Salah satu aspek penting dari reaksi kimia adalah hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagai hasil reaksi. Stoikiometri (stoi-kee-ah-met-tree) merupakan bidang dalam ilmu kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagai hasil reaksi. Stoikiometri juga menyangkut perbandingan atom antar unsur-unsur dalam suatu rumus kimia, misalnya perbandingan atom H dan atom O dalam molekul H2O. Kata stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang artinya unsur dan metron yang berarti mengukur. Seorang ahli Kimia Perancis,Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) adalah orang yang pertama kali meletakkan prinsip-prinsip dasar stoikiometri. Menurutnya stoikiometri adalah ilmu tentang pengukuran perbandingan kuantitatif atau pengukuran perbandingan antar unsur kimia yang satu dengan yang lain. Mengapa kita harus mempelajari stoikiometri? Salah satu alasannya, karena mempelajari ilmu kimia tidak dapat dipisahkan dari melakukan percobaan di laboratorium. Adakalanya di laboratorium kita harus mereaksikan sejumlah gram zat A untuk menghasilkan sejumlah gram zat B. Pertanyaan yang sering muncul adalah jika kita memiliki sejumlah gram zat A, berapa gramkah zat B yang akan dihasilkan? Untuk menjawab pertanyaan itu kita memerlukan stoikiometri.
Stoikiometri erat kaitannya dengan perhitungan kimia. Untuk menyelesaikan soal-soal perhitungan kimia digunakan asas-asas stoikiometri yaitu antara lain persamaan kimia dan konsep mol. Pada pembelajaran ini kita akan mempelajari terlebih dahulu mengenai asas-asas stoikiometri, kemudian setelah itu kita akan mempelajari aplikasi stoikiometri pada perhitungan kimia beserta contoh soal dan cara menyelesaikannya.
1.1 Konsep Mol
Bilangan Avogadro
1 lusin = 12 buah
1 mol = partikel
1.2 Pengukuran Mol Atom-Atom
Dalam suatu reaksi kimia, atom-atom atau molekul akan bergabung dalam perbandingan angka yang bulat. Telah dijelaskan bahwa satu mol terdiri dari 6,022 x 1023 partikel. Angka ini tidaklah dipilih secara sembarangan, melainkan merupakan jumlah atom dalam suatu sampel dari tiap elemen yang mempunyai massa dalam gram yang jumlah angkanya sama dengan massa atom elemen tersebut ,misalnya massa atom dari karbonadalah 12,011, maka 1mol atom karbon mempunyai massa 12,011 .
Demikian juga massa atom dari oksigen adalah 15,9994, jadi 1 mol atom oksigen mempunyai massa 15,9994 (Lihat Gambar 2.2)
mol C = 12,011 C
1 mol O = 15,9994 O
Maka keseimbanganlah yang menjadi alat kita untuk mengukur mol. Untuk mendapat satu mol dari tiap elemen, yang kita perlukan adalah melihat massa atom dari elemen tersebut. Angka yang didapat adalah jumlah dari gram elemen tersebut yang harus kita ambil untuk mendapatkan 1 mol elemen tersebut.
Pengubahan antara gram dan mol adalah penghitungan rutin yang harus dipelajari secara cepat. Beberapa contoh perhitungan ini bersama dengan pemakaian mil dalam perhitungan kimia akan ditunjukkan dalam soal-soal berikut.
Contoh Soal Berapa mol Silikon (Si) yang terdapat dalam 30,5 gram Si?Silikon adalah suatu elemen yang dipakai untuk pembuatan transistor.
Solusi
Persoalan kita adalah mengubah satuan gram dari Si ke mol Si, yaitu 30,5 Si =? Mol Si. Diketahui dari daftar massa atom bahwa
1 mol Si = 28,1 Si
Untuk mengubah g Si ke mol, kita hrus mengkalikan 30,5 Si dengan satuan faktor yang mengandung satuan “g Si” pada penyebutnya, yaitu:
Maka,
30,5 g Si x = 1,09 mol Si
Sehingga 30,5 gr Si = 1,09 mol Si
1.3 Pengukuran Mol dari Senyawa
Seperti pada elemen, secara tak langsung persamaan diatas juga dapat dipakai untuk menghitung mol dari senyawa. Jalan yang termudah adalah dengan menambahkan semua massa atom yang ada dalam elemen. Bila zat terdiri dari molekul-molekul (misalnya CO , H O atau NH ), maka jumlah dari massa atom disebut massa molekul atau Berat molekul. Kedua istilah ini dipakai berganti-ganti). Sehingga massa molekul dari CO adalah:
C 1×12,0 u = 12,0 u
2O 2×16,0 u = 32,0 u
CO total = 44,0 u
Demikian juga massa molekul dari H O = 18,0 u dan dari NH3 = 17,0 u. Berat dari 1 mole zat didapat hanya dengan menuliskan massa molekulnya dengan satuan gram. Jadi,
1 mol CO = 44,0 g
1 mol H O = 18,0 g
1 mol NH = 17,0 g
Gambar 2.3 mnunjukkan 1 mol sempel dari berbagai macam senyawa.
Dalam Bab-bab yang akan datang, akan ditemukan bnyak senyawa yang tak mengandung molekul yang jelas. Kita akan menemukan bahwa bila suatu atom bereaksi, acap kali ia akan mendapat atau kehilangan partikel yang bermuatan negatif yang disebut elektron. Natrium dan klor akan bereaksi secara ini. Bila natrium klorida, NaC1, terbentuk dari elemennya, tiap atom Na akan kehilangan satu elektron, sedangkan tiap atom klor akan mendapat elektron. Pada mulanya unsur Na dan C1 bermuatan atom listrik netral, tetapi pada saat pembentukan NaC1, atom-atom ini akan mendapat muatan. Ini akan ditulis sebagai Na (positif karena Na kehilangan satu muatan elektron negatif) dan C1 (negatif karena C1 mendapat satu elektron). Atom atau kumpulan ataom yang mendapat muatan listrik disebut ion. Kerana NaC1 padat terdiri dari Na dan C1 , dikatakan adalah senyawa ion.
Seluruh topik ini akan dibicarakan lebih lanjut dalam Bab-bab berikutnya. Untuk sekarang hanya perlu diketahuai bahwa senyawa ion tak mengandung molekul. Rumusnya hanya menyatakan perbandingan dari berbagai atom dalam senyawa. Dalam NaC1, perbandingan ataomnya adalah 1:1. Pada senyawa CaC1 , perbandingan dari atom Ca dan C1 adalah 1:2 ( tenang saja, saat ini anda tidak diminta untuk mengetahui bahwa CaC1 itu adalah senyawa ion). Dari pada menggunakan istilah molekul NaC1 atau CaC1 , lebih baik digunakan istilah satuan rumus untuk membedakan dua ion pada NaC1 (Na dan C1 ) atau tiga ion pada CaC1 .
Untuk senyawa ion, jumlah massa atom dari elemen-elemen yang ada dalam rumus dikenal sebagai massa rumus atau Berat Rumus. untuk NaC1 ini 22,99 – 35,44 = 58,44. satu mol NaC1 (6,022 x 10 satuan rumus dari NaC1) mengandung 58,44 g NaC1. tentu saja penggunaan istilah massa rumus tak hanya untuk senyawa ion. Dapat juga digunakan untuk senyawa molekuler, dalam hal ini istilah massaformila dan massa molekul mempunyai arti yang sama.
Contoh Soal natrium karbonat, Na CO adalah suatu zat kimia yang pentingdalam industri pembuatan gelas.
(a). Berapa gram berat 0,250 mol Na CO
(b). Berapa mol Na CO terdapat dalam 132 g Na CO
Solusi
Untuk menjawab pertanyaan ini, kita memerlukan massa formula dari Na CO . kita kita menghitungnya dari massa atom elemen-elemennya.
2 Na 2×23.0 = 46.0 u
1 C 1×12.0 = 12.0 u
3 O 3x16.0 = 48.0 u
Total 106.0 u
Massa rumus adalah 106,0 u; maka:
1 mol Na CO = 106,0 g Na CO
Ini dapat digunakan untuk membuat faktor konversi hubungan gram dan mol dari Na CO yang kita perlukan untuk menjawab pertanyaan diatas.
(a) Untuk mengubah 0,250 mol Na CO ke gram, kita buat satuan yang dapat dihilangkan.
0,250 mol Na CO x
(b) Sekali lagi, kita buat satuan dihilangkan.
132 g Na CO x
1.4 Komposisi Persen
Suatu cara pengiraan yang sederhana, tetapi sangat berguna dan sering dipakai adalah perhitungan komposisi persen dari suatu senyawa yaitu persentase dari massa total (disebut juga persen berat) yang diberikan oleh tiap elemen. Cara penentuan komposisi persen ini dijelaskan pada contnh berikut
Contoh soal
Berapa komposisi persen dari kloroform CHCl3, suatu zat yang pernah dipakai sebagai zat anestesi.
Solusi
1.5 Rumus Empiris dan Molekul
Angka-angka dalam rumus empiris menyatakan perbandingan atom dalam suatu senyawa, misalnya CH2 perbandingan atom C : H adalah 1:2 dan seperti telah dipelajari perbandingan atom sama dengan mol. Untuk menghitung rumus empiris, kita harus mengetahui massa dari setiap unsur dalam senyawa yang diberikan.
Contoh soal
Suatu sampel dari gas yang berwarna cokelat yang merupakan polutan utama udara ternyata mengandung 2,34 g N dan 5,34 g O. Bagaimana rumus paling sederhana dari senyawa ini?
Solusi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar