www.lagonlon.com

Tutorial

Stoikiometri
(Perhitungan Kimia)



Dalam tutorial ini kita akan membahas cara melengkapi tabel stoikiometri yang biasa dipergunakan dalam perhitungan kimia.

Materi dalam tutorial ini meliputi:

Prolog

Tabel stoikiometri biasa digunakan untuk menentukan zat-zat yang terlibat dalam reaksi. Sebelum melakukan reaksi yang sesungguhnya, perlu dilakukan perhitungan kimia dengan menggunakan tabel stoikiometri. Dengan perhitungan ini, kita dapat menentukan jumlah bahan (reaktan) yang diperlukan dan bahan (produk) yang dihasilkan. Lebih jauh, hasil perhitungan dapat digunakan untuk memperkirakan tekanan dan panas yang dihasilkan dalam suatu reaksi. Ini akan memudahkan kita untuk menentukan wadah yang akan digunakan serta kondisi yang perlu disiapkan. Sebagai contoh, kita tidak bisa memegang tabung reaksi langsung dengan tangan, jika reaksi yang terjadi melepaskan panas/kalor yang tinggi.




Video PJJ:
Tabel Stoikiometri



Video pjj:
Tabel Stoikiometri


(Ukuran file: 100,7 MB)

Materi:

  • Bagian-bagian Tabel Stoikiometri
  • Melengkapi Tabel Stoikiometri




Bagian-bagian Tabel Stoikiometri

Tabel stoikiometri diisi dengan jumlah zat yang terlibat dalam reaksi dalam satuan mol (atau mmol). Secara umum, tabel stoikiometri terdiri dari empat baris berurutan (persaman reaksi, mula-mula, reaksi, akhir). Perlu diperhatikan, penamaan tiap baris bisa/boleh berbeda-beda, namun urutannya sudah seragam.

Ada empat (4) baris dalam tabel stoikiometri:
Persamaan reaksi
Mula-mula
Reaksi
Akhir

Berikut bagian (baris) tabel stoikiometri beserta penjelasannya.

  • Persamaan reaksi
    Berisi persamaan reaksi yang sudah setara. Perlu diingat, persamaan reaksi terdiri dari dua bagian/ruas yang dipisahkan dengan tanda panah. Ruas kiri berisikan bahan reaksi (pereaksi/reaktan), sedangkan ruas kanan berisi bahan hasil reaksi (produk/hasil).
    Persamaan reaksi bisa dipahami sebagai resep kimia.

    Sebelum melengkapi tabel stoikiometri, pastikan bahwa persamaan yang tercantum sudah setara.

  • Mula-mula
    Berisikan jumlah zat (dalam mol) yang ada pada keadaan awal/sebelum reaksi berlangsung.
    Karena kita membahas reaksi satu arah, maka pada baris awal ruas kanan, umumnya kosong, artinya tidak ada produk sebelum reaksi berlangsung.

  • Reaksi
    Bersisi jumlah zat (dalam mol) yang terlibat dalam reaksi.
    Merupakan baris "inti" dalam tabel stoikiometri.
    Perbandingan mol zat pada baris ini harus sama dengan perbandingan koefisien persamaan reaksinya.

  • Akhir
    Berisi jumlah zat (mol) yang ada/tersisa setelah reaksi selesai. Pengisiannya adalah sebagai berikut:
    Ruas kiri: mol Mula-mula dikurangi mol Reaksi
    Ruas kanan: mol Mula-mula ditambah mol Reaksi

    Reaksi satu arah baru akan berhenti jika ada salah satu (atau lebih) zat ruas kiri yang habis.
    Zat ruas kiri yang habis disebut sebagai pereaksi pembatas

Catatan Satuan:
Pada dasarnya kita menggunakan satuan mol dalam perhitungan kimia (jumlah zat).
Namun pada beberapa kasus, dimungkinkan untuk menggunakan satuan lain, seperti:
-molar, jika larutan bersifat tetap, dalam arti tidak ada pencampuran atau pemisahan larutan.
Contoh penggunaan satuan molaritas pada tabel stoikiometri adalah pada perhitungan Kelarutan garam (materi kelas XI)
-liter, jika seluruh zat yang terlibat berfasa gas



Video PJJ:
Stoikiometri (part-2)



Video pjj:
Stoikiometri (part-2)


(Ukuran file: 156,9 MB)

Materi:

  • Menghitung zat dalam reaksi
  • Rendemen/yield




Menghitung Zat yang terlibat Dalam Reaksi

Untuk melakukan perhitungan zat yang terlibat dalam reaksi, kita biasanya harus melakukan konversi satuan ke dan dari mol sebelum dan sesudah melakukan perhitungan dengan tabel Stoikiometri

Diketahui
(bukan dalam satuan mol)
Konversi ke satuan mol
Tabel Stoikiometri
Hasil dalam satuan mol
Konversi ke besaran dan satuan lain
(sesuai yang ditanyakan)

Untuk reaksi pembuatan/pembentukan zat/sintesis, perhitungan yang kita lakukan dengan menggunakan tabel stoikiometri hanya bersifat teoritis.
Hasil yang didapat dalam percobaan langsung (nyata), biasanya lebih kecil dari hasil perhitungan.


Kemurnian hasil

Produk yang kita peroleh setelah reaksi kimia (terutama reaksi sintesis), biasanya masih berupa campuran.
Campuran antara produk yang diinginkan, reaktan sisa, dan produk samping.
Misalnya pada pembakaran metana, reaksinya adalah:

CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (g)

Dari persamaan kita mengharapkan hasil berupa gas CO2 dan H2O.
Kenyataannya kita akan menapatkan produk samping pembakaran metana seperti:
Karbon jelaga (C)
Karbon monoksida (CO)


Maka, setelah reaksi selesai dilakukan masih ada langkah berikut yang harus dilakukan yaitu proses pemurnian dan pengujian.
Proses pemurnian zat bermacam-macam seperti: penyulingan, rekristalisasi, evaporasi, dll.
Proses pemurnian akan dipelajari lebih lanjut di perguruan tinggi.


Rendemen/yield

Jumlah bahan yang dihasilkan dalam suatu reaksi sintesis selalu lebih kecil dari jumlah teoritisnya (perhitungan dengan tabel stoikiometri)
Rendemen bisa dicari dengan menggunakan persamaan:

Rendemen (%)=berat hasil (kenyataan)
berat secara teoritis (stoikiometri)
x 100%

Sebagai gambaran, reaksi dengan rendemen > 90%, dikatakan sebagai suatu reaksi yang excellent
(umumnya reaksi sintesis memiliki rendemen < 90 %).





Jenis Bahan Kimia

Dalam melakukan percobaan reaksi kimia, perlu diperhatikan tingkat kualitas (grade) bahan yang digunakan.
Kualitas bahan akan berpengaruh pada tingkat rendemen dan kemurnian hasil yang didapatkan.

Untuk keperluan percobaan kimia di laboratorium tingkat SMA, umunya sudah cukup menggunakan bahan kimia dengan kualitas terendah, biasa disebut dengan nama bahan kimia teknis.
Bahan kimia teknis memiliki tingkat kemurnian paling rendah, lebih murah dan lebih mudah didapat.
Penggunaan bahan dengan kualitas yang lebih tinggi bisa dianggap "mubadzir".

Sedangkan untuk keperluan khusus, sebaiknya menggunakan bahan kimia sesuai dengan standarnya (syarat minimalnya), terutama jika digunakan untuk campuran bahan makanan dan minuman.

Berikut 7 tingkatan kualitas bahan kimia, diurutkan dari yang paling bagus/paling murni:
(tidak perlu dihafalkan)
  1. A.C.S
  2. Reagent
  3. U.S.P
  4. N.F
  5. Lab
  6. Purified
  7. Technical (teknis)
Sumber:
http://www.info.dent.nu.ac.th/chemistry/files/chemical%20grade%20diagnosis.pdf


Ada yang menyatakan bahwa bahan kimia itu mahal, tapi ada juga yang menyatakan bahwa bahan kimia itu murah (harganya terjangkau).
Dengan mengetahui adanya tingkatan kualitas bahan kimia, kita akan memahami perbedaan dalam kedua pernyataan tersebut.



Contoh soal:

  1. Lengkapilah tabel stoikiometri berikut dan tentukan pereaksi pembatasnya!

    2 H2 (g)  +  O2 (g)    2 H2O (g)
    Mula-mula  :  0,5 mol 0,5 mol
    Reaksi  :  ... ... (-) ... (+)


    Akhir  :  ... ... ...


    Penyelesaian:

    2 H2 (g)  +  O2 (g)    2 H2O (g)
    Mula-mula  :  0,5 mol 0,5 mol
    Reaksi  :  0,5 mol 0,25 mol (-) 0,5 mol (+)


    Akhir  :  0,25 mol 0,5 mol

    Pereaksi pembatas: H2



  2. Lengkapilah tabel stoikiometri berikut dan tentukan pereaksi pembatasnya!

    2 Na (s)  +  2 H2O (l)    2 NaOH (aq)  +  H2 (g)
    Mula-mula  :  0,7 mol 0,6 mol
    Reaksi  :  ... ... (-) ... ... (+)


    Akhir  :  ... ... ... ...


    Penyelesaian:

    2 Na (s)  +  2 H2O (l)    2 NaOH (aq)  +  H2 (g)
    Mula-mula  :  0,7 mol 0,6 mol
    Reaksi  :  0,6 mol 0,6 mol (-) 0,6 mol 0,3 mol (+)


    Akhir  :  0,1 mol 0,6 mol 0,3 mol

    Pereaksi pembatas: H2O



  3. Lengkapilah tabel stoikiometri berikut:

    Mg (s)  +  2 H2O (l)    Mg(OH)2 (aq)  +  H2 (g)
    Mula-mula  :  ... ...
    Reaksi  :  ... ... (-) ... ... (+)


    Akhir  :  2 mol ...


    Penyelesaian:

    Mg (s)  +  2 H2O (l)    Mg(OH)2 (aq)  +  H2 (g)
    Mula-mula  :  2 mol 4 mol
    Reaksi  :  2 mol 4 mol (-) 2 mol 2 mol (+)


    Akhir  :  2 mol 2 mol



  4. Lengkapilah tabel stoikiometri berikut:

    CaC2 (s)  +  2 H2O (l)    Ca(OH)2 (aq)  +  C2H2 (g)
    Mula-mula  :  ... ... 2 mol
    Reaksi  :  ... ... (-) ... ... (+)


    Akhir  :  2 mol ... 5 mol


    Penyelesaian:

    CaC2 (s)  +  2 H2O (l)    Ca(OH)2 (aq)  +  C2H2 (g)
    Mula-mula  :  3 mol 8 mol 2 mol
    Reaksi  :  3 mol 6 mol (-) 3 mol 3 mol (+)


    Akhir  :  2 mol 3 mol 5 mol



  5. Dalam sebuah percobaan, 4 mol gas CH4 direaksikan dengan 5 mol gas oksigen membentuk gas karbon dioksida dan uap air menurut reaksi berikut:
    CH4 (g) + 2 O2 (g)    CO2 (g) + 2 H2O (g) (g)
    Tuliskan tabel stoikiometri untuk reaksi tersebut!

    Penyelesaian:

    CH4 (g)  +  2 O2 (g)    CO2  +  2 H2O
    Mula-mula  :  4 mol 5 mol - -
    Reaksi  :  2,5 mol 5 mol 2,5 mol 5 mol

    Akhir  :  1,5 mol 0 2,5 mol 5 mol


    Penjelasan:
    • Koefisien persamaan reaksi adalah 1 - 2 - 1 - 2
    • Bahan yang dapat habis (pereaksi pembatas) adalah O2, karena:
      - minimal satu bahan pereaksi (ruas kiri) harus habis (boleh habis semua).
      - perbandingan CH4 dan O2 yang bereaksi adalah 1 : 2
      - untuk menghabiskan 4 mol CH4 dibutuhkan 8 mol O2 (tidak mungkin, karena jumlah O2 hanya 8 mol)
      - untuk menghabiskan 5 mol O2 dibutuhkan 2,5 mol CH4 (memungkinkan, karena jumlah CH4 mencukupi)
    • Sesuai dengan perbandingan koefisien, maka jumlah zat yang terlibat dalam reaksi adalah:
      2,5 — 5 — 2,5 — 5
    • Pada akhir reaksi terdapat:
      - 1,5 mol CH4 (sisa)
      - 0 mol O2 (habis bereaksi)
      - 2,5 mol CO2
      - 5 mol H2O

  6. Kedalam sebuah wadah dimasukkan 5 mol gas CH4, 10 mol gas oksigen, dan 6 mol gas karbon dioksida. Wadah kemudian ditutup dan dinaikkan suhunya agar terjadi reaksi berikut:
    CH4 (g) + 2 O2 (g)    CO2 (g) + 2 H2O (g) (g)
    Tuliskan tabel stoikiometri untuk reaksi tersebut!

    Penyelesaian:

    CH4 (g)  +  2 O2 (g)    CO2  +  2 H2O
    Mula-mula  :  5 mol 10 mol 6 -
    Reaksi  :  5 mol 10 mol 5 mol 10 mol

    Akhir  :  0 0 11 mol 10 mol


    Penjelasan:
    • Koefisien persamaan reaksi adalah 1 - 2 - 1 - 2
    • 6 mol CO2 tidak ikut bereaksi, karena reaksi hanya satu arah (ke kanan).
    • Semua bahan di ruas kiri habis bereaksi, karena:
      - untuk menghabiskan 5 mol CH4 dibutuhkan 10 mol O2 (memungkinkan, karena jumlah O2 mencukupi)
    • Sesuai dengan perbandingan koefisien, maka jumlah zat yang terlibat dalam reaksi adalah:
      5 — 10 — 5 — 10
    • Pada akhir reaksi terdapat:
      - 0 mol CH4 (habis bereaksi)
      - 0 mol O2 (habis bereaksi)
      - 11 mol CO2 (6 mol + 5 mol)
      - 10 mol H2O




Kuis

Klik link berikut untuk mengikuti kuis/latihan soal:





Catatan:

Mohon dimaklumi, jika materi dalam tutorial ini dirasa kurang lengkap dan menyeluruh.
Tutorial ini dibuat sebagai fitur bantuan bagi peserta dalam mengerjakan mata kuis di www.lagonlon.com.
Namun demikian, penyajian yang mudah dipahami merupakan tujuan utama kami.
Masukan dari anda, akan sangat membantu kami dalam melakukan perbaikan.
Terimakasih atas kunjungan anda.



open your eyes, you will see nothing
open your mind, you will be confused
open your hearth, you will see


Pengunjung:
2 6 1 9 9
www.lagonlon.com