STOIKIOMETRI

STOIKIOMETRI

STOIKIOMETRITata Nama Senyawa SederhanaPersamaan ReaksiHukum-Hukum Dasar KimiaKonsep MolSTOIKIOMETRIStoikiometri berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata stoicheion yang berarti unsur dan metron yang berarti mengukur.

Stoikiometri membahas tentang hubungan massa antar unsur dalam suatu senyawa (stoikiometri senyawa) dan antar zat dalam suatu reaksi (stoikiometri reaksi).STOIKIOMETRI

Tata Nama Senyawa SederhanaSetiap senyawa perlu mempunyai nama spesifik.

Seperti halnya penamaan unsur, pada mulanya penamaan senyawa didasarkan pada berbagai hal, seperti nama tempat, nama orang, atau sifat tertentu dari senyawa yang bersangkutan.Tata Nama Senyawa SederhanaSebagai contoh:Garam glauber, yaitu natrium sulfat (Na2SO4) yang ditemukan oleh J. R. Glauber.Salmiak atau amonium klorida (NH4Cl), yaitu suatu garam yang awal mulanya diperoleh dari kotoran sapi di dekat kuil untuk dewa Jupiter Amon di Mesir.Soda pencuci, yaitu natrium karbonat (Na2CO3) yang digunakan untuk melunakkan air (membersihkan air dari ion Ca2+ dan ion Mg2+).Tata Nama Senyawa SederhanaDewasa ini jutaan senyawa telah dikenal dan tiap tahun ditemukan ribuan senyawa baru, sehingga diperlukan cara (sistem) untuk pemberian nama.

Dalam sistem penamaan yang digunakan sekarang, nama senyawa didasarkan pada rumus kimianya. Tata Nama Senyawa SederhanaSenyawa dikelompokkan menjadi 2 yaitu senyawa organik dan senyawa anorganik.

Senyawa anorganik dibagi dua yaitu senyawa biner dan senyawa poliatomik.

Senyawa biner adalah senyawa yang mengandung dua jenis unsur, sedangkan senyawa poliatomik terdiri atas lebih dari 2 jenis unsur.Tata Nama Senyawa Anorganik Biner Senyawa biner ada 2 macam, yaitu terdiri atas atom:

1) logam dan nonlogam;2) nonlogam dan nonlogam.Tata Nama Senyawa Anorganik BinerJika senyawa biner terdiri atas atom logam dan nonlogam dengan logam yang hanya mempunyai satu macam muatan/bilangan oksidasi, maka namanya cukup dengan menyebut nama kation (logam) dan diikuti nama anionnya (nonlogam) dengan akhiran -ida.Tata Nama Senyawa Anorganik BinerJika atom logam yang bertindak sebagai kation mempunyai lebih dari satu muatan/bilangan oksidasi, maka nama senyawa diberikan dengan menyebut nama logam + (bilangan oksidasi logam) + anionnya (nonlogam) dengan akhiran -ida.Berilah nama pada senyawa berikut:a. NaBrb. MgCl2c. AlCl3d. Na2STuliskanlah rumus senyawa dari nama-nama senyawa berikut:a. litium sulfidab. magnesium oksidac. barium iodidad. aluminium hidridae. seng kloridaf. kalium iodidaTata Nama Senyawa Anorganik BinerJika senyawa biner terdiri atas atom unsur nonlogam dan nonlogam, maka penamaan dimulai dari nonlogam pertama diikuti nonlogam kedua dengan diberi akhiran -ida.

Jika 2 jenis nonlogam dapat membentuk lebih dari satu macam senyawa, maka digunakan awalan Yunani.

Berilah nama pada senyawa-senyawa berikut:a. SO2b. CCl4c. SO3d. N2O4Tuliskan rumus kimia dari nama-nama senyawa berikut:a. boron trikloridab. belerang heksafluoridac. dinitrogen pentoksidad. disulfur dikloridaTata Nama Senyawa Anorganik PoliatomikSenyawa anorganik poliatomik pada umumnya merupakan senyawa ion yang terbentuk dari kation monoatomik dengan anion poliatomik atau kation poliatomik dengan anion monoatomik/poliatomik. Penamaan dimulai dengan menyebut kation diikuti anionnya.Beberapa catatan aturanAnion poliatomik umumnya lebih banyak dibandingkan kation poliatomik. Suatu kation poliatomik yang umum dijumpai adalah NH4+.

Hanya sedikit anion poliatomik yang memiliki nama dengan akhiran "ida". Hanya OH(ion hidroksida) dan CN(ion sianida). Sedangkan yang lainnya lebih banyak berakhiran "it" dan "at" dan ada juga berawalan "hipo" dan "per".Beberapa catatan aturanNama anion beroksigen diberi akhiran "at" (untuk atom oksigen lebih banyak) dan "it" (untuk atom oksigen lebih sedikit).

Contoh:Na2SO4 = natrium sulfatNa2SO3 = natrium sulfitK3PO4 = kalium fosfatK3PO3 = kalium fosfitBeberapa catatan aturanNama senyawa ion poliatomik adalah gabungan nama kation, nama anion dan angka indeks tidak disebutkan. Senyawa ion bersifat netral, jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif. Contoh:Senyawa ion poliatom dari K+ dengan OH : KOH (kalium hidroksida)Senyawa ion poliatom dari Mg2+ dengan NO3- : Mg(NO3)2 (magnesium nitrat)Senyawa ion poliatom dari Al3+ dengan SO42 : Al2(SO4)3 (aluminium sulfat)Beberapa catatan aturanJika membentuk lebih dari dua anion, tata nama senyawanya sebagai berikut.

Ca2+ dengan ClO: Ca(ClO)2(kalsium hipoklorit)Ca2+ dengan ClO2: Ca(ClO2)2(kalsium klorit)Ca2+ dengan ClO3: Ca(ClO3)2(kalsium klorat)Ca2+ dengan ClO4: Ca(ClO4)2(kalsium perklorat)Persamaan ReaksiPersamaan reaksi adalah persamaan yang menggambarkan hubungan zat-zat kimia yang terlibat sebelum dan sesudah reaksi kimia. Persamaan reaksi dinyatakan dengan rumus kimia zat-zat yang bereaksi dan hasil reaksi, angka koefisien, dan fase/wujud zat.Zat-zat yang bereaksi disebut pereaksi/reaktan dituliskan di sebelah kiri tanda anak panah, sedangkan zat-zat hasil reaksi atau produk reaksi dituliskan di sebelah kanan tanda anak panah.Persamaan ReaksiPerubahan dari pereaksi menjadi hasil reaksi digambarkan dengan tanda anak panah. Angka koefisien menyatakan jumlah partikel dari setiap pereaksi dan hasil reaksi.

Angka koefisien dituliskan di depan rumus kimia zat, agar reaksi menjadi setara. Reaksi dikatakan setara jika jumlah atom di kiri sama dengan jumlah atom di kanan tanda anak panah, sehingga sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa.Persamaan ReaksiWujud/fase zat ada 4, yaitu:1. cair/liquid (l);2. padat/solid (s);3. gas (g);4. larutan (aq).Persamaan ReaksiContoh: natrium hidroksida direaksikan dengan asam klorida menghasilkan natrium klorida dan air.Maka persamaan reaksinya:natrium hidroksida + asam klorida natrium klorida + airNaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(s)+ H2O(aq)NaOH dan HCl disebut pereaksi/reaktanNaCl dan H2O disebut hasil reaksiPersamaan ReaksiDalam persamaan reaksi berlaku jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. Pada reaksi tersebut:Atom Na di kiri 1 dan di kanan 1Atom O di kiri 1 dan di kanan 1Atom H di kiri 2 dan di kanan 2Atom Cl di kiri 1 dan di kanan 1Hukum-Hukum Dasar KimiaHukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac)

Hukum Kekekalan Massa(Hukum Lavoisier)Seorang ahli kimia Prancis bernama Anthony Laurent Lavoisier melakukan percobaan. Ia menimbang massa zat sebelum dan setelah reaksi pemanasan oksida raksa secara teliti, ternyata terjadi pengurangan massa oksida raksa. Menurut Lavoisier, ketika oksida raksa dipanaskan menghasilkan gas oksigen, massa dari oksida raksa berkurang. Lavoisier juga membuktikan kebalikannya, jika sebuah logam dipanaskan di udara, massanya akan bertambah sesuai dengan jumlah oksigen yang diambilnya dari udara. Kesimpulan Lavoisier ini dikenal dengan nama Hukum Kekekalan Massa.Hukum Kekekalan Massa(Hukum Lavoisier)Pada setiap reaksi kimia, massa zat-zat yang bereaksi adalah sama dengan massa produk reaksi.

Hukum ini dapat juga diungkapkan sebagai berikut:

Materi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.Dalam setiap reaksi kimia tidak dapat dideteksi perubahan massa.Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)Tahun 1799 Joseph Proust melakukan percobaan dengan mereaksikan hidrogen dan oksigen. Ternyata hidrogen dan oksigen selalu bereaksi membentuk air dengan perbandingan massa yang tetap yaitu 1 : 8.

Proust juga meneliti beberapa senyawa yang lain dan memperoleh kesimpulan yang sama, yaitu perbandingan berat unsur-unsur yang menyusun suatu senyawa tidak pernah berubah.

Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)Hukum Perbandingan Tetap berbunyi:Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap.

Dengan memakai pemahaman hukum perbandingan tetap, definisi senyawa dapat diperluas sebagai berikut: senyawa adalah zat yang terbentuk oleh dua atau lebih unsur yang berbeda jenis dengan perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya adalah tetap.

Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)Hukum Proust dikembangkan lebih lanjut oleh para ilmuwan untuk unsur-unsur yang dapat membentuk lebih dari satu senyawa. Salah seorang diantaranya ialah Dalton (1766-1844).

Dalton mengamati adanya suatu keteraturan yang terkait dengan perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa.

Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)Pada percobaan pertama, 1,33 g oksigen direaksikan dengan 1 g karbon. Reaksi ini menghasilkan 2,33 g karbon monoksida. Selanjutnya pada percobaan kedua, massa oksigen diubah menjadi 2,66 g sementara massa karbon tetap. Reaksi ini menghasilkan senyawa yang berbeda, yaitu karbon dioksida.

Jika dua jenis unsur bergabung membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika, massa salah satu unsur dalam senyawa tersebut sama, sedangkan massa unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa tersebut merupakan bilangan bulat sederhana.

Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac)Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas hidrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yaitu 2 : 1. Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay Lussac melakukan percobaan serupa dengan menggunakan berbagai macam gas. Ia menemukan bahwa perbandingan volume gas-gas dalam reaksi selalu merupakan bilangan bulat sederhana.

Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac)Pada kondisi temperatur dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas pereaksi dengan gas-gas hasil reaksi merupakan bilangan yang bulat dan mudah.

Pada kondisi temperatur dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas sama dengan perbandingan koefisien dalam reaksi yang sama.

Konsep MolHubungan Mol, Jumlah Partikel, Massa Zat, dan Volume ZatMolMassa MolarVolume MolarPenentuan Rumus Kimia, Kadar Zat dalam Senyawa, dan Pereaksi PembatasPenentuan Rumus Empiris, Rumus Molekul, dan Rumus Hidrat Suatu SenyawaPenentuan Kadar Unsur dalam SenyawaPenentuan Pereaksi Pembatas

MolSatuan jumlah zat dalam ilmu kimia disebut mol. Satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram C12, yaitu 6,02 1023 partikel. Jumlah partikel ini disebut sebagai bilangan Avogadro. Partikel zat dapat berupa atom, molekul, atau ion.

Massa MolarMassa molar menyatakan massa yang dimiliki oleh 1 mol zat. Massa 1 mol zat sama dengan massa molekul relatif (Mr) zat tersebut dengan satuan gram/mol.

Untuk unsur yang partikelnya berupa atom, maka massa molar sama dengan Ar (massa atom relatif) dalam satuan gram/mol.Untuk unsur yang partikelnya berupa molekul dan senyawa, maka massa molar sama dengan Mr (massa molekul relatif) dalam satuan gram/mol.

Soal-soalBerapa banyak atom yang terdapat dalam 5,10 mol belerang?Berapa mol kalsium yang terdapat dalam 77,4 gram kalsium?Berapa massa 1,00 x 1012 atom timbal?Mana yang memiliki jumlah atom yang lebih banyak, 1,10 gram atom hidrogen atau 14,7 gram atom kromium?Mana yang memiliki massa yang lebih besar, 2 atom timbal atau 5,1 x 10-23 mol helium?

Volume MolarHipotesis Avogadro menyebutkan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah partikel yang sama pula. Oleh karena 1 mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama, maka pada suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama. Volume per mol gas disebut volume molar dan dilambangkan Vm.Hubungan Mol, Jumlah Partikel, Massa Zat, dan Volume Zat

Soal TambahanPada suhu dan tekanan tertentu, 1,00 gram gas metana (CH4) mengandung 3,7625 x 1022 molekul metan. Berapa jumlah molekul gas metan dalam 16,00 gram?Berapa massa molekul HCl (dalam gram)?Berapa jumlah molekul nitrogen dioksida yang dikandung dalam 46,01 g NO2? Berapa jumlah atom nitrogen? Berapa jumlah atom oksigen?Tanda tangan yang dituliskan dengan pensil memerlukan rata-rata 1,00 mg. Diandaikan bahwa pensil itu hanya mengandung karbon, berapa jumlah partikel karbon untuk satu tanda tangan?

RUMUS KIMIAMenyatakan jenis dan jumlah relatif atom-atom yang terdapat dalam suatu zatAda dua jenis Rumus Kimia :Rumus MolekulRumus kimia yang menyatakan jenis dan jumlah atom yang sebenarnya yang terdapat dalam satu molekul suatu zat2. Rumus EmpirisRumus kimia yang menyatakan perbandingan paling sederhana dari atom-atom yang terdapat dalam suatu molekul5 H2OAngka KoefisienBilangan yang Menyatakan jumlahmolekul

Angka IndeksBilangan yang Menyatakan jumlahRelatif masing-Masing atom dalam rumus kimia

H2O artinya 1 molekul air terdiri atas 2 atom H dan 1 atom O5H2O artinya5 molekul air terdiri atas 10 atom H dan 5 atom OPenentuan Rumus Empiris dan Rumus MolekulRumus empiris senyawa dapat ditentukan berdasarkan persentase massa molar unsur-unsur yang membentuk senyawa tersebut. Persentase massa unsur-unsur dapat diketahui dari perbandingan massa molar dan perbandingan mol unsur-unsur. Perbandingan tersebut merupakan perbandingan yang paling sederhana.Untuk menentukan rumus molekul suatu senyawa digunakan rumus empiris dan massa molar relatifnya (Mr ).Penentuan Rumus Empiris dan Rumus MolekulRumus empiris senyawa dapat ditentukan berdasarkan persentase massa molar unsur-unsur yang membentuk senyawa tersebut. Persentase massa unsur-unsur dapat diketahui dari perbandingan massa molar dan perbandingan mol unsur-unsur. Perbandingan tersebut merupakan perbandingan yang paling sederhana.Untuk menentukan rumus molekul suatu senyawa digunakan rumus empiris dan massa molar relatifnya (Mr ).Penentuan Rumus EmpirisSuatu sampel senyawa mengandung 27 gram unsur alumunium dan 24 gram unsur oksigen. Tentukanlah rumus empiris nya jika diketahui Ar Al = 27 dan O = 16.

Jadi, rumus empiris sampel senyawa tersebut adalah Al2O3

Penentuan Rumus MolekulSuatu senyawa (Mr = 46 g/mol) mengandung massa senyawa (g) 52,14% C; 13,03% H; dan 34,75% O. Tentukan rumus molekul senyawa tersebut jika diketahui Ar: H = 1, C = 12, dan O = 16.JawabRumus empiris ditentukan dari persentase komposisi yang dianggap massa senyawa tersebut 100 g.

Rumus empiris senyawa tersebut adalah C2H6O.Rumus molekul = (C2H6O)n , n = bilangan bulat.Mr senyawa = 46 = ((2 Ar C) + (6 Ar H) + (1 Ar O))n = ((2 12) + (6 1) + (1 16))n= (24 + 6 +16)n = 46nn = 1

Rumus molekul senyawanya adalah C2H6O.Penentuan Rumus Hidrat suatu SenyawaSenyawa hidrat adalah molekul padatan (kristal) yang mengandung air (H2O), misalnya pada senyawa MgSO4 .8H2O, magnesium sulfat yang mengikat 8 molekul H2O. Rumus senyawa hidrat dapat ditulis sebagai berikut. Rumus Senyawa Kristal.xH2O Penentuan jumlah molekul hidrat yang terikat dilakukan dengan cara memanaskan senyawa hidrat sampai menjadi senyawa anhidrat. Kemudian, massanya diselisihkan sehingga diperoleh perbandingan molnya.ContohSuatu garam natrium sulfat hidrat sebanyak 27 gram dipanaskan menghasilkan 18 gram natrium sulfat anhidrat. Tentukan jumlah molekul air yang terikat pada garam natrium sulfat hidrat jika diketahui Mr Na2SO4 = 142 g/mol dan Mr H2O = 18 g/mol. JawabanNa2SO4.xH2O Na2SO4 + x H2Omassa H2O = massa Na2SO4.xH2O massa Na2SO4= 27 gram 18 gram= 9 gram

Jumlah molekul air = 4Rumus molekul garam natrium sulfat hidrat tersebut adalah Na2SO4.4H2O.

Penentuan Kadar Unsur dalam SenyawaUntuk menentukan kadar unsur dalam suatu senyawa, digunakan Hukum Perbandingan Massa: unsur-unsur (komposisi penyusun) dalam molekul senyawa yang selalu tetap.

Contoh:Tentukan massa besi dan oksigen dalam suatu senyawa oksida Fe2O3 sebanyak 80 g. Diketahui Ar : Fe = 56 dan O = 16.

Penentuan Pereaksi PembatasDalam suatu reaksi, jumlah mol pereaksi yang ditambahkan tidak selalu bersifat stoikiometris (tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya) sehingga zat pereaksi bisa habis bereaksi dan bisa berlebih dalam reaksinya.

Penentuan jumlah mol zat hasil reaksi berdasarkan pada jumlah mol zat pereaksi yang habis bereaksi. Pereaksi yang habis bereaksi (pereaksi pembatas) adalah pereaksi yang jumlah molnya terkecil.

ContohPerhatikan persamaan reaksi berikut.N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)Jika 1 mol N2 direaksikan dengan 2 mol H2, tentukan:a. pereaksi pembatas,b. jumlah mol yang tersisa,c. jumlah mol NH3Jawabana. Berdasarkan koefisien reaksi maka:

Sehingga H2 merupakan pereaksi pembatasnya karena habis bereaksi.

Jawabanb. Karena pada N2 hanya 0,67 mol yang dipakai dalam reaksinya maka jumlah mol N2 bersisa sebanyak1 0,67 mol = 0,33 molc. Jumlah mol NH3