STOIKIOMETRI

Kata stoicheion dalam bahasa Yunani berarti unsur dan metron yang berarti mengukur. Istilah stoikiometri (stoichiometry) secara harfiah berarti mengukut unsur. Tetapi secara praktis, stoikiometri meliputi semua hubungan kuantitatif yang melibatkan massa atom dan massa rumus, rumus kimia, dan persamaan kimia (Petrucci et al., 2011). Dalam materi pokok stoikiometri membahas tentang hubungan massa antar unsur dalam suatu senyawa atau stoikiometri senyawa dan antar zat dalam suatu reaksi atau stoikiomeri reaksi (Utami et al., 2009). Sebelum dapat memahami perhitungan stoikiometri, diharuskan memahami hukum-hukum dasar kimia terlebih dahulu.

1.    Hukum-Hukum Dasar Kimia

Pada awalnya, kimia hanya merupakan pengetahuan mencampurkan dan memisahkan zat-zat dengan perbandingan tertentu. Antoni Laurent Lavoisier yang menegaskan bahwa Kimia harus disajikan secara kuantitatif. Ia melakukan percobaan-percobaan teliti dengan mengukur jumlah zat secara tepat.

Pengukuran massa dalam reaksi kimia dimulai oleh Antoni Laurent Lavoisier (1743-1794) yang menemukan bahwa pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa (hukum kekekalan massa). Selanjutnya Joseph Louis Proust (1754-1826) menemukan bahwa unsur-unsur membentuk senyawa dalam perbandingan tertentu (hukum perbandingan tetap). Kemudian dalam rangka menyusun teori atomnya, John Dalton menemukan hukum dasar kimia yang ketiga hukum kelipatan perbandingan. Ketiga hukum tersebut merupakan dasar dari teori kimia yang pertama, yaitu teori atom yang dikemukakan oleh John Dalton sekitar 1803.

Menurut Dalton, setiap materi terdiri atas atom, unsur terediri atas atom sejenis, sedangkan senyawa terdiri dari atom-atom yang berbeda dalam perbandingan tertentu. Namun demikian, Dalton belum dapat menentukan perbandingan atom-atom dalam senyawa (rumus kimia zat). Penetapan rumus kimia zat dapat dilakukan berkat penemuan Gay Lussac dan Avogadro. Setelah rumus kimia senyawa dapat ditentukan, maka perbandingan massa antar atom (A_r) maupun antar molekul (M_r) dapat ditentukan. Pengetahuan tentang masa atom relatif dan rumus kimia senyawa merupakan dasar dari perhitungan kimia.

2.    Konsep Mol

Kuantitas SI yang menjelaskan banyaknya zat dengan cara mengaitkannya dengan banyaknya partikel zat itu dinamakan mol. Pada sistem SI, mol (mole) adalah banyaknya suatu zat yang mengandung entitas dasar (atom, molekul, atau partikel lain) sebanyak jumlah atomyang terdapat dalam tepat 12 g (atau 0,012 kg) isotop karbon-12. Jumlah atom sebenarnya di dalam 12 g karbon-12 ditentukan melalui percobaan. Jumlah ini disebut bilangan Avogadro (Avogadro’s Number) (N_A), untuk menghormati ilmuwan Italia, Amedeo Avogadro. Nilai yang diterima saat ini adalah.

N_A                  = 6,0221367 x 10²³mol^-1

Nilai N_A sering dibulatkan menjadi 6,022 x 10²³ mol^-1 atau bahkan 6,02 x 10²³ mol^-1. Satuan mol^-1 menegaskan bahwa entitas yang dihitung ada dalam satu mol.

Jika suatu zat mengandung atom dari satu isotop, maka

1 mol ¹²C = 6,02214 x 10²³ atom ¹²C = 12,0000 g

1 mol ¹⁶O = 6,02214 x 10²³ atom ¹⁶O = 15,9949 g

Sebagian besar unsur terdiri atas campuran dari dua atau lebih isotop sehingga atom-atom dalam suatu sampel unsur tidak semuanya memiliki massa yang sama, tetapi terdapat dalam proporsi alaminya. Jadi dalam satu mol oksigen, sebagian besar atom adalah karbon-12, tetapi beberapa adalah karbon-13. Dalam satu mol oksigen, sebagian besar atom adalah oksigen-16, tetapi sebagian adalah oksigen-17 dan beberapa oksigen-18. Akibatnya,

1 mol C = 6,02214 x 10²³ atom C = 12,011 g

1 mol O = 6,02214 x 10²³ atom O = 15,9994 g

a.    Massa Molar

Telah diketahui bahwa satu mol atom karbon-12 mempunyai massa tepat 12 g dan mengandung 6,022 x 10²³ atom. Massa dari karbon-12 ini adalah massa molar (molar mass) (M), didefinisikan sebagai massa (dalam gram atau kilogram) dari 1 mol entitas (seperti atom atau molekul) zat. Angka massa molar karbon-12 (dalam gram) sama dengan angka massa atomnya dalam sma. Demikian juga massa atom dari natrium (Na) adalah 22,99 sma dan massa molarnya adalah 22,99 gram; massa atom fosfor adalah 30,97 sma dan massa molarnya adalah 30,97 gram; dan seterusnya. Jika diketahui massa tom dari unsur, maka dapat diketahui juga massa molarnya.

Gambar 1. Hubungan antara massa (dalam gram) suatu unsur dan jumlah mol unsur tersebut, serta antara jumlah mol suatu unsur dan jumlah atom unsur tersebut. M adalah massa molar (g/mol) unsur dan N_A adalah bilangan Avogadro.

Jika diketahui massa atom dari atom-atom penyusun suatu molekul, kita dapat menghitung massa dari molekul tersebut. Massa molekul (molecular mass) (kadang disebut berat molekul) adalah jumlah dari massa-massa atom (dalam sma) dalam suatu molekul. Dari massa molekul dapat ditentukan massa molar dari suatu molekul atau senyawa. Massa molar suatu senyawa (dalam gram) sama dengan massa molekulnya (dalam sma). Misalnya, massa molekul air adalah 18,02 sma, maka massa molarnya adalah 18,02 g. Perhatikan bahwa 1 mol air beratnya 18,02 g dan mengandung 6,022 x 10²³ molekul H₂O, seperti halnya 1 mol unsur karbon mengandung 6,022 x 10²³ atom karbon.

b.   Volume Molar Gas

Volume suatu gas bergantung pada temperatur, tekanan, dan jumlah zatnya. Hubungan antara besaran-besaran tersebut untuk gas ideal dapat dinyatakan dengan persamaan gas ideal berikut.

PV = nRT

Keterangan:

P = tekanan (atm)

V = volume (L)

n  = jumlah mol gas (mol)

T = temperatur (K)

R = tetapan gas = 0,082 L atm mol^-1 K^-1

Volume molar didefinisikan sebagai volume satu mol zat dalam wujud gas. Adapun keadaan standar didefinisikan sebagai tekanan 1 atm (76 cmHg) dan temperatur 0ºC (273 K).

V STP = 22,4 L mol^-1

c.    Rumus Empiris dan Rumus Molekul

Rumus empiris merupakan rumus perbandingan jumlah mol unsur-unsur yang menyususn suatu senyawa. Menentukan rumus empiris berarti menghitung jumlah mol unsur-unsur dan dibandingkan. Dalam penentuan tersebut diperlukan sejumlah data, yaitu (1) massa unsur, perbandingan massa unsur atau presentase masa unsur yang menyusun senyawa; (2) massa atom relatif (A_r) unsur tersebut.

Adapun rumus molekul senyawa merupakan rumus kimia yang menggambarkan jumlah atom dan unsur penyusun senyawa. Dalam penentuan rumus molekul, perlu ditentukan terleih dahulu rumus empirisnya. Jika sudah diketahui rumus empirisnya, dapat ditentukan rumus molekulnya dengan menggunakan data massa molekul relatif (M_r).

d.   Senyawa Hidrat

Senyawa hidrat adalah senyawa yang mengikat molekul air. Molekul air yang teikat dinamakan molekul hidrat. Penentuan jumlah molekul hidrat yang terikat dapat dilakukan dengan cara memanaskan garam terhidrat (mengandung air) menjadi garam anhidrat (tidak mengandung air). Contoh senyawa yang mengandung molekul hidrat adalah Cr₂O_3•3H₂O (mengikat 3 molekul hidrat) dan Mn(NO­­₃)_2•6H₂O (mengikat 6 molekul hidrat).

e.    Persen Komposisi Senyawa

Pesen komposisi (percent compotition) adalah persentase massa dari tiap unsur yang tekandung dalam suatu senyawa. Persen komposisis diperoleh dengan membagi massa tiap unsur dalam 1 mol senyawa dengan massa molar senyawa tersebut dikalikan 100 persen. Secara matematis, persen komposisi sebuah unsur dalam suatu senyawa dapat dituliskan sebagai berikut.

Persen komposisi suatu unsur 

n adalah jumlah mol unsur dalam 1 mol senyawa.

3.    Perhitungan Kimia

a.    Hubungan Jumlah Mol, Partikel, Massa dan Volume Gas

Hubungan jumlah mol (n) dengan jumlah partikel (x) adalah sebagai berikut.

x = n x 6,022 x 10²³

Hubungan jumlah mol (n) dengan massa zat (m) adalah sebagai berikut.

m = n x M

dengan, m   = massa

n   = jumlah mol

M  = massa molar

Hubungan jumlah mol gas dan koefisien reaksi adalah sebagai berikut.

dengan, n₁   = jumlah mol yang diketahui

n₂  = jumlah mol yang ditanyakan

Pada temperatur dan tekanan yang sama, volume gas hanya bergantung pada jumlah molnya, sehingga berlaku hubungan.

b.   Pereaksi Pembatas

Reaktan dalam suatu reaksi biasanya tidak terdapat dalam jumlah stoikiometri (stiochiometric amounts) yang tepat, yaitu dalam perbandingan yang ditunjukkan oleh persamaan yang setara. Karena tujuan reaksi adalah menghasilkan kuantitas maksimum senyawa yang berguna dari sejumlah tertentu material awal, seringkali suatu reaktan dimasukkan dalam jumlah berlebih untuk menjamin bahwa reaktan yang lebih mahal seluruhnya diubah menjadi produk yang diinginkan. Konsekuensinya, beberapa reaktan akan tersisa pada akhir reaksi. Reaktan yang pertama kali habis digunakan pada reaksi kimia disebut pereaksi pembatas (limiting reagent), karena jumlah maksimum produk yang terbentuk tergantung pada berapa banyak jumlah awal dari reaktan ini. Jika reaktan telah digunakan semua, tidak ada lagi produk yang dapat terbentuk. Pereaksi berlebih (excess reagent) adalah pereaksi yang tedapat dalam jumlah lebih besar dari pada yang diperlukan untuk bereaksi dengan sejumlah tertentu pereaksi pembatas.

LATIHAN SOAL STOIKIOMETRI DAPAT DIUNDUH DISINI:
LATIHAN SOAL STOIKIOMETRI

need a help for PEMBAHASAN LATIHAN SOAL STOIKIOMETRI..??
>> send to my email ^_^