Penjelasan Lengkap Mengenai Stoikiometri

Dalam ilmu kimia, stoikiometri (kadang disebut stoikiometri reaksi untuk membedakannya dari stoikiometri komposisi) adalah ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia). Kata ini berasal dari bahasa Yunani stoikheion (elemen) dan metriā (ukuran).Stoikiometri gas adalah suatu bentuk khusus, di mana reaktan dan produknya seluruhnya berupa gas. Dalam kasus ini, koefisien zat (yang menyatakan perbandingan mol dalam stoikiometri reaksi) juga sekaligus menyatakan perbandingan volume antara zat-zat yang terlibat.

Hukum-hukum Dasar Kimia

1.       Hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) : massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat setelah reaksi.

contoh : 3 gram gas hidrogen (H₂) yang bereaksi dengan 24 gram gas oksigen (O₂) akan membentuk 27 gram air (H₂O)

2.       Hukum perbandingan tetap (hukum Proust) : perbandingan massa unsur dalam senyawa selalu tetap.

contoh :

H2	O2	H2O	Keterangan
1 gram	8 gram	9 gram
2 gram	8 gram	9 gram	sisa H2 = 1 gram
2 gram	17 gram	18 gram	sisa O2 = 1 gram
4 gram	25 gram	27 gram	sisa H2 = 1 gram, O2 = 1 gram

3.       Hukum perbandingan berganda ( hukum Dalton) : jika dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa dan massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa tersebut merupakan bilangan bulat sederhana.

contoh :

Perbandingan H : O dalam H₂O   = 2 : 16 = 1 : 8

Perbandingan H : O dalam H₂O₂= 2 : 32 = 1 : 16

Dalam hidrogen yang sama massanya dapat bersenyawa dengan oksigen yang massanya berbanding sebagai 8 : 16 atau 1 : 2

4.       Hukum perbandingan volume (hukum Gay –Lussac) : volume gas-gas yang bereaksi dan gas-gas hasil reaksi jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana.

contoh :

Gas pentana  C₅H₁₂ yang mempunyai volume 2 liter dibakar sempurna menurut reaksi :

      C₅H₁₂ + 8 O₂       ⇒    5 CO₂ + 6 H₂O

Tentukan volume gas oksigen yang dibutuhkan dan volume gas karbondioksida serta uap air yang terbentuk!

Jawab :

Perbandingan koefisien  C₅H₁₂ : O₂ : CO₂ : H₂O = 1 : 8 : 5 : 6, maka

Volume O₂ yang dibutuhkan = 8/1  x 2 liter = 16 liter

Volume CO₂ yang terbentuk = 5/1 x 2 liter = 10 liter

Volume H₂O yang terbentuk = 6/1 x 2 liter = 12 liter

5.       Hipotesis Avogadro : pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang memiliki volume sama akan mengandung jumlah molekul yang sama.

contoh :

Jika diketahui uap air bervolume 250 ml, tentukanlah jumlah mol uap air tersebut pada keadaan dimana gas karbon dioksida bermassa 2,2 gram mempunyai volume 500 ml.

Jawab :

n H₂O  =  vol H₂O   ⟺ n H₂O       = 250  ⟺  n H₂O = 0,025 mol
n CO₂       vol CO₂            2,2/44         500

6.       Hukum Boyle – Gay Lussac : hasil kali tekanan gas dan volume gas akan selalu tetap jika dibagi suhu mutlak.

Rumus : P₁. V₁  = P₂. V₂

                     T₁                 T₂

Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif

1.       Massa atom dapat ditentukan dengan alat spectrometer massa. Hasil pembacaan spectrometer massa disebut spektrograf massa.

2.       Satu satuan massa atom (1 sma) : massa suatu partikel yang nilainya sebesar 1,67 x 10^-7kg.

3.       Massa satu atom C-12 adalah 12 sma.

4.       Massa atom relatif (Ar) adalah massa  rata-rata suatu atom relative (dibandingkan) dengan 1/12  kali massa atom C-12.

5.       Massa atom relatif  dari isotop-isotop di alam. Di alam, suatu unsur bisa didapatkan dalam dua jenis atau bahkan lebih isotop. Rumus menentukan atom relatifnya adalah :

6.       Massa molekul relatif (Mr) merupakan jumlah massa atom relatif dari seluruh atom penyusun suatu molekul.

Persamaan Reaksi

1.       Persamaan reaksi : cara memberikan lambing bagi suatu perubahan kimia (reaksi kimia). Persamaan reaksi menggambarkan rumus kimia zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi.

2.       Zat Perekasi (reaktan) : zat-zat yang mengalami perubahan dalam reaksi kimia.

3.       Zat hasil reaksi (produk) : zat-zat hasil perubahan dalam reaksi kimia.

Perhitungan Kimia

1.       Satu mol suatu zat : sejumlah partikel yang terkandung dalam suatu zat yang jumlahnya sama dengan 6,02 x 10²³ partikel.

2.       Tetapan Avogadro (L) : bilanganyang digunakan untuk menyattakan jumlah partikel satu mol zat yaitu 6,02 x 10²³ partikel.

3.       Massa molar : massa yang dimiliki oleh 1 mol zat yang sama dengan massa atom relative atau massa rumus relatif zat tersebut dan dinyatakan dalam gram per mol.

4.       Volume molar gas menyatakan volume yang ditempati satu mol gas pada suhu dan tekanan tertentu. Volume molar gas tidak tergantung pada jenisnya, tetapi pada jumlah mol, suhu dan tekanan pengukuran.

5.       Standard Temperature Pressure (STP) : keadaan gas pada suhu 0^oC dan tekanan 1 atmosfer. Pada STP, volume molar gas sama dengan 22,4 L/mol.

6.       Room Temperature Pressure (RTP) : keadaan gas pada suhu 25^oC dan tekanan 1 atmosfer. Pada RTP, volume molar gas sama dengan 24,4 L/mol.

7.       Kemolaran zat menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter larutan.

8.       Pereaksi pembatas : pereaksi yang habis bereaksi terlebih dahulu dalam suatu reaksi kimia.

9.       Rumus empiris : perbandingan paling sederhana dalam komposisi suatu senyawa. 

        Rumus molekul adalah kelipatan dari rumus empiris.

10.   Hidrat : zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari struktur kristalnya.

contoh : CuSO₄.5H₂O, FeSO₄.7H₂O dan lain sebagainya.

Langkah-langkah Penyelesaian Perhitungan Kimia

1.       Menuliskan persamaan reaksi lengkap dengan koefisien yang tepat.

2.       Menghitung mol zat dari data yang diketahui dengan rumus yang sesuai.

3.       Menentukan pereaksi pembatas berdasarkan perbandingan koefisien reaksi

4.       Menentukan mol zat yang ditanyakan berdasarkan pada perbandingan koefisien reaksi.

5.       Jawab pertanyaan dengan menggunakan mol zat yang telah dicari pada tahap di atas.

contoh :

Sejumlah 3,2 gramgas metana (CH₄) dibakar dengan 16 gram gas oksigen. Berapa massa gas karbon dioksida yang terbentuk?

jawab :

1.       Persamaan reaksi

   CH₄ + 2 O₂     ⇒      CO₂ + 2 H₂O

2.       Mol zat yang diketahui

  n CH₄ = massa/Mr  = 3,2/(12+4)  = 0,2 mol

   n O₂ =  massa/Mr  =  16/(2.16)   = 0,5 mol

3.       Perbandingan koefisien dari persamaan reaksi (no.1)

  CH₄: O₂ : CO₂ : H₂O = 1 : 2 : 1 : 2

 CH₄= 0,2 mol/1 = 0,2 mol

 O₂=    0,5 mol/2 = 0,25 mol

hasil pembagian CH₄ lebih kecil dari O₂ , maka CH₄adalah pereaksi pembatas

4.       Mol zat yang ditanyakan

n CO₂ = 1/1  x 0,2 mol = 0,2 mol

5.       Jawab pertanyaan

 massa CO₂ = n x Mr

                     = 0,2 mol x (12+2(16))

                     = 0,2 x 44

                     = 8,8 gram