APLIKASI STOIKIOMETRI

DEFINISI STOIKIOMETRI 

Stoikiometri (stoi-kee-ah-met-tree) merupakan bidang dalam ilmu kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagai  hasil reaksi.

Kata stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang artinya unsur dan metron yang berarti mengukur. Seorang ahli Kimia Perancis, Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) adalah orang yang pertama kali meletakkan prinsip-prinsip dasar stoikiometri. Menurutnya stoikiometri adalah ilmu tentang pengukuran perbandingan kuantitatif atau pengukuran perbandingan antar unsur kimia yang satu dengan yang lain.

Untuk menyelesaikan soal-soal perhitungan kimia digunakan asas-asas stoikiometri yaitu antara lain persamaan kimia dan konsep mol.

Stoikiometri berhubungan dengan segala sesuatu aspek kuantitatif, komposisi dan reaksi kimia dengan cara perhitungan kimia untuk menimbang dan menghitung spesi-spesi kimia.

 

 

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? Untuk menjawab pertanyaan itu kita memerlukan stoikiometri !

Konsep Dasar 

- Rumus kimia suatu zat menyatakan jenis dan jumlah relatif atom yang terdapat dalam zat tersebut.

-Rumus molekul menyatakan jenis dan jumlah atom dalam molekul itu.

-Rumus empiris merupakan rumus perbandingan paling sederhana unsur-unsur dalam rumus.

-Massa atom relatif (Ar) menyatakan perbandingan massa rata-rata satu atom suatu  unsur .

-Massa molekul relatif (Mr) adalah bilangan yang menyatakan harga perbandingan massa 1 molekul suatu senyawa.

Stoikiometri Reaksi 

Stoikiometri Reaksi merupakan bidang kajian ilmu kimia, yang mempelajari hubungan kuantitatif zat-zat kimia yang terlibat dalam reaksi kimia.

Contoh : 2H2 + O2             2H2O
  Persamaan kimia ini mengandung makna :
  2 molekul H2 + 1 molekul O2                   2 molekul H2O
Atau
  2 n molekul H2 + n molekul O2               2 n molekul H2O
  Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa koefisien reaksi pada persamaan kimia menunjukkan Perbandingan jumlah mol zat-zat yang bereaksi dan zat hasil reaksi. 

Stoikiometri Larutan 

Pada stoikiometri larutan diantara zat – zat yang terlibat reaksi sebagian atau seluruhnya berada dalam bentuk larutan. Soal – soal yang menyangkut bagian ini dapat diselesaikan dengan cara hitungan kimia sederhana yang menyangkut kuantitas antara suatu komponen dengan komponen lain dalam suatu reaksi.

Jika larutan asam dicampurkan dengan larutan basa akan terjadi reaksi, yaitu : reaksi pengikatan ion H+ dari asam oleh OH- dari basa menghasilkan air (H2O), reaksi ini disebut reaksi netralisasi.

Contoh :

Asam    +   Basa                                              garam   +   air

HCL      +   NaOH                                NaCl        +   H2O

 

vMolaritas (M)

        Molaritas adalah satuan konsentrasi larutan untuk menyatakan jumlah mol zat terlarut perliter larutan, dilambangkan dengan huruf M. Secara sistematis dapat diungkapkan dengan persamaan :

        Konsentrasi molar (M) = Jumlah Mol

                                           V Larutan

*Contoh Soal :

Dua gram NaOH dilarutkan dalam air sehingga volume larutan mencapai 250 Ml. Hitung molaritas larutan !

Penyelesaian :

  2 gram NaOH = 0,05 mol = 50 mmol

M = mmol =   50 mmol  = 0,2 M larutan NaOH

        mL        250 mL

Pengenceran larutan
Untuk tujuan ini perlu mengetahui hubungan molaritas larutan sebelum dan sesudah pengenceran.

       Mol zat terlarut = molaritas x liter larutan

       Rumus pengenceran M₁ x V₁ = M₂ x V₂

*Contoh Soal :

100 Ml larutan CH3COOH 0,2M ditambahkan air sehingga volume menjadi 500 Ml. Hitunglah moralitas larutan setelah penambahan air !

Penyelesaian :

V1   = 100 Ml        V2  = 500mL

M1  = 0,2M           M2 = ?

100mL x 0,2M = 500 mL X M2

M2 = 0,2M x 100mL = 0,04M

Stoikiometri Gas  

Perilaku gas mudah dikarakterisasi karena hampir semua sifat-sifat gas tidak bergantung pada jati diri gas.

Terdapat beberapa hukum dasar yang dapat menerapkan perilaku gas berdasarkan eksperimen laboratorium,diantaranya adalah hukum :

-Hukum Boyle

-Hukum  Boyle – Gay Lussac

-Hukum  Gay Lussac

Hukum Boyle

✘ Hukum Boyle berkenaan dengan hubungan antara    volume gas dan tekanan gas pada suhu tetap.

✘ Hukum Boyle berbunyi: Tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya asalkan suhunya tetap dalam bentuk persamaan,

✘

✘ Hukum Boyle dapat dirumuskan dengan:

               pV = konstan, atau   p1V1 = p2V2

                    Dimana, p = tekanan

                  V = volume gas. 

Dalam suhu dan ruang tetap, jika tekanan naik maka volume akan turun, dan sebaliknya, jika tekanan turun maka volume akan naik. Hal ini bisa dilihat pada pompa sepeda,jika kita mendorong pompa ke bawah, maka volume udara dalam pompa akan mengecil dan tekanan udara dalam pompa akan naik sehingga mampu meniupkan udara ke dalam ban sepeda. 

*Gambar pompa sepeda, jika volume dikecilkan maka tekanan akan naik

CONTOH SOAL HUKUM BOYLE

1.Sejumlah gas ideal pada mulanya mempunyai tekanan P dan volume V. Jika gas tersebut mengalami proses isotermal sehingga tekanannya menjadi 4 kali tekanan semula maka volume gas berubah menjadi…
Jawaban :

Diketahui :
Tekanan awal (P₁) = P
Tekanan akhir (P₂) = 4P
Volume awal (V₁) = V
Ditanya : volume akhir gas (V₂)
Jawab :
Hukum Boyle (proses isotermal atau suhu konstan) :
P V = konstan
P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V
Volume gas berubah menjadi ¼ kali volume awal.

Hukum Gay Lussac

✘ Hukum Gay Lussac berbicara tentang hubungan antara volume gas dan suhu gas pada tekanan yang sama.

✘ Hukum Gay Lussac berbunyi:

       “ Volume gas sebanding dengan suhunya asalkan tekanannya tetap Dalam bentuk persamaan “

✘ Hukum Gay Lussac dapat dirumuskan dengan:

        V/T = konstan, atau   V1/T1 = V2/T2

✘ Dimana, V = Volume

                   T = Suhu

Pada tekanan tetap, udara yang dipanaskan akan mengembang, dan sebaliknya, udara yang didinginkan akan menyusut. Hal ini dapat dilihat pada balon udara. Udara pada balon udara dibuat panas supaya udaranya mengembang  sehingga lebih ringan dari udara sekitar, oleh karena itu balon udara bisa terbang.

*Balon udara dinayalakan dan siap diterbangkan.

Contoh Soal Hukum Gay Lussac

1 . Sejumlah gas pada mulanya mempunyai tekanan P dan suhu T. Jika gas tersebut mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi 4 kali tekanan semula maka suhu gas berubah menjadi…

Jawaban :

Diketahui :

Tekanan awal (P1) = P

Tekanan akhir (P2) = 4P

Suhu awal (T1) = T

Ditanya : suhu akhir (T2)

Jawab :

Hukum Gay-Lussac (proses isokhorik atau volume konstan) :

Suhu gas berubah menjadi 4 kali suhu awal.

Hukum Boyle - Guy Lussac

✘ Hukum Boyle- Gay Lussac merupakan sintesis dari Hukum Boyle dan Hukum Gay Lussac, sehingga kedua rumus tersebut dapat disatukan menjadi:

              P.V/T = konstan, atau P1.V1/T1 = P2.V2/T2

✘ Sedangkan dalam kondisi ideal, rumus persaamaan gas ideal menurut Hukum Boyle-Gay Lussac adalah:

           p.V = N.k.T

Dimana:    k  = konstanta Boltzmann (1,38 . 10-23 J.K-1)

                      N = jumlah partikel gas

Contoh Soal Hukum Boyle – Gay Lussac

Diketahui 1 mol gas N2 pada tekanan 2 atm pada volume 15 liter pada
temperatur 27oC. Berapakah volume gas pada tekanan 3 atm dengan temperatur 30oC ?
Jawaban :
Diketahui : V1 = 15 liter T1 = (273 + 27) = 300oK
P1 = 2 atm T2 = (273 + 30) = 303oK
P2 = 3 atm
Ditanya : V2 = ?
Jawab : P1.V1 / T1 = P2.V2 / T2
2 x 15 / 300 = 3.V2 / 303
V2 = 10,1 liter

K = Kelvin

Atm = tekanan

 Persamaan Umum Gas Ideal

 

Berdasarkan Hukum gas yang disampaikan dalam Hukum Boyle dan Hukum Gay Lussac, maka didapatkan persamaan umum gas ideal sebagai berikut:
                     p.V = n.R.T
Dimana : p = tekanan gas
                          V = volume gas
                          n = jumlah mol gas
                          R = tetapan gas = 8,314 kJ.mol-1.K-1 = 0,08205 liter.atm.mol-1.K-1
                          T = suhu gas

Sedangkan jumlah mol dapat dicari dengan rumus:
                          n = m/M = gr/Mr

Dimana :                   n = jumlah mol
                                     m = massa total gas
                                     M = massa molekul relatif partikel

 SUMBER :

1. Equivalent chapter of P Bahadur's Physical Chemistry
2. www.indogeek.com/2015/01/hukum-boyle-gay-lussac-rumus-persamaan-gas-ideal.html
3.Puba.michael.2006.stoikiometri.jakarta:erlangga