StoikiometriStoikiometriBab I

BAB I

STOIKIOMETRI

STOIKIOMETRI mempelajari hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk dalam reaksi

HUKUM-HUKUM DASAR ILMU KIMIA

1. HUKUM KEKEKALAN MASSA = HUKUM LAVOISIER1. HUKUM KEKEKALAN MASSA = HUKUM LAVOISIER

"Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap".

Contoh:hidrogen + oksigen hidrogen oksida(4g) (32g) (36g)

2. HUKUM PERBANDINGAN TETAP = HUKUM PROUST

"Perbandingan massa unsur-unsur dalam tiap-tiap senyawaadalah tetap"

Contoh:

a. Pada senyawa NH3 : massa N : massa H= 1 Ar . N : 3 Ar . H= 1 (14) : 3 (1) = 14 : 3

b. Pada senyawa SO3 : massa S : massa 0= 1 Ar . S : 3 Ar . O= 1 (32) : 3 (16) = 32 : 48 = 2 : 3

Keuntungan dari hukum Proust:Keuntungan dari hukum Proust:bila diketahui massa suatu senyawa atau massa salah satu unsur yang membentuk senyawa tersebut make massa unsur lainnya dapat diketahui.

Contoh:Berapa kadar C dalam 50 gram CaCO3 ? (Ar: C = 12; 0 = 16; Ca=40)Massa C = (Ar C / Mr CaCO3) x massa CaCO3

= 12/100 x 50 gram = 6 gramKadar C = massa C / massa CaCO3 x 100%

= 6/50 x 100 % = 12%

3. HUKUM PERBANDINGAN BERGANDA = HUKUM DALTON

"Bila dua buah unsur dapat membentuk dua atau lebih senyawauntuk massa salah satu unsur yang sama banyaknya makaperbandingan massa unsur kedua akan berbanding sebagai bilanganbulat dan sederhana".

Contoh:

Bila unsur Nitrogen den oksigen disenyawakan dapat terbentuk,NO dimana massa N : O = 14 : 16 = 7 : 8NO dimana massa N : O = 14 : 32 = 7 : 16NO2 dimana massa N : O = 14 : 32 = 7 : 16Untuk massa Nitrogen yang same banyaknya maka perbandinganmassa Oksigen pada senyawa NO : NO2 = 8 :16 = 1 : 2

4. HUKUM-HUKUM GAS

Untuk gas ideal berlaku persamaan : PV = nRTdimana:

P = tekanan gas (atmosfir)V = volume gas (liter)n = mol gasR = tetapan gas universal = 0.082 lt.atm/mol KelvinT = suhu mutlak (Kelvin)

Perubahan-perubahan dari P, V dan T dari keadaan 1 ke keadaan 2 dengan kondisi-kondisi tertentu dicerminkan dengan hukum-hukum berikut:

a. HUKUM BOYLEHukum ini diturunkan dari persamaan keadaan gas ideal dengann1 = n2 dan T1 = T2 ; sehingga diperoleh : P1 V1 = P2 V2

Contoh:Berapa tekanan dari 0.5 mol O2 dengan volume 10 liter jika padatemperatur tersebut 0.5 mol NH3 mempunyai volume 5 liter dan tekanan 2 atmosfir ?

Jawab:P1 V1 = P2 V22 atm . 5 liter = P2 . 10 liter P2 = 1 atmosfir

b. HUKUM GAY-LUSSAC"Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagaibilangan bulat den sederhana".

Jadi untuk: P1 = P2 dan T1 = T2 berlaku : V1 / V2 = n1 / n2

Contoh:Hitunglah massa dari 10 liter gas nitrogen (N2) jika pada kondisitersebut 1 liter gas hidrogen (H2) massanya 0.1 g.Diketahui: Ar untuk H = 1 dan N = 14

Jawab: V1/V2 = n1/n2 10/1 = (x/28) / (0.1/2) x = 14 gramJadi massa gas nitrogen = 14 gram.

c. HUKUM BOYLE-GAY LUSSACHukum ini merupakan perluasan hukum terdahulu den diturukandengan keadaan harga n = n2 sehingga diperoleh persamaan:dengan keadaan harga n = n2 sehingga diperoleh persamaan:P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2

d. HUKUM AVOGADRO"Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang volumenya samamengandung jumlah mol yang sama. Dari pernyataan ini ditentukanbahwa pada keadaan STP (0 oC dan 1 atm) 1 mol setiap gas volumenya22.4 liter; volume ini disebut sebagai volume molar gas.

Contoh:Berapa volume 8.5 gram amoniak (NH3) pada suhu 27 oC dantekanan 1 atm ? (Ar: H = 1 ; N = 14)

Jawab:8.5 g amoniak dengan Mr= 17 g/mol n = 0.5 molVolume amoniak (STP) = 0.5 x 22.4 = 11.2 literBerdasarkan persamaan Boyle-Gay Lussac:

P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T21 x 112.1 / 273 = 1 x V2 / (273 + 27) V2 = 12.31 liter

B. MASSA ATOM DAN MASSA RUMUS1. Massa Atom Relatif (Ar)

merupakan perbandingan antara massa 1 atom dengan 1/12 massamerupakan perbandingan antara massa 1 atom dengan 1/12 massa1 atom karbon 12

2. Massa Molekul Relatif (Mr)merupakan perbandingan antara massa 1 molekul senyawa dengan1/12 massa 1 atom karbon 12.Massa molekul relatif (Mr) suatu senyawa merupakan penjumlahandari massa atom unsur-unsur penyusunnya.

Contoh:Jika Ar untuk X = 10 dan Y = 50 berapakah Mr senyawa X2Y4 ?Jawab:

Mr X2Y4 = 2 x Ar . X + 4 x Ar . Y = (2 x 10) + (4 x 50) = 220

C. KONSEP MOL

1 mol adalah satuan bilangan kimia yang jumlah atom-atomnya atau molekul-molekulnya sebesar bilangan Avogadro dan massanya = Mr senyawa itu.

Jika bilangan Avogadro = L maka :L = 6.023 x 1023

1 mol atom = L buah atom, massanya = Ar atom tersebut.1 mol molekul = L buah molekul massanya = Mr molekul tersehut.Massa 1 mol zat disebut sebagaimassamolar zatMassa 1 mol zat disebut sebagaimassamolar zat

Contoh:Berapa molekul yang terdapat dalam 20 gram NaOH ?

Jawab:Mr NaOH = 23 + 16 + 1 = 40 mol NaOH = massa / Mr = 20 / 40 = 0.5 mol Banyaknya molekul NaOH = 0.5 L

= 0.5 x 6.023 x 1023

= 3.01 x 1023 molekul.

D. PERSAMAAN REAKSIPersamaan reaksi mempunyai sifat:

1. Jenis unsur-unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama2. Jumlah masing-masing atom sebelum dan sesudah reaksi

selalu sama3. Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol (khusus yang berwujud gas perbandingan koefisien jugamenyatakan perbandingan volume asalkan suhu den tekanannya sama)

Contoh: Tentukanlah koefisien reaksi dariContoh: Tentukanlah koefisien reaksi dariHNO3 (aq) + H2S (g) NO (g) + S (s) + H2O (l)

Cara yang termudah untuk menentukan koefisien reaksinya adalahdengan memisalkan koefisiennya masing-masing a, b, c, d dan e sehingga:a HNO3 + b H2S c NO + d S + e H2OBerdasarkan reaksi di atas makaatom N : a = c (sebelum dan sesudah reaksi)atom O : 3a = c + e 3a = a + e e = 2aatom H : a + 2b = 2e = 2(2a) = 4a ; 2b = 3a ; b = 3/2 aatom S : b = d = 3/2 aMaka agar terselesaikan kita ambil sembarang harga misalnya a = 2 berarti: b = d = 3, dan e = 4 sehingga persamaan reaksinya :2 HNO3 + 3 H2S 2 NO + 3 S + 4 H2O

HITUNGAN KIMIA

Hitungan kimia adalah cara-cara perhitungan yang berorientasi padahukum-hukum dasar ilmu kimia.

Dalam hal ini akan diberikan bermacam-macam contoh soal hitungankimia beserta pembahasanya.

Contoh-contoh soal :1. Berapa persen kadar kalsium (Ca) dalam kalsium karbonat ? (Ar: C = 12 ; 1. Berapa persen kadar kalsium (Ca) dalam kalsium karbonat ? (Ar: C = 12 ;

O= 16 ; Ca=40)Jawab :1 mol CaCO3, mengandung 1 mol Ca + 1 mol C + 3 mol OMr CaCO3 = 40 + 12 + 48 = 100Jadi kadar kalsium dalam CaCO3 = 40/100 x 100% = 40%

2. Sebanyak 5.4 gram logam alumunium (Ar = 27) direaksikan denganasam klorida encer berlebih sesuai reaksi :

2 Al (s) + 6 HCl (aq) 2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g)Berapa gram aluminium klorida dan berapa liter gas hidrogen yang dihasilkan pada kondisi standar ?

Jawab:Dari persamaan reaksi dapat dinyatakan2 mol Al x 2 mol AlCl3 3 mol H25.4 gram Al = 5.4/27 = 0.2 molJadi:AlCl3 yang terbentuk = 0.2 x Mr AlCl3 = 0.2 x 133.5 = 26.7 gramMol gas H2 yang dihasilkan (0o C, 1 atm) = 3/2 x 0.2 mol =0,3 molVolume H2 = 0,3 mol x 22,4 = 6,72 liter

3. Suatu bijih besi mengandung 80% Fe2O3 (Ar: Fe=56; O=16). Oksidaini direduksi dengan gas CO sehingga dihasilkan besi.ini direduksi dengan gas CO sehingga dihasilkan besi.Berapa ton bijih besi diperlukan untuk membuat 224 ton besi ?Jawab:1 mol Fe2O3 mengandung 2 mol Femaka : massa Fe2O3 = ( Mr Fe2O3/2 Ar Fe ) x massa Fe

= (160/112) x 224 = 320 tonJadi bijih besi yang diperlukan = (100 / 80) x 320 ton = 400 ton

4. Untuk menentukan air kristal tembaga sulfat 24.95 gram garamtersebut dipanaskan sampai semua air kristalnya menguap. Setelahpemanasan massa garam tersebut menjadi 15.95 gram. Berapabanyak air kristal yang terkandung dalam garam tersebut ?

Jawab :misalkan rumus garamnya adalah CuSO4 . xH2OCuSO4 . xH2O CuSO4 + xH2O24.95 gram CuSO4 . xH2O = 15.95 + x mol15.95 gram CuSO4 = 15.95 mol = 1 molmenurut persamaan reaksi di atas dapat dinyatakan bahwa:banyaknya mol CuS04 . xH2O = mol CuSO4; sehingga persamaannya24.95/ (15.95 + x) = 1 x = 9Jadi rumus garamnya adalah CuS04 . 9H2O

Rumus Empiris dan RumusMolekulRumus Empiris dan RumusMolekul

Rumus empiris adalah rumus yang paling sederhana dari suatu senyawa.Rumus ini hanya menyatakan perbandingan jumlah atom-atom yang terdapatdalam molekul.Rumus empiris suatu senyawa dapat ditentukan apabila diketahui salah satu:- massa dan Ar masing-masing unsurnya- % massa dan Ar masing-masing unsurnya- perbandingan massa dan Ar masing-masing unsurnya

Rumus molekul: bila rumus empirisnya sudah diketahui dan Mr juga diketahuimaka rumus molekulnya dapat ditentukan

Contoh 1: Suatu senyawa C dan H mengandung 6 gram C dan 1 gram H. Tentukanlah rumus empiris dan rumus molekul senyawa tersebut bila diketahuiMr nya = 28 !Jawab:mol C : mol H = 6/12 : 1/1 = 1/2 : 1 = 1 : 2Jadi rumus empirisnya: (CH2)nBila Mr senyawa tersebut = 28 maka: 12n + 2n = 28 14n = 28 n = 2Jadi rumus molekulnya : (CH2)2 = C2H4

Contoh 2:Untuk mengoksidasi 20 ml suatu hidrokarbon (CxHy) dalam keadaan gas diperlukan oksigen sebanyak 100 ml dan dihasilkan CO2 sebanyak 60 ml. Tentukan rumus molekul hidrokarbon tersebut !Jawab:Persamaan reaksi pembakaran hidrokarbon secara umumCxHy (g) + (x + 1/4 y) O2 (g) x CO2 (g) + 1/2 y H2O (l)Koefisien reaksi menunjukkan perbandingan mol zat-zat yang terlibat dalamreaksi.Menurut Gay Lussac gas-gas pada P, T yang sama, jumlah mol berbanding lurusdengan volumenya

Maka:

atau:

mol mol CxHyCxHy mol O2mol O2 : mol CO2: mol CO2 = 1= 1 (x + 1/4y)(x + 1/4y) : x: x

20 20 100100 6060 =1=1 (x + 1/4y)(x + 1/4y) : x: x

11 55 33 =1=1 (x + 1/4y)(x + 1/4y) : x: x

atau:

1 : 3 = 1 : x x = 31 : 5 = 1 : (x + 1/4y) y = 8Jadi rumus hidrokarbon tersebut adalah : C3H8

Larutan

Zat terlarut (solute) >>

Pelarut (solvent)

Konsentrasi Larutan

Zat terlarut (solute)

Zat pelarut (solven)

Konsentrasi dapat dinyatakan secara:Konsentrasi dapat dinyatakan secara: Kualitatif

Pekat (concantrated)Encer (dilute)

Kuantitatifmolar, molal, persen, fraksi mol, bagian per sejuta (ppm), dll

Molaritas (M) Jumlah mol zat terlarut di dalam satu liter larutan

Molaritas

= jumlah (mol) zat terlarut

volum (liter) larutan

= jumlah (milimol) zat terlarut

volum (mililiter) larutan

Latihan

Jika 0,4 gram NaOH dilarutkan dalam 100 ml air. Berapa konsentrasi larutan (M) yang dihasilkan ?dihasilkan ?

Normalitas (N)

Normalitas merupakan jumlah mol-ekivalen zat terlarut per liter larutan. Terdapat hubungan antara Normalitas dengan Molaritas, yaitu :

Mol ekivalen adalah jumlah mol zat untuk mendapat satu muatan.

Sebagai contoh: 1 mol H2SO4 dalam 1 liter larutan, H = 1, S = 32 dan O = 16, kita dapat tentukan gram ekivalennya. Dalam hal ini kita telah mengenal konsep ionisasi. 1 mol H2SO4 = 98 gram. (Ingat konsep mol).

Untuk mendapatkan larutan 1 N, maka zat yang dibutuhkan hanya 49 gram H2SO4 dilarutkan kedalam 1 Liter air, karena dengan 49 gram atau 0.5 molar sudah dihasilkan satu muatan dari zat-zat yang terionisasi.

Molalitas (m)

Molalitas adalah jumlah mol zat terlarut dalam 1000 gram pelarut.

Rumus Molalitas adalah :

Contoh :Berapa molalitas 4 gram NaOH (Mr=40) dalam 500 gram air?

Contoh :Berapa molalitas 4 gram NaOH (Mr=40 g/mol) dalam 500 gram air?Jawab :Jawab :molalitas NaOH= (4/40)/500 g air= (0.1 x 2 mol)/1000 g air= 0,2 m

Fraksi Mol (X)

perbandingan antara jumlah mol suatu komponen dengan jumlah total seluruh komponen dalam satu larutan. Fraksi mol total selalu satu. Konsentrasi dalam bentuk ini tidak mempunyai satuan karena merupakan perbandingan.merupakan perbandingan.

Contoh :Suatu larutan terdiri dari 2 mol zat A, 3 mol zat B, dan 5 mol zat C. Hitung fraksi mol (x) masing-masing zat !

Contoh :Suatu larutan terdiri dari 2 mol zat A, 3 mol zat B, dan 5 mol zat C. Hitung fraksi mol masing-masing zat !Jawab :XA = 2 / (2+3+5) = 0.2XA = 2 / (2+3+5) = 0.2XB = 3 / (2+3+5) = 0.3XC = 5 / (2+3+5) = 0.5XA + XB + XC = 1

Persen Berat (% w/w)

Persen berat menyatakan jumlah gram berat zat terlarut dalam 100 gram larutan.Contoh :Larutan gula 5%, berarti dalam 100 gram larutan gula terdapat :terdapat :(5/100) x 100 gram gula = 5 gram gula(100 5) gram air= 95 gram air

Persen dapat dinyatakan dalam berat atau dapat juga dinyatakan dalam volumPersen berat (b/b) = (berat zat/berat total) x 100%Persen volum (v/v) = (volum zat/volum total) x 100%

Latihan

Berapa persen (%) Na terdapat dalam 80 gram NaOH?

8,2 gram NH4Cl dilarutkan dalam air sampai 8,2 gram NH4Cl dilarutkan dalam air sampai volum akhir 100 mL. Densitas larutan ternyata 1,023 g/mL. Berapakah persen masa larutan tersebut?

Bagian per juta (part per million, ppm)

ppm = massa komponen larutan (g) per 1 juta g larutan. Untuk pelarut air : 1 ppm setara dengan 1 mg/liter.

Jumlah zat dalam larutan sangat sedikit, sebagian besar sampel terdiri atas pelarut dan sebagian besar sampel terdiri atas pelarut dan dengan demikian densitas sampel diasumsikan sama dengan densitas pelarut

Contoh: Hitung molaritas (M) 5 ppm larutan Ca(NO3)2!

Pembuatan Larutan dengan Kemolaran Tertentu

1. Molaritas zat terlarut dari kristalnya

prinsip pembuatannya adalah penimbangan dan pelarutan

Contoh:

Akan dibuat 500 mL larutan NaCl 0,3 M dari kristal NaCl. Berapa gram NaCl yang dibutuhkan?

2. Molaritas Zat Terlarut dari Larutan yang Lebih besar Molaritasnya

Pengenceran sejumlah tertentu volume larutan induk

Pengenceran jumlah mol zat sebelum diencerkan dengan setelah pengenceran (penambahan akuades) selalu samaselalu sama

Rumus pengenceran: M1.V1 = M2.V2

Contoh:Akan dibuat larutan asam sulfat 0,1 M sebanyak 1 liter dari larutan asam sulfat 6 M. Berapa volume asam sulfat yang harus diambil untuk diencerkan? Berapa volume akuadest yang dibutuhkan?

3. Molaritas Larutan dari Larutan PekatMembuat larutan dari larutan pekat yang diketahui kadarnya (%) dan densitasnya.

Contoh:Akan dibuat 100 mL larutan asam perklorat 0,1 M dari asam perklorat pekat dengan kadar 70% dan dari asam perklorat pekat dengan kadar 70% dan densitas 1,664 mL-1. Berapa mL HCLO4 pekat yang diambil dan berapa akuades yang ditambahkan?

Rumus mencari molaritas zat dengan kadar (%) tertentu dan densitas tertentu:

Stokiometri Larutan

Pada stoikiometri larutan, di antara zat-zat yang terlibat reaksi, sebagian atau

seluruhnya berada dalam bentuk larutan.

1. Stoikiometri dengan Hitungan Kimia Sederhana

Soal-soal yang menyangkut bagian ini dapat diselesaikan dengan cara

hitungan kimia sederhana yang menyangkut hubungan kuantitas antara

suatu komponen dengan komponen lain dalam suatu reaksi.suatu komponen dengan komponen lain dalam suatu reaksi.

Langkah-langkah yang perlu dilakukan adalah:

a. menulis persamann reaksi

b. menyetarakan koefisien reaksi

c. memahami bahwa perbandingan koefisien reaksi menyatakan

perbandingan mol

Karena zat yang terlibat dalam reaksi berada dalam bentuk larutan, maka

mol larutan dapat dinyatakan sebagai:

n = V . M

dimana:

n = jumlah mol

V = volume (liter)

M = molaritas larutan

Contoh:

Hitunglah volume larutan 0.05 M HCl yang diperlukan untuk melarutkan 2.4

gram logam magnesium (Ar = 24).

Jawab:

Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g)

24 gram Mg = 2.4/24 = 0.1 mol

mol HCl = 2 x mol Mg = 0.2 mol

volume HCl = n/M = 0.2/0.25 = 0.8 liter

2. Titrasi

Titrasi adalah cara penetapan kadar suatu larutan dengan menggunakan

larutan standar yang sudah diketahui konsentrasinya. Motode ini banyak

dilakukan di laboratorium. Beberapa jenis titrasi, yaitu:

a. titrasi asam-basa

b. titrasi redoks

c. titrasi pengendapan

Contoh:Contoh:

1. Untuk menetralkan 50 mL larutan NaOH diperlukan 20 mL larutan 0.25 M

HCl. Tentukan kemolaran larutan NaOH !

Jawab:

NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

mol HCl = 20 x 0.25 = 5 m mol

Berdasarkan koefisien reaksi di atas.

mol NaOH = mol HCl = 5 m mol

M = n/V = 5 m mol/50mL = 0.1 M

2. Sebanyak 0.56 gram kalsium oksida tak murni dilarutkan ke dalam air.

Larutan ini tepat dapat dinetralkan dengan 20 mL larutan 0.30 M HCl.

Tentukan kemurnian kalsium oksida (Ar: O=16; Ca=56)!

Jawab:

CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq)CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq)

Ca(OH)2(aq) + 2 HCl(aq) CaCl2(aq) + 2 H2O(l)

mol HCl = 20 x 0.30 = 6 m mol

mol Ca(OH)2 = mol CaO = 1/2 x mol HCl = 1/2 x 6 = 3 m mol

massa CaO = 3 x 56 = 168 mg = 0.168 gram

Kadar kemurnian CaO = 0.168/0.56 x 100% = 30%

Stoikiometri reaksi kimia

Soal Latihan1. Logam Kromium dapat diperoleh dari oksidanya dengan

mereaksikannya dengan aluminium. Cr2O3 (s) + Al (s) Cr (s) + Al2O3 (s)Jika direaksikan 100 g Cr2O3 dan 100 g Al,a) Zat apakah yang merupakan pereaksi pembatas?b) Zat apakah yang ada setelah reaksi dan berapakah banyaknya?b) Zat apakah yang ada setelah reaksi dan berapakah banyaknya?