Contoh Soal dan Pembahasan Menyetarakan Persamaan Reaksi Kimia

Daftar Materi Kimia

• 1. Struktur Atom (Proton, Elektron dan Neutron)
• 2. Ikatan Kimia (Ion, Kovalen dan Logam)
• 3. Stoikiometri (Perhitungan Kimia)
• 4. Larutan Elektrolit dan Nonelektrolit
• 5. Reaksi Redoks (Reduksi-Oksidasi)

Advertisement

Baca Juga:

Persamaan reaksi didefinisikan sebagai persamaan yang menyatakan kesetaraan jumlah zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia dengan menggunakan rumus kimia. Dalam reaksi kimia terdapat zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi. Dalam menuliskan persamaan reaksi, rumus kimia pereaksi dituliskan di ruas kiri dan rumus kimia hasil reaksi dituliskan di ruas kanan. Antara kedua ruas itu dihubungkan dengan anak panah (→) yang menyatakan arah reaksi kimia.

Contoh:

Logam magnesium bereaksi dengan gas klorin membentuk magnesium klorida. Penulisan persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.

Mg + Cl2 → MgCl2

Dalam artikel kali ini akan dijelaskan mengenai beberapa contoh soal dan pembahasan tentang cara menyetarakan persamaan reaksi kimia secara mudah. Namun sebelum itu, kita akan belajar terlebih dahulu mengenai konsep penyetaraan persamaan reaksi kimia.

 

Konsep Penyetaraan Persamaan Reaksi

Tinjau reaksi antara logam natrium dan gas klorin. Berdasarkan percobaan, dalam reaksi tersebut dihasilkan natrium klorida dengan rumus kimia NaCl. Bagaimana dengan persamaan reaksinya?

Suatu persamaan reaksi dikatakan benar jika memenuhi hukum kimia, yaitu “zat-zat yang terlibat dalam reaksi harus setara, baik jumlah zat maupun muatannya.” Sebelum menuliskan persamaan reaksi yang benar, tuliskan dahulu persamaan kerangkanya. Persamaan kerangka untuk reaksi ini adalah sebagai berikut.

Na+ Cl2 → NaCl

Apakah persamaan di atas sudah setara jumlah atomnya? Persamaan tersebut tentu belum setara sebab pada hasil reaksi ada satu atom klorin, sedangkan pada pereaksi ada dua atom klorin dalam bentuk molekul Cl2. Untuk menyetarakan persamaan reaksi, manakah cara berikut yang benar?

•	Mengubah pereaksi menjadi atom klorin, sehingga persamaannya menjadi: Na + Cl → NaCl
•	Mengubah hasil reaksi menjadi NaCl2, dan persamaannya menjadi: Na + Cl → NaCl2

Kedua persamaan tersebut tampak setara, tetapi kedua cara tersebut tidak benar, sebab mengubah fakta hasil percobaan. Gas klorin yang direaksikan berupa molekul diatom sehingga harus tetap sebagai molekul diatom. Demikian pula hasil reaksinya berupa NaCl bukan NaCl2. Jadi, kedua persamaan reaksi tersebut tidak sesuai dengan Hukum Perbandingan Tetap.

Cara yang benar untuk menyetarakan persamaan reaksi adalah dengan menambahkan bilangan di depan setiap rumus kimia dengan angka yang sesuai. Bilangan yang ditambahkan ini dinamakan koefisien reaksi. Jadi, cara yang benar untuk menyetarakan persamaan reaksi adalah dengan cara menentukan nilai koefisien reaksi. Adapun langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

•	Oleh karena ada dua atom Cl yang bereaksi, maka tambahkan angka 2 di depan NaCl. Persamaan kerangka menjadi:
	Na + Cl2 → 2NaCl
•	Jumlah atom Cl di sebelah kiri dan kanan persamaan sudah setara (ruas kiri dan kanan mengandung 2 atom Cl)
•	Di ruas kanan jumlah atom Na menjadi 2, sedangkan ruas kiri hanya 1 atom. Untuk menyetarakannya, tambahkan angka 2 di depan lambang unsur Na sehingga persamaannya menjadi:
	2Na + Cl2 → 2NaCl

Dengan cara seperti itu, jumlah atom di ruas kiri sama dengan jumlah atom di ruas kanan tanpa mengubah fakta hasil percobaan. Dengan demikian, persamaan reaksi sudah setara. Namun, persamaan reaksi tersebut belum lengkap sebab belum mencantumkan wujud atau fase zat yang terlibat dalam reaksi kimia. Menurut aturan IUPAC, penulisan wujud zat dalam persamaan reaksi sejajar dengan rumus kimianya.

Adapun aturan nama fase dituliskan sebagai indeks bawah. Untuk melengkapinya, gunakan lambang-lambang sebagai berikut.

•	Tambahkan huruf (g), singkatan dari gas untuk zat berupa gas.
•	Tambahkan huruf (l), singkatan dari liquid untuk zat berupa cair
•	Tambahkan huruf (s), singkatan dari solid untuk zat berupa padat.
•	Tambahkan huruf (aq), singkatan dari aqueous untuk zat berupa larutan.

Dengan demikian, persamaan reaksi tersebut dapat ditulis secara lengkap menjadi seperti berikut ini.

2Na(s)+ Cl2(g) → 2NaCl(s)

Contoh Soal dan Pembahasan Penyetaraan Persamaan Reaksi

Contoh penyetaraan persamaan reaksi kimia seperti yang telah dijelaskan pada konsep penyetaraan persamaan reaksi merupakan reaksi yang sederhana, sehingga dapat disetarakan dengan jalan mencoba-coba atau menebak. Akan tetapi untuk persamaan reaksi kimia yang lebih kompleks akan sulit jika disetarakan dengan cara menebak. Berikut ini adalah langkah-langkah menyetarakan persamaan reaksi secara umum.

1	Pilihlah satu rumus kimia yang paling rumit, tetapkan koefisiennya sama dengan 1.
2	Zat-zat yang lain tetapkan koefisien sementara dengan huruf.
3	Setarakan dahulu unsur yang terkait langsung dengan zat yang tadi diberi koefisien 1.
4	Setarakan unsur lainnya. Biasanya akan membantu jika atom O (oksigen) disetarakan paling akhir.

Supaya lebih jelas dan paham, perhatikan beberapa contoh berikut ini.

Contoh Soal #1

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara gas metana (CH4) dengan gas oksiden membentuk gas karbon dioksida dan uap air.

Jawab:

Langkah 1, Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi

CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)

Langkah 2, Penyetaraan:

a. Tetapkan koefisien CH4 = 1, sedangkan koefisien zat-zat lainnya dimisalkan dengan huruf atau variabel.

1 CH4(g) + a O2(g) → b CO2(g) + c H2O(l)

b. Setarakan jumlah atom C dan H.

Jumlah atom di ruas kiri	Jumlah atom di ruas kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
C = 1	C = b	b = 1
H = 4	H = 2c	2c = 4 maka c = 2

c. kita masukkan koefisien b dan c sehingga persamaan reaksi menjadi:

1 CH4(g) + a O2(g) → 1 CO2(g) + 2 H2O(l)

d. kita setarakan jumlah atom O.

Jumlah atom di ruas kiri	Jumlah atom di ruas kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
O = 2a	O = 2 + 2 = 4	2a = 4 maka a = 2

e. persamaan reaksi setara selengkapnya adalah:

1 CH4(g) + 2 O2(g) → 1 CO2(g) + 2 H2O(l)

Untuk selanjutnya, koefisien 1 tidak perlu ditulis sehingga persamaan reaksinya menjadi:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

Contoh Soal #2

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara logam aluminium dengan larutan asam klorida membentuk larutan aluminium klorida dan gas hidrogen.

Jawab:

Langkah 1, Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi

Al(s) + HCl(aq) → AlCl3(aq) + H2(g)

Langkah 2, Penyetaraan:

a. Tetapkan koefisien AlCl3 = 1, sedangkan koefisien zat-zat lainnya dimisalkan dengan huruf atau variabel.

a Al(s) + b HCl(aq) → 1 AlCl3(aq) + c H2(g)

b. Setarakan jumlah Al dan Cl

Jumlah atom di ruas kiri	Jumlah atom di ruas kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
Al = a	Al = 1	a = 1
Cl = b	Cl = 3	b = 3

kita masukkan a dan b pada persamaan reaksi, sehingga persamaan reaksi menjadi:

1 Al(s) + 3 HCl(aq) → 1 AlCl3(aq) + c H2(g)

d. setarakan jumlah atom H.

Jumlah atom di ruas kiri	Jumlah atom di ruas kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
H = 3	H = 2c	2c = 3 maka c = 1,5

Kita masukkan koefisien c, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

1 Al(s) + 3 HCl(aq) → 1 AlCl3(aq) + 1,5 H2(g)

Karena koefisien tidak boleh mengandung pecahan, untuk membulatkan pecahan, maka semua koefisien dikalikan dua, sehingga persamaannya menjadi:

2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl3(aq) + 3H2(g)

Contoh Soal #3

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara besi(III) oksida dengan larutan asam sulfat membentuk larutan besi(III) sulfat dan air.

Jawab:

Langkah 1, Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi

Fe2O3(s) + H2SO4(aq) → Fe2(SO4)3(aq) + H2O(l)

Langkah 2, Penyetaraan:

a. Tetapkan koefisien Fe2(SO4)3  = 1, sedangkan koefisien zat-zat lainnya dimisalkan dengan huruf atau variabel.

a Fe2O3(s) + b H2SO4(aq) → 1 Fe2(SO4)3(aq) + c H2O(l)

b. Setarakan jumlah atom Fe dan S (untuk atom O terakhir)

Jumlah atom di ruas kiri	Jumlah atom di ruas kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
Fe = 2a	Fe = 2	2a = 2 maka a = 1
S = b	S = 3	b = 3

kita masukkan a dan b, sehingga persamaan reaksi menjadi:

1 Fe2O3(s) + 3 H2SO4(aq) → 1 Fe2(SO4)3(aq) + c H2O(l)

d. setarakan jumlah atom H.

Jumlah atom di ruas kiri	Jumlah atom di ruas kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
H = 3 × 2 = 6	H = 2c	2c = 6 maka c = 3

Kita masukkan koefisien c, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

1 Fe2O3(s) + 3 H2SO4(aq) → 1 Fe2(SO4)3(aq) + 3 H2O(l)

Karena semua senyawa sudah mempunyai koefisien, maka jumlah atom O mestinya sudah setara.

Jumlah atom O di ruas kiri	Jumlah atom O di ruas kanan
3 + (3 × 4) = 15	(4 × 3) + 3 = 15

Contoh Soal #4

Tuliskan dan setarakan persamaan reaksi antara logam tembaga dengan larutan asam nitrat encer membentuk larutan tembaga(II) nitrat, gas nitrogen oksida, dan air.

Jawab:

Langkah 1, Menuliskan rumus kimia dan persamaan reaksi

Cu(s) + HNO3(aq) → Cu(NO3)2(aq) + NO(g) + H2O(l)

Langkah 2, Penyetaraan:

a. Tetapkan koefisien Cu(NO3)2 = 1, sedangkan koefisien zat-zat lainnya dimisalkan dengan huruf atau variabel.

a Cu(s) + b HNO3(aq) → 1 Cu(NO3)2(aq) + c NO(g) + d H2O(l)

b. Setarakan jumlah atom Cu, N, H dan O.

Jumlah atom di ruas kiri	Jumlah atom di ruas kanan	Σ Ruas Kiri = Σ Ruas Kanan
Cu = a	Cu = 1	a = 1
N = b	N = 2 + c	b = 2 + c	(1)
H = b	H = 2d	b = 2d	(2)
O = 3b	O = 6 + c + d	3b =6 + c + d	(3)

Subtitusikan persamaan (2) ke dalam persamaan (3):

3b = 6 + c + d

3(2d) = 6 + c + d

6d = 6 + c + d

c =6d – d – 6

c = 5d – 6  ………….... (4)

Subtitusikan persamaan (4) ke dalam persamaan (1)

b = 2 + c

b = 2 + 5d – 6 

b = 5d – 4 ………….... (5)

Subtitusikan persamaan (5) ke dalam persamaan (2)

b = 2d

5d – 4 = 2d

5d – 2d = 4

3d = 4

d = 4/3

Subtitusikan nilai d = 4/3 ke dalam persamaan (2)

b = 2d = 2(4/3) = 8/3

Subtitusikan nilai b = 8/3 ke dalam persamaan (1)

b = 2 + c

c = b – 2 = 8/3 – 2 = 8/3 – 6/3 = 2/3

Kita masukkan koefisien sementara dalam bentuk pecahan pada persamaan reaksi:

1 Cu(s) + 8/3 HNO3(aq) → 1 Cu(NO3)2(aq) + 2/3 NO(g) + 4/3 H2O(l)

Untuk membulatkan, semua koefisien dikalikan tiga sehingga persamaan reaksi menjadi:

3 Cu(s) + 8 HNO3(aq) → 3 Cu(NO3)2(aq) + 2 NO(g) + 4 H2O(l)

Sekarang kita cek jumlah atom di ruas kiri dan ruas kanan

Jumlah atom O di ruas kiri	Jumlah atom O di ruas kanan
Cu = 3	Cu = 3
H = 8	H = 4 × 2 = 8
N = 8	N = (3 × 2) + 2 = 8
O = 8 × 3 = 24	O = (3 × 2 × 3) + 2 + 4 = 24

Karena semua jumlah atom di ruas kiri dan ruas kanan semuanya sudah sama, maka persamaan reaksi tersebut sudah setara.

Demikianlah artikel tentang konsep, contoh soal dan pembahasan tentang cara menyetarakan persamaan reaksi kimia. Semoga dapat bermanfaat untuk Anda. Apabila terdapat kesalahan tanda, simbol, huruf maupun angka dalam perhitungan mohon dimaklumi. Terimakasih atas kunjungannya dan sampai jumpa di artikel berikutnya.