Kamis, 06 November 2014

STOIKIOMETRI

A. Hukum Perbandingan Volume Gay Lussac
Jossep Louis Gay Lussac (1778-1850), Perancis. Merumuskan suatu hukum yang menyatakan pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang bereaksi merupakan perbandingan bilangan bulat dan sederhana.
Untuk memahami hasil penelitian Gay Lussac perhatikan contoh-contoh sebagai berikut :
a. Gas hydrogen   + gas klorin     --------->  gas hydrogen klorida
             1 L              1 L                               2L
     Perbandingan volume gas Hidrogen : klorin : hydrogen klorida  = 1 : 1 : 2
b.  Gas hydrogen      + gas oksigen  --------->  uap air
            2 L                           1L                2L  
     Perbandingan volume gas hydrogen: oxygen: uap air = 2 : 1 : 2
c.  Gas nitrogen       + gas hydrogen   -------->  gas amoniak
           1L                    3L                  2L   
     Perbandingan volume gas nitrogen : hydrogen : amoniak =  1 : 3 : 2
Dari ketiga contoh tersebut diperoleh perbandingan dengan bilangan bulat dan sederhana.

B.  Hipotesa Avogadro

Amadeo Avogadro (1778-1856), Italia, mengajukan pemikiran bahwa bukan hanya senyawa saja yang memiliki partikel dasar berupa atom-atom, tetapi juga beberapa unsur diatomic seperti hydrogen, oksigen, klorin, nitrogen dan hydrogen klorida.   Perhatikan contoh sbb :
Gas nitrogen    +    gas hydrogen      --------->   gas amoniak
Menurut Gay Lussac perbandingan volume  gas nitrogen : hydrogen : amoniak =  1 : 3 : 2.        Pernyataan ini dapat digambarkan sebagai berikut :
        
 N2 (g)     +     3H2(g)  -------->   2NH3 (g)
Berdasarkan data di atas Avogadro menyatakan bahwa : pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang memiliki volume sama, memiliki jumlah molekul yang sama.
Jika setiap 1 liter gas memiliki x molekul gas tersebut, maka perhatikanlah reaksi berikut !
a. 1L H2 (g)        +    1L   Cl2(g)    ---------->     2L HCl (g)
x molekul H2(g)     x molekul Cl2 (g)             2x molekul HCl (g)

Persamaan reaksinya :     H2(g)    +   Cl2(g) ------->  2HCl(g)
b.  2L H2 (g)       +     1L O2 (g)      ------->  2L H2O(g)
     2x molekul H2(g)    x molekul O2(g)                  2x molekul H2O(g)
     Persamaan reaksinya :     2H2 (g)     +     O2(g)             2H2O (g)

Dari contoh di atas, diperoleh kesimpulan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas sesuai dengan perbandingan koefisien reaksinya.
Rumus yang berlaku khusus untuk gas :

Volume yang dicari = koeffisien yang di cari   X volume yang diketahui
                    koeffisien yang diketahui

Jumlah molekul dicari = koeffisien yang dicari  x jumlah molekul yang diketahui
                    koeffisien yang diketahui


Contoh soal 1:
     Pada suhu tertentu, 6L gas nitrogen direaksikan dengan gas hydrogen untuk menghasilkan gas amoniak. Jika pengukuran pada suhu dan tekanan yang sama, tuliskan :
a.    persamaan reaksinya
b.    volume gas hydrogen yang bereaksi
c.    volume gas amoniak yang terbentuk !
Jawab :  
a.            reaksi   :  N2(g)    +   3H2(g)  ------->   2NH3(g)
                                         
b.  Volume H2(g)    =   Koefisien H2      X  volume N2
                        Koefisien N2
        Jadi volume H2(g) = 18L                                                         
c.  Volume NH3 (g)  =     Koefisien NH3     X 2/1 volume N2  =  2 X 6L  =  12L                              koefisien N2                          
     Jadi volume NH3 (g)  = 12 L

Contoh soal 2 :
Pada pembakaran C2H6 (g) dengan gas oksigen, dibutuhkan 35L gas oksigen sampai C2H6 (g) habis. Jika pengukuran dilakukan pada suhu dan tekanan yang sama dan hasil reaksinya adalah CO2(g) dan H2(g), tentukan
a.    persamaan reaksinya
b.    volume C2H6(g)
c.    volume CO2 (g)
d.    volume H2O (g) !
Jawab :
 a.   Persamaan reaksi   :   2C2H6 (g)   +   7O2 (g)      4CO2(g)   +   6H2O(g)
b.   Volume C2H6(g)  =   Koefisien C2H6   X volume O2  =  2    X   35 L   =  10L
                         koefisien O2                    7
   Jadi volume C2H6 (g)          = 10 L

                                                          
 c.   Volume CO2 (g) =   Koefisien CO2  X volume O2   =  4   X   35 L  =   20L
                         koefisien O2                    7
    Jadi volume CO2 (g)  =   20L         
d.   Volume H2O (g)   =   Koefisien H2O  X  volume O2   =  6  X 35 L  =   35 L
                          koefisien O2                      7
Jadi volume H2O (g) =  30 L

Contoh soal 3 :
Pada pembakaran 50 molekul CH4 (g) dengan oksigen dihasilkan CO2 (g) dan H2O (g), tentukan :
a.    persamaan reaksinya
b.    jumlah molekul oksigen yang diperlukan
c.    jumlah molekul CO2 (g) yang dihasilkan
d.    jumlah molekul H2O (g) yang dihasilkan !
Jawab :
a. Persamaan reaksi  :  CH4 (g)   +   2O2 (g) ---->  CO2(g)   +   2H2O (g)
                                            
b. Jumlah molekul O2 (g)    =  Koefisien O2  X jumlah molekul CH4
                               koefisien CH4
                          =   2/1    X   50 molekul   =  100 moleku
c. Jumlah molekul CO2 (g)   =   jumlah molekul CH4   =   50 molekul
 (koefisien sama, sehingga jumlah molekulnya sama)
d. Jumlah molekul O2 (g)   =   jumlah molekul O2 (g)   =   100 molekul
 (koefisien O2 sama dengan koefisien H2O, sehingga jumlah molekulnya sama)

Contoh soal 4 : 
Jika 35 L gas karbon dioksida mengandung 4,5 X 1023 molekul pada suhu dan tekanan yang sama, berapakah :
a.    jumlah molekul 7L gas hydrogen
b.    volume gas amoniak yang mengandung 9 x 1022 molekul
Jawab :                           
a.  Jumlah molekul H2 (g) =    Volume H2 X jumlah molekul CO2
                               volume CO2
                           =   7/35     X   4,5 .  1023 molekul
                          =   0,9   X   1023   =   9   X   1022 molekul H2
                                    
b. Volume NH3         =    jumlah molekul NH3  X volume CO2
                           jumlah molekul CO2                                 
                   =   9 . 1023   X    35 L   =   70 L
                        4,5 .1023   

Contoh soal 5 :
Jika 50 mL CxHy(g) dibakar dengan 250 mL oksigen dan menghasilkan 150mL karbondioksida dan sejumlah uap air, semua gas diukur pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan rumus CxHy !
Jawab :
Perbandingan volume sesuai dengan perbandingan koefisien, sehingga volume yang ada disederhanakan, kemudian dijadikan sebagai koefisien.
CxHy (g)     +     O2 (g)   ------->  CO2 (g)    +     H2O (g)
50mL               250mL               150mL
 1        :          5     :             3
Koefisien H2O belum diketahui. Dimisalkan H2O adalah z sehingga
CxHy (g)      +     5O2(g)  ----------> 3CO2(g)    +    zH2O (g)
                             Ruas kiri          =        ruas kanan
Berdasarkan jumlah atom O, 10  =       6 + z
                              Z        =       10   -   6   =   4            Sehingga persamaan reaksinya menjadi :
CxHy (g)    +    5O2 (g)   ------>   3CO2 (g)     +     4H2O (g)
            Untuk menentukan x dan y, dilakukan penyetaraan atom C dan H
                       Ruas kiri   =     ruas kanan
            Jumlah atom C : x      =   3
            Jumlah atom H : y      =   8
            Jadi rumus CxHy adalah C3H8.

Contoh soal 6 :                
Diketahui 5 L campuran CH4 (g) dan C2H6(g) dibakar habis menghasilkan CO2 (g) dan H2O (g).  Jika campuran tersebut mengandung 20% CH4 dan 80% C2H6 (g), maka tentukan :
a.    volume gas oksigen yang diperlukan
b.    volume CO2 (g) yang dihasilkan !
    Jawab :
     Semua pengukuran dilakukan pada suhu dan tekanan yang sama.
     Volume CH4 (g)       =   20/100  x  5l   =   1l
                                       
   Volume C2H6 (g)      =    80/1000    X   5 l =    4l 
     Reaksi pembakaran CH4 (g)  :
     CH4 (g)    +     2O2 (g)  ------->  CO2 (g)     +     H2O (g)
  Volume O2(g)     =   Koefisien O2   X volume C2H6   = 2/1  X  4L   =  14L
                      Koefisien CH4                                            
   Volume CO2 (g) =  Koefisien CO2    X  volume  C2H6  =   4/2  X  4L   =   8L
                     Koefisien C2H6                                
    
 Jadi, volume total gas oksigen yang diperlukan :
     =   volume O2(g) reaksi pembakaran CH4(g)    +   volume O2(g)  reaksi pembakaran C2H6(g)
     =   2 L  +    14 L     =    16 L
     Volume CO2 total yang dihasilkan :
     =   volume CO2 (g) pembakaran CH4 (g)   +   volume CO2(g) pembakaran C2H6(g)
     =   1 L   +   8L   =   9L

Contoh soal 7 :
Diketahui 6L gas C2H6 dibakar dengan gas oksigen dari udara menghasilkan gas CO2 dan uap air. Jika udra mengandung 20% gas oksigen, tentukan volume udara yang diperlukan !
C2H6(g)   +   3,5O2(g)  ---------> 2CO2(g)   +   3H2O(g)
              Atau
2C2H6 (g)  +   7O2 (g)  --------->  4CO2(g)   +   6H2O(g)
Jawab :
 Volume O2(g) =   koefisien O2   X volume C2H2  =  3,5/1     X  6L   =  21L
                 Koefisien C2H6                                  
Volume udara =   100/20     X volume O2(g)   =   5   X    21 L     =   10            Jadi, diperlukan 105 L udara.

Contoh soal 8 :
Diketahui campuran CH4 (g) dan C3H8 (g) dibakar sempurna dengan 18L gas oksigen. Jika semua gas diukur pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan masing-masing volume CH4 (g) dan C3H8(g)
Jawab:
     Dimisalkan volume CH4 (g)  =   x L maka volume C3H8 (g)   =   (6 - x) L     Persamaan reaksi pada CH4 (g) :    
CH4(g)  +  2O2(g)   ------>  CO2(g)  +  2H2O(g)
Volume O2 (g)  =    Koefisien O2       X  volume CH4  =  2/1   X x  =   2xL
                 Koefisien C3H8                            
Persamaan reaksi pada C3H8 (g) :
C3H8(g) + 5O2(g) ----->  3CO2(g) + H2O(g)
Volume O2 (g)  =  Koefisien O2    X   volume C3H8 
                    Koefisien C3H8
              =5/1   X   (6   -   x)    =    (30   -   5x) L 
Volume O2  (g) total    =    volume O2 (g) reaksi pembakaran CH4(g) + volume     O2 (g) reaksi pembakaran C3H8(g)
     18      =        2x   +   (30   -   5x)
     18      =        2x   +   30   -   5x
     5x   -   2x      =        30   -   18
              3x       =        12                        x   =  4
Jadi volume CH4(g)   =  4 L dan  Volume C3H8 (g)   =   6   -   4   =   2L
         
C. STOIKIOMETRI / KONSEP MOL               
     Dalam ilmu kimia ada satuan jumlah yang disebut mol. Jika satu lusin adalah dua belas maka satu mol adalah jumlah atom dalam 12 gram atom karbon yaitu sebanyak 6,02 x 1023 butir. Bilangan 6,02 x 1023 ini dinamai tetapan Avogadro yang dilambangkan dengan L dan sering dibulatkan menjadi 6 x 1023 (merupakan Tetapan Avogadro) 
Segala bentuk perhitungan kimia yang berhubungan dengan jumlah partikel disebut                 stoikiometri(bahasa Yunani: stoicheion=partikel; metron=perhitungan).

a.    Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel
Satu mol adalah banyaknya zat tersebut yang mengandung 6 x 1023 (L) butir partikel. Partikel di sini dapat berupa atom, molekul atau ion yang dinyatakan dalam rumus kimia zat itu.

Jumlah partikel  =  mol L

Mol   =  jumlah partikel / L   

Contoh soal 1 :
Hitunglah:  a. jumlah atom dalam 5mol besi(Fe)
      b. jumlah molekul dalam 0,25 mol air(H2O)
      c. jumlah atom dalam 3 mol metana(CH4)
Jawab:
a. Jumlah atom Fe =    5x6x1023 atom    =    3x1024 atom
b.    Jumlah molekul H2O =      0,25x6x1023 molekul     =  1,5x1023 molekul.
c.    Jumlah  molekul CH4 =      3x6x1023 molekul.
     Oleh karena satu molekul CH4 tersusun  dari 5 butir atom,maka jumlah  atom dalam 3 mol metana adalah    =    5x3x6x1023atom   =    9x1024 atom.
                                         
Contoh soal 2 :
Hitunglah jumlah mol dari :  a.   4,5x1023 atom Mg
b.    1,5x1024 molekul gula
Jawab:
a. mol Mg =    4,5x1023     =  0,75 mol                                   
                 6 x1023 
b. mol gula   =   1,5x1024    =  2,5 mol
                     6x1023         

1.   Hubungan Mol dengan Massa(gram)
Massa satu mol zat yang dinyatakan dalam gram disebut massa molar.

Gram   = mol x  Ar(Mr)
Ar (Mr)   =  Gram/mol
Mol     =   Gram / Ar(Mr)

Jumlah partikel       =   gram   
      L                           Ar (Mr)

Contoh soal 1:  
a.  Berapa gram massa dari  0,1 mol natrium(Ar=23)
b. Berapa Mr amonia jika 5 mol amonia mempunyai massa 85 gram
c.  Hitunglah mol dari 180 gram urea(Mr=60)          
d.  Sebanyak 3x1022 atom logam M mempunyai massa 1,35 gram (L=6x1023). Hitunglah Ar logam M
Jawab:
a.     Massa natrium = 0,1 x 23 gram = 2,3 gram
b.     Mr amonia = gram  =   85  =  17
                           Mol         5     
c.     mol urea = 180 mol  = 3 mol
                        60
d.    jumlah atom  =   gram
                 L                Ar
       3x1022          =   1,35
       6x1023                 Ar
       Ar                =   27                        
Hubungan antara mol, gram, dan jumlah partikel dapat digambarkan dalam diagram sebagai berikut :



                          


2. Penentuan Rumus Kimia
3. Persentase Unsur dalam Senyawa
4. Air Kristal
5. Koeffisien Reaksi
6. Hukum Avogadro dan Keadaan Standar
   a. Hukum Avogadro
   b. Keadaan Standar
   c. Hukum Gas Ideal
                                              
MATERI DAN SOAL STOIKIOMETRI
  1. STOIKIOMETRI
  2. STOIKIOMETRI LARUTAN
  3. STOIKIOMETRI/PERHITUNGAN KIMIA
  4. soal konsep mol -
  5. soal konsep mol 2
  6. soal stoikiometri
  7. soal stoikiometri larutan



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



0 komentar:

Poskan Komentar

Subscribe to RSS Feed Follow me on Twitter!