Download - Bab 2. Stochiometri
KIMIA DASAR
ELLY DESNI RAHMAN
Pertemuan. IV , V dan VI
Bab. III. Stochiometri.
Stochiometri berasal dari bahasa Yunani : Stocheon : unsur Matrein : mengukur.Stocheometri: adalah kajian tentang hubungan-hubungan kwantitatif dalam suatu reaksi kimia.Beberapa hukum reaksi kimia.1. Hukum Kekekalan massa ( Lavosier 1783) “Pada setiap reaksi kimia, massa- massa zat yang bereaksi adalah sama dengan massa produk reaksi “dengan kata lain : “Materi tidak dapat diciptakan/dimusnahkan”
Contoh : Magnesium + Khlor → Magnesium Khlorida 1 gram 2,9 gram 3,9 gramContoh soal : Untuk membentuk gas CO2 diperlukan unsur karbon dan
oksigen dengan perbandingan massa 3:8. Jika 40 gr Carbon direaksikan dg 20 gr Oksigen. Hitunglahh massa gas CO2 yang terjadi atau massa unsur yang bersisa.
Solusi :Diketahui : Perbandingan massa C : O = 3 : 8 massa C = 40 gr. massa O = 20 gr.Ditanya: a. massa CO2 yang terjadi. b. massa unsur yang bersisa.
Jawab : C + O2 → CO2
40 gr C, memerlukan O2 sebanyak :
8/3 x 40 gr = 106,7 gr
C : O = 3 : 8
40gr : 106,7gr → Hal ini tidak mungkin !
krn O yang tersedia hanya 20gr.
20 gr O2 memerlukan C sebanyak :
3/8 x 20 gr = 7,5 gr.
C : O = 3 : 8
7,5 gr : 20 gr → Ini mungkin, krnn C yg tersedia 40 gr.
Jadi: a. CO2 yang terjadi = 20 gr + 7,5 gr = 27,5 gr
b. Unsur yang tersisa adalah C = 40gr – 7,5 gr = 32,5 gr
Jadi terbukti hukum kekekalan massa !
massa C + massa O2 = massa CO2 + massa sisa
40gr 20gr 27,5gr 32,5gr
2. Hukum Perbandingan Tetap ( Proust 1799 ).
“ Setiap persenyawaan dibentuk oleh unsur-unsur yang
bergabung dengan perbandingan massa yang tetap.”
Contoh : FeS → Fe : S = 7 : 4
H2O → H : O = 1 : 8
HgO → Hg : O = 25 : 2
Contoh soal : Analisa dua cuplikan garam dapur murni asal
Madura dan Cirebon menghasilkan data sbb :
Senyawa Massa garam Massa Na Massa khlor
Cuplikan 1 0,2925 gr 0,1150 gr 0,1775 gr
Cuplikan 2 1,775 gr 0,690 gr 1,065 gr
Pembuktian :
% Na dari cuplikan I = 0,1150/0,2925 x 100% = 39,3% sama % Na dari cuplikan II = 0,690/1,775 x 100% = 39,3% % Cl dari cuplikan I = 0,1775/0,2925 x 100% = 60,7% sama
% Cl dari cuplikak II = 0,0625/1,775 x 100% = 60,7%
3. Hukum Perbandingan berganda. “ Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, maka perbandingan massa dari unsur yang satu, yang bersenyawa dengan sejumlah tertentu unsur lain, merupakan bilangan yang mudah dan bulat.”
Terbukti hk.
Perbandingan Tetap
Contoh : Nitrogen (N) dan Oksigen (O) membentuk 6 macam
senyawa.
Senyawa % Nitrogen % Oksigen Massa Nitrogen/Oksigen
I
II
III
IV
V
VI
63,7
46,7
36,9
30,5
25,9
22,6
36,3
53,3
63,1
69,5
74,1
77,3
1 : 0,57
1 : 1,14
1 : 1,74
1 : 2,28
1 : 2,86
1 : 3,42
Perbandingan berat oksigen yang bereaksi dengan satu bagian Nitro gen adalah : 0,57 : 1,14 : 1,74 : 2,28 : 2,86 : 3,42 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 Perbandingan ini merupakan bil bulat dan mudahh, jadi sesuai dengan “ Hukum Kelipatan Perbandingan “
4. Hukum Penyatuan Volume ( Gay- Lussac). “ Pada kondisi Temperatur dan Tekanan yang sama ,
perbandingan volume gas-gas pereaksi dan gas produk
reaksi merupakan bil bulat dan mudah “
Contoh :
Hidrogen + Oksigen → Uap air
2H2 + O2 → 2H2O (gas)
2mol 1mol 2mol
2volum 1volum 2volum
Untuk semua gas dapat menggunakan semua macam satuan volume.
Contoh soal : a. Hitung volume oksigen yang diperlukan untuk
membakar 150 liter H2S sesuai dengan
persamaan reaksi :
2 H2S (g) + 3 O2 (g) → 2 H2O (g) + 2 SO2 (g)
Jika semua gas diukur pada temperatur dan tekanan yang sama.
b. Hitung volume SO2 yang terbentuk.!
Solusi : Sesuai dengan Hukum Gay Lussac. a » 2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2
150 liter ≡ O2 yang dibutuhkan = 3/2 x 150 liter = 225 liter b » 2 H2S + 3O2 → 2 H2O + 2 SO2
150 liter ≡ SO2 yang terbentuk = 2/2 x 150 liter = 150 liter
5. Hukum Avogadro. “ Pada temperatur dan tekanan yang sama, volume yang sama dari semua gas mengandung jumlah molekul yang sama”Contoh soal : Hidrogen + Khlor → Hidrogen khlorida H2 Cl2 2HCl 1 vol 1vol 2 vol 1 mol 1mol 2mol
MASA ATOM RELATIF. Massa atom relatif (Ar) adalah istilah modern pengganti BA “ Hidrogen” unsur yang paling ringan Ar = 1.Contoh: beberapa Ar unsur yang biasa digunakan : H = 1 Na = 23 N = 14 Ca = 40 O = 16 Fe = 56 C = 12 S = 32 Tugas ! Buatlah pada doubel folio Ar dari seluruh unsur
Valensi : adalah kemampuan bersenyawa suatu unsur dengan
Hidrogen dan digunakan sebagai dasar skala.
Defenisi lama :
Defenisi baru ditetapkan th 1961 berdsrkan Isotop 12C
sebagai dasr penentuan massa atom relatif.
Massa Atom Relatif = massa suatu atom unsur massa satu atom Hidrogen
Massa Atom Relatif = massa satu atom unsur 1/12 massa satuatom karbon-12
Penentuan massa atom relatif Penentuan massa atom relatif, banyak cara yang sudah dilakukan, dari beberapa yang paling tepat dan teliti adalah dengan methoda Spektrofotometri Massa ( MS ). 69 71
Contoh : Isotop 31 Ga dan 31Ga dengan kelimpahan berturut-turut 60% dan 40%. Maka : Massa atom relatif Ga adalah : 69x 60 + 71 x 40 100 100 : 41,1 + 28,4
: 69,8 Pada penentuan ini ada 2 data yang diperlukan : » Kelimpahan isotop. » Massa isotop relatif
Jadi Ar dan Mr yang tertera dalam daftar priodik ditentukan
oleh massa rata-rata isotop unsur tsbyang terdapat dialam
(tidak berlaku untuk unsur buatan )
Contoh : Chlor (Cl) terdiri dari 2 isotop yaitu :
35 37
17 Cl = 75% 17 Cl = 25%
≡ Ar 1 atom Cl = 75x35 + 25x37 = 35,5 sma.
100
≡ Ar Cl = 35,5
“ KONSEP MOL “ Dalam Ilmu kimia perlu suatu kuantitas yang berkaitan dg :
• Jumlah atom
• Jumlah molekul
• Jumlah ion
• Jumlah elektron, dll.
Yang kuantitas ini didapatkan dalam satu zat/ materi dengan
menggunakan suatu sistim Internasional ( SI ). Dimana
satuan dasar kuantitas ini disebut “ MOL “
► 1 mol adalah : banyaknya gram unsur itu yang
sesuai dengan massa atomnya.
atau Mol = Gram
Ar
Mol = Gram
Mr
Contoh : 1 mol NaCl = ………… gram
1 mol HCl = ………… gram
► 1mol materi = 6,023 x 1023 partikel suatu materi
= sebanyak” bil avogadro “
► Materi dapat berupa : atom, molekul, ion , proton,
elektron, neutron, partikel dll.
Contoh :
1 mol atom C = 6,023 x 1023 atom karbon.
1 mol 1on Cl = 6,023 x 1023 ion khlorida.
1 mol molekul H2 = 6,023 x 1023 molekul Hidrogen
1 . Penerapan konsep mol pada “Gas”. Pers gas ideal → PV = n RT dimana : R = tetapan untuk semua gas n = jumlah mol gas P = 1 atm T = 273 ˚K ( STP ) » 1 mol gas menempati volume 22,4 Liter pada STPContoh soal : Suatu gas sebanyak 11, 09 gram menempati wadah 5,60 liter pada STP. Hitung masa molekul relatifnya?Solusi : Vol suatu gas pd STP = 22,4 liter.
5,60 liter gas = 5,60 liter x 1 mol = 0,25 mol
22,4 liter
massa 0,25 mol = 11,09 gram Jadi massa molekul relatif gas = 1/0,25 x 11,09 gram = 44,0 gram/mol.
2 . Penerapan konsep mol pada “ larutan “. Larutan 1 M ( molar) = larutan yang mengandung 1 mol zat terlarut dalam 1 liter larutan.
Contoh soal: 1. Hitung kemolarann larutann yang mengandung 24,5 gr H2SO4 dalam 2 liter larutan.
2. Hitung berapa gram H2SO4 yang terdapat dalam 0,25 liter H2SO4 0,50 M. Mr H2SO4 = 98.
Kemolaran = mol / liter = m. mol / m. liter
Solusi : 1. Jumlah mol H2SO4 = 24,5 / 98 = 0,25 mol
Kemolaran larutan = 0,25 mol/2 liter = 0,125 M
2. Jumlah mol H2SO4 = 0,50 mol/liter x 0,250 mol
= 0,125 mol.
Gram H2SO4 = 0,125 mol x 98 gr / mol
= 12, 25 gram
“ PERSEN KOMPOSISI.”
% komposisi ( menurut massa ) adalah persentase setiap
unsur dalam senyawa.
% unsur = Massa atom relatif x jumlah atom x100
Massa rumus relatif
Contoh : Hitung % Na, S dan O dalam Natrium Sulfat ( massa atom relatif O = 16, Na = 23, S = 32 ).
Solusi : Rumus Natrium Sulfat Na2SO4
Dalam 1 mol Na2SO4 terdapat : • 2x23 gr ( 2 mol) Na • 1x32 gr ( 1 mol) S • 1x16 gr ( 4 mol) O ► Massa 1 mol Na2SO4= 46gr + 32gr + 64gr = 142 gr
% Na = 46/142 x 100 = 32,4 % % S = 32/142 x 100 = 22,5 % % O = 64/142 x 100 = 45,1 %
“ RUMUS SENYAWA “ adalah : suatu penulisan singkat dari zat atau senyawa yang
dinyatakan dalam bentuk simbol-simbol kimianya.
Contoh : » Garam dapur → NaCl
» Gula pasir → C12H22O11
» Air Akki → H2SO4
» Asam cuka → CH3COOH
Type-type rumus senyawa :
1. Rumus empiris
2. Rumus molekul
3. Rumus bangun
Rumus Empiris : adalah rumus senyawa yang menyatakan
jenis dan perbandingan trerkecil atom –
atom penyusun senyawa tsb
Contoh : suatu senyawa yang disusun oleh jenis atom C & H dengan perbandingan C : H = 1 : 3 dinyatakan
dengan rumus empirisnya ( C1H3 )n .
dimana n & 1→ kadang jarang ditulis
Rumus Empiris senyawa diatas CH3.
Rumus Molekul : adalah rumus senyawa yang menyatakan jenis & jml atom per molekul senyawa itu.
Contoh : Jika rumus molekulnya CH4 berarti jenis unsurnyam C & H dengan jumlah atom permolekulnya adalah 1 atom C + 4 atom H = 5 atom.
Rumus bangun : adalah rumus senyawa yang menggambarkan susunan atom-atom yang terdapat dalam satu
molekul senyawa spt : CH4, NH3, CO2 dll
H H O
H C H , H N H , C = O
H
Contoh soal : Suatu senyawa sebanyak 10 gr
mengandung 5,2 gr seng, 0,96 gr
karbon dan 3, 84 gr oksigen.
Seperti apa rumus empiris
senyawa tersebut..
Macam unsur Seng Karbon Oksigen
Lambang
Perbandingan massa
Zn
5,2
C
0,96
O
3,84
Massa atom relatif.
Perbandingan mol.
65
5,2/65
12
0,96/12
16
3,84/16
Atom
Rumus empiris
0,08
1
Zn
0,08
1
C
0,24
3
O3
“REAKSI KIMIA”
REAKTAN PRODUK
PEREAAKSI HASIL REAKSI
“REAKSI KIMIA” Persamaan reaksi.
adalah menjelaskan secara kualititatif peristiwa
yang terjadi jika dua pereakasi atau lebih
bergabung secara kuantitatif menyatakan
jumlah zat yang bereaksi serta jumlah produk
reaksi.
Dalam menuliskan persamaaan reaksi, harus
diketahui dengan benar rumus pereaksi dan
rumus produk reaksi, sebelum disetarakan
Contoh : N2 + 3H2 2NH3
pereaksi produk (hasil) reaksi
Persamaan reaksi diatas dapat dibaca bahwa :
→ 1 mol Nitrogen bereaksi dengan 3 mol Hidrogen
menghasilkan 2 mol amoniak.
→ Jadi perbandingan molekul atau mol yang terlihat dalam
suatu reaksi kimia ditentukan oleh koefisisn reaksi.
Macam-macam reaksi kimia.
1. Reaksi sintesis : yaitu reaksi pembentukan senyawa dari
unsur-unsurnya.
Contoh : Fe + Cl2 → FeCl2
2. Reaksi Metatesis : yaitu reaksi pertukaran antar senyawa.
Contoh : NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3
3. Reaksi Penetralan : adalah reaksi antara asam dan basa.
Contoh : HCl + NaOH → NaCl + H2O
4. Reaksi Redoks ( oksidasi – reduksi)
Contoh : 2K2SO3 + O2 → 2K2SO4
PENYETARAAN PERSAMAAN REAKSI.
Penyetaraan adalah :
• Harus diketahui rumus zat pereaksi dan rumus produk
( rumus hasil ) reaksi.
• Jumlah atom relatif setiap unsur dalam pereaksi
sama dengan jumlah atom relatif unsur pada produk
reaksi.
• Koefisien rumus ( koefisien reaksi ) diubah menjadi
bilangan bulat terkecil,
♣ BILANGAN OKSIDASI.♣ BILANGAN OKSIDASI DAN VALENSI
Valensi : adalah kemampuan bersenyawa suatu unsur
dengan hidrogen.
Contoh :
Cl, Br, I, F → HCl, HBr, HI, HF → bervalensi 1
O dan S → H2O, H2S → bervalensi 2
N dan P → NH3 , PH3 → bervalensi 3
C → CH4 → bervalensi 4
Bagaimana dengan senyawa yang tidak mempunyai H?
Contoh : - MgO - MgCl2 - AlCl3 - CaO
Untuk contoh diatas kita akan menghitung berapa atom H
yang dapat digantikan oleh atom O atau Chlor
Maka : Mg bervalensi 2 pada MgO, karena O dapat berikatan
dengan H =2 bh dalam senyawa H2O.
Dan : Al bervalensi 3 pada AlCl3, karena Cl dapat berikatan
dengan H = 1 dalam senyawa HCl..
Bilangan oksidasi : bilangan yang identik dengan valensi,
tetapi dengan tanda yang menyatakan
sifat muatan
Contoh: HCl → bilangan oksidasi Cl = -1
H2O → bilangan oksidasi O = - 2
♣ Konsep bilangan oksidasi.♣ Setiap atom/ senyawa mempunyai bilangan oksidasi= 0 Bilok oksigen dalam senyawa = -2
kecuali : Peroksida (H2O2), disini O = -1
F2O, disini O = +2
Dalam senyawa Cl, Br, I, F = -1 Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa = +1
kecuali : Hidrida ( LiH, CaH2 , LiAlH4 )
Jumlah aljabar atom dalam senyawa = 0 Biangan oksidasi alkali = +1 Bilangan oksidasi alkali tanah = +2 Dalam senyawa-senyawa yang tidak dicantumkan
bilangan oksidasinya, maka ditentukan berdasarkan keelektronegatifan dan keelektropositifannya.
Contoh :
CO2 → O = -2 C = +4
CH4 → H = +1 C = -4
“Ekivalen”1. Ekivalen asam dan basa
2. Ekivalen oksidator dan reduktor.Ekivalen asam dan basa 1 ekivalen asam » sejumlah asam yang dapat menghasilkan 1 (satu) mol H+
Contoh : 1 mol HCl menghasilkan 1 mol H+ 1 ekivalen HCl = 1 mol HCl = 36,5 gram
1 mol H2SO 4 menghasilkan 2 mol H+
1 ekivalen H2SO4 = 1 mol H2SO4 = ½ x 98=49 gr
1 ekivalen basa : sejumlah basa yang dapat menghasilkan
satu mol OHˉ atau dapat menetralkan H+
Contoh : 1 mol NaOH menghasilkan 1 mol OHˉ
1 ekivalen NaOH = 1 mol NaOH = 40 gram
1 mol Ca(OH)2 menghasilkan 2 mol OHˉ
1 ekivalen Ca(OH)2 = ½ mol Ca(OH)2 = 1/2x74 gr
Ekivalen oksidator reduktor
1 ekivalen oksidator: sejumlah zat tersebut yang dapat
menerima 1 mol elektron.
1 ekivalen reduktor : sejumlah zat tertentu yang dapat
memberikan 1 mol elektron.
Contoh soal : Jika unsur Fe dioksidasi menjadi FeO
Hitung massa ekivalennya.
Jawab : Reaksi » 2 Fe + O2 → 2 FeO
Fe˚ → Fe+2
Bilangan oksidasi Fe berubah dari 0 → +2
Setiap mol Fe melepaskan 2 mol elektron
Jadi : 1 ekivalen Fe = ½ mol Fe dan massa ekivalen Fe qdqlqh = ½ x 55.84 gr
= 27,92 gr.
♣ PEREAKSI PEMBATAS♣ adalah : suatu pereaksi yang habis bereaksi.
Jadi produk (hasil ) ditentukan oleh
“Pereaksi Pembatas”
Contoh : 2 Zn + O2 → 2 ZnO
Hitung banyak ZnO yang terbentuk, jika 28,6 gr Zn
direaksikan dengan 7,44 gr O2.
Jawab : Mol Zn = 28,6 gr = 0,438 mol Zn
65,4 gr/mol
MolO2 = 7,44 gr = 0,232 mol O2
32 gr/mol
Untuk 0,438 mol Zn, maka O2 diperlukan :
½ x o,438 mol = 0,219 mol O2.
Karena O2 yang tersedia 0,232 mol, dan yang diperlukan
hanya 0 ,219 mol, maka O2 masih bersisa. Untuk itu yang
menjadi “ PEREAKSI PEMBATAS “ adalah Zn.
► Jadi banyaknya ZnO yang terbentuk adalah :
2 x 0,219 mol = 0,438 mol
= 0,438 mol x 81,4 gr/ mol
= 35,6 gram ZnO
♣ PERSEN HASIL ♣ Hasil teoritis : adalah banyaknya produk yang diperoleh
dari reaksi yang berlangsung sempurna.
Hasil teoritis dihitung dari “ Pereaksi Pembatas “
Persen hasil (%) = Produk nyata x 100 %
Produk teoritis
Contoh soal :
Etilen (C2H4) sebanyak 3, 86 gr dibakar dengan 11, 84 gr O2 diudara. Jika CO2 yang terbentuk 6,96 gr. Hitunglah % hasil.
Solusinya : Reaksi : C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O
Jumlah mol C2H4 = 3,86 = 0,1378 mol
28
Jumlah mol O2 = 11,84 = 0, 370 mol
32
Sesuai dengan persamaan reaksi diatas :
0,1378 mol C2H4 akan bereaksi dengan 3 x 0,370 mol O2
= 0,4314 mol O2., sedangkan O2 yang tersedia hanya 0,370 mol,, berarti O2 adalah “ Pereaksi Pembatas “. Dan persen hasil (%) ditentukan oleh mol O2.
Jadi gas CO2 yang dihasilkan ( menurut perhitungan) adalah :
= 2/3 x 0, 370 mol = 0,2467 mol CO2
= 0,2467 mol x 44 gr = 10,85 gr.
Produk CO2 yang nyata = 6,96 gr.
maka :
Persen (%) hasil = 6,96 gr x 100% = 64 %
10,85 gr