Stoikiometri
Stokiometri berasal dari bahasa
Latin (stoicheion; unsur atau bagian; metron: ukuran) mempelajari aspek
kuantitatif reaksi kimia atau rumus kimia. Aspek kuantitatif diperoleh melalui
pengukuran massa, volume, jumlah dan sebagainya, yang terkait dengan jumlah
atom, ion, molekul, atau rumus kimia, serta keterkaitannya dalam suatu reaksi
kimia.
I. HUKUM DASAR ILMU KIMIA
a. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Dikemukakan
oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743-1749)(baca
: la-vwah-se) yang menyatakan bahwa:
‘massa total zat-zat sebelum reaksi akan
selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi’
Contoh:
S + O 2 → SO 2
32 gr 32 gr 64 gr
b.
Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Ditemukan oleh Joseph Louis Proust pada tahun 1799 yang menemukan bahwa: “Perbandingan massa unsur-unsur dalam satu
senyawa adalah tertentu dan tetap.”
Dalam senyawa AxBy
:
Selain
dari hasil percobaan, perbandingan massa unsur dalam senyawa dapat ditentukan
dari massa atom relatif unsur.
Dalam senyawa AmBn
:
Contoh:
H 2 O → massa H : massa O = 2 : 16 = 1 : 8
c. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)
Dinyakan oelh John Dalton yanbg aman ia menyelidiki
perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan mendapatkan suatu
pola keteraturan.
”Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika massa
salah satu unsur tersebut tetap sama (tetap), maka perbandingan massa unsur
yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilang bulan dan sederhana”.
Contoh:
– Unsur N dan O dapat membentuk senyawa NO dan NO 2
– Dalam senyawa NO, massa N = massa O = 14 : 16
– Dalam senyawa NO 2 , massa N = massa O = 14 : 32
– Perbandingan massa N pada NO dan NO 2 sama maka
perbandingan massa O = 16 : 32 = 1 : 2
d. Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac)
Ditemukan oleh Joseph Louis Gay Lussac (1778-1850)
yang telah emlakukan percobaan seperti hasil percobaan di bawah ini :
volume gas hidrogen : klorin : hidrogen klorida = 1 :1
: 2.
volume gas hidrogen : oksigen : uap air = 2 : 1 : 2.
Kemudian ia menyimpulakan bahwa yang
selanjutnya dikenal dengan Hukum
Perbandingan Volume yang berbunyi :
“ volume gas-gas yang bereaksi dan volume
gas-gas hasil reaksi bila diukur pada suhu dan tekana yang sama, berbanding
sebagai bilangan bulat dan sederhana.”
e. Hipotesis Avogadro
“pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama akan
mengandung jumlah molekul yang sama”
Tabel berikut menunjukkan Hukum, variabel tetap dan
rumus yang berlaku pada hukum dasar kimia :
B. Massa Atom
Massa atom terkait dengan partikel
terkecil. Oleh karen itu, untuk mengukur massa atom menggunakan sebuah alat
bernama spektrometer massa.
Gambar (a) Bagan spektrometer massa (b) Contoh kurva hasil pengukuran
menggunakan spektrometer massa.
1. Massa Atom Rata-rata
Atom-atom
unsur yang sama tidak selalu mempunyai massa yang sama dikenal dengan isotop.
Massa atom-atom unsur ini dapat dianalogikan dengan massa beras. Meskipun dari
jenis beras yang sama, tetapi massa satu butir beras yang satu dengan yang lain
tidaklah sama persis. Hasil pengukuran menggunkana spektrometer massa merupkana
kurvayang menunjukkan massa dan persentase kelimpahan itorop dari atom-atom
tersebut di alam.
Oleh
karena itu, atom-atom di alam dapat mempunyai massa-massa yang berbeda, maka
massa atom dihitung berdasarkan massa rata-rata dari seluruh atom yang ada di
bumi. Dengan menggunkana spektrometer massa diketahui bahwa atom hidrogen
merupakan atom yang paling ringan dengan massa 1,67 x 10-27 kg
disebut dengan 1 sma (satuan massa atom). Contoh lainnya
adalah atom karbon yang mempunyai isotop dengan massa 12 sma dan 13 sma, serta
atom neon yang mempunyai isotop Ne-20, Ne-21, dan Ne-22 yang masing-masing
mempunyai massa 20 sma, 21 sma dan 22 sma. Dengan adanya bebrapa isotop
tersebut, maka massa atom merupakan massa rata-rta dari eluruh isotop yang ada
di alam.
Contoh
Atom klorin di alam terdapat dalam
dua macam isotop, yaitu 75% sebagai Cl-35 yang massanya 35 sma, dan 25%
Cl-37 yang massanya 37 sma. Massa rata-rata atom klorin adalah :
Massa rata-rata arom Cl =
=
=
35,5 sma
|
2. Massa Atom Relatif (Ar)
Atom mempunyai masa dalam orde yang
kecil sehinga satuannya pun tak mungkin kilogram dan menukurnya pun tak mungkin
menggunkana neraca. Maka, para ahli merumuskan bahwa satuan khusus untuk
mengukur atom dinamakan ‘satuan massa atom (sma)’.
Standar satuan massa atom didasarkan
pada massa isotop karbon-12 (C-12). Hal ini karena massa karbon-12 memiliki
isotop karbon-12 yang mana paling stabil. Penentuab massa isotop C-12 sebagai
standar satuan massa atom ditetapkan oleh IUPAC pada tahun 1961 yaitu :
dengan
1 sma = 1,66 x 10-27 kg
Massa
isotop suatu unsur ditentukan dengan cara membandingkannya dengan massa isotop
karbon-12, yang massanya ditetapkan sebesar 12 sma. Berdasarkan perbandingan
tersebut, maka massa suatu atom unsur bersifat relatif terhadap massa satu atom
karbon-12, sehingga massa atom unsur dinamakan “massa atom relatif” yang
dilambangkan dengan Ar. Dalam hal ini, massa atom relatif (Ar) didefinisikan sebagai
rata-rata tiap atom suatu unsur dengan seperduabelas massa satu atom karbon-12
dan tidak memiliki satuan”, yang secara sistematis dapat dinyatakan :
Contoh Soal
1. Jika massa rata-rata 1 atom N
adalah 14 sma, berapa massa atom relatif N?
Jawab :
ArX =
=
= 14
2. Jika massa 1 atom C-12 adalah
1,99 x 10-26 kg, berapa massa rata-rata 1 atom magnesium (Ar Mg
=24) ?
Jawab :
Ar Mg =
24 =
= 24 x
x 1,99 x 10-26 kg
=
3,98 x 10-26 kg
|
dengan :
ArX =
Massa Atom relatif X
Massa 1 atom Cl-12 = 12 sma
3. Massa Molekul Relatif dan Massa
Ruus Relatif (Mr)
MrAxBy
=
Dan bila dijabarkan lebih lanjut :
MrAxBy
=
Sehingga dapat disederhanakan menjadi
:
|
Molekul merupakan gabungan dari dua
atom atau lebih. Oleh karena itu, massa molekul ditentukan oleh massa atom-atom
penyusunnya, yaitu merupakan jumlah dari massa seluruh atom yang menyusun
molekul tersebut. Bagi senyawa ion, dimana struktur tidak dapat ditentukan
dengan pasti, massa molekul tidak tepat untuk digunakan. Oleh karena itu,
massanya dihitung berdasarkan setiap satuan rumus empirisnya dan dinamaan
sebagai massa rumus.
MrAxBy
= (x Ar A + y Ar B )
|
Contoh
Soal
Hitunglah Mr (NH4)2SO4
jika diketahui : Ar N = 14, H = 1, S =32, dan O =16.
Jawab :
Mr(NH4)2SO4
= 2 X ArN
+ 8X Ar H + 1 Ar S + 4 x Ar O
= (2X14) +(8X1) +(1X32)+(4X16)
= 28+8+32+64
= 132.
|
Jadi, massa molekul relatif suatu senyawa molekul merupakan jumlah massa
atom relatif dari seluruh atom penyusun molekul, sedangkan massa rumus relatif
suatu senyawa ion merupakan jumlah massa atom relatif dari seluruh atom
penyusun satu sayuan rumus kimia senyawa tersebut.
C.
Mol
Menurut Dalton, reaksi kimia
adalah proses penataan ulang susunana tom-atom dalam suatu molekul. Diawali
dari terurainya atom-atom dari suatu molekul, kemudian bergabung kembali dengan
susunan yang berbeda membentuk molekul berbeda.
Contoh
Gas oksigen dan hidrogen
bereaksi membentuk air. Reaksi dimulai oleh terpecahnya molekul gas oksigen
dan molekul gas hidrogen menjadi atom-atom oksigen dan hidrogen. Kemudian,
atom-atom oksigen dan hidrogen tersebut bergabung membentuk molekul baru
(air) seperti berikut : Reaksi : 2H2(g) + O2(g) à
2H2O(g)
|
1 mol zat = 6,02 x 1023
partikel
|
Untuk
menentukan ukuran jumlah partikel agar lebih praktis digunakan satuan mol. Satu mol adalah sejumlah partikel yang terkandung di dalam suatu zat
yang jumlahnya dama dengan banyaknya atom yang terdapat di dalam 12,00 gram
C-12. Dari percobaan yang dilakukan oleh Joseph Loschmidt dan dibenarkan
oleh Avogadro yang kemudian diberi nama Bilangan
Avogadro atau tetapan avogadro yang diberi lambang L (diambil dari nama Loschmidt) menyatakan bahwa :
1.
Massa Molar
Yaitu massa zat itu yang sama dengan massa atom atau
massa rumus zat tersebut dinyatakan dalam gram. Satuan massa molar adalah gram
mol-1 atau gram/mol.
Massa molar (M) = Massa 1 mol zat X =
(Ar X) gram
|
Hubungan antara massa molar dengan
massa atom relatif :
Massa molar (M) = Massa 1 mol zat AxBy
= (MrAxBy)
|
Karena
Mr dari suatu molekul atau satuan rumus kimia senyawa adalah jumlah Ar dari
atom-atom penyusunnya maka :
Massa =
n (mol) x M (gram/mol)
|
Dengan menggunakan pengertian massa
molar (M), maka jumlah mol suatu zat dapat dihitung dengan cara :
Atau dan
dengan, n = Jumlah mol zat (mol)
a =
Massa zat (gram)
M =
massa molar =Mr (gram/mol)
Contoh Soal
1. Berapa massa gas
NH3 yang mengandung 6,02 x 1022 molekul NH3 jika diketahui Ar N = 14 dan H =1?
Jawab :
n NH3 =
= 0,1 mol. Massa
NH3 = 0,1 x 17 ram/mol = 1,7 gram.
2. Berapa jumlah
molekul yang terdapat dalam 8 gram gas O2 (Ar O = 16)
?
Jawab :
MrO2 = 1x 16 = 32 Jumlah molekul = n xL
M O2 = 32 gram/mol Jumlah molekul = 0,25 mol x 6,02 x
1023 molekul/ mol
n =
= 0,25 mol Jumlah molekul = 1,505 x 60 gram/mol =
9 gram
|
2.
Volume Molar
Contoh soal
Berapakah massa 10 liter CH4
(Mr =16) jika diukur pada 0°C
dan tekanan 1 atm ?
Jawab :
Jumlah mol CH4 =
= 0,446 mol.
Massa gas CH4 = 0,446 mol x 16 gram/mol = 7,312 gram.
|
Volume
molar gas adalah volume 1 mol gas pada suhu dan tekanan tertentu, Jika
pengukuran dilakukan pada keadaan standar atau STP (Standard Temperature and
Presure), yaitu pada suhu 0°C dan tekanan 1 atm, volume molar gas
disebut sebagai Volume Molar Standar.
dengan: V = volume gas pada 0°C, 1 atm (L)
n
= jumlah mol gas (mol)
D.
Hukum-Hukum Tentang Gas
1. Hipotesis Avogadro
“ Perbandingan volume gas
akan sama dengan Perbandingan mol gas “
Contoh
soal
Berapa Volume 3 gram gas NO yang
diukur pada suhu dan tekanan di mana 1 gram gas CH4 volumenya
1,5 liter (Ar N = 14, O = 16, C = 12, dan H = 1)?
Cara 1 : Dengan volume molar.
Jumlah mol dari 1 gram CH4 =
=
mol.
Volume
dari
mol CH4 =
1,5 liter.
Maka, volume dari 1 mol CH4 =
= 24 liter.
Berdasarkan hipotesis Avogadro, pada
suhu an tekanan yang sama, 1 mol gas CH4 yang volumenya 24 liter
berlaku juga untuk volume 1 mol gas NO, yaitu sebesar 24 liter.
Jumlah mol dari 3 gram gas NO =
= 0,1 mol.
Volume NO =
0,1 mol x 24 liter/mol =2,4 liter.
Cara
2 : Dengan hipotesis Avogadro.
Diketahui hasil cara 1 ,n NO = 0,1
mol; V NO = ? liter; n CH4=
mol;V CH4=1,5 liter.
Menurut hipotesis Avogadro, V NO : V
CH4 = n NO : n CH4
V NO =
x V CH4 =
x 1,5 liter = 2,4 liter.
|
2.
Hukum Gas Ideal
Beberapa hukum tentang gas yang berlaku pada gas ideal :
1. Hukum Boyle menyatakan bahwa pada suhu tetap, tekanan dari sejumlah mol
gas yang ssama berbanding terbalik
dengan volumenya, atau P = 1/V pada T tetap.
2. Hukum Charles
menyatakan bahwa volume sejumlah mol gas
yang sama pada tekanan tetap berbanding lurus dengan suhu mutlaknya, atau
V=T pada P tetap.
3. Hukum Avogadro
menyatakan bahwa pada tekanan dan suhu tetap, volume suatu gas berbanding lurus
dengan jumlah mol gas, atau V = n, pada P dan T tetap.
Dari
ketiga hukum tersebut didapatkan satu persamaan tunggal untuk perilaku gas (Persamaan gas ideal) , yaitu :
Atau Atau
Dengan : P= tekanan (Atmosfer) ;
T=Suhu Mutlak(Kelvin), K=°C+273; V=Volume(Liter); n=jumlah
mol(mol) ; R= tetapan gas ideal yang nilainya 0,082 L atm mol-1 K-1.
Contoh Soal
Berapa
tekanan tabung gas LPG yang volumenya 30 liter agar pada 27°C di dalamnya berisi gas CH4
sebanyak 12 kg? (Diketahui Mr CH4 =16 dan dianggap bahwa
CH4 merupakan gas ideal).
Jawab
:
Mr CH4 = 16
M CH4 = 16 gram/mol
12 kg CH4 =12.000 gram CH4
Jumlah
mol CH4 =
= 750 mol
Dari
rumus gas ideal, didapatkan P =
Maka
P=
= 615 atm.
|
E. Interkonversi
Mol-Gram-Volume
Gambar Skema pengubahan satuan jumlah.
F. Perhitungan Kimia
1. Penentuan Rumus Empiris dan
Rumus Molekul
Rumus
empiris adalah rumus yang menyatakan jenis dan perbandingan terkecil atom-atom
unsur yang menyusun suatu senyawa. Contoh dari rumus empiris yaitu CH2,
CH2O, CH dsb. Adapun Cara menentukan rumus empiris senyawa adalah
sebagai berikut :
a. Tentukan jumlah mol setiap unsur penyusun senyawa;
b. Tentukan perbandingan mol terkecil atom unsur-unsurnya.
Sedangkan rumus molekul adalah rumus
yang menyatakan jumlah atom-atom unsur yang menyusun satu molekul senyawa.
Contoh dari rumus molekul sendiri yaiti C2H4, C6H12O6,
C2H2, dsb. Adapun cara menentukan rumus molekul senyawa
adalah sebagai berikut :
a. Tentukan rumus empiris senyawa terlebih dahulu;
b. Cari massa molekul relatif (Mr) senyawa.
Contoh rumus empiris yang sekaligus
rumus molekul yaitu H2O, H2SO4, HNO3,
NH3, H2S, dsb.
Adapun hubungan Rumus Molekul (RM) dengan Rumus Empiris (RE) ditunjukkan
oleh persamaan:
Contoh soal
Dalam 6 gram senyawa karbon (Mr=60),
terdapat 2,4 gram karbon, 0,4 gram hidrogen, dan sisanya oksigen (Ar C=12, H=1,
O=16). Tentukan rumus empiris dan rumus molekul senyawa itu !
Pembahasan :
a. Jumlah mol dalam 2,4 gram karbon (C) =
=
= 0,2 mol.
Jumlah mol dalam 0,4 gram hidrogen (H)
=
=
= 0,4 mol.
Jumlah mol dalam 3,2 gram Oksigen
(O) =
=
= 0,2 mol.
Perbandingan jumlah mol C : H : O =
0,2 : 0,4 : 0,2
= 1 : 2 : 1
b. Dari soal (a),
diketahui umus empiris senyawa CH2O
Misalkan rumus molekul senyawa
adalah (CH2O)X.
Mr (CH2O)X = 60
(12 + 2 + 16)x = 60
30 x = 60
x =
2
Jadi, rumus molekul senyawa itu adalah (CH2O)2 atau C2H4O2.
|
Dengan n =
1, 2, 3, ...
2.
Persentase Unsur dalam Senyawa
Karena massa atom
suatu unsur sudah tertentu, maka dari rumus kimia tersebut dapa tpula
ditentukan persentase atau komposisi masing-masing unsur dalam suatu zat. Maka
secara umum persentase unsur dalam senyawa dapat dirumuskan :
% A dalam AmBn =
x 100 %
% B dalam AmBn =
x 100 %
|
Contoh
Soal
Tentukan
komposisi masing-masing unsur dalam senyawa Al2O3. (Ar
Al=27 dan O=16).
Jawab :
Dimisalkan Al2O3 sejumlah 1 mol, berarti massanya =
102 gram (Mr Al2O3 = 102).
Setiap
1 mol Al2O3 mengandung 2 mol Al = 2 x 27 gram = 54
gram.
Maka
persentase massa Al dalam Al2O3 =
x 100 % = 52,94%.
Setiap
1 mol Al2O3
mengandung 3 mol atom O = 3 X
16 gram = 48 gram.
Persentase
massa O dalam Al2O3 =
x 100 % = 47,06 %.
|
Contoh Soal
Hitunglah berapa kg CaO yang dapat
diperoleh dari 1 ton batu kapur yang mengandung 90% CaCO3.
Diketahui Ar Ca = 40, C =12, dan O =16.
Jawab :
Massa CaCO3 dalam 1 ton batu
kapur =
x 1000 kg = 900 kg.
Massa CaO =
x 900 kg =
x 900 kg = 504 kg.
|
Massa A dalam p
gram AmBn =
x p
gram
|
Adapun persamaan untuk mencari
massa senyawa (unsur) dalam sejumlah massa zat sebagai berikut :
G.
Kadar Zat dalam Campuran
Larutan
merupakan campuran yang homogen dan komposisinya tidak tentu. Perbandingan
relatif zat terlarut terhadap pelarut dari suatu larutan disebut dengan konsentrasi atau kepekatan. Apabila suatu larutan mengandung jumlah zat terlarut
yang besar (dalam sejumlah pelarut tertentu), maka dikatakan sebagai larutan yang berkonsentrasi tinggi atau
larutan pekat. Sebaliknya, apabila zat terlarut jumlahnya sangat sedikit
dibandingkan dengan jumlah pelarutnya, maka dikatakan sebagai larutan encer.
Konsentrasi larutan secara
kuantitatif dinyatakan dalam berbagai satuan,
misalnya persentase zat dalam campuran (%), bagian per juta atau part per million (ppm), molar (M), molal
(m), dan fraksi mol (X).
1.Persen (%)
a.
Persen massa (%)
“Persen massa menyatakan massa
suatu zat (dalam gram) yang terdapat dalam setiap 100 gram campuran”
Contoh
Soal
Berapa gram NaOH yang terdpaat dalam
500 ml larutan NaOH 20% jika massa jenis larutan dianggap 1 g/mL?
Jawab :
Massa Larutan = 1 g/mL x 500 mL = 500 gram
Kadar larutan 20%, maka massa NaOH
dalam larutan adalah :
x 500 gram = 100 gram.
|
b. Persen Volume (%)
“Persen volume menyatakan volume zat yang
terdapat dalam setiap 100 bagian volume campuran”
Contoh
Soal
Berapa volume air (dalam mL) yang harus
ditambahkan ke dalam 40 mL larutan alkohol 40% agar didapatkan larutan
alkohol 10%?
Jawab :
V alkohol dalam 40 mL larutan alkohol 40% adalah :
= 16 mL.
Misalnya air yang ditambahkan x mL,
maka V campuran menjadi :
Vakhir
= (40+x) mL
Maka, 10% =
x 100%
400+10x = 1.600
10x = 1.200
x = 120 mL.
Jadi, volume air yang harus
ditambahkan adalah 120 mL.
|
2.
Bagian Per Juta (bpj) atau Part Per
Million (ppm)
Kadar zat yang sangat kecil dalam
campuran dapat dinyatakan dengan ukuran bagian per juta, yaitu kadar zat yang menyatakan banyaknya bagian
zat yang terdapat dalam setiap satu juta
bagian campuran.
Contoh
Soal
Kadar gas metana di udara maksimum
hanya diperbolehkan sebesar 0,0002% volume. Berapa kadar gas metana
tersebut jika dinyatakan dalam satuan bpj?
Jawab :
Misalkan volume udara 100 mL maka volume metana adalah 0,0002 mL.
Kadar metana =
x 1.000.000 = 2 bpj.
|
3.
Molaritas (M)
Molaritas
atau kamolaran suatu larutan menyatakan banyaknya mol zat terlarut yang
terlarut di dalam satu iter larutan. Volume satu liter yang dimaksud
termasuk volume zat terlarut dan volume pelarutnya. Secara kuantitatif, molaritas merupakan perbandingan antara
mol zat terlarut tiap liter larutan dan dapat dirumuskan sebagai :
Contoh
Soal
Pada botol reagen yang
berisi larutan NaOH tertulis label “NaOH 0,1 M”.
a. Apa arti dari label tersebut?
b. Bila di dalam botol tersebut hanya berisi 250 mL larutan, berapa mol
NaOH yang terlarut di dalamnya?
Jawab :
a. Larutan NaOH 0,1 M, artinya dalam satu liter larutan terlarut NaOH 0,1
mol NaOH.
b. Bila volumenya 250 mL, jumlah mol NaOh yang terlarut sebanyak
n = M x v = 0,1 mol/L
x 0,25 L = 0,025 mol.
|
Dengan, M
= molaritas (mol/L atau mol dm-3)
n =
mol zat terlarut (mol)
V =
volume larutan (liter atau d3)
4. Molaritas (m)
Molaritas
atau kemolaran menyatakan banyaknya mol zat yang terlarut dalam setiap 1.000
gram pelarut. Perbedaan antara molaritas
dan molalitas terletak pada jumlah pelarutnya. Untuk molalitas, pelarutnya
harus 1.000 gram, sedangkan untuk molaritas, volume pelarut dan at terlarut 1
liter.Untuk larutan dalam air, massa pelarut dapat dinyatakan dalam volume
pelarut, sebab massa jenis air adalah 1 gram mL-1. Secara matematis,
didapat persamaan :
Contoh
Soal
Hitunglah molaritas larutan yang terjadi
bila 24 gram kristal MgSO4 dilarutkan dalam 400 gram air. (Mr
MgSO4 =120).
Jawab :
n =
mol = 0,2 mol p = 400 gram n=0,2 x
= 0,6 molal
|
Dengan, m = molaritas larutan (mol/kg)
n
= jumlah mol zat terlarut (mol)
p =
massa pelarut (kg)
5.
Fraksi mol (X)
Fraksi
mol suatu zat dalam suatu larutan menyatakan perbandingan banyaknya mol
dari zat tersebut terhadap jumlah mol
seluruh komponen dalam larutan. Bila nA mol zat A bercampur
dengan nB mol zat B, maka fraksi mol zat A (XA) dan
fraksi mol zat B (XB) dinyatakan dengan :
Dan
Sehingga, XA
+ XB =
+ XB
=
Contoh
Soal
Hitunglah fraksi mol
glukosa dalam larutan glukosa 36% . (Mr glukosa =180 dan Mr
Air=18).
Jawab :
Misalnya dianggap massa larutan
keseluruhan adalah 100 gram , maka :
Massa glukosa = 36 gram
Massa air = 64 gram
|
XA + XB = 1.
nglukosa =
mol = 0,2 mol. nair
=
mol = 3,56 mol.
Xglukosa =
mol = 0,053. Xair
=
mol = 0,947.
|
6.
Pengenceran larutan
n (sebelum pengenceran) = n (Sesudah
pengenceran)
|
Pengenceran
larutan adalah penambahan zat pelarut ek dalam suatu larutan. Oleh karena
itu pada pengenceran larutan, nilai molaritas larutan akan menjadi lebih kecil
daripada sebelumnya, sebab pada peristiwa tersebut jumlah zat terlarutnya teatp
(n terlarut tetap), tetapi volume larutan menjadi besar. Oleh karena jumlah mol
zat terlarut tetap, maka :
Dan
dari rumus molaritas : maka,
Jika
jumlah mol sebelum pengenceran dianggap n1 dan sesudah pengenceran
dianggap n2, maka :
Contoh
Soal
Larutan NH3 2 M yang
volumenya 100 mL diencerkan dengan air sampai volumenya 500 mL Berapa
molaritas larutan encer yang terjadi?
Jawab:
Diketahui : M1 = 2 M ; V1 = 100 mL dan V2 =
500 mL.
Ditanya : M2...?
Penyelesaian :
V1 x M1 = V2 x M2
100 x 2 = 500 x M2
M2 =
= 0,4.
|
Dan berlaku pula :
7.
Pencampuran Larutan dengan Konsentrasi Berbeda
Bila dua larutan yang berbeda
konsentrasinya dicampurkan, maka konsentrasi larutan yang terjadi akan berubah.
Pada larutan yang baru, jumlah mol zat terlarut merupakan jumlah total dari mol
zat dalam kedua larutan tersebut. Demikian pula untuk volumenya. Persamaan:
(V1 x M1) + (V2
x M2) = (V
x M)campuran
|
dengan menggunakan persamaan n = M x V, maka didapatkan :
Contoh
Soal
Larutan HCl 2 M yang
volumenya 100 mL dicampur dengan
larutan HCl 0,1 Ml yang volumenya 400 mL. Berapa molaritas larutan yang
terjadi?
Jawab:
(V1
x M1) + (V2 x M2) = Vc x Mc
(100 x 2) + ( 400 x 0,1) = 500 x Mc
200 + 40 =
500 x Mc
Mc =
= 0,48 M.
|
8.
Membuat Larutan Dengan Konsentrasi Tertentu
Contoh Soal
Jelaskan
langkah-langkah untuk membuat 500 mL larutan NaOH 0,2 M. (Mr NaOH
= 40).
Jawab :
Langkah-1 : Menghitung massa NaOH yang harus ditimbang,
V = 500 mL = 0,5 liter, M = 0,2 M.
n = M x V = 0,2 mol/L x 0,5 L = 0,1 mol.
Massa NaOH = 0,1 mol x 40 gram/mol = 4 gram.
Langkah-2:
Menimbang 4 gram kristal NaOH dengan teliti.
Langkah-3 :
Memasukkan kristal NaOH ke dalam labu takar yang volumenya 500 mL, kemudian
ditambah air suling sampai setengahnya, dan digoyang sampai larut.
Langkah-4 :
Tambahkan dengan dengan hati-hati air suling ke dalam larutan tersebut
sampai tanda batas.
|
a.
Membuat larutan dari zat padat (kristal)
Hal yang perlu dipersiapkan
yaitu menimbang dengan teliti zat padat yang akan dilarutkan, dengan terlebih
dahulu menghitung berapa gram yang diperlukan. Selanjutnya mempersiapkan
peralatan untuk melarutkan. Untuk membuat larutan dengan konsentrasi tertentu
secara teliti, digunakan labu takar atau labu volumetrik yang hanya dapat
digunakan untuk mengukur satu ukuran volume misalnya 25 mL, 50 mL, 100 mL, 250
mL, dan 500 mL. Untuk pengukuran kurang teliti dapat digunakan gelas kimia atau
silinder ukur. Peralatan lain yang mungkin diperlukan adalah botol semprot dan
pipet tetes.
Adapun caranya
yaitu:
1. Masukkan sebanyak 4 gram NaOH ke dalam labu takar.
2. Tambahkan air suling ke dalam labu takar untuk melarutkan NaOH.
3. Goyang labu takar sampai larut.
4. Tambahkan air suling sampai garis batas dengan pipet.
5. Labu takar ditutup dan dibalikkan beberapa kali agar NaOH terlarut
merata.
|
B. Membuat larutan dari larutan pekat
Contoh Soal
Tersedia larutan H2SO4
pekat yang kadarnya 98% dengan masa jenis 1,8 gram/mL. Larutan yang
diperlukan adalah H2SO4 2 M sebanyak 500 mL.
Langkah-langkah untuk membuat larutan ini adalah sebagai berikut.
a. Menentukan molaritas H2SO4
pada larutan pekat.
Massa jenis H2SO4
pekat = 1,8 gram/mL
maka massa 1 liter larutan
H2SO4 pekat = 1,8 g/mL x 1.000 mL = 1.800 gram.
Kadar H2SO4
dalam larutan=98%
maka massa H2SO4
dalam 1 L larutan =
x 1.800 gram. Oleh karena itu Mr
H2SO4
adalah 98, maka jumlah mol H2SO4 di dalam larutan
pekat =
: 98 = 18 mol.
Jadi, dalam 1 liter
larutan pekat H2SO4 terdapat H2SO4
sebanyak 18 mol, sehingga molaritas H2SO4 di
dalam larutan pekat = 18 M.
b.
Menghitung volume yang diperlukan untuk diambil (diencerkan) agar diperoleh
500 mL larutan H2SO4 2 M.
M1V1
= M2V2
18
x V1 = 2 x 500
V1 =
mL = 55,56 mL.
c.
Mengambil larutan H2SO4 pekat dengan menggunakan
pipet volumetri sebanyak 55,56 mL; kemudian dimasukkan ke dalam labu takar
500 mL.
d.
Menambahkan air suling ke dalam labu takar dengan hati-hati sampai tanda
batas.
|
Adapun contoh senyawa-senyawa
berbentuk larutan pekat (cairan murni) yaitu seperti amonia (NH3),
asam sulfat (H2SO4), asam klorida (HCl), dan asam-asam
lain. Untuk membuat larutan dengan konsentrasi tertentu dari larutan ini
digunakan prinsip pengenceran.
H.
Pehitungan Kimia dalam Persamaan Reaksi
1. Stokiometri
Persamaan Reaksi
Persamaan reaksi juga menunjukkan
jumlah partikel-partikel yang terlibat reaksi. Perbadningan jumlah
molekul-molekul yang beraksi dan yang dihasilkan dari reaksi ditunjukkan oleh
koefisien persamaan reaksi tersebut. Hal ini mengukuhkan bahwa dalam persamaan
reaksi masih tetap berlaku hukum kekekalan massa.
Contoh
Reaksi pembakaran etana :
2C2H6(g)
+ 7O2
4CO2(g) +6H2O(g)
(2 molekul) (7 molekul) (4
molekul) (6 molekul)
|
Contoh Soal
Sebanyak 5,4 gram logam aluminium
direaksikan dengan larutan asam klorida 2 M hingga semua aluminium habis
bereaksi dengan reaksi :
Al(s)
+ HCl(aq)
AlCl3(aq) + H2(g)
(belum setara)
a. Berapa liter gas hidrogen yang
dihasilkan diukur pada STP? (Ar Al = 27; Cl=35,5 ; dan H=1)
b. Berapa volume HCl 2 M paling sedikit yang harus direaksikan agar semua
aluminium habis bereaksi ?
Jawab:
Langkah-langkah penyelesaian :
1. Setarakan dahulu persamaan
reaksinya.
2Al(s)
+ 6HCl(aq)
2AlCl3(aq)
+3H2(g)
2. Tentukan apa yang diketahui,
ubahlah menjadi mol.
Diketahui massa Al = 5,4 gram.
Jumlah mol Al =
= 0,2 mol.
3. Carilah perbandingan mol zat yang
didasarkan pada persamaan reaksi setara. Dari persamaan reaksi, mol Al :
mol HCl : mol H2 = 2 : 6 : 3.
Perbandingan tersebut menunjukkan bahwa
setiap 2 mol Al akan menghasilkan 3 mol gas H2 sehingga untuk
0,2 mol Al akan :
a.
Menghasilkan gas H2 =
x0,2 mol = 0,3 mol b. Memerlukan larutan HCl =
x0,2 mol = 0,6 mol
|
4. Ubahlah satuan zat yang ditanyakan
dari mol menjadi satuan yang dikehendaki, Pada soal ini, gas hidrogen
dinyatakan dalam satuan liter pada STP.
V = n x volume molar = 0,3
mol x 22,4 liter/mol = 6,72 liter.
5. Volume HCl yang diperlukan minimal
0,6 mol. Oleh karen konsentrasi HCl 2 mol/L, maka V HCl =
= 0,3 liter atau 300 mL.
|
2. Air Kristal
Kristal merupakan zat padat yang
bentuknya teratur. Kristal umumnya terbentuk dari suatu zat cair atau larutan
yang mengalami proses pemadatan atau penguapan secara perlahan-lahan.
Contohnya, bila larutan tembaga (II) sulfat diuapkan airnya maka akan terjadi
kristal terusi. Air yang terjebak di dalam kristal disebut air kristal.
Contoh Soal
Kristal Zn(NO3). xH20
dipanaskan hingga semua air kristalnya menguap. Ternyata, massanya
berkurang 36,54%. Jika diketahui Ar Zm =65, N= 14, O=16, dan H
=1. Tentukan nilai x.
Jawab :
Misal massa kristal = 100 gram
Massa kristal berkurang 36,54% sehingga massa kristal yang tersisa adalah :
Massa Zn(NO3)2 = (100-36,54) gram = 63,46 gram.
Massa H2O = 36,54 gram.
Perbandingan mol Zn(NO3)2
: H2O =
:
= 0,34 : 2,03 = 1 : 6.
Jadi, nilai x adalah 6 dan rumus
kimia kristalnya adalah Zn(NO3)2.6H2O
|
Penentuan jumlah kristal apat
dilakukan dengan berbagai cara, mialnya dengan memanaskan kristal sehingga air
kristalnya terlepas. Kemudian, dari masa kristal sebelum dan sesudah pemanasan
dapat ditentukan massa air kristalnya.
3. Pereaksi Pembatas
Bila dua zat direaksikan akan
didapat dua kemungkinan. Kemungkinann pertama, kedua reaksi tepat habis
bereaksi dan kemungkinan kedua, salah satu pereaksi habis sedangkan pereaksi
yang lain bersisa. Pereaksi yang habis akan membatasi hasil reaksi yang didapat.
Pereaksi yang membatasi hasil reaksi disebut pereaksi batas (pereaksi
pembatas).
Contoh Soal
Larutan KI 1 M yang volumenya 1 mL
direaksikan dengan 75 mL Larutan Pb(NO3)2 1 M dengan
reaksi :
Kl(aq)
+ Pb(NO3)2(aq) Pbl2(s) +KNO3(aq)
(belum setara)
a. Tentukan pereaksi pembatasnya.
b. Hitunglah massa endapan Pbl2 yang dapat dihasilkan jika
diketahuo Ar Pb=207 dan l=127.
c. Tentukan zat yang tersisa dan jumlahnya.
Jawab :
Langkah-langkah penyelesaian :
1)
Ubah satuan jumlah zat yang ada menjadi satuan mol.
Diketahui : Larutan KI=1 M, 100 mL.
Larutan Pb(NO3)2
= 1 M, 75 mL
n KI = 1
x 0,1 liter = 0,1 mol. n Pb(NO3)2
= 1
x 0,075 liter = 0,075 mol
2)
Tulis persamaan reaksi dan setarakan.
2Kl(aq) + Pb(NO3)2(aq)
Pbl2(s) +2KNO3(aq)
3)
Cari perbandingan mol dan tentukan zat yang habis bereaksi.
2Kl(aq) + Pb(NO3)2(aq)
Pbl2(s) +2KNO3(aq)
0,1 mol 0,075 mol
Jumlah mol dibagi
dengan koefisiennya dan pereaksi yang hasil baginya kecil berarti habis
bereaksi (sebagai pereaksi pembatas).
2Kl(aq) + Pb(NO3)2(aq)
Pbl2(s) +2KNO3(aq)
= 0,050 mol 0,075 mol
Hasil bagi mol dengan koefisien menunjukkan bahwa KI habis bereaksi.
4) Karena KI sebagai pereaksi
pembatas, maka jumlah mol KI sebanyak 0,1 mol sebagai dasar untuk
menghitung jumlah mol Pb(NO3)2 yang bereaksi.
5) Dengan menggunakan perbandingan
koefisien tersebut maka :
2Kl(aq) + Pb(NO3)2(aq)
Pbl2(s) + 2KNO3(aq)
Tersedia : 0,1 mol 0,075 mol
Bereaksi : -0,1 mol -0,050 mol +0,050 mol +0,050 mol
Setelah
reaksi : 0 0,025 mol 0,050 mol 0,050 mol
|