PERSAMAAN KIMIA DAN MASSA REAKSI

Beberapa waktu yang lalu, saya telah membahas mengenai Teori Atom dan Tabel Periodik. Di kesempatan yang berbahagia ini, saya akan melanjutkan materi pelajaran kimia mengenai Persamaan Kimia dan Massa Reaksi. Seperti materi sebelumnya, materi ini saya dapat dari kuliah saya. Semoga bermanfaat bagi adik-adik SMA dan untuk semuanya. Ayuk belajar.....

A.    PENGANTAR

Pada bab ini akan dibahas tentang beberapa topik, yaitu:

1.      Persamaan kimia

2.      Menyetarakan persamaan kimia

3.      Stoikiometri

4.      Perhitungan massa dari persamaan

5.      Pereaksi pembatas

B.     TUJUAN KHUSUS PERKULIAHAN

Pada akhir pelajaran, siswa dapat memahami tentang:

1.      Persamaan kimia

2.      Menyetarakan persamaan kimia

3.      Stoikiometri

4.      Perhitungan massa dari persamaan

5.      Pereaksi pembatas

C.    PERSAMAAN KIMIA

Reaksi kimia adalah proses dimana terjadi perubahan kimia dan ditandai dengan pembentukan zat baru. Sebagai contoh, ketika magnesium terbakar diudara dihasilkan zat baru magnesium oksida.

Reaksi kimia dapat digambarkan dengan menggunakan persamaan. pembakaran magnesium dapat digambarkan dengan persamaan sebagai berikut:

            Magnesium + Oksigen à Magnesium oksida

Dengan mensubstitusikan rumus kimia kedalam persamaan. Persamaan kimia dapat diperoleh suatu hal yang dapat menunjukkan apa yang sedang terjadi pada tingkat atom/molekul/ion. Persamaan kimia untuk pembakaran magnesium adalah sebagai berikut:

                                    2 Mg_(s) + O2_(g) à 2 MgO_(s)

Ketika menuliskan rumus kimia kedalam konversi berikut ini disetujui:

1.      Rumus reaktan ditulis disisi kiri panah dan rumus produk disisi kanan panah

2.      Koefisien ditulis didepan rumus menandakan jumlah partikel, yaitu atom, molekul atau satuan rumus dari zat terhadap semua zat lain dalam reaksi

3.      Keadaan fisik reaktan dan produk dalam kondisi reaksi dapat dinotasikan dengan menulis, disebelah kanan setiap rumus (g), (l), (s) masing-masing untuk mewakili gas, cair dan padat. praktikan kimia sering menghilangkan reaksi ini terjadi dalam larutan air symbol (aq) dapat digunakan untuk menunjukkan ‘dalam larutan air’

4.      Jumlah atom setiap unsur disisi kanan dan sisi kiri persamaan harus sama

5.      Jumlah muatan disisi kanan dan sisi kiri persamaan harus sama

            Menafsirkan persamaan kimia

            Persamaan kimia untuk membakar magnesium dapat ditafsirkan dalam cara berikut:

1.      Logam magnesium bereaksi dengan gas oksigen untuk menghasilkan magnesium oksida padat

2.      Untuk setiap dua atom magnesium yang bereaksi, satu molekul oksigen yang diperlukan dan dua magnesium oksida yang dihasilkan

3.      Untuk setiap dua mol atom magnesium yang bereaksi, satu mol molekul oksigen yang diperlukan dan dua unit rumus mol magnesium oksida yang dihasilkan

D.    MENYETARAKAN PERSAMAAN KIMIA

Untuk menunjukkan reaksi kimia dengan benar, persamaan tersebut harus setara/seimbang. Untuk menyetarakan, jumlah atom dari setiap unsure disisi kiri dan sisi kanan persamaan harus sama. Menyetarakan reaksi dapat dicapai dengan mengubah koefisien didepan rumus dalam persamaan

Prosedur umum untuk menyetarakan persamaan kimia adalah sebagai berikut:

1.      Tulis kata persamaan untuk reaksi yang mencakup semua reaktan dan produk

2.      Dibawah setiap reaktan dan produk dalam persamaan kata, tulis rumus yang benar untuk spesies yang bersangkutan

3.      Mengubah koefisien di depan setiap rumus untuk menyeimbangkan jumlah atom setiap unsur di kedua sisi persamaan.

4.      Periksa apakah jumlah atom setiap unsur sama pada kedua sisi persamaan.

5.        Tulis dalam keadaan fisik untuk masing-masing spesies.

E.     REAKSI STOIKIOMETRI

Persamaan kimia menunjukkan hubungan antara jumlah mol reaktan dan produk dalam reaksi kimia. Sebagai contoh, persamaan yang mewakili pembakaran gas butana.

2 C₄H₁₀(g) + 13 O₂(g) → 8 CO₂(g) + 10 H₂O(g)

Menunjukkan bahwa untuk setiap dua mol C₄H₁₀ yang bereaksi, tiga belas mol O₂ yang diperlukan dan delapan mol CO₂ dan sepuluh mol H₂O dihasilkan. Hubungan antara koefisien dalam kesetimbangan persamaan jumlah mol dari satu zat yang akan bereaksi dengan, atau dihasilkan dari, suatu substansi kedua dapat dihitung.

Contoh 3.2

Jika 3,5 mol butana dibakar dalam oksigen, hitunglah:

1.    Jumlah mol gas oksigen yang akan dibutuhkan untuk bereaksi sepenuhnya dengan itu,

2.    Jumlah mol karbon dioksida dihasilkan, dan

3.    Jumlah mol air yang dihasilkan.

Jawaban

2 C₄H₁₀(g) + 13O₂(g) → 8CO₂(g) + 10 H₂O(g)

     2 mol     +   13 mol    →    8 mol        10 mol

1.         13 mol O₂ bereaksi dengan 2 mol C₄H₁₀

n (O₂) = 3/2 x n (C₄H₁₀) = 13/2 x 4.5 = 29 mol dari O₂

2.         8 mol CO₂ yang dihasilkan dari 2 mol C₄H₁₀

n (CO₂) = 8/2 x n (C₄H₁₀) = 4 x 4.5 = 18 mol dari O₂

3.         10 mol H₂O dihasilkan dari 2 mol C₄H₁₀

n (H₂O) = 10/2 x n (C₄H₁₀) = 5 x 4.5 = 22 mol dari O₂

F.     PERHITUNGAN MASSA DAN PERSAMAAN

Persamaan reaksi mengindikasikan hubungan antara jumlah mol pereaksi dengan produk pada reaksi kimia. Karena massa zat dihubungkan dengan jumlah mol, persamaan reaksi dapat digunakan untuk mendefinisikan hubungan antara massa pereaksi dengan produk.

Misalnya, pada pembakaran karbon untuk membentuk karbon dioksida, hubungan massa antara pereaksi dengan produk yaitu :

C (s) + O₂ (g) à CO₂ (g)

                                    1 mol + 1 mol à 1 mol

                                    12 g   + 32 g   à  44 g

Untuk setiap 12 g karbon yang terbakar, dibutuhkan 32 g oksigen dan dihasilkan 44 g karbon dioksida.

Pada reaksi antara nitrogen dengan hidrogen yang menghasilkan amonia, hubungan massanya yaitu :

N₂ (g) + 3H₂ (g) à 2NH₃ (g)

                                    1 mol   + 3 mol    à    2 mol

                                    28 g     + 6 g         à   34 g

Kemampuan untuk menghitung massa zat baik yang direaksikan maupun yang dihasilkan, atau kandungan lain adalah bagian yang sangat penting pada bidang kimia. Hal ini sangatlah penting untuk cabang ilmu kimia analitik, yang menyangkut tentang penentuan komposisi suatu zat. Sehingga menjadi bagian yang vital dalam industri kimia, termasuk logam, pupuk, minyak bumi, industri plastik dan masih banyak lagi.

Metode perhitungan ini akan terus dikembangkan untuk menyamakan berbagai macam cara perhitungan di bidang kimia.

Contoh 3.3

Persamaan reaksi untuk glukosa yang dihasilkan oleh prosese fotosintesis yaitu :

6 CO₂ (g) + 6 H₂O (l) → C₆H₁₂O₆ (s) + 6 O₂ (g)

Menghitung massa dari karbon dioksida yang diperlukan untuk menghasilkan 3, 61 g glukosa.

                        6 CO₂ (g) + 6 H₂O(l) → C₆H₁₂O₆ (s) + 6 O₂ (g)

                        6 mol         +    6 mol   →        1 mol       +      6 mol

Menghitung mol yang diketahui (glukosa).

                        M (C₆H₁₂O₆) = 180,16 g mol^-1

                        n (C₆H₁₂O₆) = m/M = 3,61 / 180,16 = 0,02004 mol C₆H₁₂O₆

Menghitung mol yang tidak diketahui (Karbon dioksida).

                        6 mol CO₂ menghasilkan 1 mol C₆H₁₂O₆

                        n (CO₂) = 6 x n (C₆H₁₂O₆)

                                      = 6 x 0,02004

                                      = 0,1202 mol CO₂

Menghitung massa yang tidak diketahui (Karbon dioksida).

                        M (CO₂)          = 43,01 g mol^-1

                        n (CO₂)            = m / M

                        0.1202             = m / 44,01

                        m                     = 0,1202 x 43,01

                                                = 5,29 g CO₂

G.                            PEREAKSI PEMBATAS

Dari penyetaraan persamaan reaksi kimia ini kemungkinan dapat menghitung secara tepat banyaknya pereaksi yang direaksikan dan produk yang terbentuk. Misalnya, ingat bahwa reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen dalam membentuk air. Persamaan reaksinya yaitu :

2 H₂ (g) + O₂ (g) → 2 H₂O (g)

Dari persamaan reaksi di atas, jelas bahwa setiap mol dari O₂ yang bereaksi, dibutuhkan 2 mol H₂ untuk menghasilkan 2 mol H₂O

Tetapi, kadang kita menjumpai situasi dimana perbandingan mol reaktan tidak sama dengan perbandingan koefisien. Pada situasi seperti ini, salah satu reaktan akan menjadi zat pembatas dan yang lain mengalami kelebihan.

Contoh 3.4

Gas hidrogen dapat dihasilkan dari reaksi seng dengan asam klorida. Jika asam klorida yang mengandung 2.74 g HCl di tambahkan dengan 3.27 g seng, hituglah : 

1.      Zat pembatasnya,

2.      Massa gas hydrogen yang dihasilkan dan

3.      Massa zat yang berlebihan sisa reaksi

                         Zn(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl₂₍aq) + H₂₍g)

                  1 mol + 2 mol             1 mol        + 1 mol

1.      Hitung harga mol dari kedua reaktan.

                  M (Zn) = 65.39 g mol ^-1

                  n (Zn) = m / M = 3,27 / 65,39 =0,05001 mol Zn

                  M (HCl)= 36.46 g mol ^-1

                  n (HCl) = m / M = 2,74 / 36,46 = 0,07515 mol HCl

Membandingkan stoikiometri dan rasio mol sebenarnya.

i.       rasio stoikiometri

n(HCl) / n(Zn) = 2/1 = 2

ii.     rasio mol sebenarnya

n(HCl) / n(Zn) = 0,07515 / 0,05001 = 1,50

Rasio mol sebenarnya < rasio stoikiometri

HCl merupakan zat yang menjadi pembatas

2.      Hitung harga mol dari H₂

                  2 mol HCl menghasilkan 1 mol H₂

                  n (H₂) = 1/2 x n (HCl) = ½ x 0,07515 = 0,0378 mol H₂

                  hitung massa H₂.

                  n (H₂) = m / M                       M (H₂) = 2.016 g mol ^-1

                  0.03758= m / 2,016

                  m         = 0.0758 g

3.      Hitung harga mol Zn yang bereaksi.

                  1 mol Zn bereaksi dengan 2 mol HCl

                  n (Zn yang bereaksi)   = n (H₂) = 1/2 x n (HCl) = ½ x 0,07515 = 0,0378 mol H₂

Hitung harga mol Zn sisa yang tidak bereaksi.

                  n (Zn tidak bereaksi) = n (Zn awal) – n (Zn setelah reaksi)

                                 = 0.05001        -        0.03758

                                 = 0.01243 mol Zn

                 Hitung massa Zn yang tidak bereaksi.

                  n (Zn) = m / M

                  0.01243= m / 65,39

                  m          = 0.01243 x 65.39

                               = 0.813 g

sekian dan terima kasih dari saya ;)