Rumus dan Persamaan Kimia

Rumus dan Persamaan kimia

Salah satu kajian penting dalam ilmu kimia adalah membahas sifat dan perubahan materi atau reaksi kimia, baik yang terjadi dialam maupun yang dikerjakan di labolatorium guna penelitian dan pengembangan untukmendapatkan materi baru. Namun demikian untuk dapat menuliskan rumus kimia suatu materi diperlukan pengetahuan tentang lambang unsur,sebab rumus kimia suatu materi ditulis dengan lambang unsurnya.

1.       Lambang Unsur

Jika penulisan kimia rumus kimia menggunakan nama unsur  tampaknya kurang efektif dan cenderung  tidak informatif. Oleh karna itu, pala pakar kimia sudah sejak dulu menggunakan lambang lambang untuk menyatakan suatu jenis materi. Pengunaan lambang untuk menyatakan unsur tentu sudah dikenal sejak masa alkimia.

Dengan bertambahnya penemuan unsur baru, bertambah juga pola dan jenis unsur akibatnya timbul kesulitan dalam memberi lambang  unsur, disamping kesulitan juga dalam menghafalkan lambang dan nama unsur yang bersesuaian.

a.       Tabel periodik unsur

Pada tahun 1869, pakar kimia rusia, Dmitry mendeleev dan pakar kimia jerman Julius Lothar Meyer, bekerja secara terpisan menyusun tabel unsur unsur berdasarkan kemiripan sifat sifatnya.

Tabel Periodik Mendeleev 1871

Dalam tebel yang disusunnya, Mendeleev mengosongkan kolom kolom tertentu, yang menurut pikiranya kolom tersebut diperuntukan bagi unsur yang belom ditemukan pada saat itu. 

b.      Perioda Dan Golongan

Struktur dasar tabel periodik adalah pengaturan unsur unsur kedalam baris dan kolom, atau perioda dan golongan, perioda mengandung unsur unsur dalam baris horizontal tabel periodik; golongan mengandungunsur unsur dakam kolom tabel periodik, perioda pertama unsur sangat pendek, hanya mengandung 2 unsur yaitu hidrogen(H) dan helium (He). perioda kedua berisi  8 unsur , mulai dari litium (Li) sampai neon(Ne). perioda ke tiga juga mengandung 8 unsur, mulai dari natrium(Na) sampai argon (Ar). Perioda ke empat mengandung 18 unsur , mulai dari kalium(k) sampai kripton (Kr). Perioda ke lima juga mengandung 18 unsu, keenam terdiri dari 32unsur,tetapi mengingat garis terlalu panjang , maka sebagian unsur ditempatkan dibawah tabel. Periodaketuju belum lengkap mempunyaisejumlah unsur yang ditempatkan dibawah tabel.

2.       Rumus Kimia

Sebagian besar zat yang tedapat dialam berada dalam bentuk senyawa, tersusun dari dua macam unsur lebih dengan komposisi tetap. Apabila nama senyawa yang tersusun dari dua macam atau lebih unsur dituliskan menggunakan nama unsur penyusunya, tampaknya tidak efektif. selain itu juga tidak menunjukan komposisi unsur penyusunya, yang menyatakan perbandingan unsur unsur pembentuk senyawa berikut, sesuai hukum komposisi tetap. Rumus kimia adalah ungkapan suatu senyawa dengan lambang unsur unsur pembentuknya beserta komposisi atau jumlah relatif atom atom tiap unsur yang menyusun senyawa itu.

Penulisan rumus kimia merujuk pada komposisi senyawa yang diperoleh berdasarkan percobaan. Misalnya molekul tertentu dengan rumus kimia A_xB_y. Huruf kapital A dan B menyatakan lambang unsur penyusun senyawa tersebut, sedangkan indeks X dan Y menyatakan jumlah relatif atom A dan B dalam senyawa bersangkutan. Sebagai contoh,dari hasil analisi air diketahui bahwa senyawa tersebut tersusun dari unsur hidrogen dan oksigen dengan perbandingan 2 : 1. Maka rumus kimia air ditulis H₂O artinya, huruf kapital H menyatakan lambang unsur hidrogen, dan huruf kapital O menyatakan lambang unsur oksigen. Angka 2 menyatakan jumlah atom hidrogen dan angka 1 menyatakan jumlah atom oksigen.  Angka 1 tidak perlu dituliskan.

3.       Tatanama Senyawa

Sampai kini, senyawa yang terdapat dialam dan yangmerupakan hasil sintesis dilabolatorium diperkirakan sampai jutaan macam. Apabila senyawa senyawa itu tidak diorganisasikan secara sistematis, tentu akan  menimbulkan kesulitan dalam mengenal dan mengindetifikasikan. Oleh sebab itu pakar kimia bersepakat untukmenentukan suatu aturan penamaan peraturan secara sistematif.

Penamaan menurut komposisi didasarkan pada banyaknya unsur dan senyawa, seperti (senyawa biner terdiri dari dua macam unsur),(senyawa tener terdiri dari tiga macam unsur), dan (senyawa kompleks terdiri dari empat macam unsur atau lebih). Penamaan menurut jenisnya didasarkan pada jenis unsur pembentuknya, sedangkan menurut sifatnya didasarkan pada senyawa yang bersifat asam, basa, dan garam.

A.      Tatanama Asam

Suatu asam adalah zat molekuler yanga dapat menghasilkan satu atau lebih ion hidrogen, (H⁺),dan suatu anion untuk setiap molekul asam ketika asam dimasukkan kedalam pelarut (air). Misalnya asam sulfat, H₂SO₄ . Molekul  H₂SO₄  menghasilkan dua ion hidrogen dan satu ion sulfat didalam larutan air. Asam sulfat adalah suatu larutan asam-okso. Asam-okso adalah asam yang mengandung hidrogen, oksigen, dan unsur lain yang menjadi atom pusat. Dalam air, molekul asam-okso menghasilkan satu atau lebih ion hidrogen dan suatu okso-anion. Penamaan asam-oksodidasarkan pada atom pusat  yang akhirnya diganti dengan ‘at’ atau’it’. Asam dengan atom oksigen lebih banyak diberi akhiran ‘at’; sedangkan yang lebih sedikit diberi akhiran ‘it’. Misalnya H₂SO₄  dinamakan dengan asam sulfat; , H₂SO₃ dengan asam sulfit.

B.      Tatanama Basa

Suatu basa adalah suatu zat molekuler yang dapat menghasilkan satu atau lebih ion hidroksida, OH dan suatu kation untuk setiap molekul basa ketika dimasukkan ke dalam pelarut (air). Misalnya natrium hidroksida, molekul NaOH menghasilkan satu ion hidroksida dan satu ion natrium didalam larutan air. Penamaan basa tidak berbeda senyawa biner pada umumnya , yaitu nama kation diikuti nama hidroksida. Misalnya KOH (kalium hidroksida); Mg (OH)₂ (magnesium hidroksida); AI(aluminium hidroksida), dan sebagainya.

4.       Persamaan Kimia

Dalam reaksi kimia terbentuk zat zat yang jenisnya baru produk (reaksi), yang berbeda dari zat semula (pereaksi). Walaupun terjadi perubahan materi, tetapi hukum konservasi massa dari Lavoisier dan teori atom dalton yang menyatakan bahwa atom tidak dapat diciptakan maupun dimusnakan tetap berlaku. Dengan kata lain,dalam reaksi kimia jumlah atom atom hasil reaksi sama dengan jumlah atom atom pereaksi. Untuk menyatakan reaksi kimia dalam penulisan, zat-zat yang terlibat dalam reaksi ditulis dalam bentuk persamaan kimia. Persamaan kimia menyatakan kesetaraan jumlah zat -zat yang bereaksi dan jumlah zat-zat hasil reaksi, dan penulisan zat tersebutmenggunakan lambang unsur atau rumus kimia.

Lambang suatu unsur muncul dalam tiga atau lebih rumus kimia, maka langkah awalyang perlu disertakan adalah lambang unsur yang muncul paling sedikit pada persamaan kimia tersebut.

Contoh : gas buana (C₄H₁₀) jika dbakar dalam oksigen berlebih menghasilkan gas karbon dioksida dan air. Bagaimana persamaan kimianya? Contoh :

C₄H₁₀ + 0₂      -       4 CO₂ + H₂O

Pada persamaan (1), atom O muncul dalam tiga rumus kimia, yaitu pada 0₂, CO₂ dan H₂O sedangkan atom C dan H masing masing muncul dalam dua rumus kimia. Maka penyetaraan dimulai dari atom C dan H, menjadi :

C₄H₁₀ + 0₂    -      4 CO₂ + 5H₂O

Pada persamaan (2) atom C dan atom H sudah setara. Selanjutnya setarakan atom O yang lebih banyak dalamm persamaan diatas, menjadi :

C₄H₁₀ + 6,50₂     -     4 CO₂ + 5H₂O

Umumnya koefisien reaksi berupa bilangan bulat, karna angka pecahan dapat menimbulkan kesalahan makna atau menimbulkan arti fisik yang salah. Untuk mempermudah maka semua koefisien dikalikam dua, menjadi :

2C₄H₁₀ + 13 0₂      -       8 CO₂ + 10H₂O

Untuk mengevaluasi apakah persamaan sudah setara atau belum, anda dapat menghitung di kedua ruas jumlah atom tersebut apakah setara atau tidak.

Jika pada persamaan kimia ada unsur yang muncul tersendiri membentuk molekul, maka penyetaraan koefisien reaksinya dilakukan paling akhir. Misalnya pembentukan gas oksigen pada reaksi berikut :

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄     -       MnSO₄ + K₂SO₃ + H₂O + O₂

Pada persamaan (3), atom o selain membentuk molekul tersendiri juga muncul pada setiap rumus kimia diatas, oleh karna itu, oksigen disetarakan setelah yang lain setara, sedangkan atom yang paling sedikit adalah atoom K. Maka atom tersebut disetarakan lalu atom Mn juga disetarakan :

2KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄   -      2MnSO₄ + K₂SO₃ + H₂O + O₂

Lalu penyetaraan atom S, atom ini muncul bersama sama dengan 4 atom O, seagai SO, menjadi :

2KMnO₄ + H₂O₂ + 3H₂SO₄   -      2MnSO₄ + K₂SO₃ + H₂O + O₂

Lalu penyetaraan atom H

2KMnO₄ + H₂O₂ + 3H₂SO₄   -      2MnSO₄ + K₂SO₃ + 4H₂O + O₂

Tahap akhir, penyetaraan atom O yang tidak terkait pada atom S, menjadi :

2KMnO₄ + H₂O₂ + 3H₂SO₄    -     2MnSO₄ + K₃SO₄ + 4H₂O + 3O₂

Dengan demikian, persamaan reaksi kimia diatas sudah setara karena jumlah atom-atom pada ruas kiri sama dengan jumlah atom ruas kanan.

Langkah langkah untuk menyetarakan adalah sebagai berikut :

1.       Nama-nama pereaksi dan hasl reaksi dituliskan hasil ni dinamakan persamaan nama. Contoh:

Nitrogen + hidrogen    -     amonia

2.       Sebagai pengganti nama nama zat yang terlibat dalam reaksi digunakan rumus kimia zat itu. Hasilnya dinamakan persamaan kerangka. Contoh :

N₂ + H₂        -        NH₃

3.       Persamaan kerangka selanjutnya disetarakan disertakan untuk memenuhi hukum konservasi masa, yang menghasilkan persamaan kimia. Contohnya:

N_2(g) + 3H_2(g)     -     2 NH_2(g)

Persamaan kimia yang lengkap menyertakan juga wujud materi atau fasa dari pereaksi dan hasil reaksi dengan menggunakan lambang lambang khusus, seperti ditunjukan disamping. Jadi persamaan kimia diatas dapat ditulis menjadi:

N_2(g) + 3H_2(g)      -           2NH_2(g)

Dalam menyatarakan persamaan kimia, hanya koefisien reaksi yang dapat diubah ubah, sedangkan indeks dalam rumus kimia tidak boleh berubah. Oleh karna itu, suatu kesalahan jika untuk menyatarakan persamaan kimia. Contohnya penyetaraan persamaan kimia yang salah dalam pembentukan amonia diatas menjadi:

N₂ + H₂       -      N₂H₂

Sebab amonia hanya mempunyai rumus kimia NH₂

Daftar Pustaka :

Sunarya, Yayan. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung : Yrama Widya