stokiometri - WordPress.com

STOKIOMETRI
OLEH :
RYANTO BUDIONO
STOIKIOMETRI


Berasal dari kata stoicheion (bahasa
Yunani, yang berarti unsur) dan
metrein (mengukur) berarti
mengukur unsur unsur.
Dengan kata lain, Stoikiometri adalah :
kajian tentang hubungan – hubungan
kuantitatif dalam reaksi kimia.
Beberapa Hukum Reaksi
Kimia :

Hukum Kekekalan Massa
(Lavoisier, 1783) yang
mengemukakan :
Pada setiap reaksi kimia, massa zat
sebelum dan sesudah reaksi sama
atau materi tidak dapat diciptakan
atau dimusnahkan.
Contoh :
• NaCl + AgNO3  AgCl  + NaNO3
58,5 g 169,87 g 143,37 g
85,0 g
228,37 g
228,37 g
Hukum Perbandingan Tetap
(Proust, 1799) berbunyi :
Suatu senyawa murni selalu terdiri atas
unsur – unsur yang sama, yang
tergabung dalam perbandingan tertentu.
Contoh :
H2O mengandung H 11,19% & O 88,81%
 H2O mengandung H 1 gram yang
bereaksi dengan O 8 gram.
CONTOH :
8,04 g tembaga oksida direduksi dgn gas
hidrogen menghasilkan 6,42 g tembaga. Pada
eksperimen kedua 9,51 g tembaga dilarutkan
dalam HNO3 pekat. Setelah larutan ini diuapkan
sampai kering, dan residu dipijar sampai konstan
diperoleh 11,91 g tembaga oksida. Tunjukkan
bahwa kedua data diatas mengikuti Hk.
Perbandingan Tetap !
JAWAB :
Eksperimen I :
Tembaga oksida
= 8,04 g
-------------------------- = -------- = 1.252
Tembaga
= 6,42 g
Eksperimen II :
Tembaga oksida = 11,91 g
-------------------------- = ---------- = 1.252
Tembaga
= 9,51 g
Penyimpangan Hukum Susunan Tetap
:
Isotop,
contoh : H2O2 dan H2O yg memp. per bandingan H dan O adalah 2 : 8 & 1 : 8
Senyawa non stoikiometri
Komposisi rata rata TiO berkisar antara
Ti0,7O sampai TiO0,7.
Senyawa PbS1,14 dan UO2,12.
Senyawa non stoikiometri disebut
juga senyawa Non –
Daltonion/Berthollide
3,66 g perak dilarutkan dalam HNO3,
kemudian ditambah HCl terbentuk
4,86 g endapan perak klorida. Hitung
banyaknya klorida yang dapat
bereaksi dengan 4,94 g perak ?
Hukum Kelipatan Perbandingan :
Bila dua unsur dapat membentuk
lebih dari satu senyawa, maka
perbandingan massa dari unsur yang
satu yang bersenyawa dengan
sejumlah tertentu unsur lain,
merupakan bilangan yang mudah
dan bulat.
Contoh
:
Senyawa – senyawa yang
mengandung unsur N dan O
mempunyai komposisi N 63,66%,
46,67%, 36,85%, 30,44%, 25,93%
dan 22,58%
Tunjukkan bahwa data ini sesuai
dengan Hukum Kelipatan
Perbandingan !
Seny.
I
II
III
IV
V
VI
%N
63,66
46,67
36,85
30,44
25,93
22,58
%O
36,34
53,33
63,15
69,56
74,07
77,42






%N
%O
1
1
1
1
1
1
0,571
1,143
1,714
2,285
2,857
3,429
Perbandingan bobot oksigen yg bereaksi
dengan satu bagian nitrogen adalah :
0,571 : 1,143 : 1,714 : 2,285 : 2,857 : 3,429
1 : 2 : 3 : 4 : 5 :
6
Jadi sesuai dengan Hukum Kelipatan
Perbandingan
Hukum Perbandingan Timbal Balik
(Richter, 1792) berbunyi :
Jika dua unsur A dan B masing – masing
bereaksi dengan unsur C yang massanya
sama membentuk AC dan BC, maka
perbandingan massa A dan massa B
dalam membentuk AB adalah sama
dengan perbandingan massa A dan massa
B ketika membentuk AC dan BC atau
kelipatannya.
Contoh :
Air mengandung 11,11% H, dan
hidrogen sulfida mengandung 5,88% H
Belerang dioksida mengandung 50% O.
Tunjukkan bahwa data diatas sesuai
dengan Hk. Perbandingan Timbal Balik !
Hukum Perbandingan Setara, berbunyi
:
Bila suatu unsur bergabung dengan
unsur lain, maka perbandingan kedua
unsur tersebut adalah sebagai
perbandingan massa ekivalennya atau
suatu kelipatan sederhana daripadanya.
Contoh :
Air
H2O2
CO2
CO
Hidrogen
1,0
0,5 ( ½ x 1)
Karbon
3,0
6,0 (2 x 3)
Oksigen
8,0
8,0
Oksigen
8,0
8,0
CH4
C2H4
C2H2
Karbon
3,0
6,0 (2 x 3,0)
12,0 (4 x 3,0)
Hidrogen
1,0
1,0
1,0
Catatan :
Massa ekivalen suatu unsur adalah massa
unsur tersebut yg bereaksi dgn 8,0 g oksigen atau 1,0 g hidrogen.
Hukum Penyatuan Volume (Gay Lussac, 1808), berbunyi :
Pada tekanan dan suhu yang sama, perbandingan volume volume gas pereaksi dan
gas hasil reaksi merupakan bilangan yang
bulat dan mudah.
Contoh :
1 N2 (g) + 3 H2 (g)  2 NH3 (g)
1 vol
3 vol
2 vol
150 ml hidrokarbon X (CaHb) bereaksi dgn
750 ml oksigen, & terbentuk CO2 450 ml,
H2O 450 ml dan sisa oksigen sebanyak 75
ml. Bagaimana rumus hidrokarbon X tsb ?
Oksigen yang bereaksi = 750 ml – 75 ml =
675 ml
X + O2  CO2 + H2O
150
675
450
450
1
4,5
3
3
2
9
6
6
Jadi reaksinya :
2 X + 9 O2 
6 CO2 + 6 H2O
Jumlah atom :
C =
6
H =
12
Rumus : C6H12 = 2 X
Jadi X adalah C3H6
Hukum Avogadro (1811)
berbunyi :
Pada tekanan dan suhu yang sama,
volume yang sama dari semua gas
mengandung jumlah molekul yang
sama
1 mol = 6,02. 1023 atom
1 mol gas (STP) = 22,4 liter
Massa Atom Relatif (Ar) :
Adalah istilah dari bobot atom.
Jika atom tersebut mempunyai isotop,
misal :
Cl37 kelimpahannya 24,50% &
Cl35 kelimpahannya 75,50%, maka
perhitungannya :
Ar. Cl = 0,245 x 37 + 0,755 x 35 =
35,49
Massa Molekul Relatif (Mr) :
Adalah istilah dari bobot molekul.
Misal :
Ca3(PO4)2 mempunyai Mr =
3 x Ar. Ca + 2 x Ar. P + 8 x Ar. O
Konsep Mol
Satuan dasar dari kuantitas adalah mol
dalam sistem internasional (SI)
Mol adalah massa dari senyawa dibagi
dengan Mr. senyawa tersebut.
Penerapan konsep mol pada gas :
Pada suhu OoC (273K) & tekanan 1 atm,
maka :
1 mol gas apa aja bobotnya 22,4 liter
Penerapan konsep mol pada larutan :
Satuan Molaritas (M) : (mol/liter) atau
(mmol/ml)
Larutan 1 M adalah larutan yg mengandung 1
mol zat terlarut
Contoh :
12,50 ml larutan H3PO4 0,125M.
Berapa mg H3PO4 (Mr. = 98) dlm larutan
tersebut ?
Jumlah :
mol = Volume (dlm liter) x
kemolaran
Mmol = Volume (dlm ml) x
kemolaran
= 12,50 ml x 0,125 mmol/ ml
= 1,5625 mmol x 98 mg/mmol
= 153,12 mg
Persen Komposisi :
% massa = massa/massa x 100 %
% massa/volume, lebih dikenal
mg% atau g%, maksudnya :
dalam 100 ml larutan mengandung
senyawa tertentu sebanyak tertentu
pula
Contoh :
Hitung % Na, S, dan O dalam Na2SO4 ?
% Na = 2 x Ar. Na/Mr. Na2SO4 x 100 %
% S = Ar. S/Mr. Na2SO4 x 100 %
% O = 4 x Ar. O/Mr. Na2SO4 x 100 %
Rumus Senyawa :
Untuk menentukan rumus suatu senyawa,
maka perlu menganalisis senyawa itu
secara kualitatif dan kuantitatif
(menentukan persen komposisi unsur
secara eksperimen).
Dari data ini dapat ditentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut.
Rumus empiris adalah :
rumus yang paling sederhana dan
menyatakan perbandingan atom – atom dari
pelbagai unsur pada senyawa.
Rumus empiris dapat ditentukan dari data :
– macam unsur dalam senyawa tersebut
(analisis kualitatif)
– persen komposisi unsur (analisis kuantitatif)
– massa atom relatif unsur unsur yang
bersangkutan.
Rumus molekul memberikan jumlah
mol setiap jenis atom dalam 1 mol
senyawa.
Data yang diperlukan untuk menentukan rumus molekul adalah :
 rumus empiris, dan
 massa molekul relatif senyawa tsb.
Contoh :
Pada pembakaran sempurna 1,38 g
senyawa yang mengandung karbon,
hidrogen, & oksigen terbentuk CO2
2,64 g & H2O 1,62 g.
Bagaimana rumus empiris senyawa
tersebut ?
Senyawa mengandung :
 C = 12/44 x 2,64 g = 0,72 g
 H = 2/18 x 1,62 g = 0,18 g
 O = (1,38 – 0,72 – 0, 18) g = 0,48 g
C
H
O
0,72/12
0,18/1
0,48/16
0,06
0,18
0,03
2
6
1
Rumus empirisnya = C2H6O
Bagaimana rumus molekulnya, jika
Mr. senyawa tersebut = 92 ?
Rumus molekul :
(C2H6O)n = 92
(12 x 2 + 6 +16)n = 92
n = 2
Jadi rumus molekulnya : C4H12O2.
REAKSI KIMIA :
Persamaan reaksi menjelaskan secara kualitatif peristiwa yang terjadi, jika
du pereaksi atau lebih bergabung dan
secara kuantitatif menyatakan jumlah
zat yang bereaksi serta jumlah
produk reaksi.
Macam reaksi kimia :
reaksi sintesis, yaitu reaksi pembentukan senyawa dari unsur unsurnya.
Contoh :
Fe (p) + Cl2 (g)

FeCl2 (p)
reaksi metatesis, yaitu reaksi pertukaran antar senyawa.
Contoh :
K2SO4 + Pb(NO3)2
 PbSO4  + 2 KNO3.
reaksi penetralan, yaitu reaksi antara zat
yang bersifat asam dan zat yang bersifat
basa.
Contoh :
NaHCO3 + HCl  NaCl + H2O + CO2.
reaksi redoks, yaitu reaksi yang melibatkan elektron.
Contoh :
FeS + 3 NO3- + 4 H+ 
3 NO + SO4= + Fe3+ + 2 H2O
Pereaksi Pembatas :
Dalam prakteknya, semua pereaksi tidak
semuanya dapat bereaksi. Salah satu
pereaksi habis bereaksi, sedangkan yang
lainnya berlebih. Pereaksi yang habis
bereaksi inilah yang disebut pereaksi
pembatas, karena membatasi kemungkinan reaksi itu terus berlangsung.
Jadi produk reaksi ditentukan oleh pereaksi pembatas.
Contoh :
3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4  Ca3(PO4)2 + 3 H2O
Tersedia :
2 mol
2 mol
Bila H3PO4 sebagai pereaksi pembatas,
maka Ca(OH)2 yang dibutuhkan = 3/2 x 2
mol = 3 mol, sedangkan yang tersedia
hanya 2 mol, berarti kurang 1 mol. Jadi
H3PO4 bukanlah pereaksi pembatas.
Bila Ca(OH)2 sebagai pereaksi pembatas,
maka H3PO4 yang dibutuhkan = 2/3 x 2
mol = 1,33 mol, sedangkan yang tersedia
2 mol, berarti ada kelebihan sebanyak
0,67 mol.
Jadi Ca(OH)2 sebagai pereaksi
pembatas.
Penyetaraan Persamaan Reaksi.
1. Menyetarakan persamaan reaksi sederhana.
Penyetaraan adalah :
• harus diketahui rumus zat pereaksi & rumus
produk reaksi.
• Jumlah atom relatif setiap unsur dalam pereaksi
= jumlah atom relatif setiap unsur dalam
produk reaksi.
• Koefisien rumus diubah menjadi bilangan bulat
terkecil
2. Penyetaraan reaksi redoks
Istilah redoks pasti erat
hubungannya dgn bilangan oksidasi.
Bilangan Oksidasi :
 bilangan oksidasi setiap atom dalam
unsur bebas sama dengan nol
(contoh : H2, Cl2, I2, S8, P4, … dll)
 dalam senyawa, bilangan oksidasi
fluor sama dengan – 1
 Bilangan oksidasi dalam ion sederhana sama
dengan muatannya.
Dalam senyawa bilangan oksidasi unsur
golongan IA = +1, sedangkan unsur golongan
IIA = +2.
 Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa
hidrogen sama dengan + 1, kecuali dalam
hibrida logam, seperti NaH, CaH2, sama dengan
–1
 Bilangan oksidasi oksigen dalam senyawa
oksigen = –2, kecuali dalam peroksida = –1.
Dalam OF2 sama dengan + 2.
Ada 2 cara menyetarakan reaksi
redoks, yaitu :
 cara
setengah reaksi.
 cara perubahan bilangan oksidasi.
Cara Setengah Reaksi :


Setiap persamaan reaksi redoks merupakan penjumlahan dua setengah reaksi.
Dalam persamaan reaksi redoks yang
sudah setara, jumlah elektron yang
dilepaskan pada proses oksidasi sama
banyak dengan jumlah elektron yang
diterima oleh proses reduksi.
Ada 3 tahap :
– Menuliskan kedua kerangka setengah
reaksi.
– Menyetarakan setiap reaksi :
 Mengimbangkan O dgn menambah
H2O.
 Mengimbangkan H dgn menambahkan ion H+.
 Mengimbangkan muatan dgn menambahkan elektron.
– Menjumlahkan kedua setengah reaksi.
Contoh :
Cr2O7= + C2O4=

CO2 + Cr3+
(suasana asam)
Cara Perubahan Bilangan Oksidasi :




tulis pereaksi dan hasil reaksi.
tandai unsur – unsur yang mengalami
perubahan bilangan oksidasi.
setarakan jumlah unsur yang mengalami
perubahan bilangan oksidasi diruas kiri
dan ruas kanan persamaan reaksi.
hitung jumlah berkurangnya dan
bertam-bahnya bilangan oksidasi.
samakan jumlah berkurangnya dan
bertambahnya bilangan oksidasi.
samakan jumlah muatan diruas kiri
dan diruas kanan dengan
menambahkan :
H+ bila larutan bersifat asam.
OH- bila larutan bersifat basa.
tambahkan H2O untuk
menyamakan jumlah atom H diruas
kiri dan diruas kanan.
Contoh :
Cr2O7= + C2O4=

CO2 + Cr3+
(suasana asam)
EKIVALEN :
Dalam menyelesaikan soal soal
kimia perlu menuliskan
persamaan reaksi yang lengkap
untuk dapat menghitung kadar
zat yang bereaksi. Sedangkan
untuk menyelesaikan suatu
persamaan reaksi tidaklah
mudah. Untuk mengatasi hal
tersebut dipakailah besaran
ekivalen
Ekivalen ada beberapa macam, misalnya :
• Ekivalen Asam Basa, yaitu sejumlah
asam atau basa yang mempunyai
kemampuan dapat melepaskan H+ atau
OH-.
• Ekivalen Redoks, yaitu sejumlah zat
yang dapat menerima (oksidator) atau
melepaskan (redukstor) elektron yang
terlibat.
Dalam reaksi redoks,
 jumlah elektron yang diterima = jumlah
elektron yang dilepaskan.
 Jumlah ekivalen oksidator = jumlah
ekivalen reduktor.
 Massa ekivalen oksidator = massa 1 mol
oksidator dibagi dengan jumlah elektron
yang diterima.
 Massa ekivalen reduktor = massa 1 mol
reduktor dibagi dengan jumlah elektron
yang dilepaskan.
Contoh :
Hitung massa ekivalen V2O5 (Mr. = 182),
jika direduksi berturut turut menjadi :
•
VO2,
• V2O3,
• V, dan
• VO !
Jika MnO4– direduksi dalam larutan netral
produk reaksinya adalah MnO2.
Berapa ekivalen dalam 1 mol MnO4– dlm reaksi
tersebut ?
Pada keadaan standart, bobot 17,92 liter gas
adalah 10,70 g. Hitung Mr. gas tsb ?
dan juga hitung volume yang ditempati oleh 6
mol gas tersebut pada STP
Tembaga mengandung 2 isotop,
yaitu :
 Cu63 yang massanya 62,93 dgn
kelimpahan 69,09%
 Cu65 yang massanya 64,93 dgn
kelimpahan 30,91%
Hitung Ar. dari tembaga tersebut !
Jika 80 ml Hidrokarbon X dibakar dengan 360 ml oksigen, terbentuk 240 ml
karbondioksida & 240 ml uap air.
Bagaimana rumus Hidrokarbon X ter
sebut !
Suatu campuran metana dan etana
sebanyak 75 ml dioksidasi sempurna
dengan 217,5 ml oksigen diukur pada
suhu dan tekanan yang sama.
Bagaimana komposisi campuran tsb !
Karbon dioksida mengandung 27,27%
karbon;
karbon disulfida mengandung 15,79%
karbon; dan
belerang dioksida mengandung 50,00%
belerang.
Jelaskan bahwa data ini mengikuti Hukum
Perbandingan Terbalik !