STOIKIOMETRI
Kuliah
Rabu 16 September 2020
stoikiometri
Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari hubungan kuantitatif zat-zat dalam reaksi kimia
Bagian dari ilmu kimia yang mempelajari distribusi massa zat-zat dalam
reaksi kimia
Konsep mol
Kuantitas suatu materi
• Dinyatakan dalam hitungan bilangan: satu, seratus, satu milyard
Satu (butir) partikel: atom, molekul unsur, molekul senyawa, ion
• Dinyatakan dalam jumlah massa: gram, lbs
Satu gram: zat padat (bahan kimia padat)
• Dinyatakan dalam satuan berdimensi ruang atau volume
Satu liter : zat cair, dan gas (perlu disertakan temperatur dan tekanannya)
• Dinyatakan dalam sejumlah tertentu banyaknya partikel
Satu mol : sejumlah N partikel
• N adalah bilangan Avogadro dengan 6,022 141 79 x 10
23Nomor Massa atau massa rumus
Nomor Massa adalah bilangan yang menunjukkan massa, dalam satuan gram, suatu zat murni.
Untuk unsur tunggal dikenal dengan istilah MASSA ATOM, Disingkat A R
Untuk unsur yang berada dalam bentuk molekul, dan untuk senyawa dikenal dengan istilah MASSA MOLEKUL, disingkat M R.
Huruf R dalam A
Rdan M R , berasal dari kata relative, karena dalam penentuannya dilakukan secara relative. Saat ini menggunakan
pembanding unsur karbon, yang diberi nomor massa 12
A R beberapa unsur M R beberapa senyawa
• H = 1
• O = 16
• C = 12
• N = 14
• He = 4
• Li = 7
• Na = 23
• Cl = 35,5
• S = 32
• Ar = 40
• K = 39
• Ca = 40
• H2O = 18
• NaCl = 58,5
• Pb = 207,2
• P = 31
• Mg = 24
• Fe = 56
• Cu = 63,5
• Zn = 65,4
• Ni = 58,7
• Cr = 52
• Br = 80
• Ba = 137,3
• Mn = 54,94
• Co = 58,93
• Ag = 107,9
• Cd = 112,4
• Hg = 200,6
• Sn = 118,7
Struktur Atom
Atom suatu unsur terdiri atas
Inti yang tersusun atas: proton dan netron Kulit atom : electron
proton (p), partikel penyusun inti dengan massa sebesar: 1 sma, 1 amu (relatif) dengan muatan sebesar = muatan 1 electron (muatan relative = +1)
= 6 x 10
-19colomb. (muatan mutlak)
Neutron (n), partikel penyusun inti dengan massa relative = massa pyaitu =1 dengan muatan = 0 colomb
Elektron (e), partikel penyusun kulit atom, dengan massa sangat kecil sehingga
tidak diperhitungkan sebagai penyusun massa atom
ISOTOP (contoh 𝐶 12 6 dan 𝐶 13 6 )
• Atom karbon dinyatakan dengan lambang 𝐶126 atau 𝐶612 6 adalah nomor atom
12 adalah nomor massa
Nomor atom menunjukkan jumlah proton di dalam inti, juga menyatakan jumlah electron dalam kulit suatu atom netral. Nomor atom ini secara langsung menunjukkan sifat kimia, yang secara menurut table periodic, menunjukkan posisi golongan dan periodenya.
Nomor Massa menunjukkan jumlah proton+netron, ini memberikan informasi sifat fisika.
Dalam teknologi radioaktif kita juga mengenal unsur Karbon 13? (C-13)
Ini adalah suatu isotop, dimana suatu atom karbon memiliki rumus kimia 𝐶136
Isotop: atom-atom dari suatu unsur yang sama, yang memiliki perbedaan massa atom.
Contoh: Dalam table periodic unsur klor, mempunyai massa atom sebesar: 35,45. Nomor Atom klor, 17. Ternyata kemudian diketahui bahwa unsur klor memiliki dua isotop, yaitu isotop dengan nomor massa 35 dan 37.
Kesimpulannya: Nomor massa unsur-unsur pada table periodic menunjukkan massa rata-rata dari isotop-isotop
Soal: Jika diketahui bahwa dalam unsur klor terdapat dua jenis isotop, yaitu 35Cl dan 37Cl, dan AR rata-rata unsur klor adalah 35,45; hitunglah prosentase masing-masing isotop!
distribusi massa dalam reaksi kimia
Reaksi kimia: perubahan yang menghasilkan zat baru, yang mempunyai sifat-sifat berbeda dengan zat semula (bahan yang direaksikan)
Hukum-hukum yang berlaku
1. Hukum Konservasi Massa, hukum kekekalan massa, hukum Lavoisier Jumlah massa zat sebelum dan sesudah reaksi tetap.
Jumlah massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi sama.
tidak ada massa yang hilang dalam reaksi kimia.
CONTOH
Reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen menghasilkan air (H2O) H2 + O2 → H2O
Hukum kekekalan massa, harus menunjukkan bahwa jumlah atau kuantitas zat-zat yang terlibat dalam reaksi, sebelum dan sesudah reaksi harus sama.
Kalau kita lihat dalam persamaan reaksi
kiri kanan
at H= 2 at O=2 → at H= 2 + at O=1
ini berarti bahwa persamaan reaksi tersebut belum mengikuti hukum kekekalan
H
2+ O
2→ H
2O
2 at H + 2 at O → 2 at H + 1 at O
(dalam molekul H2O)
Agar persamaan reaksi itu menjadi benar, perlu dimasukkan angka-angka yang disebut koefisien.
• Untuk menyamakan jumlah O di kiri dan kanan maka jumlah molekul H
2O harus dikalikan 2 (dua)
H
2+ O
2→ 2H
2O
Berarti: 2 at H + 2 at O → 4 at H + 2 at O
Ternyata membuat jumlah atom H menjadi tidak seimbang, dan untuk menyamakan jumlah H di kiri dan kanan lakukan ini
2H
2+ O
2→ 2H
2O
Dengan demikian persamaan reaksi ini sudah memenuhi hukum Lavoisier Jumlah partikel sebelum dan sesudah reaksi sudah sama
H=4, O=2
2H
2(g)+ O
2(g)→ 2H
2O
(g)Jika persamaan reaksi menyatakan jumlah mol, maka
Bisa dibaca: 2 mol gas hydrogen bereaksi dengan 1 mol gas oksigen menghasilkan 2 mol gas H
2O
Angka 2:1:2 merupakan perbandingan jumlah mol yang bersifat tetap, Sehingga bisa juga diganti dengan angka: 20:10:20 atau angka yang lain.
Jika besaran mol dikonversi menjadi besaran massa, M
RH
2=2,
M
RO
2=32, M
RH
2O=18,
maka persamaan reaksi dapat dibaca atau diartikan sebagai berikut:
(2 mol x 2gram/mol H
2)+(1molx32gram/mol O
2)=(2molx18gram/mol H
2O) 4 gram H
2+ 32 gram O
2= 36 gram H
2O
4+32 = 36
(perbanding tetap)
Jika suatu persamaan reaksi menunjukkan perbandingan kuantitatif yang tepat
seperti kebutuhan dan hasil reaksi tanpa sisa reaktan, disebut sebagai reaksi yang
stoikiometris(k).
Suatu reaksi kimia yang jumlah reaktannya tepat seperti kebutuhan, tanpa sisa reaksi, disebut sebagai reaksi yang stoikiometris.
contoh
4 gram gas H
2+ 32 gram gas O
2= 36 gram gas H
2O Contoh soal:
Berapa massa gas oksigen yang dibutuhkan untuk menghasilkan reaksi 2H
2+ O
2→ 2H
2O yang stoikiometris dengan 6 gram gas hydrogen, berapa massa air yang dihasilkan?
Sementara kita bisa menggunakan perbandingan massa di atas:
Kebutuhan oksigen: 6/4 x 32 = 48 gram H
2O yang dihasilkan: 6/4 x 36 = 54 gram Jadi:
6 gram gas H
2+ 48 gram gas O
2= 54 gram H
2O (sesuai dengan hukum ..)
RATIO STOIKIOMETRIK (Stoichiometric Ratio)
Secara kimia harus dilihat persamaan reaksi yang sudah setara 2H
2+ O
2→ 2H
2O
Ratio stoikiometrik:
S(H
2/O
2) = 2/1 S(O
2/H
2) = 1/2 S(H
2/H
2O) = 2/2 S(H
2O/H
2) = 2/2 S(O
2/H
2O) = 1/2 S(H
2O/O
2) = 2/1 Latihan:
Tuliskan Ratio Stoikiometrik masing-masing komponen terhadap komponen C
2H
5OH dari reaksi berikut:
C
2H
5OH + O
2→ CO
2+ H
2O
Penyelesaian: Setarakan persamaan reaksi terlebih dahulu:
C
2H
5OH + 3O
2→ 2CO
2+ 3H
2O
Penyelesaian suatu stoikiometri
Ratio mol yang tersedia:
2H2
+ O
2 → 2H2O, kemudian direaksikan 5gram H
2+20gram O
2 → ???Reaksi berjalan sempurna:
5 gram H
2= 5/2 mol = 2,5 mol H
220 gram O
2= 20/32 mol = 0,625 O
2n(H2/O2)
= 2,5/0,625 = 4 S(H
2/O2)=2/1 = 2n(H
2/O
2)> S(H
2/O
2), maka dapat disimpulkan bahwa H
2berlebih
atau
oksigenadalah faktor
pembatas reaksi.(o.k.i oksigen akan menjadi acuan u/ menghit yg lain)
Kalau begitu berapa gram H2O yang dihasilkan?Massa H
2O yang dihasilkan = S(H
2O/O
2)xnO
2xM
RH
2O
= 2/1 x 0,625 x 18
= 22,5 gram
Berapa gram Hidrogen yang bereaksi:
Massa H
2= S(H
2/O
2)x nO
2x MR H
2= 2/1 x 0,625 x 2
= 2,5 gram
Sisa H
2= 5 – 2,5 = 2,5 gram
Secara keseluruhan:2H2
+ O
2 → 2H2O + sisa
5gram + 20gram → 22,5 gram +sisa H
2yang tidak bereaksi = 2,5 gram
Cek:
5 + 20 = 22,5 +2,5
Cara lain / alternatif lain
Ratio mol yang tersedia:
2H2 + O2 → 2H2O, kemudian direaksikan
5gram H2+20gram O2 → ???
Reaksi berjalan sempurna:
Jumlah mol reaktan dihitung dulu 5 gram H2 = 5/2 mol = 2,5 mol H2 20 gram O2 = 20/32 mol = 0,625 O2
n(O2/H2) = 0,625/2,5 = 1/4 - S(O2/H2)=1/2 = ½
¼ < ½
n(O2/H2)< S(O2/H2), maka dapat disimpulkan O2 atau oksigen adalah faktor pembatas reaksi.
(o.k.i oksigen akan menjadi acuan u/ menghit yg lain)
Kalau begitu berapa gram H2O yang dihasilkan?
Massa H2O yang dihasilkan = S(H2O/O2)xnO2xMRH2O
= 2/1 x 0,625 x 18
= 22,5 gram
Jadi dalam perhitungan stoikiometri, suatu reaksi yang menyediakan jumlah reaktan yang tidak stoikiometris
1. Harus kita hitung jumlah mol ketersediaan semua komponen reaksi.
2. Kita bandingkan jumlah mol ketersediaan salah satu komponen reaksi terhadap komponen reaksi yang lain
3. Angka perbandingan itu (no. 2) kita bandingkan dengan ratio stoikiometri
4. Kalau ratio mol lebih besar dari pada ratio stoikiometri, berarti komponen yang kita bandingkan tersedia berlebih, secara
langsung dapat diartikan bahwa komponen pembanding tersedia terbatas.
5. Kalau ratio mol lebih kecil dari pada ratio stoikiometri, berarti komponen yang kita bandingkan tersedia terbatas
6. Komponen yang tersedia terbatas disebut sebagai faktor pembatas reaksi. Digunakan sebagai acuan untuk menghitung kuantitas komponen reaksi yang lain
