Pengertian Stoikiometri, jenis dan contoh soal

Berikut ini adalah uraian tentang stoikiometri yang merupakan konsep ilmu kimia dalam menghitung jumlah suatu senyawa yang ada dalam material. Untuk lebih jelasnya mari kita simak uraian di bawah ini tentang stoikiometri dan jenisnya semoga bermanfaat!

Stoikiometri adalah salah satu mata pelajaran terpenting dalam kimia umum. Ini biasanya diperkenalkan setelah membahas bagian-bagian atom dan konversi satuan. Meskipun tidak sulit, banyak siswa yang mengalami kesulitan mengingat kata ini. Untuk alasan ini, ini mungkin diperkenalkan sebagai “Hubungan Massa.”

Stoikiometri Kimia mengacu pada studi kuantitatif reaktan dan produk yang terlibat dalam reaksi kimia. Kata “stoikiometri” berasal dari kata Yunani “stoikhein” yang berarti elemen dan “metron” yang berarti ukuran.

Istilah Stoikiometri pertama kali diciptakan atau ditemukan oleh seorang ahli kimia Jerman bernama Jeremias Richter. Meskipun kata yang memutarbalikkan lidah ini terdengar rumit dan besar tetapi ini adalah ide yang sederhana. Dalam pelajaran ini, kita akan belajar tentang apa artinya dan membahas berbagai aspek dari konsep ini.

Pengertian

Stoikiometri adalah ilmu tentang hubungan atau rasio kuantitatif antara dua atau lebih zat yang mengalami perubahan fisik atau perubahan kimia (reaksi kimia). Kata ini berasal dari kata Yunani: stoicheion (artinya “unsur”) dan metron (artinya “mengukur”). Paling sering, kalkulasi stoikiometri berhubungan dengan massa atau volume produk dan reaktan.

Stoikiometri adalah suatu pokok bahasan dalam kimia yang melibatkan keterkaitan reaktan dan produk dalam sebuah reaksi kimia untuk menentukan kuantitas dari setiap zat yang bereaksi.

Stoikiometri berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata stoicheion yang berarti unsur dan metron yang berarti mengukur. Stoikiometri membahas tentang hubungan massa antar unsur dalam suatu senyawa (stoikiometri senyawa) dan antarzat dalam suatu reaksi (stoikiometri reaksi).

Jeremias Benjaim Richter mendefinisikan stoikiometri pada tahun 1792 sebagai ilmu pengukuran besaran atau rasio massa unsur kimia. Anda mungkin diberi persamaan kimia dan massa satu reaktan atau produk dan diminta untuk menentukan jumlah reaktan atau produk lain dalam persamaan tersebut. Atau, Anda mungkin diberi jumlah reaktan dan produk dan diminta untuk menulis persamaan setimbang yang cocok dengan matematika.

Pengukuran massa dalam reaksi kimia dimulai oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) yang menemukan bahwa pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa (hukum kekekalan massa). Selanjutnya  Joseph Louis Proust (1754 – 1826) menemukan bahwa unsur-unsur membentuk senyawa dalam perbandingan tertentu (hukum perbandingan tetap).

Selanjutnya dalam rangka menyusun teori atomnya, John Dalton menemukan hukum dasar kimia yang ketiga, yang disebut hukum kelipatan perbandingan. Ketiga hukum tersebut merupakan dasar dari teori kimia yang pertama, yaitu teori atom yang dikemukakan oleh John Dalton sekitar tahun 1803.

Menurut Dalton, setiap materi terdiri atas atom, unsur terdiri atas atom sejenis, sedangkan senyawa terdiri dari atom-atom yang berbeda dalam perbandingan tertentu. Namun demikian, Dalton belum dapat menentukan perbandingan atom – atom dalam senyawa (rumus kimia zat).

Penetapan rumus kimia zat dapat dilakukan berkat penemuan Gay Lussac dan Avogadro. Setelah rumus kimia senyawa dapat ditentukan, maka perbandingan massa antaratom (Ar) maupun antarmolekul (Mr) dapat ditentukan. Pengetahuan tentang massa atom relatif dan rumus kimia senyawa merupakan dasar dari perhitungan kimia.

Maka, Stoikiometri tersebut dapat digunakan untuk dapat menghitung jumlah ialah seperti jumlah produk yang dapat diproduksi apabila diberikan reaktan dan juga persentase reaktan yang dibuat menjadi suatu produk diketahui.

Jenis

  • Stoikiometri Reaksi
    Stoikiometri tersebut sering digunakan untuk dapat menyeimbangkan persamaan kimia yang dapat ditemukan pada stoikiometri reaksi. Hal tesebut menggambarkan bahwa hubungan kuantitatif antara zat disebabkan karena mereka berpartisipasi dalam reaksi kimia.
  • Stoikiometri Komposisi
    Stoikiometri komposisi ini menjelaskan ialah kuantitatif (massa) hubungan antara suatu unsur-unsur dalam senyawa. Misalnya ialah, stoikiometri komposisi tersebut menggambarkan (massa) nitrogen dengan hidrogen yang bergabung dan menjadi amonia kompleks. yakni 1 mol nitrogen dan juga 3 mol hidrogen dalam tiap-tiap 2 mol amonia. Mol ialah satuan yang digunakan didalam kimia untuk jumlah zat.
  • Stoikiometri Gas
    Jenis stoikiometri ialah berkaitan dengan suatu reaksi yang melibatkan gas, yang mana gas berada pada suatu suhu, tekanan dan juga volume yang dikenal dan juga dapat dianggap gas ideal. Untuk gas, perbandingan volume idealnya tersebut sama dengan hukum gas ideal, Namun rasio massa reaksi tunggal tersebut harus dihitung dari massa molekul reaktan serta juga produk,yang mana massa molekul ialah massa 1(satu) molekul zat.

Gas ideal ialah suatu gas teoretis yang terdiri dari 1(satu) set partikel yang bergerak acak, tanpa-berinteraksi yang mematuhi suatu hukum gas ideal. Hukum gas ideal ialah suatu persamaan keadaan gas ideal. Persamaan hukum gas ideal ialah sebagai berikut :

“PV = nRT, yang mana P ialah tekanan, V ialah volume dan juga T ialah temperatur absolut, n ialah mol gas dan juga R ialah konstanta gas universal”.

Pengertian rasio stoikiometri

Sejumlah stoikiometri atau juga rasio reagen (zat yang ditambahkan ke suatu sistem dalam rangka untuk menciptakan suatu reaksi kimia) ialah jumlah atau juga rasio yang mana, dengan asumsi ialah bahwa hasil suatu reaksi selesai dengan dasar, antara lain ialah sebagai berikut:

  1. Semua reagen yang dikonsumsi
  2. Tidak terdapat defisit reagen
  3. Tidak terdapat sisa-sisa residu
  4. Reaksi hanya akan terjadi atau tercipta pada rasio stoikiometri

Konsep Penting dalam Stoikiometri

Anda harus menguasai konsep kimia berikut untuk menyelesaikan soal stoikiometri:

  • Menyeimbangkan persamaan
  • Mengonversi antara Gram dan mol
  • Menghitung massa molar
  • Menghitung rasio mol

Ingat, stoikiometri adalah ilmu yang mempelajari hubungan massa. Untuk menguasainya, Anda harus terbiasa dengan konversi satuan dan persamaan keseimbangan. Dari sana, fokusnya adalah pada hubungan mol antara reaktan dan produk dalam reaksi kimia.

Masalah Massa Stoikiometri

Salah satu jenis soal kimia paling umum yang akan Anda gunakan untuk menyelesaikan stoikiometri adalah soal massa-massa. Berikut langkah-langkah untuk menyelesaikan masalah massa-massa:

  • Identifikasi masalah dengan benar sebagai masalah massa-massa. Biasanya Anda diberi persamaan kimia, seperti:
    A + 2B → C
  • Yang paling sering ditanyakan adalah soal kata, seperti: Asumsikan 10,0 gram A bereaksi sempurna dengan B. Berapa gram C yang akan dihasilkan?
  • Setarakan persamaan kimianya. Pastikan Anda memiliki nomor yang sama untuk setiap jenis atom di sisi reaktan dan hasil kali panah dalam persamaan. Dengan kata lain, terapkan Hukum Kekekalan Massa.
  • Ubah nilai massa apa pun dalam soal menjadi mol. Gunakan massa molar untuk melakukan ini.
  • Gunakan proporsi molar untuk menentukan jumlah mol yang tidak diketahui. Lakukan ini dengan menyetel dua rasio molar sama satu sama lain, dengan tidak diketahui sebagai satu-satunya nilai yang harus diselesaikan.
  • Ubah nilai mol yang baru saja Anda temukan menjadi massa, menggunakan massa molar zat tersebut.

Karena atom, molekul, dan ion bereaksi satu sama lain sesuai dengan rasio molar, Anda juga akan menghadapi masalah stoikiometri yang meminta Anda untuk mengidentifikasi reaktan pembatas atau reaktan yang ada secara berlebih. Setelah Anda mengetahui jumlah mol setiap reaktan yang Anda miliki, Anda membandingkan rasio ini dengan rasio yang dibutuhkan untuk menyelesaikan reaksi. Reaktan pembatas akan digunakan sebelum reaktan lainnya, sedangkan reaktan berlebih akan menjadi satu-satunya sisa setelah reaksi dilanjutkan.

Karena reaktan pembatas menentukan dengan tepat berapa banyak setiap reaktan yang benar-benar berpartisipasi dalam suatu reaksi, stoikiometri digunakan untuk menentukan hasil teoretis. Ini adalah berapa banyak produk yang dapat terbentuk jika reaksi menggunakan semua reaktan pembatas dan berlanjut hingga penyelesaian. Nilai ditentukan menggunakan perbandingan molar antara jumlah reaktan pembatas dan produk.

Koefisien Stoikiometri

Koefisien stoikiometri atau bilangan stoikiometri adalah banyaknya molekul yang berpartisipasi dalam reaksi. Jika Anda melihat reaksi seimbang apa pun, Anda akan melihat bahwa ada jumlah elemen yang sama di kedua sisi persamaan. Koefisien stoikiometri pada dasarnya adalah bilangan yang ada di depan atom, molekul, atau ion.

Koefisien stoikiometri dapat berupa pecahan maupun bilangan bulat. Intinya, koefisien membantu kita untuk menetapkan rasio mol antara reaktan dan produk.

Reaksi Seimbang dan Rasio Mol

Atom dan molekul berukuran sangat kecil dan jumlahnya dalam jumlah yang sangat kecil dari suatu zat sangat besar. Oleh karena itu, untuk merepresentasikan atom dan molekul dalam jumlah besar, konsep mol diperkenalkan. Satu mol zat apapun mengandung 6,022 x 10 23 nomor zat itu. Angka ini juga dikenal sebagai bilangan Avogadro.

Massa satu mol suatu zat dalam gram disebut massa molar. Massa molar dari satu mol zat secara numerik sama dengan massa rumus atom / molekul.

Mari kita ambil satu contoh persamaan kimia yang seimbang.

3Fe (s) + 4H 2 O (l) ⇾ Fe 3 O 4 (s) + 4H2 (g)

Informasi kuantitatif yang diambil dari persamaan kimia seimbang ini adalah

  1. 3 mol Fe bereaksi dengan 4 mol H 2 O menghasilkan satu mol Fe 3 O 4 dan 4 mol H 2.
  2. 168g (56 × 3) Fe bereaksi dengan 72g (18 × 4) H 2 0 menghasilkan 231g Fe 3 O 4 dan 8g gas H 2.

Jika reaktan dan produk dalam bentuk gas, maka volume molar diperhitungkan. Satu mol gas apapun menempati 22,4 Liter.

CH 4 (g) + 2O 2 (g) ⇾ CO 2 (g) + 2H 2 0 (g)

Pada reaksi di atas, 22,4 Liter CH 4 bereaksi dengan 44,8 (2 x 22,4) liter 0 2 menghasilkan 22,4 Liter CO 2 dan 44,8 liter H 2 O

Reagen Pembatas

Dalam reaksi kimia, ada kemungkinan salah satu reaktan berada dalam jumlah berlebih. Beberapa dari reaktan berlebih ini, oleh karena itu, akan tertinggal saat reaksi selesai; reaksi berhenti segera setelah salah satu reaktan dikonsumsi seluruhnya.

Zat yang dikonsumsi total dalam suatu reaksi disebut reagen pembatas.

Mari kita ambil satu contoh reaksi kimia untuk memahami konsep reagen pembatas.

N 2 + 3H 2 ➝ 2NH 3

Misalkan kita memiliki satu mol N 2 yang bereaksi dengan satu mol H 2. Tetapi dari persamaan kimia yang seimbang, satu mol N 2 membutuhkan tiga mol H 2. Jadi, reagen pembatas dalam reaksi ini adalah H 2.

Stoikiometri dalam Analisis Kimia

Perhitungan stoikiometri yang mengikuti metodologi analisis kuantitatif sering digunakan oleh ahli kimia untuk menentukan konsentrasi zat yang ada dalam sampel. Pada dasarnya ada dua jenis analisis utama. Kami akan membahasnya di bawah.

1. Analisis Gravimetri

Dalam kimia analitik, analisis gravimetri menggambarkan penentuan kuantitatif analit berdasarkan massa padatan. Analisis gravimetri memberikan hasil yang paling akurat dari semua analisis analitik lainnya karena berat suatu zat dapat diukur dengan sangat akurat dibandingkan dengan besaran fundamental lainnya.

Analisis gravimetri dapat digeneralisasikan menjadi beberapa jenis berikut.

  1. Gravimetri presipitasi –  Ini melibatkan isolasi ion dalam larutan dengan reaksi pengendapan, penyaringan, pencucian endapan bebas dari kontaminan, dan akhirnya menimbang endapan dan menentukan massanya berdasarkan perbedaan.
  2. Gravimetri volatilisasi – gravimetri volatilisasi melibatkan pemisahan komponen campuran dengan memanaskan atau menguraikan sampel secara kimiawi.
  3. Elektrogravimetri – Ini melibatkan reduksi elektrokimia ion logam di katoda dan deposisi ion secara simultan di katoda. Katoda ditimbang sebelum dan sesudah elektrolisis dan bobotnya, perbedaannya sesuai dengan massa analit yang awalnya ada dalam sampel.

2. Analisis Volumetrik

Analisis volumetrik melibatkan pengukuran kuantitatif zat dalam hal volume.

Prinsip: Dalam analisis volumetrik, volume yang diketahui (V 1 ) dari zat yang konsentrasinya (N 1 ) diketahui direaksikan dengan volume yang tidak diketahui (V 2 ) dari larutan zat yang konsentrasinya (N 2 ) akan dihitung. Volume, V 1 tercatat di titik akhir reaksi. Konsentrasi N 2 dihitung menggunakan persamaan berikut.

N 1 x V 1 = N 2 x V 2

Titik akhir dari reaksi tersebut ditunjukkan oleh perubahan warna atau presipitasi, dll.

Istilah yang terlibat dalam analisis volumetrik;

  1. Titrasi – Proses mencari volume larutan yang dibutuhkan untuk bereaksi sepenuhnya dengan volume larutan lain disebut titrasi.
  2. Titran – Larutan dengan kekuatan yang diketahui disebut titran.
  3. Titrasi –  Larutan yang konsentrasinya akan diperkirakan.
  4. Indikator – Indikator adalah reagen yang berubah warna setelah reaksi selesai.

Contoh soal

  1. Hitung massa natrium hidroksida yang dibutuhkan untuk membuat 500 ml larutan 0,10 M.

Larutan:

Massa molar NaOH = 40g

Volume NaOH = 500ml = 0,5 L

Molaritas = 0,10M

Molaritas = mol / volume dalam liter

⇒ berat NaOH = molaritas x massa molar NaOH x volume

= 0,10 x 40 x 0,5

= 2g

  1. Berapa volume HCl 11M yang harus diencerkan dengan air untuk membuat 3 M 400 ml HCl?

Larutan:

M1 = 11M

M2 = 3M

V 1 =?

V 2 = 400ml

Sekarang, M 1 x V 1 = M 2 x V 2

⇒V 1 = (3 × 400) / 11

= 109 ml

  1. Berapa banyak atom karbon yang ada dalam 0,5 mol asam oksalat (C 2 H 2 O 4 )?

Pembahasan:

1 mol asam oksalat = 6,022 x 10 23 bilangan asam oksalat

0,5 mol asam oksalat = 6,022 x 10 23 x 0,5 jumlah asam oksalat

Karena ada 2 karbon per asam oksalat,

Oleh karena itu jumlah atom karbon dalam 0,5 mol asam oksalat = 6,022 x 10 23 x 0,5 x 2

= 6,022 x 10 23

  1. 0,5216g campuran padat yang mengandung Na 2 SO 4 dilarutkan dalam air dan diolah dengan BaCl 2 berlebih, menghasilkan pengendapan 0,6168g BaSO 4. Berapa persen dari campuran itu BaS0 4 ?

Larutan:

Na 2 SO 4 + BaCl 2 → BaSO 4 + 2NaCl

233g BaSO 4 diperoleh dari 142g Na 2 SO 4

Jadi, 0.6168g BaSO 4 diperoleh dari = (142 × 0.6168) / 233

= 0,37 g

Karena massa campuran padat adalah 0,5216g

Jadi persentase BaSO 4 adalah campuran padat = (0,37 / 0,5216) x 100

= 70,34%

  1. Larutan yang mengandung 5g KOH dan Ca (OH) 2 dinetralkan oleh asam. Jika mengkonsumsi 0,3g ekuivalen asam, Hitung komposisi larutan.

Larutan:

Biarkan massa KOH hadir dalam campuran = x

Massa Ca (OH) 2 = (5-x) g

Persamaan. massa KOH = 56; Persamaan. massa Ca (OH) 2 = 74/2

Setara Gram dari KOH + Gram setara dengan Ca (OH) 2 = gram setara asam

+ = 0,1

⇒ x = 3,83g

Massa KOH dalam sampel = 3,83g

Persentase KOH = (3,83 / 5) x 100

= 76,6%

Persentase Ca (OH) 2 = x100

= 23,4%

Related Posts