Kumpulan Rumus Penting Stoikiometri (Perhitungan Kimia) dalam Persamaan Reaksi + Contoh Soal dan Pembahasan
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2017/12/rumus-penting-stoikiometri.html?m=0
Daftar Materi Kimia
Advertisement
Kata “stoikiometri” berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata stoicheion yang berarti unsur dan kata metron yang berarti mengukur. Stoikiometri adalah cabang ilmu kimia yang membahas tentang hubungan kuantitatif yang ada antara pereaksi (reaktan) dan produk (hasil reaksi) dalam suatu reaksi kimia. Reaktan adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, sedangkan produk adalah zat-zat yang dihasilkan dalam reaksi kimia.
Perhitungan Kimia dalam Persamaan Reaksi
Suatu persamaan reaksi dikatakan setara bila jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi sama. Reaksi disetarakan dengan cara menambahkan koefisien reaksi. Berdasarkan hukum dasar kimia yang telah kalian pelajari dalam artikel-artikel sebelumnya, koefisien reaksi sebenarnya menyatakan apa? koefisien reaksi dalam persamaan reaksi menyatakan:
■ Perbandingan mol, bila pereaksi dan hasil reaksi berwujud padat, cair, gas, dan atau larutan.
■ Perbandingan mol, perbandingan jumlah molekul, dan perbandingan volume bila berwujud gas.
Contoh:
1. Persamaan reaksi: Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Wujud pereaksi dan hasil reaksi adalah padat, larutan, dan gas sehingga koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol.
Perbandingan mol Mg : HCl : MgCl2 : H2 = 1 : 2 : 1 : 1
2. Persamaan reaksi: C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(g)
Wujud pereaksi dan hasil reaksi adalah gas semua, sehingga menyatakan3 hal, yaitu sebagai berikut.
■ Perbandingan mol C2H4 : O2 : CO2 : H2O = 1 : 3 : 2 : 2
■ Perbandingan jumlah molekul C2H4 : O2 : CO2 : H2O = 1 : 3 : 2 : 2
■ Perbandingan volume C2H4 : O2 : CO2 : H2O = 1 : 3 : 2 : 2
1. Perhitungan Jumlah Pertikel dengan Koefisien Reaksi
Menurut Hukum Avogadro, koefisien menyatakan perbandingan jumlah molekul, ketentuan ini berlaku untuk zat-zat yang berbentuk gas. Secara umum untuk wujud padat, cari, gas dan atau larutan juga berlaku perbandingan koefisien menyatakan perbandingan jumlah partikel. Secara matematis, hubungan jumlah partikel dengan perbandingan koefisien dirumuskan sebagai berikut.
P yang dicari
|
=
|
Koef. yang dicari P-nya
|
×
|
P yang diketahui
|
Koef. yang diketahui P-nya
|
P adalah jumlah partikel (atom, ion, atau molekul).
Contoh Soal:
Natrium hidroksida direaksikan dengan 3,01 × 1023 molekul asam sulfat.
a. Tuliskan persamaan reaksi setara!
b. Berapakah jumlah molekul natrium sulfat yang terbentuk?
c. Hitung jumlah atom natrium dalam natrium sulfat yang terbentuk!
Penyelesaian:
a. Persamaan reaksi setara antara natrium hidroksida dengan asam sulfat adalah sebagai berikut.
2NaOH(ag) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2H2O(l)
b. Wujud campuran (larutan dan cair), sehingga koefisien menyatakan perbandingan jumlah molekul. Jumlah moleh natrium sulfat yang terbentuk dicari dengan rumus di atas.
P Na2SO4
|
=
|
Koef. Na2SO4
|
×
|
P H2SO4
|
Koef. H2SO4
|
P Na2SO4
|
=
|
1
|
×
|
3,01 × 1023
|
1
|
P Na2SO4
|
=
|
3,01 × 1023 atom
|
c. Dalam Na2SO4 terdapat 2 atom natrium, maka:
P Na = 2 × P Na2SO4
⇒ 2 × 3,01 × 1023
⇒ 6,02 × 1023 atom
2. Perhitungan Mol dan Massa dengan Koefisien Reaksi
Jumlah partikel yang sangat besar disederhanakan dalam bentuk mol, sehingga wujud padat, gas, cair dan atau larutan berlaku koefisien menyatakan perbandingan mol. Secara matematis, untuk menentukan jumlah mol suatu zat dengan menggunakan perbandingan koefisien reaksi dinyatakan sebagai berikut.
n yang dicari
|
=
|
Koef. yang dicari molnya
|
×
|
n yang diketahui
|
Koef. yang diketahui molnya
|
n = jumlah mol (mol)
Dari mol zat yang sudah diketahui, kita bisa mencari massa zat dengan rumus sebagai berikut.
m = n × Mm
|
Keterangan:
m = massa (gram)
n = jumlah mol (mol)
Contoh soal:
Pada reaksi: 2Fe(s) + 3S(s) → Fe2S3(s)
Tentukan:
a. Berapa mol Fe2S3 yang dihasilkan bila 2 mol Fe yang direaksikan?
b. Hitung massa Fe2S3 yang terbentuk! (Ar Fe = 59, S = 32)
Penyelesaian:
a. Dengan menggunakan rumus perbandingan koefisien, maka jumlah mol Fe2S3 adalah sebagai berikut.
n Fe2S3
|
=
|
Koef. Fe2S3
|
×
|
n Fe
|
Koef. Fe
|
n Fe2S3
|
=
|
1
|
×
|
2
|
=
|
1 mol
|
2
|
b. Massa Fe2S3 yang terbentuk dihitung dengan menggunakan rumus berikut.
m Fe2S3 = n n Fe2S3 × Mm
untuk zat yang berbentuk unsur, maka Mm = Ar, sedangkan yang berbentuk molekul atau senyawa maka Mm = Mr, sehingga:
m Fe2S3 = n n Fe2S3 × Mr Fe2S3
m Fe2S3 = 1 mol × (2 × 59 + 3 × 32) gram/mol
m Fe2S3 = 1 mol × 214 gram/mol
m Fe2S3 = 214 gram
3. Perhitungan Volume dengan Koefisien Reaksi
A. Wujud Gas
Menurut Hukum Gay Lussac, pada wujud gas koefisien menyatakan perbandingan volume. Untuk menentukan volume suatu zat menggunakan perbandingan volume, maka rumusnya adalah sebagai berikut.
V yang dicari
|
=
|
Koef. yang dicari V-nya
|
×
|
V yang diketahui
|
Koef. yang diketahui V-nya
|
Contoh Soal:
Gas amonia dibentuk dari gas nitrogen dan 3 liter gas hidrogen, berapakah volume amonia yang terbentuk?
Penyelesaian:
Persamaan reaksi yang terjadi antara gas nitrogen dan hidrogen adalah sebagai berikut.
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Dari pesamaan reaksi tersebut, pereaksi dan hasil reaksi berwujud gas semua, sehingga koefisien menyatakan perbandingan volume. Dengan demikian, volume NH3 adalah sebagai berikut.
V NH3
|
=
|
Koef. NH3
|
×
|
V H2
|
Koef. H2
|
V NH3
|
=
|
2
|
×
|
3
|
=
|
2 L
|
3
|
B. Wujud Bukan Gas
Pada wujud gas berlaku Hukum Gay Lussac, bagaimana menentukan volume senyawa bila yang terlibat dalam reaksi tidak berwujud gas semua? Jika pereaksi dan hasil reaksi tidak berwujud gas semua, koefisien menyatakan perbandingan mol saja, sehingga volume harus diubah dulu dalam bentuk mol dengan rumus sebagai berikut.
Pada STP (1 atm, 00C)
|
:
|
V = n × Vm
|
:
|
P × V = n × R × T
|
Contoh Soal:
Sebanyak 48 gram magnesium direaksikan dengan asam klorida membentuk magnesium klorida dan gas hidrogen. Hitung volume gas hidrogen yang terbentuk pada STP (Ar Mg = 24, H = 1).
Penyelesaian:
Persamaan reaksi yang terjadi antara magnesium dengan asam klorida adalah sebagai berikut.
Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Wujud campuran padat, larutan, dan gas sehingga koefisien menyatakan perbandingan mol. Untuk itu, kita tentukan jumlah mol magnesium terlebih dahulu (karena sudah diketahui massanya) dengan rumus sebagai berikut.
n Mg
|
=
|
m Mg
|
Mm Mg
|
n Mg
|
=
|
48 g
|
=
|
2 mol
|
24 g mol-1
|
Setelah jumlah mol salah satu zat diketahui, maka selanjutnya kita tentukan jumlah mol gas hidrogen dengan menggunakan rumus perbandingan koefisien sebagai berikut.
n H2
|
=
|
Koef. H2
|
×
|
n Mg
|
Koef. Mg
|
n H2
|
=
|
1
|
×
|
2
|
=
|
2 mol
|
1
|
Pada keadaan STP (Standar Temperature and Pressure) maka volume molar (Vm) semua gas adalah sama sebesar 22,4 liter. Oleh karena itu, volume gas hidrogen dapat ditentukan dengan rumus berikut.
V H2 = n H2 × Vm
V H2 = 2 mol × 22,4 liter/mol
V H2 = 44,8 liter
