STOIKIOMETRI SENYAWA

Komposisi Zat

     Salah satu kegiatan penting dalam ilmu kimia adalah melakukan percobaan untuk mengidentifikasi zat. Ada dua kegiatan dalam identifikasi zat, yakni analisis kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif digunakan untuk menentukan jenis komponen penyusun zat. Sedangkan analisis kuantitatif dilakukan untuk menentukan massa dari setiap komponen penyusun zat. Dengan mengetahui jenis dan massa dari setiap komponen penyusun zat, kita dapat mengetahui komposisi zat tersebut. Komposisi zat dinyatakan dalam persen massa (% massa). Perhitungan persen massa untuk setiap komponen dapat menggunakan persamaan berikut.

Contoh 1.

Seorang ahli kimia melakukan analisis terhadap sejumlah sampel zat. Ia menemukan bahwa sampel seberat 65 gram tersebut mengandung 48 gram karbon, 9 gram hidrogen, dan 8 gram oksigen. Nyatakan komposisi zat tersebut dalam persen massa! 

Jawab:

Contoh 2.

Analisis sampel menunjukkan terdapat 40% kalsium, 12% karbon, dan 48% oksigen. Jika diketahui massa sampel tersebut adalah 25 gram, tentukan massa dari masingmasing unsur dalam sampel! Jawab:

Komposisi Zat Secara Teoritis 

Komposisi zat secara teoritis merupakan komposisi zat yang ditentukan dari rumus kimianya. Untuk zat berupa senyawa, komposisinya secara teoritis dapat dinyatakan dalam persen massa unsur dalam senyawa.

Contoh 3. 

Tentukan persen massa unsur C, H, dan O dalam senyawa glukosa (C6H12O6) (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16)! 

Jawab: 

Massa molekul relatif C₆H₁₂O₆= 180

Menentukan Rumus Kimia Zat 

Rumus kimia zat dapat dibedakan menjadi rumus empiris dan rumus molekul. Rumus empiris dapat ditentukan dengan menghitung mol komponen penyusun zat dengan menggunakan massa molar. Sedangkan rumus molekul dapat ditentukan jika rumus empiris dan massa molekul relatif (Mr) zat diketahui. 

Menentukan Rumus Empiris 

Zat Dalam menentukan rumus empiris, perbandingan mol unsur-unsur dalam zat haruslah merupakan perbandingan paling sederhana.

Contoh 4. 

Sejumlah sampel zat mengandung 11,2 gram Fe dan 4,8 gram O (Ar Fe = 56 dan O = 16). Tentukan rumus empiris senyawa tersebut! 

Jawab: 

Untuk menentukan rumus empiris zat, kita menghitung perbandingan mol Fe dan O sebagai berikut.

Contoh 5. 

Menentukan Rumus Empiris Berdasarkan Persen Massa Unsur-unsur Penyusun Zat Vanila yang digunakan untuk memberi cita rasa makanan mempunyai komposisi: 63,2% C, 5,2% H, dan 31,6% O (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16). Tentukan rumus empirisnya!

Jawab:

Untuk menentukan rumus empiris vanila, kita menghitung perbandingan mol C, H, dan O. Misalkan dalam 100 gram sampel vanila.

Menentukan Rumus Molekul Zat 

Pada dasarnya rumus molekul merupakan kelipatan-kelipatan dari rumus empirisnya. Sebagai contoh:

Untuk menentukan rumus molekul maka:

dengan n = bilangan bulat

Nilai n dapat ditentukan jika rumus empiris dan massa molekul relatif (Mr) zat diketahui.

Contoh 6.

Suatu senyawa dengan rumus empiris CH (Ar C = 12 dan H = 1) mempunyai Mr = 26. Tentukan rumus molekul senyawa tersebut!

Jawab: 

Misalkan (CH)_n

Mr =  n × (Ar C + Ar H) 

26  =  n × (12 + 1) 

26  =  n × 13 

n   =  2 

Jadi, rumus molekul senyawa tersebut adalah (CH)₂ = C₂H₂.

Arti Koefisien Reaksi 

   Koefisien reaksi merupakan perbandingan jumlah partikel dari zat yang terlibat dalam reaksi. Oleh karena 1 mol setiap zat mengandung jumlah partikel yang sama, maka perbandingan jumlah partikel sama dengan perbandingan jumlah mol. Jadi, koefisien reaksi merupakan perbandingan jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi.

N₂ (g) + 3H₂ (g)  → 2NH₃ (g)

   Koefisien reaksinya menyatakan bahwa 1 molekul N₂ bereaksi dengan 3 molekul H₂ membentuk 2 molekul NH₃ atau 1 mol N₂ bereaksi dengan 3 mol H₂ menghasilkan 2 mol NH₃ (koefisien 1 tidak pernah ditulis) Dengan pengertian tersebut, maka banyaknya zat yang diperlukan atau dihasilkan dalam reaksi kimia dapat dihitung dengan menggunakan persamaan reaksi setara. Apabila jumlah mol salah satu zat yang bereaksi diketahui, maka jumlah mol zat yang lain dalam reaksi itu  dapat ditentukan dengan menggunakan perbandingan koefisien reaksinya.

Contoh 7.

Pereaksi Pembatas 

   Di dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yang ditambahkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Hal ini menyebabkan ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dahulu. Pereaksi demikian disebut pereaksi pembatas.

Contoh 8. 

 

Menentukan Rumus Kimia Hidrat 

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

Jika suatu senyawa hidrat dipanaskan, maka ada sebagian atau seluruh air kristalnya dapat dilepas (menguap). Jika suatu hidrat dilarutkan dalam air, maka air kristalnya akan lepas. 

Gambar 1. CuSO₄.5H₂O (kiri) dan CuSO₄ (kanan).

Jumlah molekul air kristal dari suatu senyawa hidrat dapat ditentukan melalui cara sebagai berikut.

Contoh 9.

Tugas:

1. Berapakah massa kalsium yang terdapat dalam 250 kg CaCO₃ (Ar Ca = 40, C = 12, dan O = 16)?

1. Tentukan kadar (%) C dan N dalam urea (CO(NH₂)₂)(ArC = 12, O = 16, N = 14, dan H = 1)?
2. Suatu senyawa mempunyai komposisi 22,9% Na, 21,5% B, dan 55,7% O (ArNa = 23, B = 10, O = 16). Tentukan rumus empirisnya!
3. Suatu zat memiliki Mr sebesar 181,5. Jika rumus empirisnya adalah C₂HCl (Ar C = 12, H = 1, Cl = 35,5), tentukan rumus molekulnya!
4. Sebanyak 2 gram kalsium klorida (CaCl₂) menyerap uap air dari udara dan membentuk hidrat dengan massa 3,94 gram. Tentukan rumus hidrat tersebut! (Ar Ca = 40, Cl = 35,5, H = 1, dan O = 16)
5. 0,5 mol Mg(OH)₂ bereaksi dengan 0,5 mol HCl sesuai persamaan reaksi:

           Mg(OH)₂(aq) + 2 HCl(aq)  →  MgCl₂(aq) + 2 H₂O(l)

           Tentukan:

           a. pereaksi pembatas

           b. pereaksi yang sisa

          c. mol MgCl₂ dan mol H₂O

Tugas dikerjakan secara berkelompok dan dikirimkan ke link tugas berikut.

https://forms.gle/nbe9rcp8qXuRMcsLA