zat/ion.

Sn+2 Æ Sn+4

- Reaksi REDUKSI: peristiwa penerimaan elektron atau berkurangnya bilangan

oksidasi suatu zat/ion.

2 Hg+2 _{+ 2 Cl}- Æ _Hg 2Cl2 - Reaksi REDOKS: gabungan dua reaksi diatas:

Sn+2 _{+ 2 Hg}+2 _{+ 2 Cl}- Æ _Sn+4 _{+ Hg}

2Cl2

DALAM REAKSI REDOKS SELALU:

a. Jumlah elektron yang diterima = jumlah elektron yang dilepaskan

b. Jumlah ekivalen oksidator yang digunakan = jumlah ekivalen reduktor

c. Berat satu ekivalen oksidator = berat satu mol oksidator dibagi dengan jumlah elektron yang diterima

d. Berat satu ekivalen reduktor = berat satu mol dibagi dengan jumlah elektron yang dilepaskan.

MENYETARAKAN REAKSI REDOKS DGN METODA BIL.OKS.

a. Tuliskan persamaan reaksi dengan rumus kimia yang benar. b. Hitunglah bilangan oksidasi dari tiap=tiap unsur yang ada.

c. Periksalah satu persatu mana yang mengalami perubahan bilangan oksidasi dan hitunglah perubahannya dan masukkan koefisien reaksi sementara

d. Setarakan perubahan bilangan oksidasi, dalam arti:

Æ elektron yang diberikan = elektron yang diterima e. Setarakan unsur-unsur lain.

f. Bila diperlukan tambahkan H2O disebelah kiri dan/atau kanan anak panah. Untuk menyetarakan tambahkan ion H+ (suasana asam) atau ion

OH-(suasana basa) pada sisi berlawanan.

Contoh 14: Setarakan reaksi redoks dalam suasana asam dibawah ini memakai metoda bilangan oksidasi.

Cl- _{(aq) + MnO} 2 (s) Æ Cl2 (g) + Mn+2 (aq) -1 +4 0 +2 oksidasi: 1 x 2 reduksi: -2 x 1 Reaksi setara:

2 Cl- (aq) + MnO₂ (s) + 4 H+ Æ Cl₂ (g) + Mn+2 _{(aq) + 2 H} 2O

MENYETARAKAN REAKSI REDOKS DGN METODA BIL.OKS.

Contoh 15: Setarakan reaksi redoks dalam suasana asam dibawah ini

memakai metoda bilangan oksidasi.

H Cl + K₂ Cr₂ O₇ Æ K Cl + Cr Cl₃ + Cl₂ + H₂ O +1 –1 +1 +6 -2 +1 -1 +3 -1 0 +1 -2 2 H Cl + K₂ Cr₂ O₇ Æ K Cl + 2 Cr Cl₃ + Cl₂ + H₂ O +1 –1 +1 +6 -2 +1 -1 +3 -1 0 +1 -2 (hilang 2 e-) _{x 3 = 6e} -dapat 6e -2x3 H Cl + K₂ Cr₂ O₇ Æ K Cl + 2 Cr Cl₃ + 1x3 Cl₂ + H₂ O +1 –1 +1 +6 -2 +1 -1 +3 -1 0 +1 -2 6 H Cl + K₂ Cr₂ O₇ Æ K Cl + 2 Cr Cl₃ + 3 Cl₂ + H₂ O Seimbangkan lainnya: 14 H Cl + K₂ Cr₂ O₇ Æ 2 K Cl + 2 Cr Cl₃ + 3 Cl₂ + 7 H₂ O

MENYETARAKAN REAKSI REDOKS DGN METODA ION ELEKTRON

a. Tuliskan persamaan reaksi dengan rumus kimia yang benar.

b. Bagi reaksi menjadi dua, masing2 setengah reaksi yaitu setengah reaksi reduksi dan setengah reaksi oksidasi.

c. Setiap setengah reaksi disetarakan.

d. Samakan jumlah atom-atom selain atom H dan O diruas kiri dan kanan anak panah dengan membubuhkan koefisien.

e. Samakan jumlah atom H dan O di ruas kiri dan kanan anak panah dengan: Untuk reaksi dalam suasana asam:

9 pada ruas yang kekurangan oksigen ditambahkan H₂O

9 pada ruas yang kekurangan hidrogen ditambah ion H+

Untuk reaksi dalam suasana basa:

9 pada ruas yang kekurangan 1 oksigen ditambahkan 2 OH

-9 pada ruas yang kekurangan hidrogen ditambahkan H2O

f. Samakan muatan masing-masing setengah reaksi pada ruas kanan dan ruas kiri dengan jalan menambahkan elektron pada ruas yang kekurangan muatan negatif.

g. Samakan jumlah elektron pada kedua setengah reaksi

Æ elektron yang dilepas = elektron yang diterima

h. Jumlahkan kedua setengah reaksi tersebut.

Contoh 16: Selesaikan reaksi redoks dalam suasana asam dibawah

ini menggunakan metoda ion elektron.

Cr

₂

O

₇-2

_{(aq) + Fe}

+2

(aq) Æ

_Cr

+3

_{+ Fe}

+3

Setengah Reaksi Oksidasi

Fe

+2

(aq) Æ

_Fe

+3

₊

_{1 e}

-Setengah Reaksi Reduksi

Cr

₂

O

₇-2

_{(aq) +}

₁₄

_H

+

₊

_{6 e}

-

Æ

₂

_Cr

+3

₊

₇

_H

2

O

Jumlah elektron yang diberikan dan diterima disamakan

6

Fe

+2

_(aq)

Æ

₆

_Fe

+3

₊

_{6 e}

-Cr

₂

O

₇-2

_{(aq) +}

₁₄

_H

+

₊

_{6 e}

-

Æ

₂

_Cr

+3

₊

₇

_H

2

O

_________________________________________________________________________

6

Fe

+2

_{(aq) + Cr}

2

O

7-2

(aq) +

14

H

+

Æ

6

Fe

+3

+

2

Cr

+3

+

7

H

₂

O

Contoh 17: Selesaikan reaksi redoks dalam suasana basa dibawah ini

menggunakan metoda ion elektron.

Sn(OH)

₄-2

+ MnO

₄-

Æ Sn(OH)

₆-2

_{+ MnO}

2

Setengah reaksi oksidasi:

Sn(OH)

4 -2

+

2

OH

-

Æ Sn(OH)

₆-2

₊

_2e

-Setengah reaksi reduksi:

MnO

₄-

₊

₂

_{H2O +}

_{3 e}

-

Æ

_MnO

2

+

4

OH

-Jumlah elektron disamakan

3

Sn(OH)

4 -2

+

6

OH

-

Æ

3

Sn(OH)

₆-2

₊

_6e

-2

MnO

₄-

₊

₄

_{H2O +}

_{6 e}

-

Æ

₂

_MnO

2

+

8

OH

_____________________________________________________________________________________

3

Sn(OH)

4 -2

+

2

MnO

₄-

₊

₄

H2O Æ

₃

_Sn(OH)

6-2

+

2

MnO

2

+

2

OH

-Setarakan reaksi redoks antara Fe(CN)

₆-3

_{dengan MnO4}

-

_{dalam larutan}

asam menghasilkan CO

₂

, Fe

+3

_{, NO}

3-

dan Mn

+2

Reaksi oksidasi:

Fe(CN)

₆-3

_{+ 30 H2O}

Æ Fe

+3

_{+ 6 NO}

3-

+ 6 CO

2

+ 60 H

+

+ 60 e

-+3 +4 -5 +1 +2 -+3 +5 –2 +4 –2 +1

Reaksi reduksi:

MnO

₄-

_{+ 5 e- + 8 H}

+

Æ

_Mn

+2

_{+ 4 H}

2

O

+7 +2

Fe(CN)

₆-3

₊

_{30 H2O}

Æ Fe

+3

_{+ 6 NO}

3-

+ 6 CO

2

+ 60 H

+

+

60

e

-12 MnO

₄-

₊

_{60 e-}

_{+ 96 H}

+

Æ 12 Mn

+2

₊

_{48 H}

2

O

_________________________________________________________________________________________ __

Fe(CN)

₆-3

_{+ 12 MnO}

4-

+ 36 H

+

Æ Fe

+3

+ 6 NO

3-

+ 6 CO

2

+ 12 Mn

+2

+

18H

₂

O

-3 -12 +36 +3 -6 +24

NORMALITA (N)

Jumlah ekivalen zat terlarut dalam 1 liter larutan

REAKSI ASAM BASA

1 EKIVALEN ASAM adalah sejumlah asam yang dapat menghasilkan 1

mol H₃O+ _(H+₎

H₂SO₄ + 2 NaOH Æ Na₂SO₄ + H₂O

1 mol H₂SO₄ menghasilkan 2 mol H+

Æ 1 mol H₂SO₄ sama dengan 2 ekivalen H₂SO₄

1 EKIVALEN BASA adalah sejumlah basa yang dapat menghasilkan 1 mol OH- _{atau dapat menetralkan 1 mol H}+

1 mol NaOH menghasilkan 1 mol OH

-Æ 1 mol NaOH sama dengan 1 ekivalen NaOH

JUMLAH EKIVALEN = (BANYAKNYA MOL x n) EKIV

Contoh 31: Berapa ekivalen yang ada dalam 0,400 mol H

₃

PO

₄

bila

asama ini ternetralisasisecara sempurna menjadi PO

₄-3

_.

Dan berapa ekivalennya bila dikonversikan menjadi H PO

₄-2

_?

H

₃

PO

₄

Æ

3H

+

_{+ PO}

4-3

Æ n = 3

Jumlah ekivalen = banyaknya mol x n = 0,4 x 3 = 1,2 ekiv

H

₃

PO

₄

Æ

2H

+

_{+ HPO}

4-2

Æ n = 2

Jumlah ekivalen = banyaknya mol x n = 0,4 x 2 = 0,8 ekiv

Dalam perhitungan stoikiometri,

massa/berat 1 ekivalen

suatu

senyawa digunakan istilah

MASSA EKIVALEN = BE

Massa Molekul

MASSA EKIVALEN (BE) = ---n

Massa Contoh JUMLAH EKIVALEN = EKIV =

---BE

Contoh 32:

Satu mol HCl menghasilkan 1 mol H+

Æ 1 mol HCl = 1 ekiv HCl

Æ Massa Ekivalen (BE) HCl = berat 1 mol HCl / n = 36,5/1 = 36,5 g

Satu mol H₂SO₄ menghasilkan 2 mol H+

Æ 1 mol H₂SO₄ = 2 x 1 = 2 ekiv H₂SO₄

Æ Massa Ekivalen (BE) H₂SO₄ = berat 1 mol H₂SO₄ / n = 98/2 = 49 g

Satu mol Ca(OH)₂ menghasilkan 2 mol (OH)

-Æ 1 mol Ca(OH)₂ = 2 x 1 = 2 ekiv Ca(OH)₂

Æ Massa Ekivalen (BE) Ca(OH)₂ = berat 1 mol Ca(OH)₂ /n = 74,8/2 = 7,04 g

Berapa jumlah ekivalen 18,52 g Ca(OH)₂ ? Æ 18,52 g = 18,52/37,04 = 0,5 ekiv

Contoh 33: Berapa gram H₃PO₄ dapat dinetralkan sempurna menjadi PO₄-3

dengan 20 g NaOH?

1 ekiv NaOH = 1 ekiv H₃PO₄

Massa Ekivalen NaOH = 40/1 = 40 g Massa ekivalen H₃PO₄ = 98/3 = 32,7 g 40 g NaOH æ 32,7 g H₃PO₄

Berarti : 20 g NaOH æ H₃PO₄ = 20/40 X 32,7 = 16,4 G

REAKSI REDOKS

1 EKIVALEN OKSIDATOR

(zat pengoksidasi) adalah sejumlah

zat tsb yang dapat

menerima satu mol elektron

(6,02 x 10

23

e

-

₎

1 EKIVALEN REDUKTOR

(zat pereduksi) adalah sejumlah zat

tsb yang dapat

melepaskan/memberikan satu mol elektron

(6,02 x 10

23

_e

-

₎

JUMLAH EKIVALEN = (BANYAKNYA MOL x n) EKIV Berat I mol

MASSA EKIVALEN (BE) = ---n

Massa Contoh JUMLAH EKIVALEN = EKIV =

---BE

Contoh 34: Kalsium Jodat Ca (IO₃)₂ dikonversikan menjadi ion I- _{, reaksi,}

Ca (IO₃)₂ Æ I

-+5 -1

Disini setiap atom iodium menerima 6 elektron.

Di dalam satu molekul Ca (IO₃)₂ mengandung 2 atom Iodium sehingga dj dalam reaksi reduksi ini menerima 2 x 6 = 12e

-Jadi pada reaksi ini harga n = 12, yang berarti setiap 1 mol Ca (IO₃)₂ menerima 12 elektron.

Æ 1 mol Ca (IO₃)₂ æ ekiv Ca (IO₃)₂

Jumlah ekiv Ca (IO₃)₂ = banyaknya mol Ca (IO₃)₂ x 12 ekiv BE Ca (IO₃)₂ = Berat 1 mol Ca (IO₃)₂ / 12

Contoh 35: FeSO₄ bereaksi dengan KMnO₄ dalam suasana asam asam sulfat menghasilkan Fe₂(SO4)₃ dan MnSO₄. Berapa g FeSO₄ yang bereaksi dengan 3,71 g KMnO₄.

1 mol FeSO₄ melepaskan 1 mol elektron : Fe+2 Æ Fe+3 1 mol KMnO₄ menerima 5 mol elektron : Mn+7 _{Æ Mn}+2 BE FeSO₄ = Massa 1 mol FeSO₄ / 1 = 152/1 = 152 g BE KMnO₄ = Massa 1 mol KMnO₄ / 5 = 158 / 5 = 31,6 g 1 ekiv FeSO₄ akan bereaksi 1 ekiv FeSO₄,

Æ 152 g FeSO₄ akan bereaksi dengan 31,6 g KMnO₄

HUBUNGAN NORMALITA DAN MOLARITA

Suatu larutan A dengan konsentrasi 1,00 N, berarti sejumlah 1 EKIV zat terlarut A dilarutkan sehingga volume larutan seluruhnya 1 liter.

a M = n x a N Dimana : M = Molarita, N = Normalita

n = bilangan yang menunjukkan:

- jumlah H+ /OH- yang dihasilkan dalam reaksi asam basa

- jumlah elektron yang diserahkan/diterima dalam reaksi redoks

V_A x N_A = V_B X N_B

Jumlah Ekiv A = Jumlah Ekiv B

Khusus Normalita, Hubungan ini dapat langsung dipakai tanpa melihat koefisien reaksi

JUMLAH EKIV = VOLUME x NORMALITA

Contoh 36: Berapa ml K₂Cr₂O₇ 0,15 N yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan 75 ml H₂C₂O₄ 0,4 N?

Dalam 75 ml 0,4 N H₂C₂O₄ mengandung = 75/1000 x 0,4 = 0,03 ekiv H₂C₂O₄ 1 ekiv H₂C₂O₄ membutuhkan 1 ekiv K₂Cr₂O₇

Æ 0,03 ekiv H₂C₂O₄ membutuhkan 0,03 ekiv K₂Cr₂O₇

BEBERAPA PENGGUNAAN REAKSI KIMIA

1. ANALISA GRAVIMETRI

Dalam analisa ini zat yang tidak diketahui direaksikan dengan zat

tertentu yang dapat membentuk garam yang tidak larut. Endapan yang terjadi disaring, dikeringkan dan ditimbang. Setelah itu dari berat

endapan yang didapat, dilakukan perhitungan untuk mendapatkan berat zat yang dicari.

Contoh 37: Sejumlah 0,2 g suatu campuran NaCl dan BaCl2 dilarutkan dalam air, dan diberi asam sulfat secukupnya sehingga terjadi

endapan. Endapan disaring, dikeringkan dan ditimbang. Berat endapan tersebut 0,0643 g. Berapa komposisi campuran?

BaCl₂ + H₂SO4 Æ BaSO₄ + 2 HCl Yang mengendap disini adalah BaSO₄

Berat Molekul BaSO₄ = 233,4 dan BaCl₂ = 208,4 0,0643 g BaSO₄ = 0,0643 /233,4 = 2,75 X 104 _mol BaCl₂ yang bereaksi = 2,75 x 104 x 208,4 = 0,0573 g

Larutan contoh mengandung BaCl₂ dan NaCl dengan komposisi: BaCl₂ = 0,0573 / 0,2 x 100% = 28,7%

2. ANALISA VOLUMETRI

Dalam analisa ini zat yang tidak diketahui direaksikan dengan zat

tertentu secara berangsur-angsur sehingga seluruhnya bereaksi.

Titik akhir reaksi diketahui dari perubahan indikator atau zat yang

bereaksi. (TITRASI)

Contoh 38: Reaksi Asam Basa:

Sejumlah 0,500 g suatu contoh zat murni yang mungkin KOH atau

NaOH. Untuk mengetahui apakah sebenarnya zat tersebut,

contoh dianalisa dengan mentitrasinya dengan larutan HCl 0,1 N.

Ternyata dibutuhkan 89,1 ml HCl. KOH atau NaOH kah contoh

tersebut?

Rumus : V

_A

x N

_A

= V

_B

x V

_B

Atau: Jumlah ekivalen asam = jumlah ekivalen basa

Jumlah ekivalen asam = 89,1 x 0,0100 = 8,910

Bila basa tsb. NaOH, maka beratnya = 40 x 8,910 = 0,356 g

Bila basa tsb. KOH, maka beratnya = 56,1 x 8,910 = 0,500 g

PENGENCERAN

Umumnya dalam laboratorium dipakai larutan yang encer, pengenceran dilakukan dengan menambahkan pelarut.

JUMLAH MOL SEBELUM DAN SESUDAH PENGENCERAN TETAP

M_A x V_A = M_A x V_B dimana M = Molarita dan V = Volume

Contoh 39: Berapa ml air yang harus ditambahkan ke dalam 25 ml KOH 0,5 M agar menjadi larutan KOH 0,35 M?

M_A x V_A = M_A x V_B 0,5 x 25 = 0,35 x V_B

V_B = 35,7 ml

Contoh 40: Berapa ml H2SO4 pekat (18M) dibutuhkan untuk membuat 750 ml H2SO4 3M?

M_A x V_A = M_A x V_B 18 X V_A = 3 X 750

Latihan soal-soal

1. Dalam reaksi antara metana CH₄ dan Khlor Cl₂ terjadi 4 produk, CH₃Cl, CH₂Cl₂, CHCl₃ dan CCl₄. Bila 20,8 g CH₄ direaksikan maka akan menghasilkan 50 g CH₃Cl, 25,5 g CH₂Cl₂ dan 59,0 g CHCl₃ . Semua CH₄ habis bereaksi. Berapa gram CCl₄ yang terjadi?

2. Berapa gram Na₂CO₃ dibutuhkan untuk membuat larutan 300 ml Na₂CO₃ 0,20 M

3. Berapa konsentrasi dalam Molar dan Normalita dan bila 1,20 mol NaCl dilarutkan dalam 2 liter larutan

4. 1,00 g sampel bijih besi yang mengandung Fe₂O₃ dilarutkan dalam asam dan semua besi diubah menjadi Fe+3_{. Larutan ini dititrasi dengan} 90,4 cm3 _KMnO

4 0,02 M menghasilkan Mn+2 dan Fe+2 . Berapa % Fe₂O₃ dalam bijih besi tsb.?

Massa Atom C = 12 H = 1 Cl = 35,5 Na = 22,9 Fe = 55,8 K = 39 Mn = 54,9 O = 16

5.

Berapa joule dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu lembaran

besi dengan massa 7,05 g dari suhu 25

o

_{C menjadi 100}

o

_{C, bila}

diketahui kalor jenis besi = 0,452 joule g

-1 o

_C

-1

_{dalam joule.}

6.

Suatu uang logam tembaga mempunyai massa 3,14 g.

Kerapatan (density) tembaga = 8,96 g cm

-3

_{. Berapa volume}

uang logam itu?

7.

Berapa gram AgNO

₃

dibutuhkan untuk membuat 500 cm

3

larutan AgNO

₃

0,3 M?

8.

Setarakan reaksi redoks dalam suasana asam dengan metoda

setengah reaksi:

MnO(s) + PbO₂(s) + HNO₃(aq) Æ H₂MnO₄(aq) + Pb(NO₃)₂(aq) + H₂O

9.

Suatu senyawa organik tersusun 40% karbon, 6,6% hidrogen

dan sisanya oksigen. Jika massa senyawa tsb, 90, bagaimana

rumus molekulnya.

Massa Atom: O = 16 C = 12 Ag = 107,9 N = 14

10.

Gambarkan konfigurasi elektron dari atom netral

₂₆

Fe dan ion

₁₇

Cl

-11.

Setarakan reaksi redoks dalam suasana asam dibawah ini dengan

metoda setengah reaksi

Cr

₂

O

₇-2

_{(aq) + H}

2

S (g) Æ Cr

+3

(aq) + S (s)

12.

Berapa cm3 Cr

₂

(SO

₄

)

₃

0,250 M dibutuhkan untuk bereaksi dengan

300 cm

3

_BaCl

2

0,4 M dengan reaksi:

Cr

₂

(SO

₄

)

₃

(aq) + BaCl

₂

(aq) Æ BaSO

₄

(s) + CrCl

₃

(aq)

13.

Bila 5,0 g asetilena (C

₂

H

₂

) direaksikan dengan 40,0 g Br

₂

, berapa

massa C

₂

H

₂

Br

₂

dan C

₂

H

₂

Br

₄

dihasilkan, bila diasumsikan C

₂

H

₂

habis bereaksi:

Reaksi: C

₂

H

₂

+ Br

₂

Æ C

₂

H

₂

Br

₂

C

₂

H

₂

+ Br

₂

Æ

C

₂

H

₂

Br

₄

Massa Atom Relatif: Cr = 52 Ba = 137,3 Cl = 35,45

S = 32,07 C = 12

Br = 79,90 H =

1