Stoikiometri

Stoikiometri

OLEH: KALOLUS I SADAR1401051004

PENDIDIKAN FISIKA1Unsur, Senyawa dan FormulaUnsurHanya terdiri dari atom tunggal

MolekulMerupakan kombinasi dua atau lebih unsur-unsurSuatu senyawa biasanya dituliskan dalam suatu Formula (Rumus Molekul). dan Rumus Empirik untuk senyawa-senyawa Ionik2Rumus Molekul dan Model

3Penamaan Senyawa Molekul Binernon-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 = 84Senyawa-Senyawa yang UmumH2OAir (water)NH3ammoniaN2O dinitrogen monoksidaCOkarbon monoksidaCS2karbon disulfidaSO3sulfur trioksidaCCl4karbon tetrakloridaPCl5fosfor pentakloridaSF6sulfur heksaflorida

5Logam + non-Logam (Senyawa Ionik)

Rumus senyawa : unsur LOGAM ditulis di depan

Contoh : Natrium klorida ditulis NaCl, bukan ClNaRumus senyawa ion ditentukan oleh perbandingan muatan kation dan anionnya, sehingga bersifat netral (muatan total = 0)

contoh: Cu2+ + S2- CuS Al3+ + SO42- Al2(SO4)3Penamaan Senyawa Molekul Biner6Nama Senyawa : logam + nonlogam + ida

contoh : NaCl : natrium klorida CaCl2 : kalsium kloridaNa2SO4 : 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) kloridaSnO : timah (II) oksidaSn2O : timah (I) oksida7Tata NamaNaClnatrium klorida

Fe2O3besi (III) oksida

N2O4dinitrogen tetraoksidaKIkalium iodida

Mg3N2magnesium (II) nitrida

SO3sulfur trioksida8Tata NamaNH4NO3ammonium nitratKClO4kalium perkloratCaCO3kalsium karbonatNaOHnatrium hidroksida9Aturan Bilangan OksidasiBilangan oksidasi unsur-unsur golongan IA : +1Bilangan oksidasi unsur-unsur golongan II A : +2Bilangan 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 logamBilangan oksidasi unsur O : -2, kecuali jika berikat-an dengan F atau membentuk senyawa peroksidaBilangan oksidasi total untuk suatu senyawa = nolBilangan oksidasi total untuk ion poliatom = muatannya 10Muatan dari Beberapa Kation dan Anion

11contoh:

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 = +1BO O = -2 BO H = -1

HClO2 BO H = +1 BO O = -2BO Cl = +312Contoh; 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 13Contoh; untuk ion poliatom.Hitunglah bilangan oksidasi unsur N pada ion NH4+.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 = -3PO43-BO P + 4 BO O = -3BO P + 4 (-2) = -3BO P = + 514Ion Poli atomikAmmonium NH4+perklorat ClO41-cianida CN1-hidroksida OH1-nitrat NO31-nitrit NO21-

sulfatSO42-sulfitSO32-karbonatCO32-Fosfat PO43-Fosfit PO33-

15Menggambarkan 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 REAKSI16PERSAMAAN REAKSIReaksi setara antara H2 dan O2 membentuk air.2 H2 + O2 2 H2O

Perhatikan: 2 H2O koefisien angka indeks17PENYETARAAN PERSAMAAN REAKSI KIMIAContoh ;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) 18LANGKAH-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 KIMIA19

20SETARAKAN 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 kirikanan C 1 b H 4 2c O 2a 2b + c 213. setarakan!! b = 1 2c = 4 2a = 2b + c c = 22a = 2 (1) + 2 a = 2Maka,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)22Stoikiometristoikiometri (Yunani, stoicheion : unsur atau bagian dan metron ; mengukur)

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.23Konsep MolChemist menggunakan suatu unit yang disebut mol untuk menghitung zat kimia dengan menimbangnyaMol : jumlah dari suatu zat dengan kandungan entitas yang sama dengan jumlah atom pada 12 g karbon-121 mol mengandung 6,022 x 1023 entitas (bilangan Avogadro, NA)Jadi 1 mol karbon-12 mengandung 6,022 x 1023 atom-atom karbonAtau 1 mol molekul H2O mengandung 6,022 x 1023 molekul-molekul H2O 24Konsep Mol1 mol partikel suatu zat memiliki massa total yang tetap= 7 gram= 4 gramAnalogi : gundu merah dan kuning memiliki massa yang fix masing-masing sebesar 7 gram dan 4 gramKarena 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-isotopnyaMassa atom S selalu 32,07 amu (atomic mass unit)Massa atom Fe selalu 55,85 amuKonsep 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 gramArtinya massa satu atom S = 32,07 amu dan massa 1 mol atom S = 32,07 gram.Hubungan serupa berlaku untuk suatu molekulMassa sebuah molekul tertentu dalam amu secara numerik sama dengan massa satu mol molekul tersebut dalam gram26Massa MolarMassa Molar adalah merupakan jumlah seluruh massa atom pembentuk molekul.atau Jumlah seluruh massa atom yang tertulis dalam formula (rumus molekul).

massa molar = massa atomContoh,HNO3 massa molar = massa atom H + massa atom N + 3 massa atom O = 1,008 + 14,0067 + 3 (15,9994)27Konsep MolMOLMASSAS ENTITAS/ Ar atau MrX Ar atau MrX NA/ NA/ NA X Ar (Mr)/ Ar (Mr) X NA28Satu Mol dari Beberapa Molekul Ionik

CuSO4KICoCl2CrCl3K2Cr2O729ContohBerapa 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 mol30Persen KomposisiSelain 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 senyawamassa atom A dalam senyawaX 100%31Persen KomposisiPersen 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 sma32% 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

33Hukum Perbandingan BergandaJika 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 : 234RUMUS KIMIARUMUS MOLEKUL

Menyatakan jenis dan jumlah atom tiap mole-kul.

CH3COOHC2H6H2O

RUMUS EMPIRIS

Menyatakan perban-dingan jenis dan jum-lah paling sederhana dari senyawa.

CH2O CH3 H2O NaCl35Rumus Empiris (Formula Empirik)Rumus Empiris adalah suatu rumus kimia yang menyatakan perbandingan jenis dan jumlah atom yang paling kecil.

Contoh ; CH2O C3H8 H2O 36contoh;Asetilena, C2H2, and benzena, C6H6, memiliki rumus empiris yang sama, yaitu :AsetilenaC2H2Benzena C6H6

Rumus empiris CH37Contoh Rumus EmpirikRumus MolekulRumus EmpirikFaktor PerkalianC2H6CH32H2O2HO2C6H6CH6S8S8C2H6OC2H6O138Perhitungan Stoikiometri dari Reaksi PembakaranContoh.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 gatom H = 4,58 % x 100 g = 4,58 gatom O = 54,50 % x 100 g = 54,50 g39Sehingga jumlah mol masing-masing unsur adalah,atom C = 40,92 g x (1 mol/12,011 g) = 3,407 mol Catom H = 4,58 g x (1 mol/1,008 g) = 4,544 mol Hatom 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.40C = 3,407 mol : 3,406 mol = 1,0H = 4,544 mol : 3,406 mol = 1,333O = 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,

C3H4O341Perhitungan 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 = 2,042Berarti 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 43Alur Perhitungan Rumus Empirik dan Rumus Molekul% Berat Unsur-UnsurUmpamakan 100 gramHitung Berat Setiap Unsur (gram)Gunakan Berat AtomHitung Jumlah mol Setiap UnsurHitung Perbandingan Setiap mol UnsurRumus EmpirikSamakan Berat Molekul Rumus Empirik dengan Berat Molekul yang DiketahuiRumus Molekul44Alat Analisa Pembakaran

45 Perhitungan Stoikiometri dari Reaksi Pembakaran contohAsam 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?46Reaksi persamaan pembakaran:Sampel + O2 CO2 + H2ODiketahui : Sampel = 6,49 mgCO2 = 9,74 mgH2O = 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 sampel47 (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 mgUnsur H dibakar akan membentuk H2O, maka massa unsur H:48atau 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 = 3H 4,55 4,55/1,008 = 4,51 1,32 x 3 = 4O 54,5 54,5/15,9994 = 3,40 1,00 x 3 = 349Atau dengan menggunakan perbandingan mol masa mol penyederhanaan

C 2,66 2,66/12,01 = 0,22 1,00 1,00 x 3 = 3H 0,295 0,295/1,008 = 0,29 1,32 1,32 x 3 = 4O 3,535 3,535/15,9994 = 0,22 1,00 1,00 x 3 = 3

Maka diperoleh:C3H4O350CONTOHPada 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!51Hubungan Stoikiometri dalam Reaksi Kimia

52Reaksi PembatasPada 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 ReagentReaksi atau produk yang terbentuk ditentukan oleh pereaksi yang berjumlah sedikit.53Contoh Reaksi PembatasUntuk 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, 54Li2O(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 molJumlah Li2O = 57,35 g : 29,881 g/mol = 1,92 molDari 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.55Kemungkinan 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 gram56Persen 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

57Contoh Perhitungan Persen HasilDari 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 molSesuai 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 gPersen Hasil = 8,2 g / 12,9 g X 100 % = 63,57 %58Kadar Zat Dalam Campuran

Satuan yang umum digunakan untuk menyatakan kadar salah satu zat yang terdapat di dalam suatu campuran adalah, 59Contoh :Kandungan Oksigen di dalam udara adalah 20 %. Hitunglah volume udara dalam liter yang mengandung 10 liter oksigen.

Volume Udara = 50 L60