TINJAUAN PUSTAKA
STOIKIOMETRI
👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀👀
Reaksi kimia telah mempengaruhi kehidupan kita. Sebagai contoh yaitu makanan yang kita konsumsi setiap saat setelah dicerna berubah menjadi tenaga tubuh. Nitrogen dan Hidrogen bergabung membentuk Ammonia yang digunakan sebagai pupuk, bahan bakar dan plastik dihasilkan dari minyak bumi. Pati dalam tanaman daun disintesis dari CO2 dan H2O oleh pengaruh energi matahari. Jadi dapat dikatakan bahwa stoikiometri adalah ilmu yang mempelajari tentang kuantitas produk dan reaktan dalam reaksi kimia (Chang,2005).
Dalam ilmu kimia, stokiometri (kadang disebut stokiometri reaksi untuk membedakannya dari stokiometri komposisi) adalah ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia). Kata ini berasal dari bahasa Yunani yaitu Stoicheion yaitu elemen dan metria yaitu ukuran. Stoikiometri reaksi adalah penentuan perbandingan massa unsur-unsur pada senyawa dalam pembentukan senyawanya. Pada perhitungan kimia secara stoikiometri, biasanya diperlukan hukum-hukum dasar ilmu kimia. Konsep paling fundamental dalam kimia adalah hukum konversi massa, yang menyatakan bahwa tidak terjadi perubahan kuantitas materi sewaktu reaksi kimia biasa. Fisika modern menunjukkan bahwa sebenarnya yang terjadi adalah konversi energi dan bahwa energi dan massa saling berhubungan suatu konsep yang menjadi penting dalam kimia nuklir. Konservasi energi menuntun ke suatu konsep-konsep penting mengenai kesetimbangan, termodinamika dan kinetika (David, 2007).
Stoikiometri juga didefinisikan dengan mengukur unsur-unsur. Istilah ini umumnya digunakan lebih luas, yaitu meliputi bermacam pengukuran yang lebih luas dan meliputi perhitungan zat dan campuran kimia, zat yang dimaksudkan merupakan unsur-unsur, senyawa dan lainnya ( Petrucci, 1997).
Kalor adalah reaktan atau produk dalam kebanyakan reaksi kimia. Sebelum kita memasukkan kalor dalam persamaan kimia yang seimbang, pertama-tama ktia harus belajar bagaimana mengukur kalor. Bila kalor ditambahkan ke suatu sistem tanpa reaksi kimia, sistem itu akan menjadi panas atau perubahan fase dapat terjadi. Suhu dan kalor tidaklah sama. Suhu adalah ukuran intensitas kalor dalam suatu sistem. Perhatikan percobaan berikut: Pegang sebuah lilin menyala dibawah satu cawan berisi air dengan 1,25 cm air di dasarnya. Pegang lilin yang sama, juga dinyalakan di bawah cawan yang sama yang penuh berisi air dalam jangka waktu yang sama. Sampel air mana yang akan menerima banyak kalor? Sampel air mana yang lebih panas? Kuantitas kalor yang sama diberikan kepada setiap cawan sebab lilin yang sama yang digunakan untuk jangka waktu yang sama. Namun, air dalam cawan dengan air lebih sedikit di dalamnya akan mencapai suhu yang lebih tinggi. Lebih banyak kuantitas air akan memerlukan lebih banyak kalor untuk mencapai suhu yang sama. Kapasitas kalor spesifik (specific heat capacity) suatu zat didefinisikan sebagai kuantitas kalor yang diperlukan untuk memanaskan tepat 1 gr zat itu sebesar 1˚C. Kapasitas kalor spesifik sering disebut kalor spesifik (specific heat). Huruf kecil c digunakan untuk menyatakan kalor spesifik. Misalnya, kalor spesifik air adalah 4,184 J/(g.˚C) ini berarti bahwa 4,184 J akan memanaskan 1 g air 1˚C. Untuk memanaskan 2 gr air diperlukan dua kali energi yang lebih banyak yaitu 8,368 J. Untuk memanaskan 1 g air sebesar 2˚C diperlukan energi 8,368 J juga. Secara umum, kalor yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan suhu sampel material tertentu dihitung dengan persamaan berikut, dengan huruf Yunani delta (∆) berarti “perubahan”. Kalor yang diperlukan = (massa)(kalor spesifik)(perubahan suhu) = (m)(c)(∆t). Kapasitas kalor dapat digunakan sebagai faktor-faktor dalam penyelesaian soal dengan metode faktor-label. Hati-hati bahwa ada dua satuan dalam penyebut, massa dan perubahan suhu. Jadi, untuk mendapat energi, kita harus mengalikan kapasitas kalor dengan massa dan perubahan suhu (Brady,1990).
Pertanyaan mendasar yang muncul dalam pekerjaan laboratorium kimia adalah “Berapa banyak produk yang dihasilkan oleh sejumlah tertentu bahan mentah (reaktan)?” Untuk menafsirkan suatu reaksi secara kuantitatif, kita perlu menerapkan pengetahuan kita tentang massa molar dan konsep mol. Meskipun satuan yang digunakan untuk reaktan atau produk adalah mol, gram, liter atau satuan lainnya, kita menggunakan satuan mol untuk menghitung jumlah produk yang terbentuk dalam reaksi kimia. Pendekatan ini disebut metode mol (mole method) yang berarti bahwa koofisien stoikiometri dalam persamaan kimia dapat diartikan sebagai jumlah mol dari setiap zat. Sebagai contoh, pembakaran karbon monoksida di udara menghasilkan karbondioksida. Untuk perhitungan stoikiometri, kita baca persamaan diatas sebagai 2 mol gas karbon monoksida bergabung dengan 1 mol gas oksigen membentuk 2 mol gas karbon dioksida. Ketika seorang kimiawan mengerjakan suatu reaksi, reaktan biasnya tidak terdapat dalam jumlah stoikiometri yang tepat, yaitu dalam perbandingan yang ditunjukkan oleh persamaann yang setara. Karena tujuan reaksi adalah menghasilkan kuantitas maksimum senyawa yang berguna dari sejumlah tertentu material awal, seringkali satu reaktan dimasukkan dalam jumlah berlebih untuk menjamin bahwa reaktan yang lebih mahal seluruhnya diubah menjadi produk yang diinginkan. Konsekuensinya beberapa reaktan akan tersisa pada akhir reaksi. Reaktan yang pertama kali habis digunakan pada reaksi kimia disebut pereaksi pembatas (limiting reagent), karena jumlah maksimum produk yang terbentuk bergantung pada berapa banyak jumlah awal dari reaktan ini (Audrey L, 1991).
Jumlah pereaksi pembatas yang ada pada awal rekasi menentukan hasil teoritis (theoritical yield) dari rekasi tersebut, yaitu jumlah produk yang akan terbentuk jika seluruh pereaksi pembatas terpakai pada reaksi. Jadi, hasil teoritis adalah hasil maksimum yang didapat, seperti yang diprediksi dari persamaan yang setara. Pada praktiknya, jumlah produk yang didapat hampir selalu lebih kecil dari pada hasil teoritis. Perhitungan hasil teoritis ini atau biasa disebut persen yield (Zumdalh, 2009).
Stoikiometri adalah memberikan reaksi-reaksi kimia yang pereaksi-pereaksinya bergabung dengan nisbah bilangan bulat sederhana. Persamaan kimia merupakan suatu cara untuk menyatakan reaksi kimia menggunakan seperangkat lambang bagi partikel yang berperan serta (atom, molekul, ion dan lain-lain), misalnya:
xA + yB → zC + wD
Panah tunggal digunakan untuk reaksi tak reversibel, panah ganda untuk reaksi yang reversibel. Bila reaksi melibatkan berbagai fase, fase ini biasanya dicantumkan dalam tanda kurung sesudah lambang (s = padat, l = cair, g = gas, aq = berair). Bilangan x,y,z dan w menunjukkan jumlah relatif molekul yang bereaksi dan dinamakan koofisien stoikiometrik. Jumlah koofisien pereaksi dikurangi jumlah koofisien produk ( x + y – z – w) disebut jumlah stokiometrik. Jika jumlah ini nol, persamaannya seimbang. Kadang-kadang persamaan kimia umum ditulis sebagai:
V1A1 + V2A2 + ....→ VnAn + Vn+1 + An+1...
Dalam hal ini, ∑V1A1 = 0, dengan perjanjian bahwa koofisien stoikiometri disini adalah ∑V1. Koofisien reaksi adalah 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, koofisien reaksi merupakan perbandingan jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi (Sumar, 1984).
Untuk menyederhanakan jumlah partikel digunakan konsep mol. Mol menyatakan satuan jumlah zat. Satuan jumlah zat ini sama halnya dengan penyederhanaan jumlah suatu barang. Penyederhanaan ini perlu dilakukan karena proses kimia yang berlangsung dalam kehidupan sehari-hari melibatkan kesimpulan partikel sangat kecil yang jumlahnya sangat besar. 1 mol zat mengandung 6,02 x 1023 partikel. 6,02 x 1023 adalah bilangan avogadro (Alfian, 2009).
Perhitungan stoikiometri paling baik dikerjakan dengan menyatakan kuantitas yang diketahui dan tidak diketahui dalam mol dan kemudian perlu dikonversi menjadi satuan lain. Stoikiometri adalah ilmu yang mempelajari kuantitas dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia (Chang, 2005).
Hukum kimia adalah hukum alam yang relevan dengan bidang kimia. Konsep paling fundamental dalam kimia adalah hukum konversi massa, yang menyatakan bahwa tidak terjadi perubahan kuantitas materi sewaktu reaksi kimia biasa (Hiskia, 1991).
Hukum-hukum dasar ilmu kimia adalah sebagai berikut :
a. Hukum Kekekalan Massa dari Lavoiser
“Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap atau sama”.
b. Hukum Perbandingan Tetap dari Proust
“ Tiap – tiap senyawa memiliki perbandingan massa unsure yang tetap”.
c. Hukum Perbandingan Berganda dari Dalton
“Jika dua buah unsur dapat membentuk lebih dari satu macam persenyawaan, perbandingan massa unsur yang satu dengan yang lainnya adalah tertentu, yaitu berbanding sebagai bilangan yang mudah dan bulat”
d. Hukum Perbandingan Volume dari Gay Lussac
“Pada reaksi gas, yang bereaksi berbanding sebagai bilangan mudah dan bulat asal diukur pada tekanan dan temperatur yang sama”
e. Hukum Boyle – Gay Lussac
“Untuk gas dengan massa tertentu, maka hasil kali volume dengan tekanan dibagi oleh suhu yang diukur dalam Kelvin adalah tetap (Petrucci, 1987).
Hubungan paling pokok pada perhitungan kimia, meliputi jumlah relatif atom-atom, ion atau molekul. Untuk menghitung jumlah atom, erat kaitannya dengan massa. Untuk itu diperlukan pemantapan hubungan antara massa suatu unsur yang diukur dan beberapa atom yang diketahui tetapi tidak dapat dihitung dalam massa itu. Jumlah yang diambil sebagai jumlah atom adalah 6.0225 × 1023 (biasanya dibulatkan menjadi 6,02 × 1023) dikenal dengan bilangan Avogrado, NA istilah lain yang ha,pir satu arti dengan bilangan Avogrado adalah mol. Bilangan Avogrado (6,02 × 1023) merupakan jumlah yang sangat besar. Andaikan jumlah atom ini sebagai butiran kacang yang perlu tempat penyimpanan dan tiap butir kacang volumenya sekitar 0,1 cm3, maka kacang ini membutuhkan tempat yang dapat menutupi seluruh Amerika Serikat sampai ketinggian kurang lebih 6 km (Petrucci, 1987).
Hasil teoritis adalah banyaknya produk yang diperoleh dari reaksi yang berlangsung sempurna. Persen hasil adalah ukuran efisiensi suatu reaksi. Dari persamaan reaksi yang sudah setara dapat dihitung banyaknya zat pereaksi atau produk reaksi. Perhitungan ini dilakukan dengan melihat angka perbandingan mol dari pereaksi dan produk reaksi. Semua pereaksi ,tidak semuanya dapat bereaksi.salah satu pereaksi habis bereaksi sedangkan yang lainnya berlebihan. Pereaksi yang habis bereaksi disebut pereaksi pembatas,karena membatasi kemungkinan reaksi terus berlangsung. Sehingga produk reaksi ditentukan oleh pereaksi pembatas (Achmad, 2001).
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Hiskia,dkk. 2001. Stoikiometri Energi Kimia. Citra Aditya Bakti, Jakarta.
Alfian, Zul. 2009. Kimia Dasar. USU Press, Medan.
Brady, James E. 1990. General Chemistry Principle & Structure 5ͭ ͪ Inc., New York.
Terjemahan dari General Chemistry Principle & Structure 5ͭ ͪ oleh Abdulkadir,dkk. Erlangga. Jakarta.
Companion, Audrey L. 1991. Ikatan Kimia. Terjemahan dari Chemmical Bonding.0
Oleh Suminar Achmadi. ITB. Bandung.
Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti/ed.3/Jilid 1.
Terjemahan dari General Chemistry The Essential Concept third edition, oleh Tim Departemen Kimia ITB. Erlangga. Jakarta.
David. 2007. Schaum’s Outlines Kimia Untuk Pemula Edisi Ketiga. Terjemahan dari
Schaum’s Outlines of Theory and Problems of Beginning Chemistry Third Edition, Oleh Suminar. Erlangga. Jakarta.
Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern/Ed.4/Jilid1.
Terjemahan dari General Chemistry Principle and Modern Applications fourth Edition, oleh Suminar Achmadi. Erlangga. Jakarta.
Zumdahl, Steven S. 2009. Chemistry seventh edition. Houghton Mifflin Company,
U.S.A.
No comments:
Post a Comment
Berbagi senyum itu indah :)