STOIKIOMETRI

Stoikiometri adalah ilmu yang mempelajari hubungan kuantitatif dalam suatu

reaksi kimia. Kata Stoikiometri berasal dari kata Yunani stoicheion yang berarti unsur

dan kata metron yang berarti pengukuran. Stoikimetri berhubungan segala sesuatu

aspek kuantitatif, komposisi dan reaksi kimia dengan cara perhitungan kimia untuk

menimbang dan menghitung spesi-spesi kimia.

4.1 Hukum-hukum Dasar Kimia

a. Hukum Kekekalan Massa (Lavoiser, 1783)

“ Materi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, dimana dalam

setiap reaksi kimia tidak dapat dideteksi perubahan massanya”.

Pada setiap reaksi kimia, massa zat-zat yang bereaksi adalah sama dengan

massa produk setelah reaksi.

Ex. Mg + Cl2 MgCl2

1 g 2 g 3g

b. Hukum perbandingan tetap (Proust, 1799)

Setiap reaksi kimia, massa zat yang bereaksi dengan sejumlah tertentu zat lain,

selalu tetap atau suatu zat murni selalu terdiri atas unsur-unsur yang sama, yang

tergabung dalam perbandingan tertentu.

Ex:

a. Air dengan rumus H2O mempunyai berat molekul (Mr) = 18. Perbadingan antara

hidrogen (H) dan Oksigen (O) adalah:

% H =

% O =

Jadi perbandingan antara H dan O dalam air adalah 11,1 : 88,9 = 1: 8

c. Hukum perbadingan berganda

Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, maka perbandingan

massa unsur yang satu yang bersenyawa dengan unsur lain yang massanya tertentu

merupakan bilangan bilangan bulat yang sederhana.

Ex:Air raksa (Hg) dan klor dapat membentuk dua senyawa. Pada senyawa pertama

0,66 g Hg bergabung dengan 0.188 g klor. Dalam senyawa kedua 1,0 g Hg dengan

0,355 g Cl. Apakah data diatas sesuai dengan hukum perbandingan berganda!

Senyawa Hg Cl Perbandingan Hg/Cl

I 0,667 g 0,118 g 1 : 0,177

II 1,00 g 0,355 1 : 0,355

Jadi jumlah klor yang bergabung dengan 1 g Hg berbanding : 0,177 : 0,355 = 1:2

(HgCl dan HgCl2).

d. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac, 1808)

Perbandingan volume gas-gas sesuai dengan koefisien masing-masing gas.

Volume gas-gas yang terlibat dalam suatu reaksi kimia pada suhu dan tekanan yang

sama berbanding sebagai bilangan bulat yang sederhana. Untuk menentukan buah gas

(misalnya gas A dan gas B) dalam suatu persamaan reaksi, berlaku rumus sebagai

berikut:

Ex:

1. Sebanyak 3 Liter gas propana C3H8 dibakar sempurna dengan gas oksigen,

menghasilkan gas CO2 dan uap air (H2O). Hitung:

a. Berapa liter gas oksigen yang diperlukan?

b. Berapa liter gas CO2 yang dihasilkan?

c. Berapa liter uap air yang terbentuk?

Jawab:

C3H8 + 5O2 3 CO2 + 4H2O

a. Volume O2 =

=

b. Volume CO2 =

=

c. Volumw H2O =

=

e. Hukum Avogadro (1811)

Tahun 1811 Amedeo Avogadro seorang ahli fisika bangsa Italia mengemukakan

yang dikenal dengan hipotesis Avogadro,

“Gas-gas yang volumenya sama jika diukur pada temperatur dan tekanan yang

sama, mengandung jumlah molekul yang sama pula”

avogadro menjelaskan percobaan Gay Lussac dengan mengangap partikel-

partikel gas tidak sebagai atom-atom, tetapi sebagai molekul-molekul. Dengan

anggapan tersebut berarti gas hidrogen dianggap sebagai molekul H2 dan gas klorin

dianggap sebagai molekul Cl2 dan gas hidrogen klorida (HCl) sebagai molekul HCl.

Persamaan reaksi sebagai berikut:

H2(g) + Cl2 HCl

1 Liter H2 + 1 Liter Cl2 2 Liter HCl

1 molekul H2 + 1 molekul Cl2 2 molekul HCl

perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan gas-gas hasil reaksi jika diukur

pada temperatur dan tekanan yang sama akan sesuai dengan perbandingan jumlah

molekulnya dan sama dengan perbandingan koefisien reaksinya.

Contoh:

Reaksi berikut diukur pada temperatur dan tekanan yang sama.

1. N2(g) + O2(g) 2NO(g)

1 vol nitrogen + 1 vol oksigen 2 Vol nitrogen oksida

1 n molekul nitrogen 1 n molekul oksigen 2 n molekul nitrogen oksida

1 molekul 1 molekul 2 molekul

2. 3H2 + N2 2 NH3(g)

3 vol hidrogen + 1 vol nitrogen 2 Vol amoniak

3 n molekul hidrogen 1 n molekul nitrogen 2 n molekul

3 molekul 1 molekul 2 molekul

4.2. Reaksi dan Perhitungan Kimia

4.2.1 Rumus Kimia

Rumus kimia suatu zat menyatakan jenis dan jumlah relatif atom yang terdapat

dalam zat tersebut. Dengan mengunakan tanda atom,maka rumus kimia dapat denga

mudah da singkat ditulis. Rumus kimia zat dapat berupa rumus molekul atau rumus

empiris.

a. Rumus molekul (RM)

Rumus molekul menyatakan jenis dan jumlah atom dalam molekul itu.penulisn

rumus molekul senyawa dilakukan degan menuliskan ambang unsur-unsur

penyusunnya dan masing-masing lambang diberi bilangan indeks yang menunjukkan

jumlah atom unsur tersebut dalam tiap molekul.

Rumus molekul menyatakan susunan sebenarnya dari molekul zat.

Contoh :

1. Atom Na bergabung dengan atom Cl membentuk NaCl (natrium klorida) yang

merupakan rumus kimia atau rumus senyawa.

2. Rumus molekul air = H2O, berarti susunan dari 2 atom H dan 1 atom O

3. 4 H2O, artinya 4 molekul air terdiri dari 8 atom H dan 4 atom O. Angka didepan

rumus kimia disebut bilangan koefisien yang artinya jumlah molekul.

b. Rumus Empiris (RE)

Rumus empiris merupakan rumus perbandingan paling sederhana unsur-unsur

dalam rumus kimia. Rumus kimia mempunyai perbandingan jumlah atom-atomnya

merupakan perbandingan yang paling sederhana. Contoh: H2O, NaCl, CO2, CH, dll.

c. Massa Atom Relatif (Ar) dan Massa Molekul Relatif (Mr)

Massa atom relatif (Ar) menyatakan perbandingan massa rata-rata satu atom

suatu unsur terhadap massa satu atom C-12. Massa satu atom unsur sangat kecil,

untuk menyatakan massa suatu atom digunakan massa atom relatif yang penulisan

lambangnya Ar . Pengukuran massa atom relatif tidak dapat ditentukan secara langsug

dengan cara menimbang, melainkan dengan cara membandingkan atom tersebut dengan

standar massa atom.

Sejak tahun 1961 oleh IUPAC (International Union of Pure and Applied

Chemistry) merupakan badan kimia internasional dunia, dimana para ahli mula memilih

atom hidrogen sebagai standar karena atom hidrogen berukuran paling kecil. Massa

atom relatif hidrogen ditetapkan sebesar 1 (satu) dan massa atom relatif unsur lainnya

dibandingkan terhadap massa atom relatif hidrogen. Selanjutnya para ahli menetapkan

atom unsur oksigen sebagai standar dengan massa relatif 16. Satuan Ar adalah g/mol.

Massa atom relatif dapat dilihat dari sitem periodik.

Massa molekul relatif (Mr) adalah bilangan yang menyatakan harga

perbandingan massa 1 molekul suatu senyawa. Secara umum massa molekul relatif (Mr)

sama dengan jumlah massa atom relatif (Ar)dari semua atom penyusunnya.

Mr = Ar A + Ar B + Ar ….

Mr = jumlah Ar

Contoh :

1. Berapa massa molekul relatif glukosa (C6H12O6), jika diketahui Ar H =1; C = 12;

O = 16g/mol?

Jawab:

Mr C6H12O6 = (6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x ar O)

= (6x12) +(12x1) + (6x16)

= 72 + 12 + 96

= 180 g/mol

2. Berapa massa molekul relatif (Mr) dari senyawa Al2(SO4), jika diketahui Ar Al

= 27; S= 32; O = 16?

d. Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi adalah ukuan kemampuan suatu atom untuk melepaskan atau

menerima elektron dalam pembentukan suatu senyawa.harga bilangan oksidasi

menunjukkan banyaknya elektron yang dapat dilepaskan atau dapat diterima,harga ini

dapat positif dapat pula negatif. Jika bertanda positif berarti atom melepaskan elektron

dan jika bertanda negatif artinya atom menerima elektron.

Aturan penentuan bilangan oksidasi unsur-unsur

1. Bilangan oksidasi unsur bebas = 0

Ex:

Biloks Na dalam Na = 0

Biloks Ca dalam Ca = 0

2. Bilangan oksidasi logam selalu bertanda positif.

Ex:

Al = +3

Ag = +1

Zn = +2

Ni = +2

Sn = + 2 dan +4

Pb = +2 dan +4

3. Bilangan oksidasi suatu unsur dalam suatu ion monoatom sama dengan muatan

ionnya.

Ex:

Biloks Na dalam Na+1 = +1

Biloks Ca dalam Ca+2 = +2

Biloks Cl dalam Cl-1 = -1

4. Bilangan oksidasi golongan halida (F, Cl, Br, I) = -1

5. Bilangan oksidasi golongan IA = +1, golongan IIA = +2

6. Bilangan oksidasi dalam suatu senyawa = 0

4.2.2 Persamaan Reaksi Kimia

Reaksi kimia biasanya dinyatakan dengan persamaan kimia.cara penulisan didasari

atas hukum kekalan massa. Antara zat produk denan zat reakstan dihubungkan dengan

tanda panah ().

Contoh :

Reaksi antara hidrogen dan oksigen membentuk air.

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)

Reaktan Produk

Keterangan:

1. Zat-zat yang berada sebelum tanda panah disebut reaktan, yaitu 2H2(g) + O2(g)

2. Zat-zat yang berada sesudah panah disebut produk yaitu 2H2O(l).

3. Angka didepan zat disebut koefisien reaksi

4. Angka dibelakang zat disebut indeks

5. Persamaan reaksi yang jumlah atom unsur-unsunya sama dikedua ruas reakstan =

produk) disebut reaksi setara

6. Tanda wujud dari zat dalam persamaan reaksi ditulis sebagai berikut:

(s) = padat (g) = gas

(l) = cair (aq) = larautan dalam air

7. Harga-harga koefisien reaksi dalam persamaan reaksi dapat

menunjukkanperbandingan molekul atau mol

Pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa zt, karena dalam reaksi kimia

hanya terjadi penyusunan kembali atom-atom zat pereaksi membentuk susunan baru dalam

zat hasil reaksi. Sehingga tidak ada atom yang hilang atau tercipta. Oleh karena itu jumlah

atom-atom sebelah kiri tanda panah harus sama dengan jumlah atom-atom disebelah kiri

tanda panah harus sama dengan jumlah atom-atom disebelah kanan tanda panah untuk

menyamakan jumlah atom-atom tersebut maka pada persamaan reaksi didepan lambang

tiap zat, harus diberi koefisien.

4.2.3 Konsep Mol

Mol (n) adalah satuan jumlah zat dalam perhitungan kimia. Sedangkan massa

molar (n) menunjukkan massa satu mol zat yang dinyatakan dalam gram (g). Untuk

menyatakan jumlah zat yang diperlukan suatu satuan jumlah zat yang menyatakan berapa

gram zat-zat tersebut mengandung partikel-partikel yang sama jumlahnya. Jika dalam

kehidupan sehari-hari ada satu lusin, satu kodi dan lain-lain.

1 mol zat (unsur, senyawa) adalah sekian gram zat tsb yang mengandung 6,02 x 1023

partikel (L = bilangan avogadro) zat tersebut (ion, atom atu molekul).

1 mol zat = Ar/Mr gram zat tersebut

1 mol zat = 6,02 x 1023 partikelzat tersebut

1 mol gas = 22,4 liter pada 00 C dan 1 atm

Keterangan :

n = mol

L = bilangan avogadro (6,02 x 1023 (partikel/mol atau moleku/mol)

Ar = massa atom relatif (g/mol)

Mr = massa molekul relatif (g/mol)

Ex.

1. Berapa molekul terdapat dalam 1,05 mol gas nitrogen (N2), jika L = 6,02 x 1023

partikel/mol)?

Jawab:

Jumlah partikel = n x L

= 1,05 mol x 6,02 x 1023 molekul N2 = 6,32 x 1o23 molekul

Jumlah partikel = mol x Lgram = mol x Ar atau Mr

mol (n) =

2. Berapa mol terdapat dalam 2,4 gram magnesium (Ar Mg = 24 g/mol)

Jawab:

Mol =

3. Berapa mol terdapat dalam 3,2 gram BaSO4 (Ar Ba = 137; S = 32; O = 16 g/mol)

Jawab :

Mol =

4.2.4 Hukum-hukum gas yang berhubungan dengan konsep mol

Pada saat gas-gas pada temperatur dan tekanan tertentu ditemkan bahwa 1 mol gas

yang diukur pada keadaan tertentu. Volume molar gas menunjukkan volum satu mol gas

dalam keadaan standar. Yang dimaksud dengan keadaan standar adalah pengukuran yang

dilakukan dengan temperatur 00C dan tekanan 1 atmosfer, biasanya disebut dengan STP

(Standard Temperatur and Pressure).

Volume gas bergantung pada suhu dan tekanan:

1. Keadaan standar, (STP) (00C, 1 atm)

2. Keadaan kamar (RTM = 250C, 1 atm)

3. Pada suhu dan tekanan tertentu

4. Adanya gas pembanding, 2 gas pada P dan

T yang sama.

Keterangan:

P = tekanan (atm)

V = volume (L)

n = mol

R= tetapan gas (0,08205 L atm/mol K

T = Temperatur dalam skala Kelvin (K)

Contoh Soal:

1. Tentukan volume 0,01 mol gas metana (CH4) pada STP?

Jawab:

V = mol x Vol STP

Vol = mol x 22,4 L/mol

Vol = mol x 24 L

PV = n RT

=

2. Hitung volume 4,4 gram gas karbon dioksida (CO2) yang diukur pada keadaan

standar?

Jawab:

V = mol x Vol STP

=

3. Berapa volume 3 mol gas nitrogen pada temperatur 270C tekanan 1 atm?

Jawab:

PV = nRT

V =

4. Gas CO2 pada temperatur 270C dan tekanan 2 atm mempunyai volume 8,2 L.

Hitung massa gas tersebut?

Jawab:

PV = nRT

n =

n =

massa CO2 =