stoikiometri - WordPress.com

WEEK 3, 4 & 5
Bag 3:STOIKIOMETRI
1
Diskripsi
• Stoikiometri adalah cabang ilmu kimia yang
mempelajari hubungan kuantitatif/jumlah zat
yang terlibat dalam reaksi kimia.
• Kata ini berasal dari bahasa Yunani stoikheion
(elemen) dan metron (ukuran)
• Lingkup dari Stoikiometri adalah
– Perbandingan jumlah unsur pembentuk senyawa
– Perbandingan jumlah zat yang terlibat dalam suatu
reaksi dalam jumlah yang kompleks
• Jeremias Benjamin Richter (1762-1807)
adalah orang yang pertama kali meletakkan
prinsip-prinsip dasar stoikiometri
2
Stoikiometri Pembentukan Senyawa
Hukum Perbandingan Tetap dalam Suatu senyawa
• Dasar dari stoikiometri adalah teori atom dalton yaitu:
– hukum perbandingan tetap dan
– hukum kekekalan massa dalam reaksi kimia.
• Rumus kimia suatu senyawa yang ditunjukkan dengan
angka yang bulat, menunjukkan jumlah atom-atom yang
menyusun senyawa tersebut (hukum perbandingan
tetap). Sebagai contoh, karbonmonoksida (CO)
mempunyai perbandingan antara atom C dan atom
O sama dengan 1 : 1, yang berarti perbandingan atom
untuk membuat 1 molekul CO 1 atom C dan 1 atom O.
1 atom C + 1 atom O → 1 molekul CO
3
Massa Atom
• Massa atom terkait dengan jumlah sub atom yang
dimiliki oleh atom. Pada persoalan reaksi kimia di
laboratorium massa atom sangat diperlukan sebagai
satuan jumlah dari zat yang terlibat dalam reaksi.
• Atom adalah partikel yang sangat kecil sehingga massa
satu atom tidak bisa ditimbang. Massa atom ditentukan
dengan tetapan.
• Berdasarkan perjanjian internasional tetapan yang
digunakan adalah massa dari atom karbon isotop 12
(jumlah proton 6 dan neutron 6), dimana satu atom dari
karbon-12 memiliki massa yang tepat 12 satuan massa
atom. Atau dengan kata lain 1 Satuan Massa Atom
dapat didefinisikan sebagai suatu massa yang besarnya
tepat sama dengan seperduabelas massa dari satu atom
karbon-12
4
Massa satu atom karbon-12 = 12 sma atau
1 sma = massa satu atom karbon-12/12
Massa dari atom lainnya dicari dengan membandingkan
dengan massa karbon-12.
Massa Atom rata-rata
Massa atom dari masing-masing unsur dalam tabel
sistem periodik tertera dalam bagian bawah. Massa ini
menunjukkan massa atom rata-rata yaitu massa yang
memperhitungkan semua isotop yang ditemukan di
alam.
6
C
12,01
Massa atom
C dialam ditemukan dengan bentuk
Karbon-12 dengan massa 12 sma seJumlah 98,90 % dan karbon-13 dengan
Massa 13,00335 sma sejumlah 1,10 %.
5
Contoh Lain
Tembaga di alam ditemukan di alam memiliki 2 macam
isotop yang stabil yaitu
63
sejumlah 69,09 % dengan massa 62,93 sma
29 Cu
65
sejumlah 30,91 % dengan massa 64,9278 sma
29 Cu
Hitung massa atom rata-rata dari tembaga?
(62,92 sma x 0,6909) + (64,9278 sma x 0.3091)
= 63,5475 sma
6
Konsep Mol
• Konsep atom dalton menyatakan jumlah atom pada
senyawa adalah tetap, sedangkan atom pada
kenyataannya berukuran kecil. Pada kenyataan di
lapangan proses analisis kimia berlangsung pada
sampel yang besar. Karena itu diperlukan suatu satuan
khusus yang menyatakan jumlah atom yang sangat
besar.
• Pada sistem SI mol (mole) adalah banyaknya suatu zat
yang mengandung entitas dasar (atom, molekul atau
partikel lain) sebanyak jumlah atom yang terdapat dalam
tepat 12 gram karbon-12. Jumlah sebenarnya 12 gram
atom karbon-12 melalui percobaan ditemukan sejumlah
6,0221367 X 1023 buah.
• Angka ini disebut bilangan avogadro dan pada umumnya
angka ini dibulatkan 6,022 X 1023 sehingga dapat
dikatakan
1 mol = 6,022 X 1023
7
`
8
• Karena mol adalah satuan jumlah dari atom atau
molekul maka perbandingan mol zat yang bereaksi akan
sama dengan jumlah atom zat yang bereaksi.
• Misalkan senyawa CCl4 (karbon tetra clorida),
molekulnya terbentuk dari 1 atom C (karbon) dan 4 atom
Klour, secara skematis perbandingan atom dan
molekulnya dapat dituliskan sebagai berikut:
1 mol C + 4 mol Cl
1 mol CCl4
atom
molekul
atom
9
Tugas PR1
a. Berapakah perbandingan mol dari karbon dan
klour untuk membentuk zat C2Cl6(Heksa
kloroetana).
C:Cl = 2:6
b. Berapakah mol atom karbon yang diperlukan
untuk bergabung dengan 4,87 mol Cl agar
membentuk zat C2Cl6. (2/6)x4,87=1,623
c. Berapakah mol atom karbon yang yang
terdapat dalam 2,65 mol C2Cl6. 2x2,65=5,3mol
d. Alumunium Sulfat (Al2(SO4)3) adalah jenis
senyawa yang dipakai dalam membersihkan
air di limbah pabrik. Jika tersedia sebanyak 4,5
mol molekul Al2(SO4)3, Hitunglah jumlah atom
unsur-unsur
penyusunnya.
Al:2x4,5=9;
S:3x4,5=13,5; O:12x4,5=54
10
Pengukuran Atom dalam Satuan Massa
• Analisis kimia di lab atau di lapangan membutuhkan
satuan selain satuan jumlah (mol). Dan satuan yang
digunakan adalah satuan massa.
• Seperti dalam konsep mol bahwa 1 mol karbon-12
mempunyai massa tepat 12 gram. Angka 12 ini
sama dengan nomor massanya dan menunjukkan
massa satu atomnya adalah 12sma. Dengan
demikian massa atom untuk tiap satu mol unsur
yang lain dapat juga diketahui dari nomor
massanya.
11
Contoh
Na memiliki nomor massa 22,99 sehingga massa
atom 22,99 sma, ini juga menunjukkan bahwa 1 mol
atom Na massanya 22,99 gram (=g).
Fosfor (P) nomor massanya 30,97 artinya untuk 1 mol
atom P massanya 30,97 gram.
Dengan demikian dapat kita cari hubungan antara
mol, massa molar (g/mol) dan massa.
massa  massa molar x mol
mol  massa / massa molar
12
Contoh Persoalan
1.
2.
3.
a. Berapakah mol Si yang terdapat dalam 30,5 gram Si
b. Jika terdapat 3, 75 mol Si berapakah massa Si
Berapakah banyaknya mol Ca yang diperlukan untuk
bereaksi dengan 2,5 mol Cl agar terbentuk senyawa
CaCl2.
Berapa gram Ca harus bereaksi dengan 41,5 gram Cl
untuk menghasilkan CaCl2.
Jika diketahui massa atom
Si = 28,09
Ca =40,1
Cl = 35,5 .
13
PENGUKURAN SENYAWA
• Sama halnya dengan unsur, pengukuran senyawa juga
dapat dinyatakan dalam satuan mol (satuan jumlah
molekul) maupun satuan massa.
• Pengukuran massa molar senyawa dapat dihitung dengan
menjumlahkan massa atom unsur penyusunnya sesuai
rumus molekulnya (Perbandingan angka dalam rumus
molekul menunjukkan perbandingan mol unsurnya).
Penjumlahan ini menghasilkan angka massa molar
molekul.
• Contoh senyawa CO2, massa molar molekul CO2 dapat
dihitung dari;
1mol x massa molar C = 1 x 12,01
= 12,01 g
2mol x massa molar O = 2 x 16,00
= 32,00 g +
44,01g CO2.
Dengan demikian untuk 1 mol CO2 , massa molar molekul
CO2 adalah 44,01g/mol.
14
Contoh Persolan
Senyawa natrium karbonat (Na2CO3)
a) Jika terdapat 0,250 mol berapa
massanya.
b) Jika massanya 132 gram berapa mol
senyawa tersebut.
15
Menghitung Massa Unsur dalam Senyawa
Untuk menghitung massa unsur dalam suatu
senyawa dapat dilakukan dengan beberapa cara;
– Yang pertama dengan mengetahui kontribusi
unsur dalam senyawa tersebut.
– Yang kedua dengan prosentase
16
Dengan kontribusi
Massa unsur dalam suatu senyawa dapat dicari dari
massa unsur

xmassa senyawa
massa molekul
Misalkan diketahui massa senyawa H2O 100 gram, berapakah massa
oksigen dan hidrogennya
Langkah pertama adalah menghitung massa molar molekulnya.
H
= 2x1,01 =
2,02
O
= 1x16,00 = 16,00 +
18,02
Dengan demikian massa atom H dan O dapat dicari
Massa H
= 2,02/18,02X100gr
= 11,1 gram
Massa O
=16,00/18,02X100gr
= 88,9 gram
17
Dengan komposisi persen
• Komposisi persen adalah jumlah suatu unsur dalam
senyawa dalam bentuk prosentase
massa unsur
komposisi % 
X 100%
massa molekul
• Massa unsur = massa senyawa x komposisi % unsur
18
Misalkan senyawa H2O bermassa 100 gram,
Berapakah komposisi persen dan massa
oksigen dan hidrogennya
Massa molekul H2O
H =2x 1,01 =
2,02
O =1x16,00 = 16,00 +
•
18,02~18
Sehingga Komposisi persen
H = 2/18X100%
= 11,1 %
O =16/18X100% = 88,9 %
Menghitung massa atom
Massa H = 11,1%X100 gram
Massa O = 88,9%X100 gram
= 11,1 gram
= 88,9 gram
19
Contoh Persoalan
•
•
Berapa komposisi persen dari masingmasing zat untuk zat CHCl3
Hitung massa dari
Fe dalam 15,0 gram Fe2O3
Na dalam 35 gram Na2CO3
20
Stoikiometri dalam Reaksi Kimia
• Reaksi kimia adalah suatu proses dimana zat
diubah menjadi satu atau lebih senyawa baru.
• Proses berjalannya reaksi kimia dapat
dinyatakan dalam sebuah persamaan yang
disebut dengan persamaan reaksi.
• Suatu persamaan reaksi menggambarkan
sebuah informasi mengenai zat-zat yang terlibat
dalam reaksi baik secara kualitas maupun
kuantitas zat.
21
Menulis Persamaan Reaksi
• Persamaan reaksi menunjukkan 2 kelompok zat yaitu
– reaktan (pereaksi) yaitu zat material awal dalam
reaksi kimia
– Produk yaitu substansi yang terbentuk sebagai hasil
dari suatu reaksi kimia.
• Penulisan reaksi kimia dilakukan dengan aturan
disebelah kiri sebagai reaktan dan sebelah kanan
sebagai produk diantaranya diberi simbol anak panah.
Contoh
2H2 + O2
2H2O
Reaktan
Produk
22
Menyetarakan Persamaan Reaksi
•
•
Dalam kajian di stoikiometri persamaan reaksi harus
dalam keadaan setara/setimbang, yakni jika jumlah
atom antara unsur-unsur yang ada di sisi kiri dengan
yang ada di sisi kanan adalah sama.
Apabila reaksi belum setimbang maka perlu
disetimbangkan dengan cara sebagai berikut;
– Tulis persamaan reaksi,
– Teliti kesetaraannya (jumlah atom-atom disebelah
kiri dan kanan) masing-masing unsurnya.
– Jika ada salah satu atom disisi kiri dan kanan yang
tidak setimbang maka tempatkan koefisien (angka)
di depan rumus molekulnya agar reaksinya
setimbang.
23
Contoh
Reaksi larutan natrium karbonat (Na2CO3) bereaksi dengan
asam klorida (HCl) membentuk natrium klorida (NaCl), air
(H2O) dan karbondioksida (CO2). Hal ini dapat ditulis dalam
persamaan reaksi:
Na2CO3 + HCl
NaCl + H2O + CO2
Untuk mengetahui apakah reaksi ini setimbang atau tidak
maka diperiksa jumlah atom masing-masing unsurnya.
Atom
Sebelah Kiri
Sebelah Kanan
Na
2
1
C
1
1
O
3
3
H
1
2
Cl
1
1
24
Dari sini persamaan reaksi belum setara sehingga perlu diseimbangkan
dengan langkah sebagai berikut,
 Atom Na yang tidak sama jumlahnya harus disamakan dengan cara
menambahkan koofisien 2 di depan NaCl sehingga persamaan berubah
menjadi
Na2CO3 + HCl
2NaCl + H2O + CO2
 Penambahan koofisien 2 pada NaCl menyebabkan jumlah Cl tidak seimbang
sehingga perlu diseimbangkan dengan cara memberi koofisien 2 didepan HCl
dan persamaan reaksi berubah menjadi
Na2CO3 + 2HCl
2NaCl + H2O + CO2
Jika persamaan reaksi diatas diperiksa maka akan di dapat hasil sebagai
berikut;
Atom
Sebelah Kiri
Sebelah Kanan
Na
2
2
C
1
1
O
3
3
H
2
2
Cl
2
2
Persamaan Reaksi ini yang disebut reaksi yang setimbang
25
Contoh Persoalan
Seimbangkan persamaan reaksi berikut:
1. a. C8H18 + O2
b. Mg
+ FeCl3
2. a. ZnS + HCl
b. HCl + Cr
c. Al + Fe3O4
3. a. LaCl3 + Na2CO3
b. NH4Cl + Ba(OH)2
CO2 + H2O
MgCl2 + Fe
ZnCl2 + H2S
CrCl2 + H2
Al2O3 + Fe
La2(CO3)3 + NaCl
BaCl2 + NH3 + H2O
26
Perhitungan Zat yang Terlibat dalam Suatu Reaksi
koefisien reaksi pada persamaan reaksi yang
setara/setimbang
menunjukkan
jumlah
perbandingan mol yang terlibat dalam reaksi,
sehingga koofisien ini dapat digunakan untuk
mengetahui jumlah zat yang terlibat dalam
reaksi.
Untuk itu dilakukan:
 Memeriksa koefisien dalam keadaan setimbang.
 Mengubah kuantitas dalam mol
 Membandingkan mol zat yang terlibat dalam reaksi
dengan koefisien reaksi.
 Mengubah mol ke dalam gram jika diperlukan.
27
Contoh Persoalan
Berapakah jumlah molekul oksigen (O2) yang dibutuhkan untuk
pembakaran 1,80 mol alkohol C2H5OH jika reaksi tersebut akan
menghasilkan CO2 dan H2O
Reaksi dapat ditulis
C2H5OH + O2
CO2 + H2O
Memeriksa kesetaraan reaksi
Reaksi diatas belum seimbang dan perlu diseimbangkan dan di dapat
C2H5OH + 3O2
2CO2 + 3H2O
Perbandingan koefisien dari reaksi ini jg menunjukkan perb. mol
C2H5OH : O2 : CO2 : H2O
=1
:3 :2
:3
Jika C2H5OH = 1,80 mol
Maka O2 = 3 x 1,80 = 5,4 mol O2
Apabila dalam persoalan diketahui satuan massa dalam bentuk
gram harus diubah dahulu ke dalam bentuk mol.
28
Contoh Persoalan
Asitelin (C2H2) yang digunakan dalam api pembakar dalam
pengerjaan welding (pengelasan) dibuat dari reaksi antara
kalsium karbida (CaC2) dengan air dengan reaksi;
CaC2 + 2H2O
Ca(OH)2 + C2H2
- Jika tersedia 200 gram CaC2 berapa C2H2 yang akan terbentuk.
- Berapa mol air yang dibutuhkan jika kita ingin menghasilkan 70
gram C2H2
dimana Ar (O=16, H=1,008, C=12,01, Ca=40,1)
29
Pereaksi Pembatas
• Pada praktek pengerjaan reaksi kimia, jumlah zat yang
direaksikan
biasanya
berlebih.
Konsekuensinya
beberapa reaktan akan tersisa pada akhir reaksi.
• Reaktan yang pertama kali habis digunakan pada reaksi
disebut pereaksi pembatas, sedang reaktan yang sisa
sering disebut sebagai pereaksi berlebih.
30
Sebagai gambaran dalam reaksi kimia lihat contoh sebagai berikut;
Reaksi pembentukan H2O dapat terjadi dalam persamaan reaksi
sebagai berikut;
2H2 + O2
2H2O
Jika tersedia 5 mol H2 dan 7 mol O2 tentukan reaksi pembatasnya dan
berapa H2O yang akan terbentuk
Reaksi pembatas adalah reaksi yang akan habis tanpa sisa
Jika kita periksa satu persatu misalkan jika H2 yang habis (5 mol) maka
O2 yang diperlukan
H 2 : O2
= 2 :1
jika H2 5 mol maka O2 yang dibutuhkan ½ x 5 = 2,5 mol O2 (mungkin)
Tapi jika O2 yang habis (7 mol)
maka H2 yang diperlukan 2/1 x 7 = 14 mol H2 (tidak mungkin).
Dengan demikian jika tersedia 5 mol H2 dan 7 mol O2 maka yang akan
habis terpakai adalah H2(karena 5 mol akan bereaksi dengan 2,5 mol
O2) sehingga H2 disebut sebagai pereaksi pembatas. O2 yang
digunakan hanya sebanyak 2,5 mol lainnya adalah sisa.
31
Sedang H2O yang akan dihasilkan 2/2 x 5 = 5 mol H2O
Contoh Persoalan
Reaksi pembuatan urea dari amonia
berlangsung sebagai berikut;
NH3 +CO2
(NH2)2CO +H2O
Pada suatu proses 637,2 g NH3 bereaksi
dengan 1142 g CO2.
a. Reaktan mana yang merupakan pereaksi
pembatas
b. Hitung massa (NH2)2CO yang terbentuk
32
Persamaan reaksi seimbangnya;
2NH3 +CO2
(NH2)2CO +H2O
Mol NH3 = 637,2/M molarNH3 =637,2/17,03 = 37, 42 mol NH3
Mol CO2 = 1142/M molarCO2= 1142/44,01 = 25, 95 mol CO2
Perbandingan mol NH3 : CO2 = 2:1
Jika 37, 42 mol NH3 habis, maka mol CO2 yang dibutuhkan CO2 ½
X 37, 42 = 17,71 mol CO2. NH3 yang merupakan reaksi
pembatas
Jika 25, 95 mol CO2 habis maka mol NH3 yang dibutuhkan 2 X
25,95 = 51,90 mol NH3 (tidak mungkin).
Massa (NH2)2CO yang terbentuk mol (NH2)2CO x M molar
(NH2)2CO
Mol (NH2)2CO yang terbentuk = ½ X 37, 42 = 17,71 mol (NH2)2CO
Massa (NH2)2CO = mol (NH2)2CO X M molar (NH2)2CO
= 17,71 x 60, 06
= 1124 gram (NH2)2CO
33