STOKIOMETRI

STOKIOMETRI

A.      Hukum - Hukum  Dasar Kimia

Seorang filusufi yunani, Democritus (400-470 SM) menyatakan bahwa semua materi tersusun atas partikel - pertikel yang sangat kecil dan tidak dapat terbagi lagi, kemudian ia menyebutnya sebagai atom ( a : tidak , tomos : terbagi ). Namun ide itu menghilang selama berabad abad karena banyak filusufi yang menentang akan ide tersebut.

1.       Hukum Lavosier

Pada tahun 1774, Antonie Laurent Lavosier seorang ilmuan perancis, membuktikanbahwa “massa zzat sesudah dan sebelum reaksi adalah sama”  yang dikenal Hukum Lovosier atau Hukum Kekekalan Massa. Hukum tersebut didasarkan dari observasi yang dilakukan oleh Lavosier bahwa jika suatu pembakaran dilakukan dalam wadah yang tertutup , maka massa hasil pembakaran akan sama dengan massa zat sebelum dibakar.

Sebagai contoh jika gas hydrogen dibakar akan bergabung dengan oksigen membentuk air. Massa air akan sama dengan massa oksigen dan hydrogen yang terpakai dalam pembakaran tersebut.

A (1gram) + B (1gram) --> C (2gram)

2.       Hukum Proust

Beberapa tahun setelah Lavosier melakukan penelitian, tahun 1799 Joseph Proust meletakan prinsip dasar kedua dalam kimia yang kemudian dikenal sebagai hukum perbandingan tetap. Proust yang menyatakan bahwa “ perbandingan massa unsur unsur dalam senyawa selalu tetap” . sebagai contoh bahwa dalam air (H₂O) terdiri atas 1 bagian molekul hydrogen dan 8 bagian massa oksigen.

3.       Teori Atom Dalton

Pada tahun 1800-an, John Dalton mengusulkan beberapa postulat yang ia hasilkan dari rangkuman hasil penelitian yang telah dilakukan oleh ilmuan lainnya, kemudian postulatn yang ia usulkan menjadi salah satu referensi dasar bagi perkembangan ilmu kimia dikemudian hari. Postulat Dalton tersebut adalah sebgai berikut:

a.       Atom merupakan bagian terkecil dari suatu materi dan tidak dapat diubah (indivisible)

b.      Atom dari unsur sejenis sifatnya sama, sedangkan atom dari unsur yang berbeda mempunyai sifat yang berbeda pula

c.       Atom tidak dapat dimusnahkan dan diciptakan maupun diubah ke bentuk yang lain

d.      Atom atom dapat bergabung membentuk suatu molekul

e.      Jumlah relative dari suatu atom dan jenisnya dalam suatu senyawa adalah tetap

Dari postulat diatas maka kemudian maka muncul-lah suatu hukum yang kemudian dikenal sebagai hukum perbandingan berganda yang menyataka bahwa “ bila dua unsur membentuk lebih dari sat senyawa, dan jika massa salah satu unsur dalam senyawa-senyawa itu sama maka perbandingan massa unsur yang kedua berbanding dengan bilangan bulat dan sederhana“

B.      KONSEP MOL

1.        Massa Atom dan Molekul Relatif

                Massa suatu ato atau molekul terlalu kecil apabila dinyatakan dalam satuan gram. Untuk itu digunakan istilah massa relative. Massa relative dari suatu atom, molekul maupun ion diperoleh dengan cara membandingkannya dengan 1 mol atom karbon-12 , ¹²C .

                Massa relative partikel X               = massa partikel X / massa 1 atom C-12

Atau

                A_rX         = massa 1 atom X / 1 sma

Dengan,

                1 sma    = 1/12 x massa 1 atom ¹²C

                Massa 1 atom ¹²C = 1,660538 x 12^-27 kg

A_r           = jumlah kelimpahan isotope x A_r isotopnya

2.       Hubungan Mol, Massa, dan Jumlah Molekul

Nilai dari massa relative suatu unsur atau senyawa dapat digunakanuntuk menentukan berapa mol senyawa tersebut dalam massa tertentu. Persamaan yang menghubungkan variabel-variabel tersebut adalah

Massa = mol x Mr

Untuk mengetahui berapa jumlah partikel ( atom / molekul ) yang menyuusn unsur atau senyawa tersebut digunakan persamaan :

Jumlah partikel = mol x bilangan Avogadro

Dimana nilai bilangan avogadro senilai 6,02 x 10²³

3.       Kadar Unsur Dalam Senyawa

Rumus molekul suatu senyawa menginformasikan kepada kita jumlah atom dari masing unsur penyusun senyawa tersebut. Dari hal tersebut, kita dapat menentukan berapa persenkah suatu unsur berada dalam senyawa tersebut. Kadar unsur adalah persentase dari masing masing unsur pada suatu senyawa. Kadar unsur dapat diketahui dengan cara membagi massa molar unsur tersebut dengan massa molar senyawanya dan dikalikan dengan 100 %

Sebagai contoh, senyawa CO persentase senyawa C dan O dinyatakan dalam:

%C = n . Ar C / Mr CO x 100%

%O = n . Ar O / Mr CO x 100%

C.      STOKIOMETRI REAKSI

1.       Jenis Jenis Reaksi

Rekasi gabungan langsung yaitu suatu reaksi dari dua unsur yang menghasilkan senyawa tertentu. Contoh :

2H_2(g) + O_2(g) --> 2H₂O_(l)

Rekasi pergantian sederhana, yaitu reaksi suatu unsur dengan suatu senyawa yang menghasilkan unsur dan senyawa lain. Contoh :

Mg + Zn(OH)₂ --> Mg(OH)₂ + Zn

Reaksi pergantian rangkap, yaitu reaksi dari dua senyawa yang menghasilkan dua senyawa yang berlainan dengan saling menukarkan komponennya. Contoh :

NaOH + HCl --> NaCl + H₂O

2.       Persamaan Kimia

Suatu persamaan kimia terdiri atas reaktan dan produk yang dihubungkan dengan tanda anak panah. Reaktan adalah zat apa saja yang mula mula terdapat dan kemudian diubah melalui reaksi kimia sedangkan produk adalah zat apa saja yang dihasilkan selama reaksi kimia.

Contoh persamaan kimia :

NaOH + HCl --> NaCl + H₂O

Biasanya dalam persamaan kimia dituliskan fasa dari zat zat yang terlibat didalamnya. Sebagai contoh reaksi pembentukan air.

H_2(g) + O2_(g) --> H₂O_(l)

Untuk kondisi yang berbeda, fasa dari zat zat yang terlibat didalamnya juga akan berbeda sesuai dengan sifat fisik dari zat tersebut.

3.       Persamaan Reaksi Setara

Pada reaksi kimia berlaku hukum kekekalan massa, artinya jumlah massa zat zat sebelum reaksi haruslah sama dengan dengan jumlah massa zat zat setelah reaksi. Untuk itu perlunya penyetaraan reaksi kimia dengan menyamakan jumlah masing masing atom sebelum dan setelah reaksi. Sebagai contoh :

2H_2(g) + O2_(g) --> 2H₂O_(l)

Angka 2 , 1 dan 2 didepan H_{2 ,} O_2,H₂O disebut dengan koefisien rekasi . perbandingan koefisien ini menyatakan perbandingan mold an perbandingan volume zat zat yang terlibat dalam reaksi. Misalkan 2 mol H₂ akan bereaksi dengan 1 mol O₂ membentuk 2 mol H₂O . Perbandingan koefisien ini tidak menyatakan perbandingan massa.

4.       Reaktan Pembatas

Ketika seorang mereaksikan zat melalui reaksi kimia, biasanya reaktan tidak benar benar tepat pada jumlah stokiometrinya. Banyak reaksi yang dijalankan dengan melebihkan salah satu reaktan supaya hasil yang diperoleh lebih besar. Pada umumnya, jumlah reaktan yang disediakan dalam suatu reaksi akan berbeda dengan koefisien pada persamaan kimianya. Reaktan yang berlebihan akan tersissa diakhir reaksi. Oleh karenanya, reaksi dapat berjalan sempurna bergantung pada reaktan yang jumlahnya terbatas yang disebut dengan pereaksi pembatas (limiting reactan) . sedangkan reaktan berlebih yang bersisa di akhir reaksi disebut sebagai reaktan berlebih (excess reactan).

Konsep reaktan pembatas ini dianalogikan sebgai berikut:

                Jika dala suatu pesta terdapat 9 wanita dan 14 laki laki maka hanya akan terdapat 9 pasangan wanita dan laki laki. Sedangkan yang 5 laki laki lainnya tidak mendapat pasangan. Dalam kasus ini , wanita merupakan factor pembatas sedangkan laki laki adalah factor berlebih.

D.      KONSENTRASI LARUTAN

Larutan merupakan campuran homogeny antara zat terlarut (solute) dengan pelarut (solven). Konsentrasi larutan menyatakan bagaimana komposisi solute dan solven didalam larutan tersebut. Konsentrasi larutan dapat dinyatakan dalam persen berat, persen volume, ppm , ppb, molaritas, molalitas dan fraksi mol.

1.       Persen Berat dan Persen Volume serta Persen Berat/Volume

Persen berat adalah banyaknya gram solute yang terdapat dalam 100 gram larutan.

% berat = massa solute/massa solven x 100%

                Persen volume adalah banyaknya ml solute dalam 100 ml larutan

%volume = volume solute/volume larutan x 100%

                Persen berat/volume adalah banyaknya gram solute dalam 100 ml larutan.

%berat/volume                = massa solute/volume larutan x 100 %

2.       Ppm dan Ppb

Ppm adalah banyaknya mg zat terlarut dalam 1 kg pelrut
ppm = mg zat / kg pelarut

Ppb adalah banyaknya mg zat terlarut dalam 1 ton pelarut

Ppb = mg zat / ton pelarut

3.       Molaritas (M) dan Molalitas (m)

M = mol solute/volume larutan(L)

m = mol solute/kg pelarut

4.       Fraksi Mol

Bila didalam larutan terdapat zat terlarut A serta pelarut B, maka fraksi mol masing masing :

Xa = mol a / mol total (a+b)

Xb = mol b / mol total (a+b)

Dimana Xa + Xb = 1

5.       Berat Jenis

Selain dinyatakan dalam konsentrasi, larutan juga sering dinyatakan dalam berat jenis yang merupakan berat larutan per volume larutan.

BJ (g/ml) = berat larutan / volume larutan

Alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis adalah piknometer dan aerometer.

6.       Hubungan Molaritas , Persen Berat dan Berat Jenis

M = ( 10 x BJ x % ) / Mr

7.       Pengenceran dan Pencampuran Dua Larutan

Pengenceran :

mol 1 = mol 2

M₁ . V₁ = M₂ . V₂

Pencampuran 2 Larutan                :

M campuran      = (mol larutan 1 + mol larutan 2) / volume total

E.       CONTOH SOAL

Suatu contoh fosfor putih (P₄) dibakar diudara dan membentuk senyawa dengan formula P₄O₁₀. Bila diasumsikan bahwa 0,744 gram fosfor membentuk 1,704 gram P₄O₁₀ , tentukanlah rasio massa fosfor terhadap oksigen berdasarkan informasi tersebut. Bila massa atom oksigen adalah 16,00 amu.

a.       Tuliskan persamaan reaksinya

b.      Hitung massa atom fosfor

Jawab :

a.       P_4(s) + O_2(g) --> P₄O_10(s)

b.      Massa oksigen pada P₄O_10(s) = 1,704 gram - 0,744 gram = 0,960 gram

c.       Rasio massa P : O             = massa P / massa O
                                                = 0,744 gram / 0,960 gram

= 0,775

Bila dilihat dari rumus molekul P₄O_10(s) , maka :

Rasio massa P : O             = 4 . massa atom P / 10 . massa atom O

                                0,775     = 4 . massa P / 10 . 16,00

                Massa Atom P   = 31,00 amu

Disusun Oleh     : Resa Gusman

E-Mail                   : resa.sp41@gmail.com

Twitter                 : @resa_gusman