BAB 4

4
STOIKIOMETRI
A.
HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA
B.
PERHITUNGAN KIMIA
Kata Stoikiometri berasal dari bahasa Yunani, stoicheion yang berarti unsur
(partikel) dan metron yang berarti pengukuran. Stoikiometri menggambarkan
hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia. Dasardasar stoikiometri, kita dapat menghitung massa atau volume pereaksi yang
diperlukan untuk memperoleh massa atau volume hasil reaksi yang
dikehendaki. Pengetahuan ini sangat diperlukan untuk menghitung bahan
baku yang dibutuhkan guna menghasilkan sejumlah produk yang dikehendaki
dalam industri.
Setelah Anda mempelajari stokiometri Anda diharapkan dapat membuktikan
dan mengkomunikasikan berlakunya hukum dasar kimia.
Hubungan antara konsep satu dengan yang lain dalam perhitungan kimia
dapat Anda perhatikan pada peta konsep berikut.
66
KIMIA X SMA
STOIKIOMETRI
meliputi
perhitungan
kimia
penentuan
rumus kimia
RE
hukum kekekalan
massa
RM
hukum perbandingan
tetap
dapat
terdiri dari
perhitungan
massa
Ar
Mr
M
O
L
hukum dasar
kimia
perhitungan
volume
hukum kelipatan
perbandingan
massa
molar
hukum perbandingan
volume
persamaan
reaksi
hukum Avogadro
untuk
persamaan
pembatas
diukur
keadaan gas lain
diketahui
volume
molar
keadaan
standart
menghitung
keadaan suhu
tekanan tertentu
jumlah
partikel
berkaitan
terdiri
tetapan
Avogadro
Peta Konsep Stoikiometri
A. HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA
Pada awal abad ke-18 para ilmuwan mempelajari secara kuantitatif
susunan zat-zat melalui percobaan-percobaan dari berbagai reaksi kimia.
Hasil percobaan yang diperoleh para ilmuwan tersebut terangkum dalam
Hukum-hukum Dasar Kimia.
KIMIA X SMA
1. Hukum Kekekalan Massa
Perhatikan hal-hal berikut ini:
• Bagaimanakah massa rokok sebelum dibakar dan sesudah dibakar?
• Bagaimanakah massa buah mangga sebelum masak (matang) dan sesudah
masak?
• Bagaimanakah massa besi sebelum dan sesudah berkarat?
Dalam serangkaian percobaan pembakaran dan proses-proses yang
berhubungan dengan pembakaran, Antoine Laurent Lavoisier (1743 –
1794) menyatakan bahwa dalam semua proses pembakaran suatu materi
dengan oksigen dari udara maka materi tersebut akan mengalami perubahan.
Lavoisier melakukan percobaan, di mana cairan merkuri bereaksi dengan
oksigen membentuk merkuri oksida yang berwarna merah (mercury calx).
Bila merkuri oksida dipanaskan lagi, maka akan terurai menghasilkan
cairan merkuri dan gas oksigen, yang jumlahnya sama dengan yang
dibutuhkan pada waktu pembentukan merkuri oksida.
Berdasarkan serangkaian percobaannya, Lavoisier mengemukakan
suatu hukum dalam bukunya yang berjudul "Treaite Elementaire de Chemie"
yang dikenal dengan Hukum Kekekalan Massa.
Hukum Kekekalan Massa berbunyi:
“ Jumlah massa zat sebelum reaksi dan sesudah reaksi sama”.
Percobaan: Membuktikan Hukum Kekekalan Massa
tutup
gabus
•
butiran Al
•
larutan HCl 1M
•
Rangkailah alat seperti gambar (Pipa Y yang
ujung-ujungnya secara terpisah diisi dengan
larutan HCl 1 M pada salah satu ujung dan
butiran logam Al pada ujung yang lain, kemudian
timbanglah) Catat massa (berat) sebelum kedua
zat tersebut direaksikan.
Miringkan pipa tersebut sehingga larutan HCl
bercampur dengan logam Al. Apakah yang
menunjukkan terjadinya reaksi kimia?
Timbang kembali semua alat beserta isinya
Catat massa (beratnya)
Bagaimana massa sebelum dan sesudah
reaksi?
67
68
KIMIA X SMA
Latihan 1
1. Lengkapilah data pada tabel berikut, reaksi antara besi dengan belerang
menghasilkan besi (II) sulfida
Massa sebelum reaksi
Massa sesudah reaksi
No.
Besi (gr)
Belerang (gr)
Besi(II) sulfida (gr)
1.
2.
3.
4.
...
14
...
56
4
8
16
...
11
...
44
88
2. Sejumlah 12,7 gram tembaga dipijarkan dengan belerang menghasilkan
19,1 gram tembaga (II) sulfida. Berapa gram-kah belerang yang telah
bereaksi?
2. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Pada proses pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya, menunjukkan
adanya hubungan massa yang bereaksi secara kuantitatif. Karena itu para
ilmuwan kimia mendapatkan dorongan kuat untuk mencari hubungan
massa antara zat yang menyusun senyawa.
Joseph Louis Proust (1754 – 1826) melakukan percobaan dengan
memanaskan kalsium karbonat, (CaCO3) sehingga menghasilkan gas CO2.
Ternyata, persentase unsur-unsur penyusun gas CO2 dari hasil pemanasan
kalsium karbonat sama dengan persentase CO2 yang ada di alam.
Proust mengembangkan hasil temuannya dan mendapatkan suatu
hukum yang disebut Hukum Perbandingan Tetap.
Hukum Perbandingan Tetap berbunyi:
“Perbandingan massa unsur-unsur penyusun senyawa selalu tetap“
Contoh:
Data berikut diperoleh dengan cara membakar logam magnesium
(mereaksikan magnesium dengan gas oksigen) menghasilkan magnesium
oksida.
Tabel 4.1
Massa
Massa
No. magnesium oksigen
(gr)
(gr)
1.
2.
3.
0,60
0,48
0,36
0,40
0,32
0,24
Massa
Perbandingan massa
magnesium oksida magnesium dan oksigen
(gr)
dalam magnesium oksida
1,00
0,80
0,60
0,60 : 0,40 = 3 : 2
0,48 : 0,32 = 3 : 2
0,36 : 0,24 = 3 : 2
KIMIA X SMA
Berdasarkan data di atas membuktikan bahwa perbandingan massa
magnesium dan massa oksigen dalam magnesium oksida memiliki nilai
tetap yaitu 3: 2, walaupun massa magnesium dan oksigen yang disediakan
berbeda-beda.
Latihan 2
1. Hasil percobaan reaksi antara logam tembaga dengan belerang diperoleh
data sebagai berikut.
No.
1.
2.
3.
4.
Massa tembaga Massa belerang Massa tembaga belerang
(gr)
(gr)
(gr)
4,23
3,17
2,54
2,12
2,13
1,60
1,28
1,06
6,36
4,77
3,82
3,18
a. Berapakah perbandingan massa tembaga dan belerang dalam senyawa
tembaga belerang? Apakah data tersebut menunjukkan berlakunya
hukum Proust?
b. Buatlah grafik antara massa tembaga dengan massa belerang!
2. Dalam senyawa air, perbandingan massa hidrogen dan massa oksigen
adalah 1 : 8. Jika 40 gram hidrogen direaksikan dengan oksigen, ternyata
diperoleh 270 gram air, berapa gram oksigen yang telah bereaksi?
3. Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)
John Dalton (1766 – 1844) mengamati bahwa karbon dan oksigen dapat
membentuk dua macam senyawa. Pada senyawa pertama perbandingan
massa karbon dan oksigen adalah 3 : 4, sedangkan pada senyawa kedua
perbandingan karbon dan oksigen adalah 3 : 8. Pada massa karbon yang
sama, perbandingan massa oksigen dalam kedua senyawa itu merupakan
bilangan bulat dan sederhana, yaitu 1 : 2.
Massa atom karbon dan oksigen dalam kedua senyawa di atas, digambarkan
oleh Dalton sebagai berikut.
Senyawa I
Senyawa II
= massa oksigen
= massa karbon
Gambar 4.1
Hukum Kelipatan Perbandingan.
69
70
KIMIA X SMA
Beberapa penelitian terhadap unsur-unsur yang membentuk lebih dari
satu senyawa, Dalton menyatakan pendapatnya, bahwa:
"Bila dua unsur membentuk dua senyawa atau lebih dan salah satu unsurnya
mempunyai massa yang sama maka massa unsur yang lainnya berbanding sebagai
bilangan bulat dan sederhana."
Pernyataan Dalton tersebut disebut Hukum Kelipatan Perbandingan
Contoh:
Belerang dan oksigen dapat membentuk dua senyawa yaitu SO2 dan SO3.
Perhatikan tabel berikut ini.
Tabel 4.2
Massa
Massa unsur pembentuk
Perbandingan massa
Senyawa senyawa
senyawa
belerang dan oksigen
(g)
Belerang (g)
Oksigen (g)
SO2
6,4
3,2
3,2
3,2 : 3,2 = 1 : 1 = 2 : 2
SO3
8,0
3,2
4,8
3,2 : 4,8 = 1 : 1,5 = 2 : 3
Dari data di atas ternyata, untuk massa S yang sama, perbandingan massa
O yaitu 2 : 3, yang merupakan bilangan bulat dan sederhana.
Latihan 3
1. Unsur A dan B bergabung membentuk dua senyawa. Pada senyawa I
mengandung 42,9% A dan senyawa II mengandung 27,3% A. Buktikan
bahwa kedua senyawa itu sesuai Hukum Kelipatan Perbandingan!
2. Unsur N dan O dapat membentuk tiga senyawa oksida nitrogen.
Persentase N dalam ketiga oksida nitrogen tersebut berturut-turut adalah
46,7%, 36,8% dan 25,9%. Apakah dalam senyawa itu berlaku Hukum
Kelipatan Perbandingan? Jelaskan!
4. Hukum Perbandingan Volum (Hukum Gay-Lussac)
Percobaan tentang beberapa reaksi yang berwujud gas pada suhu dan
tekanan tertentu telah dilakukan oleh Gay-Lussac (1778 – 1850).
Berdasarkan serangkaian percobaannya diperoleh data sebagai berikut:
a. satu liter gas hidrogen bereaksi dengan satu liter gas klorin, menghasilkan
dua liter gas hidrogen klorida;
b. dua liter gas hidrogen bereaksi dengan satu liter gas oksigen, menghasilkan
dua liter uap air;
c. tiga liter gas hidrogen beraksi dengan satu liter gas nitrogen, menghasilkan
2 liter gas ammonia.
KIMIA X SMA
Reaksi di atas selanjutnya dapat dituliskan persamaan reaksinya sebagai
berikut.
Perbandingan volumnya: 1: 1: 2
1) H2(g) + Cl2(g) ⎯⎯⎯→ 2HCl(g)
1 liter 1 liter
2 liter
2) 2H2(g) + O2(g) ⎯⎯⎯→ 2H2O(g)
Perbandingan volumnya: 2: 1: 2
2 liter 1 liter
2 liter
3) 3H2(g) + N2(g) ⎯⎯⎯→ 2NH3(g)
Perbandingan volumnya: 3: 1: 2
3 liter 1 liter
2 liter
Berdasarkan hasil percobaan tersebut Gay Lussac mengemukakan
hukum yang disebut Hukum Perbandingan Volum, berbunyi:
"Volum gas-gas yang bereaksi dan volum gas-gas hasil reaksi, jika diukur pada
suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai bilangan bulat dan
sederhana".
Berdasarkan hukum tersebut, untuk reaksi zat yang berwujud gas,
perbandingan koefisien reaksi ekivalen dengan perbandingan volumnya,
sehingga berlaku hubungan sebagai berikut:
Volum gas X Koefisien gas X
=
Volum gas Y Koefisien gas Y
Contoh Soal:
Sebanyak 4 liter gas etana dibakar sempurna menghasilkan gas karbon
dioksida dan uap air, menurut reaksi:
C2H6(g) + O2(g) ⎯⎯⎯→ CO2(g) + H2O(g)
Hitunglah:
a. volum gas oksigen yang diperlukan.
b. volum gas CO2 yang terbentuk.
c. volum uap air yang terbentuk.
Jawab:
Persamaan reaksi setara: 2C2H6(g) + 7O2(g) ⎯⎯⎯→ 4CO2(g) + 6H2O(g)
a. Volum O2 yang diperlukan =
7
x 4 liter = 14 liter
2
b. Volum CO2 yang terbentuk =
4
x 4 liter = 8 liter
2
c. Volum uap air =
6
x 4 liter = 12 liter
2
71
72
KIMIA X SMA
Latihan 4
Pembakaran sempurna 4 liter gas amonia NH3 menghasilkan gas nitrogen
dioksida NO2 dan uap air, menurut reaksi:
NH3(g) + O2(g) ⎯⎯⎯→ NO2(g) + H2O(g) (reaksi belum setara)
Hitunglah:
a. Volum gas oksigen yang diperlukan.
b. Volum gas NO2 yang dihasilkan.
c. Volum uap air yang dihasilkan.
d. Jika udara mengandung 20% gas oksigen, berapa liter volum udara
yang diperlukan?
5. Hipotesis Avogadro
Pada saat Gay Lussac mengemukakan hasil percobaannya, para
ilmuwan saat itu belum menerima, karena tidak sesuai dengan teori atom
Dalton. Menurut teori atom Dalton, partikel terkecil dari semua unsur
adalah atom-atom tunggal dan partikel senyawa adalah gabungan dari
atom yang berbeda dan disebut atom senyawa.
Amedeo Avogadro (1776 – 1856) mengemukakan pendapatnya, bahwa
hukum Gay Lussac dan teori Dalton dapat sejalan, apabila ada dua
anggapan sebagai berikut.
a. Volum yang sama dari gas-gas yang berbeda, pada suhu dan tekanan
yang sama mempunyai jumlah partikel yang sama.
b. Pada dasarnya yang dimaksud partikel gas adalah molekul-molekul
yang merupakan gabungan terdiri atas sejumlah atom yang bergabung.
Avogadro mengusulkan bahwa gas hidrogen dan oksigen keduanya
berada sebagai molekul-molekul diatomik yang merupakan gabungan dari
atom-atom yang sama, yaitu sebagai H2 dan O2.
+
2 liter gas hidrogen
1 liter gas oksigen
2 molekul gas hidrogen 1 molekul gas oksigen
Gambar 4.2
2 liter uap air
2 molekul uap air
KIMIA X SMA
Apa yang diusulkan oleh Avogadro tersebut pada kurun waktu
berikutnya diperkuat oleh ilmuwan dari Jerman, Stanisalao Cannizaro
(1826 – 1910). Dia mengemukakan daftar massa atom yang diperolehnya
dari pendapat Avogadro. Pendapat Avogadro ini dikenal dengan Hipotesa
Avogadro.
Dari berbagai percobaan membuktikan kebenaran dari hipotesa
Avogadro maka hipotesa Avogadro dapat disebut Hukum Avogadro,
berbunyi:
"Pada suhu dan tekanan yang sama gas-gas yang volumnya sama akan mempunyai
jumlah partikel yang sama".
Contoh soal:
Pada suhu dan tekanan tertentu, 2 liter gas nitrogen tepat bereaksi dengan
4 liter gas oksigen menghasilkan 4 liter oksida nitogen, NxOy. Bagaimana
rumus oksida tersebut?
Jawab:
Perbandingan volum sama dengan perbandingan koefisien reaksi, sehingga
reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
2N2(g) + 4O2(g) ⎯⎯⎯→ 4NxOy(g)
Dalam persamaan reaksi jumlah atom kiri harus sama dengan jumlah atom
kanan, sehingga harga x dan y dapat ditentukan sebagai berikut.
Jumlah atom N kiri = jumlah atom N kanan
2 x 2 = 4x
x=1
Jumlah atom O kiri = jumlah atom O kanan
4 x 2 = 4y
y=2
Jadi rumus oksida tersebut adalah NO2
Latihan 5
1. Sebanyak 200 ml gas klor, Cl2 (P, T) tepat bereaksi dengan 500 ml gas oksigen,
O2 (P, T) menghasilkan 200 ml oksida klor, ClxOy (P, T). Tentukan rumus
oksida tersebut!
2. Pada suhu dan tekanan tertentu, 6 liter gas NH3 mempunyai 2 x 1020
molekul. Pada P dan T yang sama, berapa jumlah molekul 4 liter gas SO3?
73
74
KIMIA X SMA
B. PERHITUNGAN KIMIA
Pembahasan perhitungan kimia dimulai dari pengertian massa
molekul relatif (Mr), konsep mol, penerapan hukum Gay Lussac serta
hukum Avogadro dalam persamaan reaksi, penentuan rumus empiris
rumus molekul, air kristal dan kadar zat dalam senyawa, serta pereaksi
pembatas.
1. Massa Molekul Relatif (Mr)
Partikel dasar suatu senyawa adalah molekul yang merupakan gabungan
dari atom-atom suatu unsur. Oleh karena itu penentuan massa molekul
relatif (Mr) juga menggunakan pembanding atom karbon-12. Jadi, massa
molekul relatif adalah perbandingan massa rata-rata satu molekul
terhadap 1⁄12 kali massa satu atom karbon-12. Untuk senyawa yang terdiri
atas ion-ion digunakan istilah massa rumus relatif, dengan lambang yang
sama, yaitu Mr.
Massa molekul relatif (Mr) suatu senyawa X2Y3 dapat dirumuskan
sebagai berikut:
Mr senyawa X 2 Y3 =
Massa rata - rata 1 molekul X 2 Y3
1 x massa 1 atom C – 12
12
Untuk memperoleh harga Mr dijabarkan sebagai berikut:
Mr X 2 Y3 =
=
(2 massa rata - rata atom X) + (3 massa rata - rata atom Y)
1 x massa 1 atom C – 12
12
2 massa rata - rata atom X 3 massa rata - rata atom Y
+
1 x massa 1 atom C – 12
1 x massa 1 atom C – 12
12
12
= 2 . Ar X + 3 . Ar Y
Jadi massa molekul relatif (Mr) merupakan penjumlahan dari massa atom
relatif (Ar) atom-atom penyusun molekul atau senyawa.
Contoh soal:
Hitunglah massa molekul relatif asam sulfat, H2SO4 jika diketahui Ar H = 1,
S = 32 dan O = 16.
Jawab:
Mr H2SO4 = (2 x Ar H) + (1 x Ar S) + (4 x Ar O)
= (2 x 1) + (1 x 32) + (4 x 16)
= 2 + 32 + 64
= 98
KIMIA X SMA
Latihan 6
Hitunglah Mr senyawa berikut ini!
1. NH3
6. KMnO4
2. HNO3
7. H3PO4
3. Mg(OH)2
8. Na2CO3
4. Al(OH)3
9. Ca3(PO4)2
5. FeSO4
10. Al2(SO4)3
Diketahui Ar H = 1, C = 12, N = 14, O = 16, Na = 23, Mg = 24, Al = 27, P = 31,
S = 32, Ca = 40, Mn = 55, Fe = 56 dan K = 39.
2. Mol
Dalam perhitungan kimia para ahli kimia sepakat mencari satuan yang
digunakan untuk menyatakan jumlah zat yaitu mol. Telah kita ketahui
bahwa partikel dasar penyusun suatu unsur adalah atom, sedangkan partikel
penyusun senyawa berupa molekul atau ion. Karena ukuran partikel dasar
tersebut sangat kecil maka untuk keperluan perhitungan digunakan satuan
jumlah seperti halnya yang telah kita kenal dalam kehidupan sehari-hari
yaitu lusin, kodi, rim, dan sebagainya.
IUPAC menetapkan satuan mol tersebut didasarkan pada atom C-12, yang
dinyatakan sebagai berikut.
Satu mol suatu zat adalah banyaknya partikel dalam suatu zat di mana
jumlahnya sama dengan banyaknya atom yang terdapat dalam 12
gram C-12.
Ilmuwan dari Jerman Johann Loschmidt pada tahun 1865 melalui
percobaannya berhasil menghitung banyaknya atom yang terdapat dalam
12 gram C-12, yaitu sebanyak 6,02 x 1023. Bilangan ini selanjutnya disebut
Tetapan Avogadro, sebab yang pertama menyatakan perlunya satuan jumlah
bagi atom atau molekul adalah Amedeo Avogadro, dilambangkan L
(Loschmidt) untuk menghargai jasa Loschmidt.
1 mol = 6,02 x 1023 = tetapan Avogadro (L)
a. Hubungan Mol Dengan Jumlah Partikel
Satu mol zat adalah banyaknya zat tersebut yang mengandung
6,02 x 10 23 partikel. Partikel ini dalam zat dapat berupa atom, molekul
atau ion.
75
76
KIMIA X SMA
Contoh:
1 mol unsur tembaga (Cu) mengandung 6,02 x 1023 atom Cu
1 mol gas nitrogen (N2) mengandung 6,02 x 1023 molekul N2
1 mol gas karbon dioksida (CO2) mengandung 6,02 x 1023 molekul CO2
1 mol ion nitrat (NO3-) mengandung 6,02 x 1023 ion NO3Hubungan mol dengan jumlah partikel dapat dirumuskan:
Jumlah partikel zat = mol x L
Mol =
Jumlah partikel
L
1 mol = 6,02 x 1023 partikel = L
Contoh soal:
1. Hitunglah jumlah partikel zat berikut:
a. 2 mol aluminium (Al)
b. 0,04 mol gas belerang dioksida (SO2)
c. 0,2 mol ion sulfat SO42Jawab:
a. Jumlah atom Al = mol x L
= 2 mol x 6,02 x 1023 atom/mol
= 12,04 x 1023 atom Al
b. Jumlah molekul SO2 = 0,04 mol x 6,02 x 1023 molekul/mol
= 24,08 x 1021 molekul SO2
c. Jumlah ion SO42- = 0,2 mol x 6,02 x 1023 ion/mol
= 12,04 x 1022 ion SO422. Hitung mol zat berikut:
a. 3,01 x 1022 atom besi (Fe)
b. 6,02 x 1020 molekul asam nitrat (HNO3)
c. 15,05 x 1021 ion natrium (Na+)
Jawab:
a.
Mol Fe =
=
Jumlah atom Fe
L
3,10 x 10 22
6, 02 x 10 23
= 0, 05 mol Fe
KIMIA X SMA
b.
Mol HNO 3 =
c.
Mol Na+ =
6, 02 x 10 20 molekul
6, 02 x 10 23 molekul/mol
= 0, 001 mol HNO 3
15, 05 x 10 21 ion
6, 02 x 10 23 ion/mol
= 0, 025 mol Na+
3. Hitunglah jumlah atom C dan atom O dalam 0,1 mol CO2 .
Jawab:
Dalam 1 molekul CO2 terdapat 1 atom C dan 2 atom O
Jumlah atom C = 1 x 0,1 x 6,02 x 1023
= 6,02 x 1022 atom
Jumlah atom O = 2 x 0,1 x 6,02 x 1023
= 12,04 x 1022 atom
Latihan 7
Hitunglah:
1. Jumlah atom dalam 2 mol belerang!
2. Jumlah molekul CO2 dalam 0,01 mol gas CO2!
3. Jumlah mol dari 6,02 x 1021 molekul N2!
4. Jumlah mol dari 24,8 x 1020 atom besi!
5. Jumlah atom S dan atom O dalam 1 mol SO3!
b. Hubungan Mol dengan Massa (gram)
Pada penetapan satuan mol dijelaskan, bahwa dalam 12 gram karbon
-12 (Ar C-12) terdapat 6,02 X 1023 atom karbon, dinyatakan sebagai satu
mol. Massa atom karbon-12 dalam 1mol ini disebut massa molar karbon.
Karena atom karbon-12 sebagai standar, maka massa molar zat secara
umum dapat ditentukan berdasarkan atom karbon-12.
Satuan massa molar adalah gram/mol atau gram mol-1.
77
78
KIMIA X SMA
Perhatikan contoh pada tabel di bawah ini.
Tabel 4.3 Hubungan Rumus Zat, Mr, dan Massa Molar
Nama
Rumus zat Massa 1 mol Ar atau Mr Massa molar
zat (gr)
(gr/mol)
air
H2O
18
18
18
aluminium
karbondioksida
Al
CO2
27
44
27
44
27
44
asam sulfat
H2SO4
98
98
98
Dari tabel tersebut dapat disimpulkan sebagai berikut.
Massa molar adalah massa 1 mol zat yang besarnya sama dengan
massa atom relatif (Ar) atau massa molekul relatif (Mr) zat tersebut
dan dinyatakan dalam gram.
Pernyataan tersebut dapat dirumuskan:
Massa molar (g/mol) = Ar atau Mr
Mol =
gram
Ar atau Mr
Gram = Mol x Ar atau Mr
dan
Contoh soal:
1. Berapa gramkah massa 2 mol gas amonia, NH3 (Ar H=1, N=14)?
Jawab:
Mr NH3 = 14 + (3 x 1) = 17
massa NH3 = Mol x Mr
= 2 x 17 = 34 gram NH3
2. Hitunglah Ar unsur A jika 0,02 mol A massanya 1,12 gram.
Jawab:
gram
Ar
1,12
0, 02 =
Ar
1, 12
Ar =
= 56
0, 02
mol =
KIMIA X SMA
3. Berapakah jumlah molekul yang terdapat dalam 8,8 gram gas CO2
(Ar C = 12, O = 16)?
Jawab:
Mr CO2 = 12 +(2 x 16) = 44
gram CO 2
Mr CO 2
8, 8
=
44
= 0, 2 mol
Mol CO 2 =
Jumlah molekul CO2 = mol x L
= 0,2 x 6,02 x 1023
= 12,04 x 102
Latihan 8
1. Hitunglah massa zat berikut!
a. 0,002 mol logam timbal (Ar Pb = 207)
b. 2 x 10-2 mol H2SO4 (Ar H =1, O =16, S = 32)
c. 3,01 x 1022 atom besi (Ar Fe = 56)
d. 1,204 x 1021 molekul metana, CH4 (Ar H =1, C =12)
2. Sebanyak 6,4 gram suatu unsur X mengandung 12,04 x 1022 atom X.
Tentukanlah Ar unsur X!
c. Hubungan Mol Dengan Volum
1) Volum Gas Pada Suhu dan Tekanan yang Sama
Hukum Avogadro menyatakan bahwa:
"Pada suhu dan tekanan yang sama semua gas yang volumnya sama
mengandung jumlah partikel yang sama pula."
Karena jumlah partikel sama, berarti gas-gas yang bervolum sama
akan mempunyai jumlah mol yang sama.
atau
mol gas I = mol gas II
Sedangkan untuk gas-gas yang volumnya berbeda berlaku hubungan:
Volume gas I
Mol gas I atau
=
Volume gas II Mol gas II
V1 n1
=
V2 n 2
79
80
KIMIA X SMA
Contoh Soal:
1. Pada suhu dan tekanan tertentu, 2 liter gas O2 (Mr = 32) massanya
3,2 gram. Berapa volum 7,5 gram gas NO (Mr = 30 ) pada keadaan
tersebut?
Jawab:
Volume O 2 Mol O 2
=
Volum NO Mol NO
gr O 2 / Mr O 2
2
=
Volum NO gr NO / Mr NO
2
3, 2 / 32
=
Volum NO 7 , 5 / 30
Volum NO = 5 liter
2. Dalam suatu tabung yang bervolum 1 liter diisi 8 gram gas oksigen
(O2). Jika pada keadaan yang sama tabung tersebut diisi gas nitrogen,
(N2) berapa massa gas nitrogen tersebut?
Ar N =14, O = 16
Jawab:
Karena volume sama, maka molnya sama
mol gas O 2 = mol gas N 2
gr O 2
gr N 2
=
Mr O 2 Mr N 2
8 gr N 2
=
32
28
8 x 28
gr N 2 =
32
= 7 gram
Latihan 9
1. Dalam ruang 2 liter diisi gas CO2 ternyata mengandung 6,02 x 1022 molekul
CO2. Jika pada suhu dan tekanan yang sama diisi gas A ternyata massanya
8 gram. Berapa Mr gas A tersebut?
2. Pada suhu dan tekanan tertentu 4 liter gas SO2 (Mr = 64) massanya 19,2
gram. Berapa massa gas NO2 (Mr = 46) yang volumnya 2 liter?
3. Sebuah botol hampa mempunyai berat 30,50 gram. Jika diisi gas nitrogen,
N2 (Ar N =14) beratnya menjadi 31,9 gram. Akan tetapi jika botol tersebut
diisi gas X beratnya menjadi 34,05 gram. Hitunglah Mr gas X!
KIMIA X SMA
2) Volum Gas Pada Keadaan Standar ( 0oC, 1 atm)
Volum molar gas menyatakan volum 1 mol gas pada suhu dan
tekanan tertentu.
Stanislao Cannizzaro (1826–1910) dari Italia mengemukakan hasil
percobaannya sebagai berikut.
Setiap 1 mol gas apa saja pada suhu 0oC dan tekanan 1 atmosfer mempunyai
volum 22,4 liter.
Sesuai dengan rumus gas ideal:
P.V=n.R.T
P : tekanan gas (atm)
V : volume gas (liter)
n : mol gas
R : tetapan gas ideal (= 0,082 liter atm/moloK)
T : suhu mutlak (= oC + 273)oK
n.R.T
P
1 x 0, 082 x 273
=
1
= 22 , 386 liter
~ 22, 4 liter
V=
Suhu 0oC (273 K) dan tekanan 1 atmosfer dikenal sebagai keadaan
standar atau STP (Standard Temperature and Pressure). Jadi volum 1 mol
gas pada keadaan standar disebut Volum Molar Standar.
Pada keadaan standar, volum (liter) dari sejumlah mol (n) suatu gas,
berlaku hubungan sebagai berikut.
Volum gas (STP) = n x 22,4 liter/mol
atau
mol =
liter
22, 4
81
82
KIMIA X SMA
Contoh:
1. Hitunglah volum 2 mol gas oksigen pada keadaan standar.
Jawab:
Volum O2 = 2 mol x 22,4 liter/mol
= 44,8 liter
2. Berapakah mol gas nitrogen, jika pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm
mempunyai 4,48 liter?
Jawab:
4 , 48 liter
22, 4 liter/mol
= 0, 2 mol
Mol N 2 =
3. Berapakah gram gas CO 2 terdapat dalam 2240 ml pada STP?
Ar C = 12, O = 16
Jawab:
Mr CO2 = 44 , volum CO2 = 2240 ml = 2,24 liter
gram = mol x Mr
2 , 24 liter
gram =
x 44
22, 4 liter/mol
= 4 , 4 gram
4. Berapakah jumlah molekul yang terdapat dalam 6,72 liter gas hidrogen
pada STP?
Jawab:
jumlah partikel = mol x L
6 , 72 liter
Molekul H 2 =
x 6, 02 x 10 23 molekul/mol
22, 4 liter/mol
= 18, 06 x 10 22 molekul
KIMIA X SMA
Hubungan antara mol, gram, volum (STP) dan jumlah partikel dapat
digambarkan skema sebagai berikut.
: massa molar
x 6,02 x 10
Gram
23
Mol
x massa molar
: 6,02 x 10
: 22,4 L
23
Jumlah
partikel
x 22,4 L
Volume
(STP)
o
0 C, 1 atm
Gambar 4.3 Konversi satuan mol dengan massa, jumlah partikel dan volum
Latihan 10
1. Hitunglah volum gas berikut ini, jika diukur pada suhu 0oC, 1 atm:
a. 2 x 10-2 mol gas NO
b. 12,8 gram gas SO3 (Ar O = 16, S = 32)
c. 2,408 x 1022 molekul gas Cl2
2. 3,2 gram gas X2 pada keadaan standar mempunyai volum 2240 ml (kondisi
STP), berapa Ar X?
3. Sebanyak 4480 ml gas SO3 diukur pada 0oC, 76 cmHg, berapa gramkah
massa gas SO3 tersebut? (Ar O = 16, S = 32)
3) Volum Gas pada Suhu dan Tekanan Tertentu
Volum gas sangat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan, sehingga menurut
Boyle Gay Lussac dirumuskan sebagai berikut.
PV
PV
PV
= C atau 1 1 = 2 2
T
T1
T2
83
84
KIMIA X SMA
Pada keadaan standar suhu 0oC (273o K) dan tekanan 1 atm, satu
mol semua gas mempunyai volum 22,4 liter, sehingga harga C dapat
ditentukan sebagai berikut:
P = 1 atm
V = 22,4 liter/mol
T = 273o K
C=
1 atm x 22, 4 liter/mol
273 K
= 0,082 atm liter K-1 mol-1
Angka 0,082 dinamakan tetapan gas ideal (R). Jika banyaknya mol gas = n,
maka rumus Boyle Gay Lussac tersebut diturunkan menjadi:
PV = nRT
Rumus ini dikenal dengan Persamaan Umum Gas Ideal.
Contoh:
1. Berapakah volum 11 gram gas CO2 (Mr = 44) pada suhu 27oC dan
tekanan 1 atm? (R = 0,082 atm.lt.K-1.mol-1)
Jawab:
PV = nRT
11
n=
nRT
44
V=
= 0, 25 mol
P
0, 25 x 0, 082 x 300
=
1
= 6 , 15 liter
2. Suatu gas mempunyai volum 250 ml pada keadaan standar. Berapakah
volum gas tersebut jika diukur pada suhu 25oC dan tekanan 760 mmHg?
Jawab:
P1 = 1 atm = 760 mmHg, V1 = 250 ml = 0,25 lt, T1 = 0oC = 273 K
P2 = 760 mmHg = 1 atm, T2 = 25oC = 298 K
P1V1 P2 V2
=
T1
T2
PVT
V2 = 1 1 2
P2 T1
1 atm x 0, 25 L x 298 K
=
1 atm x 273 K
= 0, 27 liter
KIMIA X SMA
Latihan 11
1. Hitunglah volum 6,4 gram gas SO2 (Mr = 64) diukur pada suhu 27oC dan
tekanan 700 mmHg!
2. Gas karbon dioksida, CO2 pada suhu 27oC dan tekanan 2 atm mempunyai
volum 24,6 liter. Berapakah gram massa gas CO2? (Ar C = 12, O = 16)
3. Sebanyak 2,4 gram gas A pada suhu 127oC, tekanan 152 cmHg mempunyai
volum 492 ml. Hitunglah Mr gas A!
3. Komposisi Senyawa
Salah satu manfaat penting dari ilmu kimia adalah kemampuannya
dalam mengidentifikasi suatu zat. Ada 2 tahap dalam melakukan identifikasi
ini, yaitu analisa kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisa kualitatif
digunakan untuk menentukan jenis komponen penyusun zat tersebut,
sedangkan analisa kuantitatif digunkaan untuk mengetahui massa dari
setiap komponen penyusun zat tersebut.
Di dalam mengetahui jenis dan massa setiap komponen penyusun zat
kita dapat mengetahui komposisi zat tersebut. Kompossi zat ini biasanya
dinyatakan dalam satuan persen massa (% massa).
a. Persentase Unsur Dalam Senyawa
Sesuai Hukum Perbandingan Tetap dari Proust, bahwa massa
unsur-unsur penyusun suatu senyawa mempunyai perbandingan
tertentu dan tetap, maka persentase unsur dan massa unsur dalam
suatu senyawa AxBy dapat dirumuskan sebagai berikut.
Rumus persentase unsur dalam senyawa:
%A dalam senyawa A x B y =
x . Ar A
x 100%
Mr A x B y
%B dalam senyawa A x B y =
y . Ar B
x 100%
Mr A x B y
Contoh:
Berapakah persentase massa unsur Ca, C dan O dalam senyawa
CaCO3? (Ar C = 12, O = 16 dan Ca = 40)
Jawab:
1 Ar Ca
x 100%
Mr CaCO 3
1 . 40
=
x 100%
100
= 40%
% Ca dalam CaCO 3 =
85
86
KIMIA X SMA
1 . 12
x 100%
100
= 12%
3 . 16
% O dalam CaCO 3 =
x 100%
100
48
=
x 100% = 48%
100
% C dalam CaCO 3 =
Rumus massa unsur dalam senyawa:
Massa A dalam A x B y =
x . Ar A
x massa A x B y
Mr A x B y
Massa B dalam A x B y =
y. Ar B
x massa A x B y
Mr A x B y
Contoh:
a. Berapa gramkah massa unsur nitrogen yang terdapat dalam 120
gram urea, CO(NH2)2? (Ar H = 1, C = 12, N = 14 dan O = 16)
Jawab:
2 Ar N
x massa CO(NH 2 )2
Mr CO(NH 2 )2
2 . 14
=
x 120 gram
60
= 54 gram
Massa N dalam CO(NH 2 )2 =
b. Dalam senyawa Al2O3 mengandung 540 gram aluminium. Berapa
gramkah massa Al2O3 tersebut? (Ar O = 16 dan Al = 27)
Jawab:
Mr Al 2 O 3
x massa Al
2 Ar Al
102
=
x 540 gram
54
= 1020 gram
Massa Al 2 O 3 =
Latihan 12
1. Hitunglah persentase unsur kalium, nitrogen dan oksigen dalam senyawa
KNO3! (Ar K = 39, O = 16 dan N = 14)
2. Berapa gramkah massa unsur nitrogen dalam 1 kuintal pupuk ZA,
(NH4)2SO4? (Ar H = 1, N =14, O = 16 dan S = 32)
KIMIA X SMA
3. Bijih bauksit mengandung 60% massa Al2O3. Berapa gramkah massa
aluminium yang terkandung dalam 100 gram bijih bauksit tersebut? (Ar O
= 16 dan Al = 27)
b. Rumus Empiris dan Rumus Molekul
Konsep mol dapat digunakan untuk menentukan rumus kimia
suatu senyawa, baik rumus empiris (RE) maupun rumus molekul (RM).
Bagaimanakah hubungan rumus empiris dan rumus molekul suatu zat?
Di dalam memahami hubungan RE dan RM, perhatikan contoh RE
dan RM pada tabel di bawah ini.
Tabel 4.4 Hubungan Antara RE dan RM
Nama Senyawa
Rumus Empiris
Rumus Molekul
asam klorida
amoniak
HCl
NH3
HCl
NH3
hidrogen peroksida
HO
H2O2
asam oksalat
HCO2
H2C2O4
etana
CH3
C2H6
glukosa
CH2O
C6H12O6
Berdasarkan tabel tersebut dapat disimpulkan, bahwa rumus
molekul merupakan kelipatan bilangan bulat n (n =1,2,3 dan
seterusnya) dari rumus empiris. Hubungan ini secara matematis dapat
dirumuskan sebagai berikut.
RM = (RE)n
Rumus molekul mempunyai Mr yang merupakan penjumlahan Ar
atom penyusun suatu molekul, maka rumus di atas dapat di tuliskan
menjadi
Mr = (ΣAr RE)n
Langkah-langkah menentukan rumus empiris.
• Menghitung perbandingan % atau gram unsur-unsur penyusun
senyawa.
• Menghitung perbandingan mol unsur-unsur tersebut dengan cara,
% atau gram dibagi Ar masing-masing unsur.
87
88
KIMIA X SMA
• Menuliskan perbandingan mol unsur-unsur penyusun dengan
angka bulat dan sederhana.
• Menuliskan rumus empiris.
Jika diketahui Mr senyawa, rumus molekul dapat ditentukan dengan
rumus Mr = (ΣAr RE)n.
Contoh:
1. Suatu senyawa hidrokarbon terdiri atas 80 % massa karbon dan 20%
massa hidrogen. Tentukanlah rumus empiris hidrokarbon tersebut!
(Ar H = 1 dan C = 12).
Jawab:
Perbandingan % atau perbandingan massa
massa C : massa H = 80 : 20
Perbandingan mol
80
:
12
= 6, 67
= 1
Mol C : Mol H =
20
1
: 20
: 3
Jadi, umus empiris senyawa hidrokarbon tersebut adalah CH3.
2. Sebanyak 14,2 gram suatu senyawa ternyata mengandung 4,6 gram
natrium, 3,2 gram belerang dan sisanya oksigen. Tentukanlah rumus
empiris senyawa tersebut! (Ar S = 32, Na = 23 dan O = 16)
Jawab:
Massa Na = 4,6 gram
S = 3,2 gram
O = 14,2 – (4,6 + 3,2) = 6,4 gram
Perbandingan massa
massa Na : massa S : massa O = 4,6 : 3,2 : 6,4
Perbandingan mol
4, 6
3, 2
6, 4
:
:
23
32
16
= 0, 2 : 0,1 : 0, 4
= 2 : 1 : 4
Mol Na : Mol S : Mol O =
Jadi, rumus empiris senyawa tersebut adalah Na2SO4.
KIMIA X SMA
3. Suatu oksida NxOy mengandung 30,43 % nitrogen dan 69,56 % oksigen.
Jika oksida tersebut mempunyai Mr = 92, tentukan rumus molekulnya!
(Ar N = 14 dan O = 16).
Jawab:
N = 30,43%; O = 69,56%
Perbandingan mol
30, 43
69, 56
:
14
16
= 2,17 : 4, 34
= 1 : 2
Mol N : Mol O =
Rumus empiris oksida adalah NO2
Mr = (ΣAr RE)n
92 = (14 + 2.16)n
92 = (46)n
n=2
Rumus molekul oksida adalah (NO2)2 = N2O4
Latihan 13
1. Suatu oksida besi, FexOy mengandung 70% besi (Ar Fe = 56, O = 16).
Tentukan rumus oksida tersebut!
2. Sebanyak 50 gram suatu oksida logam MO mengandung 30 gram logam M.
Jika Ar O = 16, berapa Ar logam M?
3. Suatu senyawa hidrokarbon mengandung 80% karbon (Ar C = 12, H = 1)
dan sisanya hidrogen. Jika 3,01 x 1022 molekul senyawa tersebut massanya
1,5 gram, tentukan rumus molekul hidrokarbon tersebut!
4. Sebanyak 22 gram senyawa organik terdiri atas C, H, dan O dibakar
sempurna, menghasilkan 44 gram CO2 dan 18 gram H2O ( Ar H = 1, C = 12
dan O = 16). Jika Mr senyawa = 88, tentukan rumus molekulnya!
5. Vitamin C terdiri atas unsur C, H, dan O mempunyai Mr = 176.
Pembakaran 88 gram vitamin C tersebut menghasilkan 132 gram CO2 dan
36 gram H2O (Ar H = 1, C =12 dan O = 16). Tentukan rumus molekul
vitamin C tersebut!
89
90
KIMIA X SMA
4. Air Kristal
Kristal merupakan zat padat yang memiliki bentuk teratur. Beberapa
senyawa yang berwujud kristal padat mempunyai kemampuan untuk
menyerap uap air dari udara, sehingga kristal senyawa itu mengandung
air kristal. Senyawa yang mengandung air kristal dikenal sebagai senyawa
hidrat. Molekul- molekul air tersebut terkurung rapat dalam susunan
kristal senyawa, sehingga senyawa hidrat tetap kering. Air kristal akan
terlepas bila dipanaskan/dilarutkan, sehingga dalam proses reaksinya air
kristal tidak terjadi reaksi kimia.
Contoh:
CaSO4. 2H2O, menunjukkan tiap satuan kristal CaSO4 terkandung 2
molekul air.
CuSO4. 5H2O, menunjukkan tiap satuan kristal CuSO4 terkandung 5
molekul air.
Contoh di atas terlihat bahwa setiap 1 mol CaSO4 terkandung 2 mol air
dan setiap 1 mol CuSO4 terkandung 5 mol air. Penentuan jumlah air kristal
didasarkan pada perbandingan mol zat murni dengan mol air dalam
kristal tersebut.
Contoh soal:
1. Kristal BaCl2.XH2O mengandung 15,4% massa air kristal. Tentukan
rumus kristal tersebut. (Ar H =1, O = 16, Cl = 35,5 dan Ba = 137)
Jawab:
% BaCl2 = 100 % – 15,4 % = 84,6 %
%BaCl 2
%H 2 O
:
Mr BaCl 2
Mr H 2 O
84 , 6
15, 4
=
:
208
18
= 0, 4 : 0, 8
Perbandingan Mol BaCl 2 : Mol H 2 O =
Perbandingan mol BaCl2: Mol H2O = 1: 2
Jadi rumus kristal tersebut adalah BaCl2. 2H2O
2. Jika 38 gram MgSO4.XH2O dipanaskan, ternyata diperoleh 20 gram
MgSO4. (Ar H = 1, O = 16, Mg = 24 dan S = 32). Tentukan harga X!
Jawab:
Massa MgSO4.XH2O = 38 gram
Massa MgSO
Massa H2O
= 20 gram
= 38 gram – 20 gram = 18 gram
KIMIA X SMA
Perbandingan Mol MgSO 4 : Mol H 2 O = 1 : X
20
18
=
:
120
18
1
= 6 : 1
=1 : 6
Jadi, harga X adalah 6, dan rumus kristal adalah MgSO4.6H2O.
Latihan 14
1. Sebanyak 43 gram gips (CaSO4.XH2O) dipanaskan sehingga diperoleh 34
gram CaSO4 murni. Tentukan rumus kristal gips tersebut! (Ar H = 1,O = 16,
S = 32 dan Ca = 40).
2. Kristal terusi (CuSO4. XH2O) sebanyak 62,37 gram dipanaskan sehingga
diperoleh kristal anhidrat yang massanya 39,87 gram. Tentukan harga X!
(Ar H = 1,O = 16, S = 32 dan Cu = 63,5)
6. Kemurnian (Kadar Zat Dalam Senyawa)
Sering kita jumpai barang-barang perdagangan yang mencantumkan
kemurniannya (kadar), terutama paling banyak bahan-bahan kimia yang
memerlukan ketelitian untuk keperluan analisa kuantitatif. Cara
menentukan kemurnian dapat digunakan rumus sebagai berikut.
% zat dari hasil eksperimen
x 100%
% zat secara teoretis
massa zat hasil eksperimen
Kemurnian (kadar) =
x 100%
massa sampel
Kemurnian (kadar) =
Contoh:
1) Dalam pupuk perdagangan tertulis "Pupuk Urea CO(NH2)2 dengan
kandungan nitrogen 20%. Tentukan berapa persenkah kemurnian
pupuk urea tersebut? (diketahui Ar H = 1, C = 12, N = 14, O = 16)
Jawab:
Mr CO(NH2)2 = 12 + 16 + 2 . 14 + 4 . 1
= 60
91
92
KIMIA X SMA
-
Persentase N dalam CO(NH2)2 murni:
Jumlah atom N x Ar N
x 100%
Mr CO(NH 2 )2
1 x 14
=
x 100%
60
= 23, 33%
=
-
Persentase N dalam sampel = 20%
Jadi, kemurnian CO(NH2)2 dalam sampel adalah:
20
x 100%
23, 33
= 85, 72%
=
2) Dalam menentukan kadar belerang (S) dalam suatu batuan, ditimbang
sebanyak 10 gram batuan tersebut kemudian dibakar. Massa zat setelah pembakaran ditimbang ternyata tinggal 6,8 gram. Dari data tersebut tentukan kadar belerang (S) dalam batuan tersebut!
Jawab:
- Massa batuan (sampel) = 10 gr
- Massa batuan etelah dibakar = 6,8 gr
Massa zat yang hilang adalah massa belerang karena pada
pembakaran belerang diubah menjadi gas belerang dioksida (SO2)
S(s) + O2(g) → SO2(g)
-
Jadi, massa belerang (S) dalam batuan (sampel) = (10 - 6,8) = 3,2 gr
Maka kadar belerang (S):
Massa hasil eksperiman
x 100%
Massa sampel
Massa S
=
x 100%
Massa batuan sebelum dibakar
3, 2
=
x 100%
10
= 32%
=
Latihan 15
1. Dalam 60 gram terdapat 32 gram oksigen, tentukan berapa % kemurnian
Al2(SO4)3 tersebut (Ar Al = 27, S = 32, O = 16)!
2. Berapa gram asam fosfat yang dapat dibuat dari 248 gram fosfor?
KIMIA X SMA
6. Hitungan Kimia Dalam Persamaan Reaksi
Reaksi kimia berlaku hukum kekekalan massa, yang ditunjukkan oleh
persamaan reaksi setara.
Contoh:
C3H8(g) + 5O2(g) ⎯⎯⎯→ 3CO2(g) + 4H2O(g)
Menurut persamaan reaksi setara ini kita bisa melihat adanya
hubungan kuantitatif antara zat satu dengan zat yang lain melalui koefisien
masing-masing zat.
Menurut hukum Gay Lussac, perbandingan volume menunjukkan
perbandingan koefisien. Menurut hukum Avogadro, perbandingan volum
menunjukkan perbandingan jumlah partikel. Sedangkan menurut konsep
mol perbandingan jumlah partikel sama dengan perbandingan mol.
Bisa kita tarik suatu kesimpulan, bahwa:
Perbandingan koefisien = perbandingan volum = perbandingan jumlah
partikel = perbandingan mol
Tetapi ingat, ini hanya berlaku bila zatnya berwujud gas. Mengapa
demikian?
Bagaimanakah untuk zat yang tidak berwujud gas apakah ketentuan
itu tidak berlaku? Ya tetap berlaku sama, kecuali untuk perbandingan
volume. Sehingga ketentuan itu menjadi:
Perbandingan koefisien = perbandingan mol = perbandingan jumlah
partikel
Menurut persaman reaksi setara ini jika mol salah satu zat diketahui
(misal B) maka mol-mol zat yang lain dapat dicari dengan membandingkan koefisien.
mol A koefisien A
=
mol B koefisien B
atau
mol A =
koefisien A
x mol B
koefisien B
Contoh:
1. Sebanyak 3 gram gas etana, C2H6 (Mr = 30) dibakar sempurna menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air, menurut persamaan reaksi:
2C2H6(g) + 7O2(g) ⎯⎯⎯→ 4CO2(g) + 6H2O(g)
a. Berapakah mol O2 yang diperlukan untuk membakar etana?
b. Berapakah gram CO2 yang dihasilkan? (Ar C =12, O = 16)
c. Jika diukur pada suhu 0oC, 1 atm, berapkah liter volum gas CO2
yang dihasilkan?
93
94
KIMIA X SMA
Jawab:
2C2H6(g)
(Diketahui)
gram
Mr
3
=
30
= 0,1
mol =
+ 7O2(g)
(dicari)
⎯⎯⎯→
7
x 0,1
2
= 0, 35
mol =
a. jadi O2 yang diperlukan 0,35 mol
4CO2(g)
(dicari)
+ 3H2O
4
x 0,1
2
= 0, 2
mol =
b. gram = mol x Mr CO2
= 0,2 x 44
= 8,8 gram
c. liter = mol x 22,4
= 0,2 x 22,4
= 4,48
2. Pemanasan kalium klorat, KClO3 terurai menurut reaksi:
KClO3(S) ⎯⎯⎯→ KCl(s) + O2(g) (reaksi belum setara)
Jika volum O2 yang dihasilkan 6 liter, diukur pada kondisi di mana 6
gram gas NO (Mr = 30) volumnya 4 liter. Berapa gram KClO3 yang terurai? (Ar K = 39, Cl = 35,5 dan O = 16)
Jawab:
Persamaan reaksi setara: 2KClO3(S) ⎯⎯⎯→ 2KCl(s) + 3O2(g)
6
30
= 0, 2 mol
mol O 2
volum O 2
=
mol NO volum NO
6 liter
mol O 2 =
x 0, 2 mol
4 liter
= 0, 3 mol
Mol NO =
2
x 0, 3 mol
3
= 0, 2 mol
=
Massa KClO3 = mol x Mr
= 0,2 x 122,5
= 24,5 gram
0, 3 mol
KIMIA X SMA
Latihan 16
1. Sejumlah 12,8 gram belerang dibakar menghasilkan gas belerang dioksida,
menurut reaksi:
S(s) + O2(g) ⎯⎯⎯→ SO2(g) (reaksi belum setara)
Hitunglah!
a. Massa gas oksigen yang diperlukan untuk pembakaran.
b. Volum gas SO2 jika diukur pada suhu 0oC, 1 atm. (Ar O = 16, S = 32)
2. Pada peruraian perak oksida, Ag2O dihasilkan logam perak dan gas
oksigen. Jika volum gas oksigen diukur pada keadaan standar sebanyak
672 ml, hitunglah!
a. Massa perak oksida yang terurai.
b. Massa perak yang terjadi. (Ar Ag = 108, O = 16)
3. Pembakaran sempurna 13,8 gram etanol, C2H5OH dihasilkan gas CO2 dan
uap air.
a. Berapakah gramkah gas oksigen yang diperlukan untuk membakar?
b. Berapakah gramkah uap air yang terbentuk?
c. Berapakah volum gas karbon dioksida, bila diukur pada suhu dan
tekanan di mana 7 gram gas nitrogen (Mr N2 = 28) volumnya 0,5 liter?
(Ar H = 1, C = 12, O = 16)
7. Pereaksi Pembatas
Dalam suatu persamaan reaksi, koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol zat-zat yang terlibat reaksi. Apabila mol yang tersedia tidak
sesuai dengan perbandingan koefisien reaksinya, maka salah satu zat akan
habis bereaksi dan zat yang lain tidak habis bereaksi. Zat yang habis
bereaksi disebut sebagai pereaksi pembatas, sedangkan yang tidak habis
bereaksi disebut pereaksi sisa atau berlebih.
Perhatikan contoh reaksi berikut ini.
2 mol gas etena, C2H4 direaksikan dengan 3 mol gas oksigen, menghasilkan
gas karbon dioksida dan uap air, menurut persamaan reaksi:
C2H4(g) + 3O2(g) ⎯⎯⎯→ 2CO2(g) + 2H2O(g)
Apakah gas C2H4 dan O2 dapat bereaksi semua?
95
96
KIMIA X SMA
Perhatikan penyelesaian berikut:
Perbandingan koefisien C2H4: O2 adalah 1: 3
•) Jika C2H4 habis bereaksi (2 mol), maka diperlukan O2 = 3⁄1 x 2 mol = 6
mol O2. Karena O2 yang tersedia hanya 3 mol maka mol O2 tidak
memadai (tidak mungkin).
•) Jika O2 habis bereaksi (3 mol), maka diperlukan C2H4 = 1⁄3 x 3 mol = 1
mol, sehingga C2H4 masih tersisa 1 mol. Jadi O2 habis bereaksi (pereaksi
pembatas), sedangkan C2H4 sebagai pereaksi sisa.
Contoh soal:
12 gram logam magnesium, Mg (Ar = 24) direaksikan dengan 2 mol asam
klorida, HCl menurut reaksi:
Mg(s) + 2HCl(aq) ⎯⎯⎯→ MgCl2(aq) + H2(g)
a. Tentukan pereaksi pembatas.
b. Berapa gram zat yang tersisa?
c. Berapa gram MgCl2 yang terbentuk? (Ar H = 1, Mg = 24, Cl = 35,5)
d. Berapa volum gas hidrogen diukur pada keadaan standar?
Jawab:
gram
Ar
12
=
= 0, 5 mol
24
Jumlah mol =
Mg(s) + 2HCl(aq) ⎯→ MgCl2(aq) + H2(g)
•) mula-mula = 0,5 mol
2 mol
•) reaksi
= 0,5 mol
1 mol
0,5 mol
0,5 mol
•) akhir reaksi = 0
1 mol
0,5 mol
0,5 mol
Catatan:
•) Pada bagian "reaksi" berlaku "Perbandingan koefisien = perbandingan
mol"
•) Pada bagian akhir reaksi, berlaku:
- sebelah kiri anak panah = mula-mula – bereaksi
- sebelah kanan anak panah = mula-mula + hasil reaksi
Menurut skema di atas kita dapat melihat dengan jelas, berapakah
banyak masing-masing zat pada keadaan mula-mula (sebelum reaksi)?
Berapakah banyak yang bereaksi (kiri anak panah), zat hasil reaksi (sebelah
kanan anak panah), dan bagaimanakah komposisi zat setelah reaksinya
selesai (akhir reaksi)?
KIMIA X SMA
Berdasarkan skema tersebut, kita gunakan untuk menjawab
pertanyaan-pertanyaan.
a. Pereaksi pembatas (yang habis bereaksi) adalah Mg.
b. Zat yang tersisa HCl sebanyak = 1 x 36,5 = 36,5 gam.
c. Massa MgCl2 yang terbentuk = 0,5 x 59,5 = 29,75 gram
d. Volum H2 (STP) = 0,5 mol x 22,4 liter/mol
= 11,2 liter.
Latihan 17
1. Sebanyak 30 gram besi direaksikan dengan 16 gram belerang menurut
reaksi:
Fe(s) + S(s) ⎯⎯⎯→ FeS(s) (Ar Fe = 56,S = 32)
a. Zat manakah yang sebagai pereaksi pembatas?
b. Berapa gram FeS yang terbentuk?
c. Berapa gram zat yang tersisa?
2. Pada pemanasan 25 gram cuplikan batu pualam, CaCO3 (Mr = 100),
menurut reaksi:
CaCO3(s) ⎯⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)
Gas CO2 yang terbentuk dialirkan ke dalam Mg(OH)2 terjadi reaksi:
CO2(g) + Mg(OH)2(aq) ⎯⎯⎯→ MgCO3(s) + H2O(l)
Apabila Mg CO3 yang terbentuk 0,072 gram, berapa persen kadar CaCO3
dalam cuplikan batu pualam tersebut?
3. Sebanyak 1,2 gram cuplikan yang mengandung belerang, dibakar
sempurna menghasilkan gas SO2. Jika volum gas SO2 diukur pada 0oC, 1 atm
sebanyak 672 ml, berapa % kadar belerang dalam cuplikan? (Ar S = 32)
4. Pemanasan 61,25 gram KClO3 terurai sempurna menurut reaksi:
KClO3(s) ⎯⎯⎯→ KCl(s) + O2(g) (belum setara)
Hitunglah:
a. massa KCl yang dihasilkan
b. volum O2 pada suhu 0oC, 1atm
c. volum O2 diukur pada suhu 27oC, tekanan 1 atm. (R = 0,082)
(Ar O = 16, Cl = 35,5, K = 39)
97
98
KIMIA X SMA
5. Sebanyak 25,4 gram tembaga direaksikan dengan 15 gram belerang
menghasilkan tembaga sulfida, CuS. (Ar S = 32, Cu = 63,5)
Tentukan:
a. pereaksi pembatasnya
b. berapa gram zat yang tersisa
c. berapa gram CuS yang terbentuk
nc i
u
K
a
Ka t
stoikiometri
hukum kekekalan massa
Antoine Laurent Lavoiser
hukum perbandingan
tetap
Joseph Louis Proust
hukum kelipatan perbandingan
John Dalton
hukum perbandingan
volume
Gay – Lussac
hipotesa Avogadro
Amedeo Avogadro
Stanisalad Cannizaro
konsep mo
massa atom relatif (Ar)
massa molekul relatif (Mr)
mol
Loschmidt
massa molar
volum molar
STP
volum molar standar
RANGKUMAN
• Hukum-hukum dasar kimia
1) Hukum kekekalan massa: jumlah
massa zat sebelum reaksi dan sesudah
reaksi sama
2) Hukum perbandingan tetap: perbandingan
massa
unsur-unsur
penyusun senyawa selalu tetap
3) Hukum kelipatan perbandingan
(Hukum Dalton): bila dua unsur
membentuk dua senyawa atau lebih,
perbandingan massa dari unsur pertama
dengan unsur kedua merupakan
bilangan bulat dan sederhana
4) Hukum
perbandingan
volume
(Hukum Gay - Lussac): volume gasgas yang bereaksi dan volum gas-gas
hasil reaksi jika diukur pada suhu dan
tekanan yang sama akan berbanding
sebagai bilangan bulat dan sederhana
5) Hukum Avogadro: pada suhu dan
tekanan yang sama gas-gas yang
volumnya sama akan mempunyai
jumlah partikel yang sama
• Stoikiometri: menggambarkan hubungan
kuantitatif antar atom unsur-unsur zat
dan hubungan kuantitatif antar zat-zat
pereaksi dan hasil reaksi dalam suatu
reaksi kimia.
KIMIA X SMA
Boyle Gay Lussac
persamaan umum gas
ideal
analisa kualitatif
analisa kuantitatif
rumus empiris
rumus moleku
air kristal, 92
pereaksi pembatas
koefisien reaksi
pereaksi sisa
• Massa atom relatif (Ar) : Perbandingan
massa rata-rata 1 atom suatu unsur
terhadap 1⁄12 kali massa 1 atom C–12
• Massa molekul relatif (Mr): penjumlahan
dari massa atom relatif (Ar) atom-atom
penyusun molekul suatu unsur/senyawa
• Satu mol zat (n) menyatakan banyaknya
partikel yang terkandung dalam suatu zat
yang jumlahnya sama dengan banyaknya
atom yang terdapat dalam 12 gram C–12
• Massa molar (Mm) adalah massa dari
satu mol zat yang sama dengan Ar atau
Mr zat tersebut yang dinyatakan dalam
gram
• Volume molar gas adalah volum dari 1
mol gas pada suhu (T) dan tekanan (P)
tertentu.
Kondisi STP (0oC, 1 atm) setiap 1 mol gas
volumnya 22,4 liter.
• Hubungan antara mol, massa molar dan
volume molar
:
gram
massa molar
MOL
x
x L
:
jumlah partikel
: x 22,4
liter
(STP)
• Persentase unsur x dalam senyawa
%x=
Σunsur x . Ar x
. 100%
Mr senyawa
• Hubungan antara rumus molekul dan
rumus empiris
Rumus molekul = (rumus empiris)n
Mr rumus molekul = n . (Mr rumus
empiris)
99
100
KIMIA X SMA
-
P
Senyawa hidrat adalah senyawa yang
mengadung air kristal
Pereaksi pembatas: pereaksi yang habis
lebih dahulu (pereaksi yang tidak habis
disebut pereaksi sisa)
ELATIHAN SOAL
I. Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar!
1. Sebanyak 9 gram magnesium
tepat habis bereaksi dengan
serbuk belerang menghasilkan
magnesium sulfida yang
massanya 21 gram maka massa
belerang yang telah bereaksi
sebanyak ....
a. 17 gram
b. 12 gram
c. 9 gram
d. 7 gram
e. 4 gram
2. Pada senyawa SO3 perbandingan
massa S: O = 2: 3. Jika 8 gram
belerang dibakar dengan 16
gram oksigen maka massa gas
SO3 yang dihasilkan sebanyak
....
a. 24 gam
b. 22 gram
c. 20 gram
d. 18 gram
e. 16 gram
3. Data dari hasil percobaan pembentukan FeS dari reaksi antara
Fe dan S adalah sebagai berikut.
Massa Massa Massa Massa sisa
Fe (gr) S (gr) FeS (gr) Fe
S
7
15
21
6
8
14
11
20
33
1
-
2
2
Dari data tersebut, perbandingan massa Fe: S pada senyawa
FeS adalah ....
a. 7: 6
d. 7: 3
b. 6: 7
e. 4: 2
c. 7: 4
4. Sebanyak 100 cm3 gas NO tepat
bereaksi dengan 25 cm3 gas
oksigen menghasilkan 50 cm3
suatu oksida nitrogen, NxOy.
Rumus oksida nitrogen tersebut
adalah ....
a. N2O
d. N2O4
b. NO2
e. N2O5
c. N2O3
KIMIA X SMA
5. Perbandingan massa rata-rata 1
atom suatu unsur dengan 1⁄12
massa 1 atom C-12 disebut ....
a. satuan massa atom (sma)
b. massa 1 atom
c. massa atom relatif
d. massa 1 molekul
e. massa molekul relatif.
6. Jika massa 1 atom C-12 adalah
2,04 x 10-26 kg dan massa ratarata 1 atom B adalah 6,8 X 10-27
kg maka Ar unsur B adalah ....
a.
b.
c.
d.
e.
2 , 04 x 10 -26 x 12
6 , 8 x 10 -27
6 , 8 x 10 -27 x 12
2 , 04 x 10 -26
6 , 8 x 10 -27
2 , 04 x 10 -26 x 12
6 , 8 x 10 -27
2 , 04 x 10 -26
2 , 04 x 10 -26
6 , 8 x 10 -27
7. Diketahui Mr (MH4)3PO4 = 149.
Jika Ar H = 1, O = 16 dan P = 31
maka Ar M adalah ....
a. 18
d. 14
b. 17
e. 12
c. 15
8 Sejumlah 1,6 gram suatu
senyawa mengandung 2,4 X
1022 molekul. Mr senyawa
tersebut adalah ....
a. 16
d. 36
b. 24
e. 40
c. 32
9. Pada suhu dan tekanan yang
sama, 3 liter gas NO dan 2 liter
gas X mempunyai massa yang
sama. Jika Mr NO = 30 maka Mr
gas X adalah ....
a. 20
d. 45
b. 24
e. 48
c. 40
10. Pada suhu dan tekanan tertentu
2 liter gas CH4( Mr = 16)
massanya 4 gram. Jika diukur
pada keadaan yang sama maka
massa 4 liter gas O2 (Mr = 32)
adalah ....
a. 32 gram
d. 8 gram
b. 24 gram
e. 4 gram
c. 16 gram
11. Sebanyak 32 gram oksida besi,
FexOy mengandung 22,4 gram
besi. Jika Ar Fe = 56 dan O = 16
maka rumus oksida besi itu
adalah ....
a. FeO
d. Fe2O3
b. Fe2O
e. Fe3O4
c. FeO2
12. Sebanyak 30 gram senyawa
organik jika dibakar sempurna
menghasilkan 44 gram CO2 dan
18 gram H2O (ArH = 1, C = 12,
O = 16). Jika senyawa tersebut
mengandung 3,01 x 1023
molekul maka rumus molekul
senyawa organik tersebut
adalah ....
a. CH2O
d. C3H6O2
b. CH2O2
e. C4H8O2
c. C2H4O2
101
102
KIMIA X SMA
13. Pemanasan 49,2 gram senyawa
hidrat MgSO4.xH2O dihasilkan
24 gam MgSO4 anhidrat (Mr
MgSO4 = 120, H2O = 18). Harga
x adalah ....
a. 3
d. 6
b. 4
e. 7
c. 5
14. Sebanyak 7,2 gram logam M
direaksikan dengan larutan
HCl berlebihan, menurut reaksi:
M(s) + 2HCl(aq) → MCl2(aq) + H2(g)
Jika dihasilkan 6,72 liter gas
hidrogen pada 0oC,1 atm maka
Ar logam M adalah ....
a. 23
d. 29
b. 24
e. 30
c. 27
15. Pemanasan 49 gram KClO3 (Mr
= 122,5), menurut reaksi:
KClO3(s) ⎯⎯→ KCl(s) + O2(g)
(reaksi belum setara)
Volum O2 diukur pada suhu
dan tekanan di mana 5 liter gas
N2 (Mr = 28) massanya 1,4 gram
maka volum O2 yang terjadi
sebanyak ....
a. 20 liter
d. 50 liter
b. 30 liter
e. 60 liter
c. 40 liter
II. Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan benar!
1. Dalam senyawa besi sulfida perbandingan massa Fe: S = 7: 4. Jika massa
besi dan belerang masing-masing disediakan 14 gram, berapa gram
massa besi sulfida yang dihasilkan?
2. Pembakaran sempurna 4 liter gas CxHy menghasilkan 8 liter gas CO2
dan 12 liter uap air. Tentukan rumus molekul CxHy tersebut!
3. Dalam 100 kg pupuk urea, mengandung 85% CO(NH2). Jika pupuk
urea tersebut digunakan untuk memupuk tanaman padi seluas 1 Ha,
berapa gram tiap m2 tanaman padi tersebut mendapatkan unsur nitrogen? (Ar H = 1, C = 12, N = 14)
4. Sebanyak 13,8 gram senyawa CxHyOz dibakar sempurna ternyata
menghasilkan 26,4 gram CO2 dan 16,2 gram H2O. Jika senyawa tersebut
mempunyai 1,8 x 1023 molekul ( L = 6 x 1023), tentukan rumus molekul
CxHyOz tersebut! (Ar H = 1, C =12, O = 16)
5. Sebanyak 22,4 gram unsur X direaksikan dengan asam klorida berlebihan,
menurut reaksi:
2X + 6HCl ⎯⎯⎯→ 2XCl3 + 3H2
gas hidrogen yang terjadi sebanyak 6 liter diukur pada P dan T di mana
6 gram gas NO (Mr = 30) volumnya 2 liter. Hitunglah Ar X!