Stoikiometri: Pengertian, Macam, Rumus + Contoh Soal dan Pembahasan Lengkap
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2017/12/stoikiometri.html?m=0
Daftar Materi Kimia
Advertisement
Pernahkah kalian membantu ibu membuat kue, apa yang dilakukan ibu? Ternyata ibu menambahkan setiap bumbu sesuai resep yang tercantum di buku resep, tidak melebihkan atau mengurangi. Mengapa ibu melakukan hal demikian? Apa yang terjadi jika ibu menambahkan bumbu secara berlebihan atau malah mengurangi?
Ternyata kue yang dihasilkan malah rusak dan rasanya tidak enak. Demikian juga dalam reaksi kimia, setiap zat pereaksi dapat bereaksi menghasilkan zat hasil reaksi hanya jika jumlahnya sesuai dengan proporsinya. Contoh ilustrasi ini, dalam ilmu kimia disebut dengan stoikiometri atau perhitungan kimia. Lalu tahukah kalian apa yang dimaksud dengan stoikiometer? Berikut ini penjelasannya.
Pengertian Stoikiometri
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.
Stoikiometri membahas hubungan massa antarunsur dalam suatu senyawa dan antarazat dalam suatu reaksi.
|
Pengukuran massa dalam reaksi kimia dimulai oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) yang menemukan bahwa pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa (hukum kekekalan massa). Selanjutnya Joseph Louis Proust (1754 – 1826) menemukan bahwa unsur-unsur membentuk senyawa dalam perbandingan tertentu (hukum perbandingan tetap). Selanjutnya dalam rangka menyusun teori atomnya, John Dalton menemukan hukum dasar kimia yang ketiga, yang disebut hukum kelipatan perbandingan.
Ketiga hukum tersebut merupakan dasar dari teori kimia yang pertama, yaitu teori atom yang dikemukakan oleh John Dalton sekitar tahun 1803. Menurut Dalton, setiap materi terdiri atas atom, unsur terdiri atas atom sejenis, sedangkan senyawa terdiri dari atom-atom yang berbeda dalam perbandingan tertentu. Namun demikian, Dalton belum dapat menentukan perbandingan atomatom dalam senyawa (rumus kimia zat).
Penetapan rumus kimia zat dapat dilakukan berkat penemuan Gay Lussac dan Avogadro. Setelah rumus kimia senyawa dapat ditentukan, maka perbandingan massa antaratom (Ar) maupun antarmolekul (Mr) dapat ditentukan. Pengetahuan tentang massa atom relatif dan rumus kimia senyawa merupakan dasar dari perhitungan kimia.
Jenis-Jenis Stoikiometri
Ada tiga macam stoikiometri dalam kimia, yaitu stoikiometri reaksi, stoikiometri komposisi (senyawa), dan stoikiometri gas. Berikut ini penjelasan lengkap ketiga jenis stoikiometri tersebut.
1. Stoikiometri Reaksi
Stoikiometri reaksi membahas tentang hubungan kuantitatif antara zat yang terlibat dalam suatu reaksi kimia. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kimia antara gas nitrogen dan hidrogen berikut ini.
N2 + 3H2 → 2NH3
Dalam contoh di atas, nitrogen dan hidrogen bereaksi untuk membentuk amonia (NH3). Pada reaksi tersebut menggambarkan perbandingan (rasio) kuantitatif antara molekul nitrogen, hidrogen dan amonia adalah 1 : 3 : 2. Stoikiometri reaksi ini sering digunakan untuk menyetarakan persamaan reaksi.
2. Stoikiometri Komposisi (Senyawa)
Stoikiometri komposisi atau stoikiometri senyawa membahas tentang hubungan kuantitatif massa atau jumlah zat antar unsur dalam suatu senyawa. Misalnya, stoikiometri komposisi menggambarkan jumlah zat nitrogen dengan hidrogen yang bergabung menjadi amonia kompleks. Yaitu 1 mol nitrogen dan 3 mol hidrogen dalam setiap 2 mol amonia. Mol adalah satuan yang digunakan dalam kimia untuk jumlah zat.
3. Stoikiometri Gas
Jenis stoikiometri ini berkaitan dengan reaksi kimia yang melibatkan gas, di mana gas pada suhu, tekanan, dan volume tertentu dapat dianggap sebagai gas ideal. Persamaan gas ideal dituliskan sebagai berikut.
PV = nRT
|
Keterangan:
P = tekanan (atm)
V = volume gas (liter)
n = jumlah mol (mol)
R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K
T = 0 °C = 273 K
Contoh Soal dan Pembahasan
Dalam stoikiometri reaksi, terdapat banyak sekali materi turunan penting, di antaranya adalah reaksi kimia, hukum-hukum dasar kimia, konsep mol, rumus kimia dan perhitungan kimia. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut ini.
Tabel Materi Pokok Stoikiometri
Reaksi Kimia
|
Hukum Dasar Kimia
|
Konsep Mol
|
Rumus Kimia
|
Perhitungan Kimia
|
1. Mol
| ||||
2. Hukum Proust
|
2. Massa molar
| |||
3. Hukum Dalton
|
3. Volume molar
|
3. Rumus hidrat
|
3. Kadar Unsur
| |
4. Molaritas
| ||||
Nah, dalam artikel ini akan diberikan satu contoh soal dan pembahasannya dari masing-masing materi yang terdapat dalam tabel di atas. Untuk itu, silahkan kalian pelajari baik-baik dan semoga bisa paham.
Contoh Soal Persamaan Reaksi
Tentukanlah koefisien reaksi dari asam nitrat dan hidrogen sulfida menghasilkan nitorgen oksida, sulfur, dan air. Persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
HNO3(aq) + H2S(g) → NO(g) + S(s) + H2O(l )
Jawab:
Cara yang termudah untuk menentukan koefisien reaksinya adalah dengan memisalkan koefisiennya masing-masing a, b, c, d dan e sehingga:
aHNO3 + bH2S → cNO + dS + eH2O
Berdasarkan reaksi di atas:
Jumlah atom N
Ruas kiri = a
Ruas kanan = c
Ruas kiri = ruas kanan, maka
a = c ………. Pers. (1)
Jumlah atom O
Ruas kiri = 3a
Ruas kanan = c + e
Ruas kiri = ruas kanan
3a = c + e ………. Pers. (2)
Kita subtitusikan persamaan (1) ke dalam persamaan (2)
3c = c + e
e = 3c – c
e = 2c ………. Pers. (3)
Jumlah atom H
Ruas kiri = a + 2b
Ruas kanan = 2e
Ruas kiri = ruas kanan
a + 2b = 2e ………. Pers. (4)
Kita subtitusikan persamaan (3) ke persamaan (4)
a + 2b = 2(2c)
a + 2b = 4c ………. Pers. (5)
Kita subtitusikan persamaan (1) ke persamaan (5)
a + 2b = 4a
2b = 4a – a
2b = 3a
b = 3/2 a ………. Pers. (6)
Jumlah atom S
Ruas kiri = b
Ruas kanan = d
Ruas kiri = ruas kanan
b = d ………. Pers. (7)
Kita subtitusikan persamaan (6) ke persamaan (7)
3/2 a = d
d = 3/2 a ………. Pers. (8)
Maka agar terselesaikan diambil sembarang harga misalnya a = 2, maka c = 2, b = d = 3, dan e = 4 sehingga persamaan reaksinya adalah sebagai berikut:
2HNO3 + 3H2S → 2NO + 3S + 4H2O
Persamaan reaksi di atas dapat dibaca: dua senyawa asam nitrat dan tiga senyawa hidrogen sulfida akan menghasilkan dua senyawa nitrogen oksida, tiga atom sulfur dan empat molekul air.
Contoh Soal Menyetarakan Persamaan Reaksi
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.
