Stoichiometry: Calculations with Chemical Formulas and EquationsFAKULTAS PERTANIAN
mbawindy@yahoo.com
Stoichiometry
Stoichiometry
The study of chemical change is at the heart of chemistry
Stoicheion element
Metron measure
area of study that examines the quantity of substances consumed and produced in a chemical reaction
Exs:
*
Stoichiometry
PENGERTIAN
Bilangan Avogadro : 6,02 x 1023
Lambang : ( L )
Stoichiometry
HUBUNGAN MOL DAN JUMLAH PARTIKEL
Satu mol zat = banyaknya zat tersebut mengandung 6,02 x 1023 butir partikel
Partikel : atom, molekul, ion
Stoichiometry
Hitung jumlah atom dalam 5 mol besi (Fe)
Hitung jumlah mol dari 1,5 x 1024 molekul gula.
Jawab :
Jumlah atom Fe = 5 x 6,02x1023 = 3,01 x 1024 atom
Mol gula = 1,5 x 1024 : 6,02 x 1023 = 2,5 mol
Stoichiometry
Jumlah mol dari 4,5 x 1023 atom Mg
Jumlah mol dari 6 x 1022 molekul CH4
Stoichiometry
HUBUNGAN MOL DENGAN MASSA (GRAM)
Massa molar adalah massa satu mol zat yang dinyatakan dalam gram.
Rumus massa adl
Ar = Massa atom
Massa atom (Ar) Fe = 56
Massa molar Fe = 56 gram
(satu mol Fe mpy massa 56 gram)
Massa molekul (Mr) H2O = 18
Massa molar air = 18 gram
(satu mol H2O mpy massa 18 gram)
Gram = mol x Ar atau Mr
Stoichiometry
Berapa gram massa 5 mol glukosa (Mr = 180)?
Jawab :
= 900 gram
Berapa Ar kalsium jika 0,2 mol kalsium mpy massa 8 gram?
Jawab : Ar kalsium = gram : mol = 8 : 0,2 = 40
Hitung mol dari 16 gram belerang (Ar = 32)!
Jawab : Mol belerang = 16 : 32 mol = 0,5 mol
Stoichiometry
SOAL – SOAL :
Hitunglah jumlah atom dalam 0,28 gram besi (Ar Fe = 56, L = 6,02 x 1023)
Berapa Mr amonia jika 5 mol amonia mpy massa 85 gram?
7,525 x 1022 unsur X ternyata mempunyai massa 5 gram. Hitunglah berat atom unsur X ?
Stoichiometry
Rumus :
T = suhu mutlak (oK)
Volume 1 mol gas (STP) = mol x 22,4 L
Mol = V : 22,4 L
Stoichiometry
CONTOH HUBUNGAN MOL
DENGAN VOLUME GAS
Hitunglah volume dari 23 gram gas NO2 pada keadaan standard ? (BM NO2 = 46)
Jawab : 23 gram gas NO2 = 23 : 46 = 0,5 mol
V gas = 0,5 x 22,4 lt = 11,2 lt
Berapa massa dari 14 liter gas O2 pada 0oC, 1 atm !
Jawab : 14 lt gas 02 = 14 : 22,4 =0,625 mol =0,625 mol x 32 gram/mol = 20 gram
Berapa volume dari 9,03 x 1024 molekul gas pada keadaan standard ?
Jawab : 9,03 x 1024 molekul = 9,03 x 1024 : 6,02 x 1023 = 15 mol
V gas = 15 mol x 22,4 lt = 336 lt
Stoichiometry
SOAL - SOAL :
Hitung jumlah molekul yang terkandung dalam 5,6 liter suatu gas, diukur pada keadaan standard?
Pada temperatur dan tekanan tertentu (T,P) 10 liter CO2 mempunyai massa 11 gram. Tentukan volume 1 mol CO2 !
Stoichiometry
B. PENENTUAN RUMUS KIMIA :
Konsep mol digunakan untuk menentukan rumus kimia suatu senyawa, baik rumus empiris (perbandingan terkecil atom dalam senyawa) maupun rumus molekul (jumlah atom dalam senyawa)
Rumus empiris dihitung gram atau persen masing-masing penyusun senyawa dan angka tersebut dibagi dengan Ar masing-masing diperoleh perbandingan mol terkecil dari unsur penyusun senyawa.
Stoichiometry
Lanjutan penentuan rumus kimia :
Rumus molekul dan rumus empiris suatu senyawa ada kalanya sama, tetapi kebanyakan tidak sama.
Rumus molekul merupakan kelipatan dari rumus empiris.
Jika senyawa mempunyai rumus empiris CH2O maka rumus molekul mungkin C2H4O2 dll.
Menentukan rumus molekul senyawa ada dua hal yang harus terlebih dahulu diketahui yaitu rumus empiris senyawa dan Mr atau BM senyawa.
Stoichiometry
CONTOH RUMUS EMPIRIS :
Suatu senyawa tersusun dari 84% karbon dan 16 % hidrogen (C = 12, H = 1). Tentukan rumus empiris senyawa tersebut?
Suatu gas mengandung 48 gram karbon, 12 gram hidrogen dan 32 gram oksigen (C = 12, H = 1, o = 16). Bagaimana rumus empiris gas tersebut?
Suatu senyawa mengandung 32,4% natrium, 22,6% belerang dan sisanya oksigen (Na = 23, S = 32, o = 16). Tentukan rumus empiris senyawa itu?
Stoichiometry
Jawab :
mol C : mol H = 84/12 : 16/1 = 7 : 16
Rumus empiris senyawa adalah : C7H16
2. C=48, H=12, O=32
mol C : mol H : mol O = 48/12 : 12/1 : 32/16
= 4 : 12 : 2 = 2 : 6 : 1
Rumus empiris gas adalah C2H6O
3. Na=32,4%, S=22,6%, O=100- (32,4+22,6) = 45%
mol Na : mol S : mol O = 32,4/23 : 22,6/32 : 45/16
= 1,4 : 0,7 : 2,8 = 2 :1 :4
Rumus empiris senyawa adalah Na2SO4
Stoichiometry
Soal – soal :
40 gram suatu oksida besi (senyawa besi dan oksigen) ternyata mengandung 28 gram besi (Fe = 56 dan O = 16). Tentukan rumus oksida besi tersebut?
Kristal CuSO4 mengandung 36% air (Cu = 64, S = 32, O = 16, H = 1) Tentukan rumus kristalnya?
Sebanyak 17 gram suatu oksida logam dengan rumus empiris M2O3 mengandung 8 gram oksigen. Jika Ar oksigen =16, berapa Ar logam tersebut?
Stoichiometry
CONTOH RUMUS MOLEKUL :
Suatu gas dengan rumus empiris NO2 mempunyai BM = 92 (N = 14, O = 16). Tentukan rumus molekulnya?
Suatu senyawa organik dengan BM = 90 tersusun dari 40% karbon, 6,6% hidrogen dan sisanya oksigen (C=12, H=1, O=16). Tentukan rumus molekul senyawa tersebut?
Stoichiometry
Jawab:
2. C = 40%, H = 6,6%, O = 53,4%
Mol C : mol H : mol O = 40/12 : 6,6/1 : 53,4/16
= 3,3 : 6,6 : 3,3 = 1 : 2 : 1
Rumus empirisnya CH2O
(CH2O) n = 90
Rumus molekulnya adalah C3H6O3
SOAL - SOAL :
56 liter suatu gas pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm memiliki massa 175 gram. Jika rumus empiris senyawa adalah CH2 bagaimana rumus molekulnya?
Stoichiometry
C. KOEFISIEN REAKSI
Koefisien reaksi : Perbandingan mol seluruh zat yang ada pada persamaan reaksi, baik reaksi ruas kiri maupun hasil di ruas kanan.
Jika salah satu zat sudah diketahui molnya, mk zat lain pada persamaan reaksi dapat dicari dengan cara membandingkan koefisien.
Mol A = koefisien A x mol B
koefisien B
Contoh soal :
Diketahui reaksi : N2 + 3H2 2 NH3 jika H2 yang bereaksi adl 12 mol, berapa mol N2 yang bereaksi dan berapa mol NH3 yang terbentuk?
Jwb : H2 = 12 mol
N2 = 1/3 x 12 = 4 mol
NH3 = 2/3 x 12 = 8 mol
Berapa gram gas O2 yang diperlukan untuk membakar 260 gram asetilena, C2H2 secara sempurna ?
Jwb : 2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O
C2H2 = 260/26 mol = 10 mol
O2 = 5/2 x 10 mol = 25 mol
= (25 mol x 32 gram/mol) = 800 gram
Stoichiometry
Soal – soal :
Sebanyak 32 gram metana, CH4, dibakar dengan 160 gram oksigen. Berapa gram CO2 yang dihasilkan?
6 gram etana ,C2H6, dibakar dengan oksigen sesuai dengan reaksi :
2C2H6 + 7 O2 4CO2 + 6H2O
Hitunglah volume gas CO2 yang terbentuk, diukur pada keadaan standar!
Stoichiometry
Yaitu:
Hukum Gay-Lussac (hukum perbandingan volume). Volume gas yang bereaksi (atau hasil reaksi) bila diukur pada suhu dan tekanan sama, berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana.
Hukum Avogadro (pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang bervolume sama akan memiliki mol yang sama).
Keadaan Standar (setiap 1 mol gas apa saja pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm memiliki volume 22,4 liter (22,4 dm3).
Stoichiometry
Soal-soal :
Pada suhu dan tekanan tertentu, 1 L gas X bermassa 2 gram dan 10 L gas NO bermassa 7,5 gram. Hitunglah Ar unsur X !
245 gram KClO3 dipanaskan sehingga terurai menjadi KCl dan gas O2 menurut reaksi : 2KClO3 2KCl + 3O2 Berapa lt gas O2 yang terbentuk diukur pada keadaan standar.
Untuk memperoleh 5,6 lt gas hidrogen (0oC,1 atm) berapa gram logam titan (Ti = 48) yang harus direaksikan dengan larutan HCl menurut reaksi :
Ti + 4HCl TiCl4 + 2H2
Partikel berupa atom, molekul, ion, elektron dll sedang pengukuran berat, volume, jumlah partikel dan besaran kwantitatif.
Stoichiometry
Law of Conservation of Mass
“We may lay it down as an incontestable axiom that, in all the operations of art and nature, nothing is created; an equal amount of matter exists both before and after the experiment. Upon this principle, the whole art of performing chemical experiments depends.”
--Antoine Lavoisier, 1789
“Chemical Sentences”
*
Reactants appear on the left side of the equation.
*
Products appear on the right side of the equation.
*
Anatomy of a Chemical Equation
The states of the reactants and products are written in parentheses to the right of each compound.
*
Coefficients are inserted to balance the equation.
*
Subscripts and Coefficients Give Different Information
*
Subscripts and Coefficients Give Different Information
Subscripts tell the number of atoms of each element in a molecule
Coefficients tell the number of molecules
*
Stoichiometry
Examples:
Subscripts tell the number of atoms of each element in a molecule
Coefficients tell the number of molecules
*
C3H6 (g) + Br2 (l) C3H6Br2 (l)
2 Mg (s) + O2 (g) 2 MgO (s)
Two or more substances react to form one product
*
*
2 KClO3 (s) 2 KCl (s) + O2 (g)
2 NaN3 (s) 2 Na (s) + 3 N2 (g)
One substance breaks down into two or more substances
*
CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g)
C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (g)
Rapid reactions that produce a flame
*
Formula Weight (FW)
Sum of the atomic weights for the atoms in a chemical formula
So, the formula weight of calcium chloride, CaCl2, would be
Ca: 1(40.1 amu)
+ Cl: 2(35.5 amu)
*
Molecular Weight (MW)
Sum of the atomic weights of the atoms in a molecule
For the molecule ethane, C2H6, the molecular weight would be
C: 2(12.0 amu)
+ H: 6(1.0 amu)
Percent Composition
One can find the percentage of the mass of a compound that comes from each of the elements in the compound by using this equation:
(number of atoms)(atomic weight)
(FW of the compound)
(2)(12.0 amu)
(30.0 amu)
*
Molar Mass
By definition, these are the mass of 1 mol of a substance (i.e., g/mol)
The molar mass of an element is the mass number for the element that we find on the periodic table
*
Using Moles
*
Mole Relationships
*
*
Calculating Empirical Formulas
*
C: 61.31 g x = 5.105 mol C
H: 5.14 g x = 5.09 mol H
N: 10.21 g x = 0.7288 mol N
O: 23.33 g x = 1.456 mol O
*
O: = 2.001 2
*
C7H7NO2
Combustion Analysis
Compounds containing C, H and O are routinely analyzed through combustion in a chamber like this
C is determined from the mass of CO2 produced
H is determined from the mass of H2O produced
*
*
Stoichiometric Calculations
*
Stoichiometric Calculations
*
use the coefficients to find the moles of H2O…
and then turn the moles of water to grams
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O
*
How Many Cookies Can I Make?
You can make cookies until you run out of one of the ingredients
*
How Many Cookies Can I Make?
*
Limiting Reactants
*
Limiting Reactants
The limiting reactant is the reactant present in the smallest stoichiometric amount
*
Limiting Reactants
*
Theoretical Yield
The theoretical yield is the amount of product that can be made
In other words it’s the amount of product possible as calculated through the stoichiometry problem
*
Percent Yield
A comparison of the amount actually obtained to the amount it was possible to make
Actual Yield
Theoretical Yield