Stoikiometri 1
Stoikiometri Stoikiometri :
Stoichion artinya unsur Metron artinya pengukuran
Mengapa kita harus mempelajari stoikiometri? • 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? !ntuk menja"ab pertanyaan itu kita memerlukan stoikiometri. Stoikiometri erat kaitannya dengan perhitungan kimia. !ntuk menyelesaikan soal#soal perhitungan kimia digunakan asas#asas stoikiometri yaitu • persamaan kimia dan konsep mol. • aplikasi stoikiometri pada perhitungan kimia beserta contoh soal dan cara menyelesaikanny menyelesaikannya. a.
Stoikiometri Stoikiometri :
Stoichion artinya unsur Metron artinya pengukuran
Mengapa kita harus mempelajari stoikiometri? • 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? !ntuk menja"ab pertanyaan itu kita memerlukan stoikiometri. Stoikiometri erat kaitannya dengan perhitungan kimia. !ntuk menyelesaikan soal#soal perhitungan kimia digunakan asas#asas stoikiometri yaitu • persamaan kimia dan konsep mol. • aplikasi stoikiometri pada perhitungan kimia beserta contoh soal dan cara menyelesaikanny menyelesaikannya. a.
$
%
&
'
(ubungan massa#mol#jumlah molekul#)olume
Ar ATAU Mr
Persen komposisi senya"a Persen komposisi *percent composition+ : persentase massa dari tiap unsur yang terkandung dalam suatu senya"a.
,imana n adalah jumlah mol unsur dalam - mol senya"a.
ontoh : -. ,alam - mol (idrogen Peroksida *(/0/+ terdapat / mol atom 0. Massa molar dari (/0/ ( dan 0 berturut# turut adalah $%1/ g -112 g dan -' g. 3adi persen komposisi (/0/ dapat dihitung sbb :
/. a. (itunglah berapa persen air dalam 4a /S0%.-1(/0 b. massa air dalam / kg hidrat diatas 3a"ab : a. Massa - mol 4a/S0%.-1(/0 5 $// gr*Mr5/64a7S7%607/16(7-160+
b. (idrat mengandung &&89 air maka
CONTOH SOAL : -. (itung 9 4a S dan 0 dalam natrium sulat *4a/S0%+ /. a. (itunglah berapa persen air dalam 4a/S0%.&(/0 b. massa air dalam / kg hidrat diatas $. ;entukan rumus empiris senya"a yang mempunyai persen komposisi massa : <5/%=&9 Mn5$%==9 05%1&-9 %. (itunglah jumlah gram dari ;imbal *Pb+ dalam -/% gr mol timbal &. Berapakah massa *dalam gram+ satu atom iod *>+? '. Berapakah jumlah atom ( dalam =/& gr isopropanol $(20?
<04SP M0@ PA,A AS -.
Penerapan konsep mol pada gas
Persamaan gas ideal P 5 nC; C 5 tetapan gas 112/ @.atmD<.mol n 5 jumlah mol gas P 5 tekanan gas atm 5 )olume gas @ Pada tekanan standard -atm *-1-.$/& Pa+ dan suhu /=$ < *S;P+ satu mol gas menempati )olume //% @
-. ,engan menganggap bah"a udara mengandung /-9 *)ol 0ksigen+ hitung )olume udara yang diperlukan untuk membakar '11 m@ metana *(%+ dan $11 m@ asitelin */(/+ /. Bila hasil pembakaran pada no - digunakan untuk membuat asam sulat menurut reaksi : S0$ *g+7 (/0 *g+ ###### (/S0% *c+ ;entukan jumlah gas S0$ yang diperlukan serta berat asam sulat yang dihasilkan
/.
a. (itunglah dengan tepat massa /11 @ gas 0/ pada S;P b. (itung )olume pada S;P yang ditempati 8' gr 0/
$. (itunglah )olume *@iter+ yang ditempati oleh =% gr 0/ pada S;P
C!M!S S4EAFA •
Cumus empiris
Adalah rumus yang paling sederhana yang menyatakan perbandingan atom# atom dari pelbagai unsur pada senya"a. Cumus empiris dapat ditentukan dari data : -.
Macam unsur dalam senya"a *analisis kualitati+
/.
Persen komposisi unsur *analisis kuantitati+
$.
Massa atom relati unsur#unsur
Tentukan massa atau persen dan massa relatif setiap unsur
Bagi massa denga Mr didapat perbandingan mol atau perbandingan atom unsur Uba perbandingan men!adi bilangan sederana dg membagi dg bil" Bulat terke#il"
Bila asil $ang diperole berbentuk pe#aan kalikan dengan bilangan $ang mengasilkan
• Cumus Molekul Memberikan jumlah mol setiap jenis atom dalam satu mol molekul senya"a ,ata yang diperlukan : -. Cumus empiris /. massa molekul relati *kira#kira+
ontoh Soal -.
Suatu senya"a sebanyak -1 gr mengandung &/ gr seng 18' gr karbon dan $2% gr oksigen. (itung rumus empiris
Cumus empiris melalui percobaan Pembakaran --& gr alkanol menghasilkan // gr 0/ dan -$& gr (/0.
/. Suatu senya"a mengandung /2'9 magnesium -%$9 karbon dan &=-9 oksigen. (itunglah rumus empirisnya?Apabila massa rumus senya"a tersebut adalah 2%. (itunglah rumus molekulnya
Massa rumus empiris relati *Mg0$+ : /%7-/7*/6-'+52% *Mg0$+n52% n5Massa molekul : Mg0$
&. Cumus garam amonium besi *>>+ sulat adalah *4(%+/S0%GeS0%.n(/0. ;entukan harga n jika kristal ini mengandun air kristal sebanyak %/'9.
Senyawa
(NH4)2SO4FeSO4
Massa
57,4 gr
Massa rumus relative
284
umla! m"l #er$an%ingan m"l
H2O 42,6 gr 18
57,4
42,6
284
18
&,2 1
2,4 12
n
12
'umus ristal
(NH4)2SO4FeSO4 12H2O
04;0( S0A@ : -. Monosodium glutamat *MS+ zat penambah rasa makanan dinyatakan sebagai penyebab Hsindrom restoran inaI dengan gejala sakit kepala dan nyeri dada. MS mempunyai komposisi massa sbb: $&&- 9 J %==9 (J $=2&9 0J 2/89 4J dan -$'9 4a. Bagaimanakah rumus molekulnya jika massa molarnya sekitar -'8 gr? /. &1-2 gr kristal MgS0%. n (/0 dipanaskan. 3ika berat setelah pemanasan adalah /%%8 gr. Maka n adalahK $. Alkohol sinamat *cinnamic alcohol+ sebagian besar digunakan untuk parum terutama pada sabun dan kosmetik. Cumus molekulnya 8(-10 a. (itunglah persen komposisi massa dari ( dan 0 dalam senya"a ini b. Berapa molekul alkohol sinamat yang terkandung dalam sampel 1%'8 gr senya"a itu.
Menyetarakan Persamaan
•
<l0$
•
/(' 7
<l 7
0/
0/
0/ 7
(/0
@atihan -.
Al 7 l/
All$
/.
<40$ 7 (/S0%
$.
a0 7 S0/
aS0$
%.
$(2 7 0/
0/ 7 (/0
&.
($P0% 7 Al*0(+$
AlP0% 7 (/0
Stokiometri %
3umlah reaktan dan produk •
Semua logam alkali bereaksi dengan air menghasilkan gas hidrogen dan hidroksida logam alkali yang bersesuaian. Satu reaksi yang khas adalah antara litium dengan air /@i 7 /(/0
/@i0( 7 (/
a.
Berapa mol (/ akan terbentuk dari reaksi sempurna antara '/$ mol @i dengan air.
b.
Berapa mol (/ akan terbentuk dari reaksi sempurna antara 21&= gr @i dengan air.
c.
Berapa molar @i0( yang terbentuk dari larutan @i sebanyak 1./ M dalam $11 mililiter air ?
d.
Berapa tekanan gas (/ yang terbentuk dari soal di point pada bejana yang mempunyai )olume -.& @ dan suhu %&o?
a
mol H 2 yang terbentuk 6,2* mol Li x =
=
b
1 mol H 2
*,12 mol H 2
mol Li
=
8&,57 gr Li x
1 mol Li 6,+4 gr Li
=
11,61 mol Li
mol H 2 yang terbentuk 11,61 mol Li x =
=
2 mol Li
1 mol H 2 2 mol Li
5,8&5 mol H 2
massa H 2 yang terbentuk 5,8&5 mol H 2 x =
=
11,7 gr H 2
2 gr H 2 1 mol H 2
Pereaksi
Pembatas
:
Pereaksi
penentu
(patokan)
untuk pereaksi yang lain dan hasil reaksi. Biasanya yang merupakan pereaksi pembatas lebih awal habis.
Koefisien Reaksi
: Menunjukkan
perbandingan mol
at!at yang bereaksi. "ara Menentukan Reaksi Pembatas #. $entukan mol masing!masing pereaksi. %. Bagi mol dengan masing!masing koefisien reaksi a. &ika hasil baginya sama' maka semua pereaksi dapat
dijadikan pereksi pembatas dalam perhitungan. b. &ika hasil baginya berbeda' maka pereaksi yang hasil
baginya
paling
keil'
dijadikan
pembatas
Pereaksi pembatas dan hasil reaksi Ceaktan yang pertama kali habis digunakan pada reaksi kimia disebut pereaksi pembatas *limiting reagent+ Pereaksiberlebih *e6cess reagent+ adalah pereaksi yang terdapat dalam jumlah lebih besar daripada yang diperlukan untuk beraksi dengan sejumlah tertentu pereaksi pembatas. ontoh : /40*g+ 7 0/*g+
/40/*g+
Pada kondisi a"al terdapat 2 mol 40 dan = mol 0/. ;entukan yang mana dari kedua reaktan adalah pereaksi pembatasDhabis berekasi. &arena NO mengasilkan NO% dalam !umla $ang lebi ke#il' maka NO $ang merupakan pereaksi pembatas
$anya
: a.Reaktan manakah yang merupakan reaksi pembatas b.*itung massa urea yang terbentuk+ .Berapa banyak pereaksi berlebih(gram) yang tersisa pada akhir reaksi
Mula
,-'% gr
##/% gr
Bereaksi
0isa
1 Massa 2*- 3 ,-'% gram Mol 2*- 3 ,-'% 4 (#/5-) 3 -'/6% mol 2*1 Massa "7% 3 ##/% gram Mol "7% 3 ##/% 4 (#%5-%) 3 %8'988 mol "7% 1 Mol 2*- 4 Koef 2*- 3 -'/6% 4 % 3 #6'/# 1 Mol 4 Koef "7% 3 %8'988 4 # 3 %8'988
1 Mol (2*%)%"7
3 ; -'-6% 3 #6'/# mol
Massa (2*%)%"7 3 #6'/# ; ,< 3 ##%/'/, gram Maka =
Mula
% 2*-'/6%
Bereaksi -'/6% 0isa
5
"7% %8'998
(2*%)%"7 5 *%7
#6'/#
#6'/#
'%#/
#6'/#
#.Reaktan manakah yang merupakan reaksi pembatas yaitu 2*-. %.Massa urea yang terbentuk sebesar ##%/'/, gram. -.Banyak pereaksi berlebih(gram) yang tersisa pada akhir reaksi sebesar -#'/#, gram
-. !rea *4(/+/0 dibuat dengan mereaksikan amonia dan karbon dioksida 4($ 7 0/
*4(/+/0 7 (/0
Pada satu proses '$=/ gr 4($ bereaksi dengan --%/ gr 0/ a. Ceaktan manakah yang merupakan pereaksi pembatas? b. (itung massa !rea yang terbentuk c. Berapa banyak pereaksi berlebih *gram+ yang tersisa pd akhir reaksi? d. 3ika reaksi dijalankan sampai kon)ersi 219 tercapai hitung jumlah mol dari masing/ komponen yang tersisa
-. Setarakan reaksi /4($ 7 0/
*4(/+/0 7 (/0
/. !bah masing#masing pereaksi menjadi mol : mol NH *
mol CO2
=
=
6*7,2 x
1142 x
1 17,&*
=
1 44,&1
=
*7,42mol
25,+2 mol
$. menetukan pereaksi pembatas *7,42 molNH * x
1142 mol CO2 x
1 mol ( NH 2 ) 2 CO 2 mol NH *
1 mol ( NH 2 ) 2 CO 1 mol CO2
=
=
18,71mol
&arena NH( mengasilkan urea dalam !umla $ang lebi ke#il' maka NH( $ang merupakan pereaksi pembatas
25,+5mol ( NH 2 ) 2 CO
%. Mol *4(/+/0 yang terbentuk didapat berdasarkan pereaksi pembatas &.
Persen hasil Jumlah pereaksi pembatas pada awal reaksi menentukan hasil teoritis (theoretical yield) dari reaksi tersebut. Yield : jumlah produk yang akan terbentuk jika seluruh pereaksi pembatas terpakai pada reaksi. Pada prakteknya, jumlah produk yang didapat lebih kecil daripada hasil teoritis. Maka dipakai hasil sebenarnya (actual yield) : jumlah produk sebenarnya yang dihasilkan dari suatu reaksi. ntuk menentukan persen hasil dari suatu reaksi : perbandingan hsil sebenarnya terhadap hasil teoretis.
! "itanium adalah logam yang kuat, ringan, dan tahan terhadap korosi, digunakan dalam pembuatan roket, pesawat, mesin jet, dan rangka sepeda. #ogam ini diperoleh dari reaksi antara titanium ($%) klorida dengan magnesium cair pada suhu antara &' dan **' "il+(g) Mg(l)
"i(s) Mgl- (l)
alam suatu operasi industri, /,+' 0 *1 gr "il+ direaksikan dengan *,*/ 0 *1 gr Mg (a) 2itunglah hasil teoritis dari "i dalam gram (b) 2itunglah persen hasil jika ternyata didapatkan 1,&* 0 * 3 gr "i
-. Setarakan reaksi /;il% 7 /Mg
;i 7 /Mgl/
/. !bah masing#masing pereaksi menjadi mol :
mol TiCl 4
=
*,54 x1& x
mol Mg 1,1* x1&7 x =
1
7
18+,7
1 24,*1
=
=
5
1,87 x1& mol
4,65 x1&5 mol
$. menetukan pereaksi pembatas 5
1,87 x1& mol TiCl 4 x
4,65 mol Mg x
1 mol Ti 1 mol TiCl 4
1 mol Ti
2 mol Mg
=
=
5
1,87 x1& mol Ti 5
2,** x1& mol Ti
&arena TiCl) mengasilkan urea dalam !umla $ang lebi ke#il' maka T*Cl) $ang merupakan pereaksi pembatas
% hasil teoritis ;i yang terbentuk : *hasil teoritis5hasil stoikiometri+ 5
1,87 x1& mol Ti x
47,88 1
=
&. menentukan persen hasil hasil
hasil sebenarnya =
hasil teoritis
7,+1 x1&5 8,+5 x1&
6
=
88,4
6
8,+5 x1& gr Ti
Ceaksi serentak ontoh reaksi serentak Sebanyak 1=-1 gr contoh logam campuran Magnesium yang mengandung =19 Al dan $19 Mg bereaksi dengan (l*aL+ berlebih berapakah massa (/ yang terbentuk? 3a"ab: /Al 7 '(l
/All$ 7 $(/
Mg 7 /(l
Mgl/ 7 (/
;entukan massa tiap logam berdasarkan persen komposisinya Al5=19 6 1=- gr 5 1%8= gr 5 11-2% mol Mg 5 $19 6 1=- gr 5 1/-$ gr 5 1112== mol Berdasarkan reaksi dapat ditentukan jumlah mol (/ yang dihasilkan: oleh Al 5 11-2% mol 6 $D/ 5 11/=' mol (/ oleh Mg 5 1112== mol 6 -D- 5 1112== mol (/ 3umlah keseluruhan (/ 5 111$'% mol (/ Bila (/ dinyatakan dalam gram 5 111$'% 6 / 5 11=$& gr (/
;!AS : ;eori dan kerjakan soal Pereaksi Pembatas dan (asil Ceaksi -. Ceaksi antara aluminium dan besi *>>>+ oksida menghasilkan suhu mendekati $111 dan digunakan untuk pengelasan logam /Al 7 Ge/0$
Al/0$ 7 /Ge
Pada satu proses -/% gr Al bereaksi dengan '1- gr Ge/0$ a. Ceaktan manakah yang merupakan pereaksi pembatas? b. (itung massa Al/0$ yang terbentuk c. Berapa banyak pereaksi berlebih *gram+ yang tersisa pd akhir reaksi?
