Halaman
98Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XD.Perhitungan KimiaSetelah Anda mengetahui hubungan antara besaran-besaran kimiaseperti massa, mol, jumlah partikel, dan Ar atau Mr maka Anda dapatmenerapkannya dalam perhitungan kimia. Misalnya, berapa volume gasCO2 yang dihasilkan dari pembakaran 2 liter bensin atau berapa gramaluminium yang harus direaksikan dengan HCl agar dihasikan 5 liter gasH2? Semua ini dapat Anda lakukan sekarang.Stoikiometri ReaksiKita kembali ke topik persamaan reaksi. Anda sudah mengetahuibahwa persamaan reaksi menyatakan jumlah atom atau molekul yangterlibat dalam reaksi (Hukum Avogadro). Banyaknya zat yang terlibatdalam reaksi kimia ditunjukkan oleh koefisien reaksinya.Contoh:Reaksi antara gas hidrogen dan gas klorin membentuk hidrogen klorida(Gambar 5.4) diungkapkan dalam persamaan reaksi berikut.H2(g) + Cl2(g) ⎯⎯→2HCl(g)Persamaan reaksi ini bermakna bahwa:1 molekul H2 + 1 molekul Cl2⎯⎯→2 molekul HClataun molekul H2 + n molekul Cl2 ⎯⎯→2n molekul HClJika nilai n dari persamaan reaksi tersebut sama dengan 6,02 ×1023 atausebesar tetapan Avogadro maka n molekul sama dengan satu mol. Dengandemikian, persamaan reaksi tersebut menyatakan perbandingan mol.2 mol C + 1 mol O2→2 mol CODapat disimpulkan bahwa koefisien reaksi pada persamaan kimiamenunjukkan perbandingan jumlah mol zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasilreaksi. Perbandingan koefisien reaksi ini dinamakan rasio stoikiometri yangdisingkat RS.Kerjakanlah di dalam buku latihan.1.Tentukan berat zat-zat berikut jika terkandung dalam0,5 mol:a.NaCl;e.H2SO4;b.KCl;f.CO2;c.NaOH;g.NH3;d.HCl;h.HNO3.2.Suatu senyawa beratnya 22 g dan jumlah molnya 0,5 mol.Berapa Mr senyawa itu? Jika senyawa itu tersusun atasunsur C dan O, tuliskan rumus kimianya.3.Dalam 4 g unsur X terkandung 3,0 × 1023 atom X.Berapa Ar X?4.Suatu senyawa beratnya 12 g dan jumlah molekul-nya 2,08 × 1023 molekul. Berapa Mr dari senyawatersebut?5. Berapa Mr zat X jika dalam 22 g zat tersebutterkandung 3,01 × 1023 molekul X?Tes Kompetensi SubbabC6. Berapa volume gas X yang diukur pada keadaanstandar jika berat gas tersebut 34 g dan massa molar17 g mol–1?7. Pada suhu dan tekanan sama, berapa volume gasCO2 yang diukur pada keadaan 1 liter gas NOberatnya 14 g?8. Berapa jumlah molekul gas O2 yang diukur padakeadaan ketika 1 liter gas CO2 beratnya 11 g?9. Berapa jumlah molekul dalam 2,5 L gas N2 diukurpada 25°C dan 700 mmHg?10. Pada suhu dan tekanan tertentu, 3,6 g gas NOvolumenya 5,6 L. Berapa volume 0,1875 mol gas SO2diukur pada suhu dan tekanan yang sama denganpengukuran gas NO?Kata Kunci•Koefisien reaksi•Rasio
99Hukum Dasar dan Perhitungan KimiaTerapan Mol dalam Proses FotosintesisBerapa jumlah molekul CO2 yang diperlukan untuk membentuk 90 g glukosa padaproses fotosintesis dengan bantuan energi matahari?JawabPertama, tentukan dulu jumlah mol glukosa untuk mengetahui mol CO2 melalui RS(glukosa : CO2).Kedua, tentukan jumlah molekul CO2 melalui tetapan Avogadro.Persamaan reaksi yang terjadi:6CO2(g)+ 6H2O(A)⎯⎯⎯→EnergiC6H12O6(s) + 12O2(g)Jumlah mol glukosa yang terbentuk adalah−1Massa glukosa90 g==0,5molMassa molar glukosa180 g molGambar 5.4Reaksi antara gas klorin dan gashidrogen.HClHClSebagai gambaran aplikasi konsep mol dalam reaksi kimia dapatdisimak contoh reaksi berikut:Contoh:Berapa mol H2O yang dihasilkan jika 2 mol O2 direaksikan dengangas H2 berlebih? Pernyataan "berlebih" mengisyaratkan bahwa jumlahH2 lebih melimpah dari yang diperlukan untuk bereaksi secara tepatdengan 2 mol O2. Oleh karena itu, jumlah H2O yang dihasilkanbergantung pada jumlah O2.2H2(g) + O2(g)→2H2O(A)Berdasarkan persamaan reaksi, 2 mol H2 bereaksi dengan 1 mol O2menghasilkan 2 mol H2O. Jika O2 yang bereaksi sebanyak 2 mol makajumlah mol H2O dapat ditentukan dari rasio stoikiometri (RS H2O/O2).RS (H2O/O2) × mol O2= 2222molH O×2 mol O =1molO4 mol H2OSekilasKimiaCO2 dan Efek Rumah KacaDari pembakaran 1,00 g C4H10menghasilkan 3,03 g CO2. Satu galon(3,78 L) gasolin (C8H18) menghasilkan 8kg CO2. Pembakaran bahan bakartersebut melepaskan sekitar 20 milyarton CO2 ke atmosfer setiap tahunnya.Meskipun CO2 merupakankomponen kecil di atmosfer, CO2berperanan penting dalam menyerapradiasi panas, bertindak seolah-olahseperti rumah kaca.Oleh karena itu,kita sering menyebutkan CO2 dan gaspenangkap panas lainnya sebagai gasrumah kaca. Panas yang disebabkanoleh gas ini dinamakan efek rumahkaca.Sumber:Chemistry The Central Science, 2000.Contoh 5.15Terapan Mol dalam Reaksi PembakaranTentukan berat air yang dihasilkan jika 0,25 mol gas butana dibakar dalam oksigenberlebih.JawabPersamaan kimia yang terjadi:2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(g)Dalam persamaan tersebut, 10 mol H2O dihasilkan dari 2 mol C4H10atau RS (H2O : C4H10) = 10 : 2Jumlah mol air yang dihasilkan:RS × mol butana =⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠241041010 mol H O×0,25molC H2molC H= 1,25 mol H2OMassa molar H2O = 18 g mol–1Berat H2O = 1,25 mol × 18 g mol–1 = 22,5 gContoh 5.142C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(g)
100Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XmemilikiBesaran zat AMol zat AmemilikiMol zat BBesaran zat BmemilikiGaramJumlah partikelVolume: Massa molar: Tetapan Avogadro: Volume molar× Massa molar× Tetapan Avogadro× Volume molarRSGramJumlah partikelVolumeGambar 5.5Diagram langkah penyelesaianstoikiometri reaksiJumlah mol karbon dioksida yang diperlukan:RS x mol glukosa = ⎛⎞⎜⎟⎝⎠26126261266 mol CO× 0,5 mol C H O = 3 mol CO1 mol C H OJumlah molekul CO2 yang diperlukan:3 mol CO2 × 6,02 × 1023 molekul mol–1 = 18,06 × 1023.Jadi, CO2 yang diperlukan adalah 18,06 × 1023 molekul.Dalam stoikiometri reaksi, apapun jenis informasi yang diketahui danjenis informasi yang ditanyakan dapat diselesaikan dengan menggunakanempat langkah berikut.1.Tuliskan persamaan reaksi kimia setara.2.Ubah besaran yang diketahui ke dalam satuan mol.3.Gunakan rasio stoikiometri (RS) dari persamaan kimia setara untukmenentukan besaran yang ditanyakan dalam satuan mol.4.Ubah satuan mol ke dalam besaran yang ditanyakan, misalnya dalamsatuan gram atau jumlah partikel.Secara diagram, keempat langkah tersebut dapat dilihat pada gambarberikut, misalnya untuk reaksi: A ⎯⎯→BKoefisien reaksi dalam persamaanreaksi menyatakan perbandingan: • Jumlah partikel (atom, molekul,ion). • Jumlah mol.Reaction coefficient in reactionequation define the sum compositionof particles (atoms, molecules, ions)and mole.NoteCatatanPenggunaan Rasio StoikiometriOktana (C8H18) dibakar dalam mesin mobil. Berapa volume CO2 yang dihasilkanpada pembakaran sempurna 2 liter oktana? Semua diukur pada STP.JawabTahap 1: Persamaan reaksi kimia setara:2C8H18(g) + 25O2(g) ⎯⎯→16CO2(g) + 18H2O(g)Tahap 2: Ubah satuan volume oktana menjadi mol menggunakan volume molar.Tahap 3: Tentukan jumlah mol oksigen menggunakan RS (CO2 : C8H18)2281881816 mol OMol O 0,09 mol C H2 mol C H=×= 0,72 molTahap 4: Ubah mol O2 ke dalam satuan volume melalui volume molar.Volume O2 = 0,72 mol × 22,4 L mol–1= 16,128 LJadi, volume CO2 yang dihasilkan dari pembakaran 2 liter oktana adalah16,128 liter.Contoh 5.16
101Hukum Dasar dan Perhitungan KimiaKerjakanlah di dalam buku latihan.1.Berapa volume CO2 yang keluar dari tungkupembakaran 5 kg CaCO3 pada STP?2.Berapa berat aluminium yang harus direaksikan denganHCl untuk mengisi balon gas yang memiliki volume 2liter?3.N2O5 terurai membentuk NO2 dan O2. Jika dihasilkan2 g O2, berapa volume NO2 yang dibentuk pada STP?4.Suatu paduan logam dari aluminium dan tembagadireaksikan dengan larutan HCl. Aluminium bereaksimenurut persamaan:Tes Kompetensi Subbab D2 Al (s) + 6 HCl (aq) ⎯⎯→2 AlCl3 (aq) + 3H2 (g)Adapun tembaga tidak bereaksi.Jika 0,35 g paduan logam itu menghasilkan 415 mL H2diukur pada STP, berapa persen massa Al dalam paduanitu?5.Batuan marmer mengandung CaCO3 96% berat. Jika75 g marmer itu direaksikan dengan HCl, berapa gramgas klor yang terbentuk?Rangkuman1. Dalam reaksi kimia, massa zat sebelum dan sesudahreaksi selalu tetap (Hukum Kekekalan Massa)2. Perbandingan massa unsur-unsur yang membentuksenyawa selalu tetap, tidak bergantung pada carapembentukan maupun sumber senyawa tersebut(Hukum Perbandingan Tetap).3. Jika diukur pada suhu dan tekanan sama, volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksiberbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana(Hukum Perbandingan Volume).4. Pada suhu dan tekanan tetap, semua gas apapun yangvolumenya sama akan mengandung jumlah molekulyang sama (Hukum Avogadro).5. Satu mol setiap zat mengandung 6,022×1023 partikelpenyusun zat itu atau sebesar tetapan Avogadro (L)pada atom, molekul, maupun ion.6. Massa molar (Mm) suatu zat menunjukkan massa satumol zat dalam satuan gram. Satuan massa molar adalahgram per mol.7. Volume molar (Vm) menunjukkan volume satu molargas. Pada keadaan standar (0oC dan 1 atm), volumemolar gas adalah 22,4 liter per mol.8. Untuk gas-gas pada keadaan bukan standar, per-hitungan volume molar gas menggunakan persamaangas ideal, yaitu PV = nRT.9. Koefisien reaksi dalam suatu persamaan reaksi kimia,selain menunjukkan perbandingan volume dan jumlahpartikel yang bereaksi juga menyatakan perbandinganmol zat-zat yang bereaksi. Perbandingan koefisien reaksiini dinamakan rasio stoikiometri, disingkat RS.
102Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XPeta KonsepBagian manakah dari materi Bab 5 ini yang tidakAnda kuasai? Jika Anda merasa kesulitan, diskusikandengan teman atau guru Anda.Dengan mengetahui hukum dasar dan meng-gunakannya dalam perhitungan kimia, persamaan reaksikimia dapat dipelajari secara lebih efisien denganmenerapkan Hukum–Hukum Dasar Kimia. Anda jugatelah memahami konsep mol dan hubungannya denganRefleksijumlah partikel serta besaran-besaran kimia lainnya dalamsuatu zat. Selain itu, bab ini membantu Anda dalammengembangkan keterampilan menerapkan prinsip yanglogis dan membuat keputusan dengan membuktikanhukum-hukum tersebut.Tahukah Anda manfaat lainnya dari mempelajariHukum Dasar dan Perhitungan Kimia?Kekekalan MassaPerbandingan TetapTeori AvogadroLavoisierProustGay–LussacPerbandingan VolumeTeori AvogadroKonsep MolStoikiometri reaksi (SR)Jumlah PartikelVolume gaspada STPn Moln =PVRTmemiliki dasarhukumAvogadrooleholeholeholehKonsep KimiaMassaVolume gasnon–STPV =nRTPn : Ln × Ln ×MrArn :MrArn × 22,4 Lmol–1n : 22,4 Lmol–1