STOIKIOMETRI/PERHITUNGAN KIMIA ~ MATERI DAN SOAL IPA UNTUK SMA

A. HUKUM PERBANDINGAN VOLUM GAY LUSSAC
B. HIPOTESIS AVOGADRO C. STOIKIOMETRI / KONSEP MOL

1. Hubungan mol dengan massa
2. Penentuan Rumus Kimia

Konsep mol dapat digunakan untuk menentukan rumus kimia suatu senyawa, baik rumus empiris (perbandingan terkecil atom-atom dalam senyawa) maupun rumus molekul(jumlah atom-atom dalam senyawa).

1. Rumus empiris, adalah rumus yang menytakan perbandingan terkecil atom-atom unsur yang menyusun tiap molekul suatu senyawa

2. Rumus molekul adalah rumus yang menyatakan dengan pasti atom-atom unsur yang menyusun tiap molekul suatu senyawa.

Contoh : Senyawa Rumus empiris Rumus molekul

Air H₂O H₂O

Benzena CH C₆H₆

Glukosa CH₂O C₆H₁₂O₆

Amoniak NH₃ NH₃

Rumus empiris dapat ditentukan dengan mengetahui perbandingan mol unsur-unsur yang menyusun suatu senyawa. Sedangkan rumus molekul dapat ditentukan apabila rumus empiris dan massa molekul relatif (Mr) senyawa diketahui.

Contoh soal 1:

Dalam 3 gram suatu senyawa karbon terdapat 1,2 gram karbon, 0,2 gram hidrogen, dan sisanya adalah oksigen. Tentukan rumus empiris senyawa tersebut(Ar H=1;C=12; dan O=16).

Jawab : C= 1,2 gram, H= 0,2 gram, O= 3-(1,2+0,2)gram = 1,6 gram

Mol C : mol H : mol O = 1,2 : 0,2 : 1,6

12 1 16

= 0,1 : 0,2 : 0,1

= 1 : 2 : 1

Rumus empiris senyawa karbon tersebut adalah CH₂O

Contoh soal 2:

Senyawa dengan rumus empiris CH₂O mempunyai masa molekul relatif(Mr)=60. Tentukanah rumus molrkul senyawa tersebut

Jawab: (CH₂O)n = 60

(12+2+16)n = 60

30n = 60

n = 2 Jadi rumus molekul senyawa adalah (CH₂O)₂ atau C₂H₄O₂

Contoh soal 3 :

Suatu senyawa diketahui terdiri dari 72% karbon (C), 21% nitrogen (N) dan 7% hydrogen (H) . Tentukan rumus empirisnya. (Persentase dalam hal ini persen berat).

Jawab : Misalkan berat senyawa adalah 100 gram, maka : berat unsur C = 72 gram, berat unsur N = 21%, dan berat unsur H = 7%
Mol C : mol N : mol H = 72 : 21 : 7 = 6 : 1,5 : 7 12 14 1
Perbandingan mol setiap unsur :
C : N : H = 6 : 1,5 : 7 = 12 : 3 : 1 Jadi rumus empiris senyawa itu adalah (C₁₂N₃H₁₄)n dengan n adalah suatu kelipatan dari harga satu sampai tak terhingga.

Contoh soal 4 :

Suatu senyawa mengandung 48% karbon, 8% oksigen, 28% nitrogen dan sisanya hydrogen. Bila massa molekul relatif senyawa adalah 400, tentukan rumus molekul relatif senyawa itu !

Jawab : Misalkan berat senyawa adalah 10 gram, maka : berat unsur C=48 gram, berat unsur O = 8 gram, berat unsur N= 28 gram, dan berat unsur H = (100-48-8-28) gram = 16 gram

Contoh soal 5 :

Tiga liter hidrokarbon dibakar dengan tepat oleh 15 l gas oksigen dan menghasilkan 9 l gas karbondioksida. Tentukan rumus molekul senyawa hidrokarbon itu !

Jawab : Persamaan reaksi pembakaran hidrokarbon CxHy adalah :

CxHy (g) + (x + ¼ y)O₂(g) xCO₂(g) + ½ yH₂O(l)

Perbandingan volume gas :

CxHy : O₂ : CO₂ = 1 : (x + ¼ y) : x

Volume gas CO₂ yang terbentuk = 9 l, maka :

x/1 X volume CxHy = volume gas CO₂

x/1 X 3 = 9 x = 3

Volume gas O₂ yang bereaksi = 15 liter, maka :

(x + ¼ y) X volume CxHy = volume gas O₂

(x + ¼ y) X 3 = 15

3x + ¾ y = 15

3.3 + ¾ y = 15

¾ y = 15 - 9 = 6

y = 4/3. 6 = 8

Jadi rumus molekul hidrokarbon itu : C₃H₈

3. PERSENTASE UNSUR DALAM SENYAWA

Merupakan penjabaran dari Hukum Proust

Contoh : Berapa persen besi yang terdapat dalam Fe₂O_3,(Ar Fe=56, Ar O = 16)

Jawab :

4. AIR KRISTAL

Yaitu air yang terjebak didalam kristal dan akan hilang bila dilakukan pemanasan. Contoh CuSO₄.5H₂O (Cupri Sulfat/ Terusi)

Contoh : Kristal Zn (NO₃)₂.xH₂O dipanaskan hingga semua air kristalnya menguap, ternyata beratnya berkurang 36.54%, tentukan harga x. (Ar Zn = 65, N=14, O=16, H=1 )

Jawab: misalnya massa kristal = 100 gram

Massa kristal berkurang 36.54%

Jadi, massa kristal yang tersisa adalah

Massa Zn(NO₃)₂ = (100 – 36.54) gram

= 63.46 gram

Massa H₂O = 36.54 gram

5. KOEFISIEN REAKSI

Koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol dari seluruh zat yang ada pada persamaan reaksi, baik pereaksi di ruas kiri maupun hasil reaksi di ruas kanan.

Jika salah satu zat diketahui molnya, maka mol zat-zat lain pada persamaan reaksi tersebut dapat dicari dengan cara membandingkan koefisien.

hal ini, yang kita perhatikan dan dilibatkan dalam perhitungan hanyalah mol yang habis saja.

Contoh soal 1 :

Sebanyak 32 gram metana , CH₄ dibakar dengan 160 gram oksigen(C=12; H=1; O=16). Berapa gram CO₂ yang dihasilkan ?

Jawab : Reaksi pembakaran CH_{4 :}CH₄ + 2O₂ CO₂ + 2H₂O

Mol CH₄ = 32 mol = 2 mol

mol O₂ = 160 mol = 5 mol

Oleh karena 2/1 lebih kecil dari 5/2 , berarti yang habis adalah 2 mol CH₄.

CO₂ = 1/1 x 2 mol = 2 mol

Massa CO₂ = 2 x 44 gram = 88 gram

6. HUKUM AVOGADRO DAN KEADAAN STANDAR

1. Hukum Avogadro

Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang bervolume sama akan memiliki mol yang sama

Contoh:

Sebanyak 13,5 gram aluminium(Al=27) direaksikan dengan larutan asam sulfat:

2Al + 3H₂SO₄ ---------> Al₂(SO₄)₃ + H₂

Hitunglah volume gas H₂ yang terbentuk , diukur pada kondisi dimana 1 mol gas O₂ bervolume 20 liter .

Jawab:

Al = 13,5 mol = 0,5 mol

H₂ = 3 x 0,5 mol = 0,75 mol

Untuk mencari volume H₂gunakan volume O₂ sebagai pembanding.

Mol H₂ = mol O₂

Volume H₂ volume O₂

0,75 = 1

x 20

x = 15 liter

2. Keadaan Standar

Setiap 1 mol gas apa saja pada suhu 0⁰ C dan tekanan 1 atm memiliki volume 22,4 liter (22,4 dm³).

Suhu 0⁰ C dan tekanan 1 atm dikenal sebagai keadaan standar atau STP(Standard Temperature and Pressure). Pada keadaan standar berlaku hubungan :

Ingat, rumus ini hanya berlaku pada STP(suhu 0⁰ C dan tekanan 1 atm). Jika suhu bukan 0⁰ C dan tekanan bukan 1 atm, gunakanlah Hukum avogadro untuk mengubah mol menjadi volume atau sebaliknya.

Contoh :

245 gram KClO₃(Mr = 122,5) dipanaskan sehingga terurai menjadi KCl dan gas O₂menurut reaksi
2 KClO₃(s) -------> 2KCl(s) + 3O₂(g)

Berapa liter gas O₂ yang terbentuk, diukur pada keadaan standar?

Jawab :

KClO₃ = 245 mol = 2 mol

122,5

O₂ = 3 x 2 mol = 3 mol

= 3 x 22,4 lter = 67,2 liter

3.Hukum Gas Ideal
P V = n RT
Dengan:
P = tekanan (atmosfer)
V = Volum (liter)
N = jumlah mol (mol)
R = tetapan gas ideal ( 0.082 L atm K^-1 mol^-1)
T = suhu mutlak (Kelvin = ^oC+ 273 )
Contoh :
Berapa volume 1 gram gas Hidrogen yang diukur pada 25^oC dan tekanan 1 atm?
Jawab : Mr H₂ = 2, T =(25 + 273)^oK = 298^oK

gram H₂
mol H_{2 =
-----------}
Mr H₂

P V = nRT

V = n R T

V = 0.5 mol x 0.082 L atm K^-1mol ^-1 x 298 K

1 atm

= 12.218 L

MATERI DAN SOAL STOIKIOMETRI:

Sumber:
KIMIA untuk SMA kelas X, Unggul Sudarmo, Penerbit Erlangga, 2004
KIMIA 1 SMU, untuk Kelas 1, Irfan Anshori dan Hiskia Ahmad, Penerbit Erlangga, 1999
KIMIA untuk SMA/MA, kelas X, Tarti Harjani, dkk, Penerbit Masmedia, 2012