Stoikiometri merupakan bagian dari kimia yang mempelajari tentang hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk dalam suatu reaksi kimia. Stoikiometri ini sangat penting kamu pelajari karena akan menjadi dasar dalam mengerjakan perhitungan kimia. Beberapa di antaranya yang akan kamu pelajari adalah mengenai konsep mol, cara menentukan konsentrasi larutan dan komposisi zat, serta pereaksi pembatas. Untuk lebih jelasnya kamu bisa membaca penjelasan berikut ini.
Konsep Mol
Untuk mempermudah perhitungan dalam menyebutkan jumlah barang sering digunakan satuan dalam kehidupan sehari – hari. Misalnya satu lusin telur yang berisi 12 buah, satu rim kertas yang berisi 500 lembar, dan masih banyak lagi. Begitupun dalam kimia, terdapat satuan yang selalu digunakan dalam menyatakan jumlah zat, yaitu satuan mol. Mol adalah sejumlah zat yang mengandung atom, molekul atau partikel lainnya, dimana satu mol zat jumlahnya sama dengan 12 gram atom C-12 murni.
Banyak eksperimen yang telah dilakukan untuk menentukan banyaknya partikel dalam 1 mol zat. Salah satu yang berhasil melakukannya dan disepakati sampai sekarang adalah Avogadro, dimana 1 mol zat mengandung 6,02 x 1023 partikel. Bilangan 6,02 x 1023 disebut sebagai bilangan Avogadro.
1 mol = 6,02 x 1023 partikel
Contoh:
- 1 mol tembaga (Cu) mengandung 6,02 x 1023 atom tembaga
- 1 mol karbon dioksida (CO2) mengandung 6,02 x 1023 molekul karbon dioksida
- 2 mol Ca2+ mengandung 2 x 6,02 x 1023 = 12,04 x 1023 ion Ca2+
- 0,5 mol air (H2O) mengandung 0,5 x 6,02 x 1023 = 3,01 x 1023 molekul air
Cara menentukan mol:
- Hubungan mol dengan massa zat
Hubungan mol dengan massa zat dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.
Dengan n adalah mol, m adalah massa zat (gram) dan Mm adalah massa molar zat (gram/mol). Massa molar merupakan massa dari 1 mol zat. Nilai massa molar sebenarnya sama dengan massa atom atau molekul realtif (Mr), hanya saja Mr tidak memiliki satuan seperti massa molar. Misalnya massa molar dari belerang (S) adalah 32 g/mol, massa molar dari Natrium adalah 23 g/mol, dan masih banyak lagi.
Baca juga: Yuk Pelajari Rumus Molekul
Contoh:
Tentukanlah mol dari HCl dengan massa 3,65 gram. (Mm H = 1g/mol; Mm Cl = 35,5 g/mol)
Jawaban:
n = 3,65 gram/(1 g/mol + 35,5 g/mol)
n = 0,1 mol
- Hubungan mol dengan jumlah partikel zat
Hubungan mol dengan jumlah partikel dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.
Contoh:
Jika jumlah molekul H2 adalah 18,06 x 1023, maka berapakah mol H2?
Jawaban:
n = (18,06 x 1023) / (6,02 x 1023)
n = 3 mol
- Mol gas pada keadaan standar
Keadaan standar atau disebut STP (standard Temperature and Pressure) merupakan kondisi saat gas berada pada suhu 0℃ dan tekanan 1 atm.
dengan V adalah volume gas, dan 22,4 L/mol adalah volume molar gas pada keadaan standar.
Contoh:
Tentukanlah mol dari 11,2 L gas NH3 pada keadaan STP.
Jawaban:
n = 11,2 L / 22,4 L/mol
n = 0,5 mol
Stoikiometri Larutan
Stoikiometri larutan merupakan stoikiometri untuk reaksi dalam fasa larutan. Untuk menyatakan hubungan antara zat terlarut dan zat pelarut dalam larutan digunakan istilah konsentrasi larutan. Beberapa konsentrasi larutan yang sering digunakan di antaranya adalah molaritas, molalitas, dan fraksi mol.
- Molaritas (M)
Molaritas menyatakan jumlah mol suatu zat terlarut dalam 1 liter larutan.
dimana n adalah mol zat terlarut dan V adalah volume larutan (L). Contoh jika larutan NaCl memiliki konsentrasi 0,5 M, maka dalam 1 L larutan tersebut terdapat 0,5 mol NaCl.
Konsep molaritas ini dapat digunakan dalam pengenceran larutan.
Jika suatu larutan dengan konsentrasi M1 dan volume V1 diencerkan sehingga konsentrasinya berubah menjadi M2, maka volume larutan setelah pengenceran dapat dihitung sebagai berikut.
Contoh soal:
a) Untuk membuat larutan NaCl 2 M dengan volume 2500 mL, berapakah massa NaCl yang dibutuhkan?
Jawaban:
Mol NaCl = M NaCl x V larutan NaCl
= 2 M x 2,5 L = 5 mol
Massa NaCl = mol NaCl x Mm NaCl
= 5 mol x (23 + 35,5) gram/mol = 292,5 gram
b) Larutan NaOH 2 M dengan volume 500 mL ditambahkan air sehingga volume larutannya menjadi 750 mL. Berapakah konsentrasi dari larutan tersebut setelah dilakukan pengenceran.
Jawaban:
M1 x V1 = M2 x V2
M2 = M1 x V1 / V2
= 2 M x 0,5 L / 0,75 L
= 1,33 M
- Molalitas (m)
Selain molaritas, konsentrasi suatu larutan juga dapat dinyatakan dengan molalitas. Molalitas menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap 1 kg pelarut.
di mana n adalah mol zat terlarut dan P adalah massa dari pelarut (kg). Contoh jika larutan Na2S2O3 memiliki konsentrasi 0,1 molal maka dalam 1 kg air terdapat 0,1 mol Na2S2O3.
Contoh soal:
Jika 1 gram MgCl2 dilarutkan dalam 750 gram air, berapakah molalitas dari larutannya? (Mm MgCl2 = 1704 g/mol)
Jawab:
Mol MgCl2 = 1 gram / 1704 g/mol = 5,87 x 10-4 mol
m = (5,87 x 10-4 mol) / 0,75 gram = 7,826 x 10-4 molal
- Fraksi Mol (X)
Fraksi mol adalah banyaknya bagian mol suatu komponen zat dalam suatu larutan. Dalam larutan terdapat zat terlarut dan zat pelarut, sehingga masing – masing fraksi molnya dapat ditentukan.
Fraksi mol zat terlarut:
Fraksi mol zat pelarut:
dengan nt adalah mol terlarut dan np adalah mol pelarut.
Contoh soal:
Jumlah mol dari larutan HCl adalah 2 mol. Jika mol pelarutnya adalah 1 mol, maka tentukanlah fraksi mol dari zat terlarutnya.
Jawaban:
Mol terlarut = mol total – mol pelarut
= 2 mol – 1 mol = 1 mol
Xt = 1 mol / (1 mol + 1 mol) = 0,5
Baca juga: Yuk Ketahui Persamaan Reaksi Kimia
Komposisi Zat
Komposisi zat dapat dinyatakan dengan menggunakan persen massa (% massa). Dengan mengetahui jenis dan massa dari setiap komponen zat dalam suatu campuran, maka komposisi zat tersebut dapat ditentukan. Berikut persamaan untuk menentukan persen massa.
Contoh:
- Dalam suatu sampel zat terdapat 1,2 gram karbon; 1,6 gram oksigen; dan 0,4 gram hidrogen. Tentukanlah komposisi zat tersebut dalam persen massa.
Jawab:
Massa total zat = 1,2 gram + 1,6 gram + 0,4 gram = 3,2 gram
- % massa karbon = (1,2 gram/3,2 gram) x 100% = 37,5%
- % massa oksigen = (1,6 gram/3,2 gram) x 100% = 50%
- % massa hidrogen = (0,4 gram/3,2 gram) x 100% = 12,5%
- Hitunglah massa kalsium yang terdapat dalam 150 gram CaCO3 (Mm = 100 g/mol).
Jawab:
- Mol CaCO3 = 150 gram / 100 gram/mol = 1,5 mol
karena perbandingan mol antara Ca dengan CaCO3 adalah 1 : 1, maka mol Ca = 1 mol
- Massa Ca = 1 mol x 40 gram/mol = 40 gram
- % massa Ca = (40 gram / 100 gram) x 100% = 40 %
Pereaksi Pembatas
Di dalam reaksi kimia, tidak semua pereaksi akan habis bereaksi dan perbandingan massa pereaksi yang ditambahkan tidak akan selalu sama dengan koefisien reaksi. Terdapat satu pereaksi yang akan habis terlebih dahulu dan pereaksi tersebut disebut sebagai pereaksi pembatas.
Contoh penentuan pereaksi pembatas pada reaksi antara 2 mol larutan NaOH dengan 2 mol larutan H2SO4, dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut.
2NaOH (aq) + H2SO4 (aq)
Na2SO4 (aq) + 2H2O (l)
Untuk menentukan pereaksi pembatas, pilih mol hasil bagi yang paling kecil
- mol NaOH/koefisien reaksi NaOH = 2 mol/2 = 1mol
- mol H2SO4/koefisien reaksi H2SO4 = 2 mol/1 mol = 2 mol
karena mol hasil bagi NaOH yang paling kecil, maka NaOH merupakan pereaksi pembatas
2NaOH (aq) + H2SO4 (aq) Na2SO4 (aq) + 2H2O (l)
Mula – mula: 2 mol 2 mol
Bereaksi : 2 mol 1 mol
Sisa: 0 1 mol 1 mol 2 mol
Selain dengan cara di atas untuk menentukan pereaksi pembatas dapat dilakukan juga secara langsung. Perbandingan koefisien antara NaOH dengan H2SO4 adalah 2 : 1. Begitupun dengan perbandingan mol yang bereaksi harus 2 : 1 juga. Sehingga jumlah mol NaOH yang bereaksi adalah 2 mol sedangkan H2SO4 1 mol. Maka yang bertindak sebagai pereaksi pembatas adalah NaOH (habis bereaksi), sedangkan H2SO4 adalah pereaksi yang bersisa.
Baca juga: Mengenal Hukum Kimia
Pemahaman Akhir
Stoikiometri adalah bahwa stoikiometri merupakan bagian penting dalam kimia yang mempelajari tentang hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk dalam suatu reaksi kimia. Konsep mol menjadi dasar dalam stoikiometri, di mana 1 mol zat mengandung 6,02 x 10^23 partikel. Dengan konsep ini, kita dapat menghitung jumlah partikel, massa, dan volume dalam suatu reaksi kimia.
Beberapa konsep dalam stoikiometri yang perlu dipelajari adalah:
Konsep Mol: Mol adalah satuan dalam kimia yang digunakan untuk menyatakan jumlah zat. Massa molar dari suatu zat adalah massa 1 mol zat tersebut. Bilangan Avogadro (6,02 x 10^23) digunakan untuk menghubungkan jumlah partikel dengan jumlah mol.
Hubungan Mol dengan Massa Zat: Dalam stoikiometri, kita dapat menghubungkan jumlah mol dengan massa zat menggunakan persamaan n = m / Mm, di mana n adalah jumlah mol, m adalah massa zat (dalam gram), dan Mm adalah massa molar zat (dalam gram/mol).
Hubungan Mol dengan Jumlah Partikel Zat: Jumlah partikel zat dapat dihitung dengan mengalikan jumlah mol dengan bilangan Avogadro (6,02 x 10^23).
Mol Gas pada Keadaan Standar: Pada keadaan standar (STP), 1 mol gas akan memiliki volume sekitar 22,4 liter.
Stoikiometri Larutan: Stoikiometri larutan melibatkan konsentrasi larutan yang dapat dihitung dengan molaritas (jumlah mol dalam 1 liter larutan) dan molalitas (jumlah mol dalam 1 kg pelarut).
Komposisi Zat: Komposisi zat dapat dinyatakan dalam persen massa, yaitu berapa persen massa suatu komponen zat terhadap massa total campuran.
Pereaksi Pembatas: Dalam suatu reaksi kimia, ada pereaksi yang habis terlebih dahulu dan disebut sebagai pereaksi pembatas. Untuk menentukan pereaksi pembatas, kita membandingkan jumlah mol reaktan dengan koefisien reaksi.
Stoikiometri merupakan dasar dalam mengerjakan perhitungan kimia, baik dalam laboratorium maupun dalam pemahaman reaksi kimia secara kuantitatif. Dengan memahami konsep-konsep stoikiometri, kita dapat melakukan perhitungan yang tepat dan akurat dalam kimia, sehingga memudahkan kita dalam memahami fenomena kimia yang terjadi di sekitar kita.
Demikian pembahasan mengenai stoikiometri. Sekarang kamu sudah paham kan mengenai stoikiometri, bagaimana cara menentukan mol, konsentrasi larutan, komposisi zat, serta pereaksi pembatas. Semoga penjelasannya bermanfaat ya.
Referensi:
Utami, B., dkk. (2009). Kimia Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Whitten. (2013). Chemistry 12th Edition. Brooks Cole.
