Pengertian Dan Cara Menentukan Pereaksi Pembatas Dalam Reaksi Kimia + Contoh Soal dan Pembahasan
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2017/12/menentukan-pereaksi-pembatas.html?m=0
Daftar Materi Kimia
Advertisement
Pengertian Pereaksi Pembatas
Di dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yang dicampurkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Hal ini menyebabkan ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dahulu. Pereaksi demikian disebut pereaksi pembatas.
Pereaksi pembatas adalah pereaksi (reaktan) yang habis lebih dulu dibandingkan dengan pereaksi yang lain dalam suatu reaksi kimia.
|
Mengapa hal ini dapat terjadi? Coba kalian perhatikan gambar berikut ini.
X + 2Y → XY2
|
Reaksi di atas memperlihatkan bahwa menurut koefisien reaksi, satu mol zat X membutuhkan dua mol zat Y. Gambar di atas menunjukkan bahwa tiga molekul zat X direaksikan dengan empat molekul zat Y. Setelah reaksi berlangsung, banyaknya molekul zat X yang bereaksi hanya dua molekul dan satu molekul tersisa. Sementara itu, empat molekul zat Y habis bereaksi. Maka zat Y ini disebut pereaksi pembatas.
Pereaksi pembatas merupakan reaktan yang habis bereaksi dan tidak bersisa di akhir reaksi
|
Cara Menentukan Pereaksi Pembatas
Pereaksi pembatas digunakan untuk menentukan zat-zat lain dalam reaksi. Dalam pereaksi pembatas ciri-cirinya adalah semua pereaksi diketahui salah satu, baik massa, volume, jumlah partikel, atau molnya.
Reaksi pembakaran: 2C8H18(g) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(g)
Persamaan reaksi tersebut menyatakan 2 mol C8H18 tepat dibakar dengan 25 mol O2. Bagaimana jika 2 mol C8H18 dibakar dengan 30 mol O2 atau 5 mol C8H18 dibakar dengan 25 mol O2? Dapat dipastikan terdapat pereaksi yang tersisa dan pereaksi yang habis. Pereaksi yang habis dulu disebut pereaksi pembatas.
Penggambaran tentang pereaksi pembatas diumpamakan sebagai berikut.
1 roti + 2 kue + 1 jeruk → 1 kardus snack
Satu kardus snack dapat dibentuk dari 1 roti, 2 kue, dan 1 jeruk, sehingga perbandingan roti : kue : jeruk = 1 : 2 : 1. Jika terdapat 10 roti, 20 kue, dan 10 jeruk, maka dapat diperoleh 10 kardus snack. Bagaimana jika terdapat 11 roti, 16 kue, dan 10 jeruk, berapa kardus snack dapat diperoleh?
Dengan 11 roti, 16 kue, dan 10 jeruk dapat membentuk 8 kardus snack dan terdapat sisa 3 roti dan 2 jeruk, sedangkan kue habis semua, maka dapat dikatakan kue sebagai pereaksi pembatas.
Pada reaksi yang telah disebutkan di atas:
2C8H18(g)
|
+
|
25O2(g)
|
→
|
16CO2(g)
|
+
|
18H2O(g)
|
2 mol
|
:
|
25 mol
|
:
|
16 mol
|
:
|
18 mol
|
Jika direaksikan 2 mol C8H18 dengan 30 mol O2 maka:
2C8H18(g)
|
+
|
25O2(g)
|
→
|
16CO2(g)
|
+
|
18H2O(g)
| ||
2 mol
|
:
|
25 mol
|
:
|
16 mol
|
:
|
18 mol
|
+
|
sisa 5 mol O2
|
Jika direaksikan 5 mol C8H18 dengan 25 mol O2 maka:
2C8H18(g)
|
+
|
25O2(g)
|
→
|
16CO2(g)
|
+
|
18H2O(g)
| ||
2 mol
|
:
|
25 mol
|
:
|
16 mol
|
:
|
18 mol
|
+
|
sisa 3 mol C8H18
|
Perhitungan pereaksi pembatas, misalnya: A direaksikan dengan B membentuk C menurut persamaan reaksi:
aA + bB → cC
|
a, b, dan c adalah koefisien reaksi, sedangkan A dan B adalah pereaksi (reaktan) dan C adalah hasil reaksi (produk). Jika A dan B kedua-duanya diketahui salah satu baik massa, mol, jumlah partikel, atau volumenya maka salah satu sebagai pereaksi pembatas. Pereaksi pembatas dapat dicari dengan mengubah yang diketahui menjadi mol, kemudian membaginya dengan koefisien masing-masing.
Jika
|
n A
|
<
|
n B
|
maka A sebagai pereaksi pembatas
|
a
|
b
|
Jika
|
n A
|
>
|
n B
|
maka B sebagai pereaksi pembatas
|
a
|
b
|
Dari penjelasan dan rumus di atas, maka langkah-langkah untuk menentukan pereaksi pembatas dari suatu persamaan reaksi kimia adalah sebagai berikut.
1. Setarakan reaksi.
2. Semua pereaksi diubah menjadi mol.
3. Bagilah masing-masing mol zat dengan masing-masing koefisiennya.
4. Nilai hasil bagi terkecil disebut pereaksi pembatas.
Contoh Soal dan Pembahasan
Untuk memahami konsep dan cara menentukan pereaksi pembatas, silahkan kalian pelajari beberapa contoh soal dan penyelesaiannya berikut ini.
Contoh 1:
6,4 gram metana dibakar dengan 16 gram gas oksigen menurut reaksi berikut ini.
CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
Senyawa manakah yang merupakan pereaksi pembatas? (Ar C = 12, O = 16, dan H = 1)
Jawab:
Reaksi di atas belum setara, sehingga perlu disetarakan terlebih dahulu. Bentuk setara dari persamaan reaksi tersebut adalah sebagai berikut.
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
Jika kalian belum paham tentang penyetaraan persamaan reaksi, silahkan pelajari artikel tentang 2 Cara Mudah Menyetarakan Persamaan Reaksi Kimia.
Dalam soal diketahui massa reaktan, yaitu 6,4 gram CH4 dan 16 gram O2. Bagi dengan massa molekul relatif (Mr) masing-masing untuk mendapatkan mol reaktan.
Massa molekul relatif CH4
⇒ Mr CH4 = 12 + (4 × 1)
⇒ Mr CH4 = 12 + 4
⇒ Mr CH4 = 16
Jumlah mol CH4
⇒ Mol CH4 = m/Mr
⇒ Mol CH4 = 6,4/16
⇒ Mol CH4 = 0,4
Massa molekul relatif O2
⇒ Mr O2 = 2 × 16
⇒ Mr O2 = 32
Jumlah mol O2
⇒ Mol O2 = m/Mr
⇒ Mol O2 = 16/32
⇒ Mol O2 = 0,5
Selanjutnya bagi mol reaktan dengan koefisien masing-masing. Dari persamaan reaksi, terlihat bahwa koefisien CH4 = 1 dan koefisien O2 = 2, sehingga kita peroleh:
⇒ CH4 = 0,4/1 = 0,4
⇒ O2 = 0,5/2 = 0,25
Dari hasil perhitungan di atas, nilai yang lebih kecil adalah 0,25 sehingga yang menjadi pereaksi pembatasnya adalah O2.
Contoh 2:
Diketahui reaksi kimia sebagai berikut.
S(s) + F2(g) → SF6(g)
Jika direaksikan 2 mol S dengan 10 mol F2, tentukan:
■ Berapa mol SF6 yang terbentuk?
■ Zat mana dan berapa mol yang tersisa?
Jawab:
Persamaan reaksi di atas belum setara, oleh karena itu perlu dilakukan penyetaraan. Bentuk setaranya adalah sebagai berikut.
S(s) + 3F2(g) → SF6(g)
Dari persamaan reaksi setara tersebut, dari koefisien reaksi menunjukkan bahwa 1 mol S membutuhkan 3 mol F2. Kemungkinan-kemungkinan yang dapat terjadi adalah sebagai berikut.
1. Jika semua S habis bereaksi maka F2 yang dibutuhkan adalah sebagai berikut.
Mol F2
|
=
|
Koefisien F2
|
×
|
mol S
|
Koefisien S
|
Mol F2
|
=
|
3
|
×
|
2 mol
|
1
|
Mol F2
|
=
|
6 mol
|
Hal ini memungkinkan karena F2 tersedia 10 mol.
2. Jika semua F2 habis bereaksi maka S yang dibutuhkan adalah sebagai berikut
Mol S
|
=
|
Koefisien S
|
×
|
mol F2
|
Koefisien F2
|
Mol F2
|
=
|
1
|
×
|
10 mol
|
3
|
Mol F2
|
=
|
3,33 mol
|
Hal ini tidak mungkin terjadi, karena S yang tersedia hanya 2 mol. Dengan demikian yang bertindak sebagai pereaksi pembatas adalah S.
■ Mol SF6 yang terbentuk adalah sebagai berikut.
Mol SF6
|
=
|
Koefisien SF6
|
×
|
mol S
|
Koefisien S
|
Mol SF6
|
=
|
1
|
×
|
2 mol
|
1
|
Mol SF6
|
=
|
2 mol
|
Hal ini memungkinkan karena F2 tersedia 10 mol.
■ Jumlah mol zat yang bersisa adalah sebagai berikut.
Dari perhitungan di atas yang reaktan yang habis bereaksi (pereaksi pembatas) adalah S dan reaktan yang tersisa adalah F2. Jumlah mol F2 yaitu:
Mol F2 = 10 mol – 6 mol = 4 mol
Contoh 3:
Perhatikan persamaan reaksi berikut.
N2(g) + H2(g) → NH3(s)
Jika 1 mol N2 direaksikan dengan 2 mol H2 (Ar N = 14, H = 1), tentukan:
■ Pereaksi pembatas
■ Massa zat yang tersisa
■ Jumlah mol NH3
Jawab:
Persamaan reaksi di atas belum setara, bentuk setaranya adalah sebagai berikut.
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(s)
■ Menentukan pereaksi pembatas
Untuk menentukan pereaksi pembatatas, jumlah mol pereaksi dibagi dengan koefisiennya masing-masing, yaitu sebagai berikut.
⇒ N2 = 1/1 = 1 mol
⇒ H2 = 2/3 = 0,67 mol
Dari hasil perhitungan di atas, nilai yang lebih kecil adalah 0,67 sehingga yang menjadi pereaksi pembatasnya adalah H2.
■ Menentukan massa zat yang tersisa
N2(g)
|
+
|
3H2(g)
| ||
mula-mula
|
:
|
1 mol
|
2 mol
| |
yang bereaksi
|
:
|
(1/3 × 2 mol) = 0,67 mol
|
2 mol
| |
setelah reaksi
|
:
|
1 – 0,67 = 0,33 mol
|
0
|
Pereaksi yang bersisa adalah N2 sebanyak 0,33 mol. Massa N2 dapat dihitung dengan cara berikut.
Massa N2 sisa = mol sisa × Mr
Massa N2 sisa = 0,33 × 14
Massa N2 sisa = 4,62
Jadi, massa N2 yang bersisa sebanyak 4,62 gram.
■ Menentukan jumlah mol NH3
Mol NH3
|
=
|
Koefisien NH3
|
×
|
mol pereaksi pembatas
|
Koefisien pereaksi pembatas
|
Mol NH3
|
=
|
2
|
×
|
2 mol
|
3
|
Mol NH3
|
=
|
1,33
|
Jadi, jumlah mol NH3 yang dihasilkan adalah 1,33 mol.
Contoh 4:
Satu mol larutan natrium hidroksida (NaOH) direaksikan dengan 1 mol larutan asam sulfat (H2SO4) sesuai reaksi berikut:
2NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2H2O(l)
Tentukan:
■ Pereaksi pembatas
■ Jumlah mol pereaksi yang sisa
■ Mol Na2SO4 dan mol H2O yang dihasilkan
Jawab:
■ Menentukan pereaksi pembatas
Mol masing-masing zat dibagi koefisien, kemudian pilih hasil bagi yang kecil sebagai pereaksi pembatas.
⇒ NaOH = 1/2 = 0,5
⇒ H2SO4 = 1/1 = 1
Karena hasil bagi NaOH < H2SO4, maka NaOH adalah pereaksi pembatas sehingga NaOH akan habis bereaksi lebih dahulu.
Untuk menentukan jumlah mol pereaksi yang bersisa dan juga hasil reaksi (produk) perhatikan skema berikut ini.
Reaksi kimia
|
:
|
2NaOH(aq)
|
+
|
H2SO4(aq)
|
→
|
Na2SO4(aq)
|
+
|
2H2O
|
Mula-mula
|
:
|
1 mol
|
1 mol
|
0
|
0
| |||
Bereaksi
|
:
|
(2 × 0,5) = 1 mol
|
(1 × 0,5) = 0,5 mol
|
-
|
-
| |||
Sisa
|
:
|
1 – 1 = 0 mol
|
1 – 0,5 = 0,5 mol
|
(1 × 0,5) = 0,5 mol
|
(2 × 0,5) = 1 mol
|
■ Menentukan jumlah mol pereaksi yang sisa
Dari skema perhitungan di atas, jumlah mol pereaksi sisa yaitu H2SO4 adalah 0,5 mol.
■ Menentukan jumlah mol produk (Na2SO4 dan H2O)
Jumlah mol Na2SO4 yang dihasilkan adalah 0,5 mol
Jumlah mol H2SO4 yang dihasilkan adalah 1 mol
