Stoikiometri

Oleh : Ivan Bontor B (41618010047)

Abstrak

Dalam ilmu kimia, stoikiometri (kadang disebut stoikiometri reaksi untuk membedakannya dari stoikiometri komposisi) adalah ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia). Kata ini berasal dari bahasa Yunani stoikheion (elemen) dan metriā (ukuran). Stoikiometri didasarkan pada hukum-hukum dasar kimia, yaitu hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, dan hukum perbandingan berganda.

Kata Kunci : Stoikiometri

Hukum – Hukum Dasar

1.         Hukum Lavoiser

Hukum konservasi massa atau dikenal juga sebagai Hukum Lavoisier adalah suatu hukum yang menyatakan massa dari suatu sistem tertutup akan konstan meskipun terjadi berbagai macam proses di dalam sistem tersebut (dalam sistem tertutup Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama). Pernyataan yang umum digunakan untuk menyatakan hukum konservasi massa adalah massa dapat berubah bentuk tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Untuk suatu proses kimiawi di dalam suatu sistem tertutup, massa dari reaktan harus sama dengan massa produk.

Contoh Soal :

Dalam wadah tertutup  4 gram logam Natrium dibakar denagn oksigen menghasilkan natrium oksida, jika massa natrium oksida yang dihasilkan adalah 5,6 gram, berapakah massa oksigen yang dibutuhkan ?

Solusi :

mNa    = 4 gram

mNaO = 5,6 gram

Berdasarkan hukum kekekalan massa  maka massa sebelum reaksi = massa sesudah reaksi

mNa +mO₂ = mNaO

mO₂             = mNaO – mNa

                     = (5,6 – 4) gram

                     = 1,6 gram

2.         Hukum Proust

Hukum perbandingan tetap atau yang disebut juga hukum hukum Proust dijelaskan oleh ahli kimia Perancis Joseph Lois Proust pada tahun 1799. Berdasarkan penelitiannya terhadap berbagai senyawa Proust menyatakan dalam senyawa murni perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya selalu tetap. Senyawa yang sama meskipun diperoleh dengan cara yang berbeda ataupun dari daerah yang berbeda perbandingan unsur-unsur dalam senyawa tersebut selalu tetap.

Misalnya perbandingan karbon dan oksigen dalam karbondioksida adalah 3 : 8. Perbandingan ini selalu tetap dimanapun karbondioksida berada. Jadi karbon dioksida di Atambua, Malang, Surabaya maupun Jakarta perbandingan C : O selalu 3 :8. Demikian juga karbon yang disintesis dengan karbondioksida yang ada secara alamij tetap memiliki perbandingan 3:8.

Contoh Soal

Dalam ruang tertutup 75 gram karbon dibakar secara sempurna dalam 250 gram oksigen menghasilkan karbondioksida. Perbandingan massa karbon dan oksigen dalam CO₂ adalah 3 : 8.

a. Berapa massa CO₂ yang dihasilkan

b. Pereaksi mana yang tersisa dan berapa massanya

Pembahasan

Perbandingan massa C : O = 3 : 8. Karbon dibakar sebanyak 75 gram. Agar semua karbon terbakar maka dibutuhkan oksigen sebanyak

Atau agar semua oksigen digunakan maka dibutuhkan karbon sebanyak

Hal ini tidak mungkin karena karbon yang tersedia hanya 75 gram.

a. Massa karbon yang dibakar sebanyak 75 gram dan massa oksigen sebesar 200 gram, maka massa CO₂ yang dihasilkan adalah 75 g C + 200 g O₂ = 275 g CO₂

b. Massa pereaksi yang tersisa adalah oksigen yakni (250 – 200) gram = 50 gram.

3.         Hukum Dalton

Jika pembakaran karbon dilakukan pada suhu tinggi dan pasokan O₂ kurang maka akan terbentuk gas CO. Sedangkan apabila pembakaran dilakukan pada suhu lebih rendah dan pasokan O₂ berlebih maka akan terbentuk gas CO₂. Fenomena unsur-unsur yang dapat membentuk lebih dari satu jenis senyawa ini kemudian diteliti oleh seorang kimiawan Inggris bernama John Dalton (1766 – 1844). Berdasarkan hasil eksperimennya, John Dalton merumuskan Hukum Kelipatan Perbandingan atau Hukum Perbandingan Berganda yang bunyinya adalah sebagai berikut. “Jika dua jenis unsur bergabung membentuk lebih dari satu senyawa dan jika massa – massa salah satu unsur dalam senyawa – senyawa tersebut  sama sedangkan massa unsur – unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa – senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana.

Contoh Soal :

Perbandingan massa N dan O dalam senyawa NO dan NO₂ adalah sebagai berikut.

Senyawa	Massa Pembentuk (gram)
	N	O
NO	21	24
NO2	28	64

Buktikan apakah kedua rumus senyawa tersebut memenuhi Hukum Kelipatan Perbandingan?

Jawab

Jika massa N pada senyawa NO disamakan dengan massa N pada senyawa NO₂ yaitu 28 gram, maka massa O pada NO dapat dihitung dengan rumus berikut ini.

Massa O pada NO = ²⁸/₂₁ × 24 gram = 32 gram

Dengan demikian, perbandingan massa menjadi seperti berikut.

Senyawa	Massa Pembentuk (gram)
	N	O
NO	28	32
NO2	28	64

Dari perbandingan ini, untuk perbandingan massa N yang sama ternyata perbandingan massa oksigennya 32 : 64 atau 1 : 2 yang merupakan bilangan bulat dan sederhana. Dengan demikian, kedua rumus tersebut telah memenuhi Hukum Kelipatan Perbandingan.

Massa Atom relatif dan Massa molekul relatif

1.         Massa molekul relatif

Massa molekul relative suatu senyawa adalah perbandingan massa rata – rata 1 molekul suatu unsur atau senyawa dengan 1/12 massa 1 atom C. Rumus molekul relatif:

2.         Massa atom relatif

Massa atom relatif adalah perbandingan massa satu atom dengan massa atom standar. Rumus atom relatif:

            

Contoh soal :

Konsep mol

a.        Satu mol menyatakan banyaknya zat yang mengandung L partikel (atom, molekul, ion) yang dinyatakan dalam rumus kimia.

            1 mol zat = L partikel = 6,02 x 10²³ partikel

b.     Massa 1 mol zat, yaitu besarnya massa zat yang sesuai dengan ar atau mr zat tersebut   dinyatakan dalam gram.

            Massa 1 mol unsur x              = A_r X gram

            Massa 1 mol molekul x          = M_r X gram

            Sehingga dapat dirumuskan : 

c.         Karena 1 mol zat mengandung 6,02 x 10²³ partikel sehingga rumus mol unsur X dan mol                     senyawa X dapat dituliskan : 

 d.         Keadaan pada suhu 0^oC (273 K) dan tekanan 1 atm (76 cmHg) ditetapkan sebagai keadaan                  standar. Dan volume 1 mol gas (STP) atau disebut molar gas = 22,4 liter sehingga dapat                      dinyatakan dengan :

              

e.         Berdasarkan rumus – rumus di atas maka konsep mol dirumuskan dalam bentuk persamaan :

Rumus Kimia

1.         Rumus Empiris

Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana dari suatu senyawa yang menunjukkan perbandingan terkecil dari suatu senyawa yang menunjukkan perbandingan terkecil atom – atom dalam senyawa.

Contoh :

Suatu senyawa mengandung 80% berat karbon dan 20% berat hydrogen. Tentukan rumus empiris senyawa itu!

Jawab : 

2.         Rumus Molekul

Rumus molekul adalah rumus kimia yang didapat dari kelipatan rumus empiris yang menunjukkan jumlah atom – atom dalam senyawa.

Contoh :

Aplikasi Stoikiometri

1.         Stoikiometri reaksi

Sudah diketahui bahwa persamaan kimia menyatakan jumlah atom atau molekul yang terlibat dalam reaksi. Banyaknya atom yang terlibat dapat diungkapkan dalam persamaan kimia, yakni ditunjukkan oleh koefisien reaksinya. Contoh :

2 H_2(g) + o_{2(g) →} H₂O

Persamaan kimia tersebut menyatakan bahwa dua mol hidrogen bereaksi dengan satu mol oksigen membentuk dua mol air. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa koefisien reaksi pada persamaan kimia menunjukkan perbandingan jumlah mol zat – zat yang bereaksi dan zat hasil reaksi.

2.         Stoikiometri larutan

Beberapa pereaksi dan atau hasil reaksi dapat berada dalam bentuk larutan. Jumlah zat terlarut yang dapat dilarutkan dalam suatu pelarut sangat beragam. Itulah sebabnya, perlu mengetahui komposisi atau konsentrasi yang tepat dari suatu larutan jika harus berhubungan dengan perhitungan stoikiometri dalam larutan. Beberapa cara untuk menyatakan konsentrasi suatu larutan seperti persen massa, dan persen volume berdasarkan massa zat, sedangkan untuk menyatakan konsentrasi atau kepekatan suatu larutan pada umumnya menggunakan konsep mol.

3.         Stoikiometri gas

Terdapat 2 alasan untuk mempelajari materi berwujud gas. Pertama, perilaku gas mudah dikarakterisasi karena hamper semua sifat – sifat gas tidak bergantung pada jati diri gas. Kedua, perilaku gas relatif sederhana dan dapat diuraikan hanya dengan satu teori, yaitu teori kinetik gas. Terdapat beberapa hukum dasar yang dapat menerangkan perilaku gas berdasarkan eksperimen laboratorium, diantaranya adalah hukum Charles, Hukum Boyle, dan hukum Gay Lussac.

4.         Perhitungan kimia

Banyak permasalahan stoikiometri yang harus dipahami terutama bagi mereka yang bekerja sebagai analisis kimia di industry atau di laboratorium. Stoikiometri merupakan dasar dalam perhitungan kimia, sehingga perlu pemahaman yang benar, utuh, dan menyeluruh.

Persamaan reaksi

Seperti telah dibicarakan bahwa reaksi kimia adalah perubahan pereaksi menjadi hasil reaksi. Suatu reaksi tidak boleh melanggar hukum kekekalan massa, artinya jenis dan jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi harus sama. Sebagai contoh :

1.         Hidrogen + Oksigen                             Air

                  H₂      +      O₂                 =                 H₂O

Jika diperhatikan, jumlah H sama tetaoi O tidak. Oleh sebab itu, kita harus menambahkan bilangan bulat di depan masing – masing zat sedemikian rupa sehingga jumlah atom – atom tersebut menjadi sama, yaitu :

            2H₂       +  O₂                        =                    2H₂O

Daftar Pustaka :

Wikipedia. 2018. Stoikiometri. wikipedia.org

Dalam : https://id.wikipedia.org/wiki/Stoikiometri (Diunggah 15 Februari 2018)

Renaldi. 2013. Soal dan pembahasan hukum dasar kima. alkafyuone.wordpress.com

Dalam : https://alkafyuone.wordpress.com/tag/soal-dan-pembahasan-hukum-dasar-kimia/

(Diunggah 8 Juni 2013)

Seran,  Emel. 2012. Chemistry for peace not for war. wanibesak.wordpress.com

Dalam : https://wanibesak.wordpress.com/2012/01/21/contoh-soal-dan-pembahasan-berkaitan-dengan-hukum-proust-hukum-perbandingan-tetap/ (Diunggah 21 Januari 2012)

Bakri, Mustafal. 2017. Bunyi hukum kelipatan perbandingan Dalton.  blogmipa-kimia.blogspot.com

Dalam : https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2017/09/hukum-kelipatan-perbandingan-dalton.html (Diunggah 7 september 2017)

S, Syukri. 1999. Kimia dasar 1. Bandung : ITB

Sunarya, Yayan. 2010. Kimia dasar 1. Bandung : CV. Yrama Widya

Santoso. 2008. Rumus lengkap kimia sma. books.google.com

Dalam : https://books.google.co.id/books?hl=en&lr=&id=V6CTLFxKv_oC&oi=fnd&pg=PR9&dq=rumus+empiris+kimia&ots=s1SligorvM&sig=E6FN4a5AjjrdfFd5txu2qqgHOX0&redir_esc=y#v=onepage&q=rumus%20empiris%20kimia&f=true ( Diunggah 2008)