Stoikiometri

Unsur, Senyawa dan Formula

Unsur

Hanya terdiri dari atom tunggal

Molekul

Merupakan kombinasi dua atau lebih unsur-

unsur

Suatu senyawa biasanya dituliskan dalam

suatu Formula (Rumus Molekul).

dan Rumus Empirik untuk senyawa-senyawa

Ionik

Rumus Molekul dan Model

Penamaan Senyawa Molekul Biner

non-Logam + non-Logam

Untuk senyawa yang terbentuk dari dua unsur non-

Logam, maka unsur yang lebih bersifat logam

dituliskan terlebih dahulu.

Untuk menunjukkan jumlah suatu unsur pembentuk

molekul, maka digunakan angka Yunani.

Contoh,

mono = 1 ; di = 2 ; tri = 3 ; tetra = 4

penta = 5 ; heksa = 6 ; hepta = 7 ; okta = 8

Senyawa-Senyawa yang Umum

H2O

Air (water)

NH3

ammonia

N2O

dinitrogen monoksida

CO

karbon monoksida

CS2

karbon disulfida

SO3

sulfur trioksida

CCl4

karbon tetraklorida

PCl5

fosfor pentaklorida

SF6

sulfur heksaflorida

Logam + non-Logam (Senyawa Ionik)

Rumus senyawa : unsur LOGAM ditulis di depan

Contoh : Natrium klorida ditulis NaCl, bukan ClNa

Rumus senyawa ion ditentukan oleh perbandingan

muatan kation dan anionnya, sehingga bersifat netral

(muatan total = 0)

contoh:

Cu2+ + S2- CuS

Al3+ + SO42- Al2(SO4)3

Penamaan Senyawa Molekul Biner

Nama Senyawa : logam + nonlogam + ida

contoh : NaCl : natrium klorida CaCl2 : kalsium klorida

Na2SO4 : natrium sulfat

Note : jika logam memiliki lebih dari satu bilangan oksidasi, maka untuk membedakan bilangan oksi-dasinya, harus dituliskan dalam tanda kurung dengan angka romawi!!

Contoh : FeCl2 : besi (II) kloridaFeCl3 : besi (III) klorida

SnO : timah (II) oksida

Sn2O : timah (I) oksida

Tata Nama

NaCl

natrium klorida

Fe2O3

besi (III) oksida

N2O4

dinitrogen tetraoksida

KI

kalium iodida

Mg3N2

magnesium (II) nitrida

SO3

sulfur trioksida

Tata Nama

NH4NO3

ammonium nitrat

KClO4

kalium perklorat

CaCO3

kalsium karbonat

NaOH

natrium hidroksida

Aturan Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi unsur-unsur golongan IA : +1

Bilangan oksidasi unsur-unsur golongan II A : +2

Bilangan oksidasi unsur-unsur golongan VII A : -1,

kecuali jika berikatan dengan oksigen (Cl, Br, dan I)

Bilangan oksidasi unsur H : +1, kecuali jika berikat-

an dengan logam

Bilangan oksidasi unsur O : -2, kecuali jika berikat-

an dengan F atau membentuk senyawa peroksida

Bilangan oksidasi total untuk suatu senyawa = nol

Bilangan oksidasi total untuk ion poliatom =

muatannya

Muatan dari Beberapa Kation dan Anion

contoh:

NaCl O2F2

BO Na = +1 (golongan IA) BO F = -1

BO Cl = -1 (golongan VIIA) BO O = +1

MgO NaHBO Mg = +2 (golongan IIA) BO Na = +1

BO O = -2 BO H = -1

HClO2

BO H = +1

BO O = -2

BO Cl = +3

Contoh;

Hitunglah bilangan oksidasi dari logam Cu dalam

senyawa CuCl dan CuO!

Cu di dalam CuCl dan CuO merupakan unsur

logam yang bukan golongan IA atau IIA, maka

untuk mencari bilangan oksidasi Cu digunakan

bilangan oksidasi total untuk senyawa.

CuCl CuO

BO Cu + BO Cl = 0 BO Cu + BO O = 0

BO Cu + (-1) = 0 BO Cu + (-2) = 0

BO Cu = +1 BO Cu = +2

Contoh; untuk ion poliatom.

Hitunglah bilangan oksidasi unsur N pada ionNH4

+.

Karena dalam bentuk ion maka bilangan oksidasi total = muatannya.

NH4+

BO N + 4 BO H = +1 (muatan ionpoliatom)

BO N + 4 (+1) = +1

BO N = -3

PO43-

BO P + 4 BO O = -3

BO P + 4 (-2) = -3

BO P = + 5

Ion Poli atomik

Ammonium NH4+

perklorat ClO41-

cianida CN1-

hidroksida OH1-

nitrat NO31-

nitrit NO21-

sulfat SO42-

sulfit SO32-

karbonat CO32-

Fosfat PO43-

Fosfit PO33-

Menggambarkan reaksi kimia yang terdiri atas rumus kimia pereaksi dan hasil reaksi disertai koefisiennya masing-masing

PENTING!!!

Reaksi kimia mengubah zat-zat asal (pereaksi/reaktan) menjadi zat baru (produk).

Jenis dan jumlah atom yang terlibat dalam reaksi tidak berubah.

Ikatan kimianya yang berubah, dimana ikatan kimia pereaksi diputus dan terbentuk ikatan kimia baru dalam produknya.

PERSAMAAN REAKSI

PERSAMAAN REAKSI

Reaksi setara antara H2 dan O2

membentuk air.

2 H2 + O2 2 H2O

Perhatikan:

2 H2O

koefisien angka indeks

PENYETARAAN PERSAMAAN REAKSI

KIMIA

Contoh ;

Langkah 1: Al(s) + H2SO4(aq)

Al2(SO4)3(aq) + H2(g)

(belum setara)

Langkah 2: 2Al(s) + 3 H2SO4(aq)

Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g)

(setara)

LANGKAH-LANGKAH PENYETARAAN:

Tetapkan koefisien salah satu zat (biasanya yang paling kompleks), sama dengan 1, dan zat lain dengan abjad.

Setarakan lebih dahulu unsur yang berkaitan langsung dengan zat yang diberi koefisien 1.

3. Setarakan unsur lain. Biasanya unsur O diseta-rakan paling akhir.

PENYETARAAN PERSAMAAN REAKSI

KIMIA

SETARAKAN REAKSI:

Gas metana (CH4) dengan gas oksigen (O2) membentuk gas karbondioksida (CO2) dan uap air (H2O).

CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g)

1. Tetapkan koefisien CH4 = 1, yang lain dengan abjad.

1 CH4(g) + a O2(g) b CO2(g) + c H2O(g)

2. buat data jenis unsur dan banyak unsur, lalu setarakan (kiri = kanan)

atom kiri kanan

C 1 bH 4 2c

O 2a 2b + c

3. setarakan!!b = 1 2c = 4 2a = 2b + c

c = 2 2a = 2 (1) + 2a = 2

Maka,

1 CH4(g) + 2 O2(g) 1 CO2(g) + 2H2O(g)

SOAL LATIHAN :

C2H2(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l)

Al2(CO3)3(s) + H2O(l) Al(OH)3(s) + CO2(g)

Stoikiometri

stoi·kio·metri (Yunani, stoicheion : unsur atau bagian dan metron ; mengukur)

1. Perhitungan jumlah (kuantitas) dari reaktan dan produk di dalam suatu reaksi kimia.

2. Hubungan jumlah (kuantitas) antara reaktan dan produk di dalam suatu reaksi kimia.

Konsep MolChemist menggunakan suatu unit yang disebut

mol untuk menghitung zat kimia dengan menimbangnya

Mol : jumlah dari suatu zat dengan kandungan entitas yang sama dengan jumlah atom pada 12 g karbon-12

1 mol mengandung 6,022 x 1023 entitas (bilangan Avogadro, NA)

Jadi 1 mol karbon-12 mengandung 6,022 x 1023

atom-atom karbon

Atau 1 mol molekul H2O mengandung 6,022 x 1023

molekul-molekul H2O

Konsep Mol1 mol partikel suatu zat memiliki massa total yang tetap

= 7 gram = 4 gram

Analogi : gundu merah dan kuning memiliki massa yang fix

masing-masing sebesar 7 gram dan 4 gram

Karena massanya fix, kita dapat menghitung jumlahnya dengan

menimbangnya. Contoh : bila ditimbang 84 gram gundu merah

dan 48 gram gundu kuning artinya kita punya 12 buah gundu

merah dan 4 buah gundu kuning. Atau dengan komposisi massa

seperti itu kita memiliki rasio massa gundu merah : gundu kuning

sebesar 7:4Massa atom : merupakan harga rata-rata massa seluruh

isotop-isotopnya

Massa atom S selalu 32,07 amu (atomic mass unit)

Massa atom Fe selalu 55,85 amu

Konsep MolBagaimana hubungan antara massa dalam amu dengan massa

dalam gram?

Massa sebuah unsur tertentu dalam amu secara numerik

sama dengan massa satu mol unsur tersebut dalam gram

Artinya massa satu atom S = 32,07 amu dan massa 1 mol atom

S = 32,07 gram.

Hubungan serupa berlaku untuk suatu molekul

Massa sebuah molekul tertentu dalam amu secara numerik

sama dengan massa satu mol molekul tersebut dalam gram

Massa Molar

Massa Molar adalah merupakan jumlah seluruhmassa atom pembentuk molekul.

atau

Jumlah seluruh massa atom yang tertulis dalamformula (rumus molekul).

massa molar = Σ massa atomContoh,

HNO3

massa molar = massa atom H + massa atom N + 3massa atom O

= 1,008 + 14,0067 + 3 (15,9994)

Konsep Mol

MOL

MASSA S ENTITAS

/ Ar atau Mr

X Ar atau MrX NA

/ NA

/ NA X Ar (Mr)

/ Ar (Mr) X NA

Satu Mol dari Beberapa Molekul Ionik

CuSO4

KI

CoCl2CrCl3

K2Cr2O7

Contoh

Berapa jumlah mol molekul karbon dioksida yang terdapat dalam 10,00 g karbon dioksida?

Masa Molar CO2 = 1 (BA. C) + 2 (BA. O)

= 1 (12,011) + 2 (15,9997)

= 44,01 g/mol

Jumlah mol CO2 adalah ;

mol CO2 = 10,00 g

= (10,00 g)(1 mol/44,01 g)

= (10,00)(1 mol/44,01)

= 0,2272 mol

Persen Komposisi

Selain dengan melihat jumlah atom, rumus

molekul juga dapat dinyatakan dengan

persentase atom-atom penyusunnya

Dalam CO2 terdapat 27,3 % atom karbon dan

72,7 % atom oksigen

% massa A =Total massa molar senyawa

massa atom A dalam senyawaX 100%

Persen Komposisi

Persen Komposisi adalah, penggambaran sua-

tu senyawa berdasarkan jumlah relatif semua

unsur yang terdapat di dalam senyawa

tersebut.

Contoh: Berapa % komposisi dari kloroform, CHCl3,

yang merupakan zat anestesi (anesthetic) dalam

bidang Kedokteran?

Masa Molar CHCl3 = 1 (BA C) + 1 (BA H) + 3 (BA Cl)

= 1 (12,011) + 1 (1,00797) + 3 (35,453)

= 119,377 sma

% C = 12,011/119,377 x 100 = 10,061 % C

% H = 1,00797/119,377 x 100 = 0,844359 % H

% Cl = 3 x 35,453/119,377 x 100 = 89,095 % Cl

100.

% xMM

CBAC 100

.% x

MM

HBAH

100.

% xMM

ClBACl

Hukum Perbandingan Berganda

Jika dua jenis unsur dapat membentuk dua jenis atau lebih senyawa, maka perbandingan massa unsur yang terikat, merupakan bilangan bulat dan sederhana.

Catatan : massa unsur lainnya pada ke dua atau lebih molekul harus sama.

Contoh,

N dengan O dapat membentuk lebih dari dua senyawa, antara lain NO dan NO2.

apabila massa N pada ke dua senyawa itu sama maka perbandingan massa O dari ke dua senyawa tersebut adalah;

ONO : ONO2 = 1 : 2

RUMUS KIMIA

RUMUS MOLEKUL

Menyatakan jenis dan

jumlah atom tiap mole-

kul.

CH3COOH

C2H6

H2O

RUMUS EMPIRIS

Menyatakan perban-

dingan jenis dan jum-

lah paling sederhana

dari senyawa.

CH2O

CH3

H2O

NaCl

Rumus Empiris (Formula Empirik)

Rumus Empiris adalah suatu rumus kimia yang menyatakan perbandingan jenis dan jumlah atom yang paling kecil.

Contoh ;

CH2O

C3H8

H2O

contoh;

Asetilena, C2H2, and benzena, C6H6,

memiliki rumus empiris yang sama,

yaitu :

Asetilena C2H2

Benzena C6H6

Rumus empiris CH

Contoh Rumus Empirik

Rumus Molekul Rumus Empirik Faktor Perkalian

C2H6 CH3 2

H2O2 HO2

C6H6 CH6

S8 S8

C2H6O C2H6O 1

Perhitungan Stoikiometri dari Reaksi Pembakaran

Contoh.

Asam Askorbat (Vitamin-C) terdiri dari 40,92 % C,

4,58 % H dan 54,50 % O (persen berat). Hasil analisa

berat molekul vitamin C adalah 176 amu. Apa rumus

empirik dan rumus molekul vitamin C tersebut?

Jawab.

Jika diumpamakan berat vitamin C adalah 100 g maka

dalam vitamin C terdapat,

atom C = 40,92 % x 100 g = 40,92 g

atom H = 4,58 % x 100 g = 4,58 g

atom O = 54,50 % x 100 g = 54,50 g

Sehingga jumlah mol masing-masing unsur adalah,

atom C = 40,92 g x (1 mol/12,011 g) = 3,407 mol C

atom H = 4,58 g x (1 mol/1,008 g) = 4,544 mol H

atom O = 54,50 g x (1 mol/15,9997 g = 3,406 mol O

Berdasarkan jumlah mol masing-masing unsur, maka

didapat rumus empirik seperti,

C3,407H4,544O3,406

Kemudian rumus empirik tersebut disederhanakan

dengan cara membagi angka-angka tersebut

dengan angka yang terkecil (yaitu, 3,406) dan

didapat.

C = 3,407 mol : 3,406 mol = 1,0

H = 4,544 mol : 3,406 mol = 1,333

O = 3,406 mol : 3,406 mol = 1,0

Sehingga didapat rumus empirik,

C1,0H1,333O1,0

Namun karena rumus empirik tidak boleh terdapat bilangan pecahan, maka angka tersebut harus di-jadikan bilangan bulat dengan mengkalikannya dengan angka 3. Sehingga rumus empirik vitamin C tersebut menjadi,

C3H4O3

Perhitungan Rumus Molekul Vitamin C,

Diketahui pada soal ; Berat Molekul asam askorbat

(vitamin C) adalah sebesar 176,0 sma.

Berdasarkan rumus empirik vitamin C yang didapat

yaitu, C3H4O3 maka Berat molekul nya adalah,

(3 x BA C) + (4 x BA H) + (3 x BA O) =

(3 x 12,011) + (4 x 1,008) + (3 x 15,9997) = 88,062 sma

Berat molekul rumus empirik terlihat lebih kecil diban-

dingkan berat molekul hasil analisa (diketahui 176

sma). Perbandingannya adalah,

176,0 sma/88,062 sma = 2,0

Berarti rumus empirik yang didapat adalah sete-

ngah dari berat molekul sebenarnya, sehingga

rumus empirik harus dikalikan 2 (dua) untuk

mendapatkan rumus molekul yang sebenarnya,

sehingga didapatkan,

Rumus Molekul Asam Askorbat (Vitamin C) adalah,

2 x C3H4O3 = C6H8O6

Alur Perhitungan

Rumus Empirik dan Rumus Molekul

% Berat Unsur-Unsur

Umpamakan 100 gram

Hitung Berat Setiap Unsur (gram)

Gunakan Berat Atom

Hitung Jumlah mol Setiap Unsur

Hitung Perbandingan Setiap mol Unsur

Rumus Empirik

Samakan Berat Molekul Rumus Empirik dengan Berat Molekul yang Diketahui

Rumus Molekul

Alat Analisa Pembakaran

Perhitungan Stoikiometri dari Reaksi

Pembakaran

contoh

Asam askorbat (vitamin C) diketahui

mengandung unsur C, H, dan O. Sebanyak

6,49 mg sampel asam askorbat dibakar di

dalam analyzer C-H. Kenaikan masa dari

tiap tabung absorpsi menunjukan terbentuk-

nya 9,74 mg CO2 dan 2,64 mg H2O.

Tentukanlah rumus empiris senyawa asam

askorbat?

Reaksi persamaan pembakaran:

Sampel + O2 CO2 + H2O

Diketahui :

Sampel = 6,49 mg

CO2 = 9,74 mg

H2O = 2,64 mg

Unsur C dibakar membentuk CO2, maka massa unsur C :

(9,74 mg CO2)(12,01 g/mol C) mg C = = 2,66 mg C

(44,01 g/mol CO2)

2,66-mg C %C = x 100 = 41,0 % C

6,49 mg sampel

(2,64 mg H2O)(2,016 g/mol H) mg H = = 0,295 mg H

(18,016 g/mol H2O)

0,295 mg H % H = x 100 = 4,55% H

6,49 mg sampel

Unsur O di dalam sampel adalah:

Sampel = massa C + massa H + massa O

6,49 = 2,66 + 0,295 + massa O

Massa O = 6,49 – (2,66 + 0,295)

= 3,535 mg

Unsur H dibakar akan membentuk H2O, maka massa

unsur H:

atau dihitung dengan cara:

C = 41,0 % H = 4,55%

% O = (100 - (41,0% C + 4,55% H) = 54,5% O

Rumus empiris : perbandingan mol masing-masing

unsur dalam senyawa ( baik dari

masa maupun persentase).

Maka:

% (%/Ar) disederhanakan

C 41,0 41,0/12,01 = 3,41 1,00 x 3 = 3

H 4,55 4,55/1,008 = 4,51 1,32 x 3 = 4

O 54,5 54,5/15,9994 = 3,40 1,00 x 3 = 3

Atau dengan menggunakan perbandingan mol

masa mol penyederhanaan

C 2,66 2,66/12,01 = 0,22 1,00 1,00 x 3 = 3

H 0,295 0,295/1,008 = 0,29 1,32 1,32 x 3 = 4

O 3,535 3,535/15,9994 = 0,22 1,00 1,00 x 3 = 3

Maka diperoleh:

C3H4O3

CONTOH

Pada pembakaran 9 gram senyawa

karbon (CxHyOz) dihasilkan 13,2 gram

gas CO2 dan 5,4 gram H2O.

Tentukan rumus empiris senyawa

tersebut!

Tentukan rumus kimianya jika Mrnya

180!

Hubungan Stoikiometri dalam Reaksi Kimia

Reaksi Pembatas

Pada reaksi yang sempurna umumnya seluruh pere-

aksi akan habis bereaksi tanpa sisa dan semuanya

berubah menjadi produk.

Namun ada beberapa reaksi yang menggunakan

salah satu pereaksi berlebih. Sehingga pada akhir

reaksi akan dihasilkan suatu produk yang bercampur

dengan salah satu pereaksi yang sisa.

Reaksi ini disebut “Reaksi Pembatas” atau

“Limiting Reagent”

Reaksi atau produk yang terbentuk ditentukan oleh

pereaksi yang berjumlah sedikit.

Contoh Reaksi Pembatas Untuk menghilangkan uap air di dalam pesawat ulang-

alik, maka digunakan LiO untuk menyerap uap air

tersebut.

Li2O(s) + H2O(g) 2 LiOH(s)

Untuk menghilangkan semua uap air maka digunakan

Li2O yang lebih banyak dari jumlah uap air.

Sehingga jumlah H2O menjadi pereaksi pembatas un-

tuk menghasilkan LiOH.

Jika untuk menghilangkan H2O sebanyak 9 mL, digu-

nakan Li2O sebanyak 57,35 gram, maka LiOH yang

terbentuk adalah,

Li2O(s) + H2O(g) 2 LiOH(s)

Jumlah uap air = 9 mL = 9 mL x 1,0 g/mL = 9 gram

= 9 g : 18 g/mol = 0,5 mol

Jumlah Li2O = 57,35 g : 29,881 g/mol

= 1,92 mol

Dari persamaan reaksi diketahui bahwa ;

1 mol Li2O bereaksi dengan 1 mol H2O membentuk 2 mol LiOH

Jika seluruh Li2O (1,92 mol) yang disediakan habis semuanya

bereaksi dengan H2O, maka H2O yang dibutuhkan juga sebe-

sar 1,92 mol.

Namun H2O yang tersedia hanya 0,5 mol (tidak cukup).

Untuk itu tidak mungkin Li2O habis semuanya bereaksi.

Kemungkinan terbesar H2O (0,5 mol) yang habis

bereaksi semuanya.

Karena jika H2O yang habis bereaksi, maka jumlah

Li2O yang dibutuhkan, tersedia dalam jumlah yang

cukup banyak (1,92 mol).

Jumlah Li2O yang bereaksi adalah sebesar 0,5 mol.

Sisa Li2O adalah ; 1,92 mol – 0,5 mol = 1,42 mol

Jumlah LiOH yang terbentuk adalah,

(1 mol Li2O bereaksi dengan 1 mol H2O membentuk 2 mol LiOH)

= 2 x 0,5 mol = 1,0 mol

= 1,0 mol x 23,94 g/mol = 23,94 gram

Persen Hasil (Percent Yield)

Hasil (produk) dari suatu reaksi kimia, dapat dihitung

secara teoritis.

Namun terkadang reaksi kimia tersebut tidak mengha-

silkan jumlah produk seperti yang diharapkan.

Untuk itu perlu dihitung persentase produk yang diha-

silkan dari reaksi kimia tersebut.

Perhitungan tersebut dinamakan “Persen Hasil”

% 100

x

TeoritisHasil

SebenarnyaHasilHasilPersen

Contoh Perhitungan Persen Hasil

Dari reaksi 6,02 g etana dengan khlorin, dihasilkan etil-

khlorida sebanyak 8,2 g. Hitung persen hasil etil khlorida.

C2H6 + Cl2 C2H5Cl + HCl

Jumlah C2H6 = 6,02 g = 6,02 g : 30,1 g/mol = 0,2 mol

Sesuai persamaan reaksi 1 mol C2H6 akan menghasil-

kan 1 mol C2H5Cl.

Jika C2H6 yang bereaksi adalah sebesar 0,2 mol, maka

C2H5Cl yang dihasilkan juga sebesar 0,2 mol.

Hasil C2H5Cl secara teoritis = 0,2 mol x 64,5 g/mol

= 12,9 g

Persen Hasil = 8,2 g / 12,9 g X 100 % = 63,57 %

Kadar Zat Dalam Campuran

% 100 X campuran massa

zat massa A zat Massa %

% 100 X campuran volume

Azat volume A Zat Volum %

Satuan yang umum digunakan untuk menyatakan

kadar salah satu zat yang terdapat di dalam suatu

campuran adalah,

Contoh :

Kandungan Oksigen di dalam udara adalah 20 %. Hitunglah

volume udara dalam liter yang mengandung 10 liter oksigen.

% 100 Xudara volume

O volume O Volume % 2

2

% 100 Xudara volume

L 10 % 20

Volume Udara = 50 L