STOIKIOMETRI Kimia Dasar 1 Atika Dalili Akhmad, M. Sc., Apt.

Presentasi berjudul: "STOIKIOMETRI Kimia Dasar 1 Atika Dalili Akhmad, M. Sc., Apt."— Transcript presentasi:

1 STOIKIOMETRI Kimia Dasar 1 Atika Dalili Akhmad, M. Sc., Apt

2 Bagaimana mengukur jumlah zat kimia jika ingin membuat obat? Berapa jumlah polusi udara yang akan diproduksi pada pembakaran sampel batu bara ?

3 Hubungan kuantitatif antara unsur-unsur dalam suatu senyawa dan antara molekul-molekul dalam suatu reaksi Aspek kuantitatif dinyatakan dalam satuan “mol” (jumlah satuan yang tidak tergantung pada jenis materi) 1 lusin = 12 buah, 1 gros = 144 buah STOIKIOMETRI

4 SENYAWA REAKSI hubungan massa atau %-massa yang tetap dari unsur- unsurnya, untuk setiap senyawa – perbandingan jumlah mol atom dalam senyawa (mol?) dasarnya: hukum susunan tetap (Proust) persen komposisi, % berat massa atom relatif, Ar STOIKIOMETRI SENYAWA

5 Mol adalah SI unit untuk mengukur jumlah materi yang mengandung berapa jumlah unsur berupa atom dalam 12,00 gram 12 C eksak, sebagai standar 1 mol = N A = 6,0221367 x 10 23 Bilangan Avogadro (N A ) Konsep Mol 6 gram karbon adalah 0,5 mol karbon yang mengandung 3,011 x 10 23 patikel atom 1 mol karbon terdiri dari 6,0221367 x 10 23 partikel atom dan memiliki massa 12 gram

6 Menghubungkan massa zat pada entitas kimia : atom, ion, unit formula pada persamaan kimia Mol  satuan kimia yang menyatakan jumlah zat, yang dapat dikonversikan kedalam massa atau entitas lainnya Konsep Mol

7 Contoh : Mr NaOH = 40, maka massa molar NaOH = 40 g/mol Yang artinya, 1 mol NaOH = 40 g HgHg C S CuFe Satu mol dari =

8 1 amu = 1.66 x 10 -24 g or 1 g = 6.022 x 10 23 amu 1 12 C atom 12.00 amu x 12.00 g 6.022 x 10 23 12 C atom = 1.66 x 10 -24 g 1 amu M = massa molar, g/molN A = bilangan Avogadro Berapa atom terdapat dalam 0.551 g potassium (K) ?

9 1 amu = 1.66 x 10 -24 g or 1 g = 6.022 x 10 23 amu 1 12 C atom 12.00 amu x 12.00 g 6.022 x 10 23 12 C atom = 1.66 x 10 -24 g 1 amu M = massa molar, g/molN A = bilangan Avogadro x 6.022 x 10 23 atom K 1 mol K = Berapa atom terdapat dalam 0.551 g potassium (K) ? 1 mol K = 39,10 amu = 39,10 g K 1 mol K = 6.022 x 10 23 atom K 0.551 g K 1 mol K 39.10 g K x 8.49 x 10 21 atom K

10 Massa molekul (atau berat molekul) adalah massa atom rata-rata (dalam amu, atomic mass unit) dalam suatu molekul. SO 2 1S 32,07 amu 2O+ 2 x 16,00 amu SO 2 64,07 amu Untuk molekul lain massa molekul (amu) = massa molar (grams) 1 molekul SO 2 = 64,07 amu 1 mol SO 2 = 64,07 g SO 2 Massa molar SO 2 = 64,07 g/mol

11 Berapa atom H terdapat dalam 72.5 g C 3 H 8 O ? 1 mol C 3 H 8 O = (3 x 12) + (8 x 1) + 16 = 60 g C 3 H 8 O 1 mol H = 6,022 x 10 23 atom H 5,82 x 10 24 atom H 1 mol molekul C 3 H 8 O = 8 mol atom H 72,5 g C 3 H 8 O 1 mol C 3 H 8 O 60 g C 3 H 8 O x 8 mol H atom 1 mol C 3 H 8 O x 6,022 x 10 23 H atom 1 mol H atom x =

12 Rumus massa = jumlah massa atom rata-rata (amu) dalam satuan rumus suatu senyawa ion. 1Na 22,99 amu 1Cl + 35,45 amu NaCl 58,44 amu Untuk tiap senyawa ion, rumus massa (amu) = massa molar (gram) 1 satuan rumus NaCl = 58,44 amu 1 mol NaCl = 58,44 g NaCl Massa molar NaCl = 58,44 g/ mol NaCl

13 Berapakah massa dari Ca 3 (PO 4 ) 2 ? satuan massa dari Ca 3 (PO 4 ) 2 3 Ca 3 x 40,08 2 P2 x 30,97 8 O + 8 x 16,00 310,18 amu = 310,18 gram

14 1.Konsep mol pada Gas a)Persamaan Gas Ideal : pV = nRT dimana n = jumlah mol. b)Pada keadaan STP (T=0°C;P=1 atm), volume satu mol gas = 22.4 L Suatu gas sebanyak 11.09 g menempati wadah 5.6 L pada STP. Hitung massa molar!

15 2.Konsep mol pada Larutan Hitung kemolaran larutan yang mengandung 24.5 g H 2 SO 4 dalam 2 L larutan!

16 Persen komposisi Contoh : Hitung % Na dalam Na 2 SO 4 (Ar Na = 23; S = 32; O = 16) Jawab :

17 Contoh Soal Uang logam dicetak setelah 1982 terbuat dari seng berlapis dengan lapisan tipis tembaga (Cu); lapisan tembaga pada setiap keping memiliki massa 0,0625 g. Berapa banyak atom Cu dalam sekeping uang logam? Sertakan diagram alur yang menunjukkan bagaimana anda merencanakan penyelesaian soal

18 Rumus Empiris Rumus sederhana untuk senyawa yang digunakan dalam analisis unsur. Menunjukkan jumlah mol yang paling rendah dan memberi jumlah relatif atom dari setiap elemen yang ada. Perbandingan jumlah atom (sekecil mungkin) dalam senyawa – dari % komposisi Rumus Empiris dan Rumus Molekul

19 Langkah dalam mencari rumus empiris Tentukan massa (gram) tiap komponen unsur Konversi setiap massa menjadi satuan mol, lalu tuliskan formula awal sesuai jumlah mol yang didapatkan untuk tiap unsur (jumlah mol menjadi angka subscript pada unsur) Konversi mol menjadi bilangan bulat : 1.Bagi setiap subscript dengan nilai subscript terkecil 2.Jika diperlukan : kalikan setiap subscript dengan bilangan bulat terkecil (2,3,dst) untuk mendapatkan subscript mendekati bilangan bulat

20 Dibutil suksinat adalah senyawa organik yang digunakan sebagai insektisida pembunuh semut dan kecoa. Senyawa ini mempunyai komposisi 62,58% karbon dan 9,63% hidrogen, dan sisanya oksigen. Massa molarnya ditentukan secara eksperimen diperoleh 230. Tentukan rumus empirik dan rumus molekulnya. RUMUS EMPIRIS : 100 g sampel akan terdiri dari : 62,58 g C 9,63 g H 27,79 g O ? mol C = 62,58 g C x 1mol C/12,02 g C = 5,21 mol C ? mol H = 9,63 g H x 1mol H/1,008 gH= 9,55 mol H ? mol O = 27,79 g O x 1 mol O/16 gO = 1,737 mol O Rumus awal : C 5,21 H 9,55 O 1,74 Dibagi dengan mol terkecil: C 5,21/1,74 H 9,55/1,74 O 1,74/1,74 = C 2,99 H 5,49 O Pembulatan awal, dikalikan dengan faktor 2 C 2x2,99 H 2x5,49 O 2x1 Rumus empiris : C 6 H 11 O 2 Tentukan massa (gram) tiap komponen unsur Konversi setiap massa menjadi satuan mol, lalu tuliskan formula awal sesuai jumlah mol yang didapatkan untuk tiap unsur (jumlah mol menjadi angka subscript pada unsur) Konversi mol menjadi bilangan bulat : 1.Bagi setiap subscript dengan nilai subscript terkecil 2.Jika diperlukan : kalikan setiap subscript dengan bilangan bulat terkecil (2,3,dst) untuk mendapatkan subscript mendekati bilangan bulat Tentukan massa (gram) tiap komponen unsur Konversi setiap massa menjadi satuan mol, lalu tuliskan formula awal sesuai jumlah mol yang didapatkan untuk tiap unsur (jumlah mol menjadi angka subscript pada unsur) Konversi mol menjadi bilangan bulat : 1.Bagi setiap subscript dengan nilai subscript terkecil 2.Jika diperlukan : kalikan setiap subscript dengan bilangan bulat terkecil (2,3,dst) untuk mendapatkan subscript mendekati bilangan bulat

21 Rumus Molekul jumlah atom (sebenarnya) yang ada dalam molekul – dari massa molar perlu data  Rumus Empiris  Massa molekul dan hasil eksperimen (massa molar dari rumus empiris) Rumus Empiris dan Rumus Molekul

22 Langkah dalam mencari rumus molekul Tentukan rumus empiris menggunakan langkah mencari rumus empiris Hitung massa molar dari rumus empiris senyawa yang didapat Bagi massa molar senyawa dengan massa molar rumus empiris senyawa (diketahui) untuk menemukan bilangan bulat (subscript) Kalikan subscript pada rumus empiris dengan bilangan bulat yang didapat

23 RUMUS MOLEKUL Dari perhitungan mencari rumus empiris didapatkan : Rumus empiris : C 6 H 11 O 2 Massa molar empiris =115 Massa molar senyawa = 230 (dari soal) n = 230/115 = 2 C 6x2 H 11x2 O 2x2 Rumus molekulnya : C 12 H 22 O 4 Dibutil suksinat adalah senyawa organik yang digunakan sebagai insektisida pembunuh semut dan kecoa. Senyawa ini mempunyai komposisi 62,58% karbon dan 9,63% hidrogen, dan sisanya oksigen. Massa molarnya ditentukan secara eksperimen diper-oleh 230. Tentukan rumus empirik dan rumus molekulnya. Tentukan rumus empiris menggunakan langkah mencari rumus empiris Hitung massa molar dari rumus empiris senyawa yang didapat Bagi massa molar senyawa dengan massa molar rumus empiris senyawa untuk menemukan bilangan bulat Kalikan subscript pada rumus empiris dengan bilangan bulat yang didapat Tentukan rumus empiris menggunakan langkah mencari rumus empiris Hitung massa molar dari rumus empiris senyawa yang didapat Bagi massa molar senyawa dengan massa molar rumus empiris senyawa untuk menemukan bilangan bulat Kalikan subscript pada rumus empiris dengan bilangan bulat yang didapat

24 24 Vitamin C berguna untuk menjaga stamina tubuh. Pembakaran 0,2 g Vitamin C akan menghasilkan 0,2998 g CO 2 dan 0,0819 g H 2 O. Tentukan persen komposisi dan rumus empirisnya! Persen komposisi : untuk C dihitung dari 0,2998 g CO 2, untuk H dihitung dari 0,0819 g H 2 O, sedangkan O sisanya. ? mol C = 0,2998 g CO 2 x x ? g C = 0,006812 mol C x ? mol H = 0,0819 g H 2 O x x ? g H = 0,00909 mol H x Untuk O diambil dari 0,2 g sampel: ? g O = 0,2 g sampel – 0,08182 g C – 0,00916 g H = 0,1090 g O = 0,006812 mol C = 0,08182 g C = 0,00909 mol H = 0,00916 g H

25 25 % komposisi: %C = x 100% = 40,91% C x 100% = 4,58% H x 100% = 54,50% O Maka rumusnya : C 0,006812 H 0,00909 O 0,006813 dibagi bialngan terkecil : C 0,006812/0,006812 H 0,00909/0,006812 O 0,006813/0,006812 = CH 1,33 O dibulatkan (dikali 3) menjadi: C 3 H 4 O 3 %H = %O = Rumus empiris ditentukan melalui perbandingan mol: ? mol O = 0,1090 g O x = 0,006812 mol O

26 Reaksi Kimia Dan Persamaan Kimia Apa yang terjadi pada atom dan molekul  reaksi kimia Reaksi kimia : proses dimana zat (atau senyawa) diubah menjadi satu atau lebih senyawa baru. Persamaan kimia  cara standar untuk menggambarkan reaksi kimia, menggunakan lambang kimia STOIKIOMETRI REAKSI

27 Contoh Hidrogen terbakar diudara akan membentuk air H 2 + O 2 H 2 O (+) Bereaksi dengan Menghasilkan Berdasarkan hk. Kekekalan massa : banyaknya jumlah atom disebelah kiri harus sama dengan jumlah atom disebelah kanan 2H 2 + O 2 2H 2 O

28 2 molekul + 1 molekul 2 molekul 2 mol + 1 mol 2 mol 2(2.02) = 4.04 g + 30 g 2(18,02)g = 36,04 g reaktan = 36.04 g produk REAKTAN PRODUK Wujud fisik Reaktan dan Produk : g  gas l  Liquid (Cair) s  solid (padat) aq  Aqueous (lingkungan berair) 2HgO (s) 2Hg ( l ) + O 2 (g) H 2 O NaCl (s)NaCl (aq)

29 Tuliskan persamaan reaksi berikut : 1.Dalam laboratorium, sejumlah kecil gas oksigen dapat dihasilkan dengan memanaskan kalium klorat. Produk yang terbentuk adalah gas oksigen dan gas kalium klorida 2.Pembakaran komponen gas alam, yaitu etana dalam udara menghasilkan karbon dioksida dan air 3.Tahap pertama dalam sintesis asam nitrat, bahan kimia penting yang digunakan untuk membuat pupuk, obat-obatan, bahan peledak, adalah reaksi antara amonia dan oksigen yang meghasilkan nitrogen oksida dan air.

30 Jumlah Reaktan dan Produk REAKTAN PRODUKJumlah ? Menggunakan metode mol : Koefisien stoikiometri dalam persamaan kimia dapat diartikan sebagai jumlah mol dari setiap zat 2CO 2 (g) + O 2(g) 2CO 2 (g) “2 mol gas karbon monoksida bergabung dengan 1 mol gas oksigen membentuk 2 mol gas karbon dioksida”

31 Cara perhitungan Stoikiometri reaksi 1, Tulis persamaan reaksi yang lengkap – seimbang 2. Apa yang diketahui ? massavolume larutanjumlah partikelvolume gas (gram) (mL) (N)(V, p, T) 3, Lakukan operasi matematik! dibagi Mrvolume x kon-dibagi bilanganhitung sentrasi Avogadron = pV/RT gr/(gr/mol)liter x mol/liter molekul/mol (molek/mol) 4. Satu tujuan: jumlah mol 5. Koefisien reaksi = perbandingan jumlah mol 6. Mengubah satuan mol menjadi satuan lainnya (yang ditanyakan)

32 2Li (s) + 2H 2 O (l) 2LiOH (aq) + H 2 (g) Berapa mol H 2 akan terbentuk dari reaksi sempurna antara 6,23 mol Li dengan air ? Berapa gram H 2 akan terbentuk dari reaksi sempurna antara80,57 g Li dengan air ?

33 Makanan yang makan diuraikan didalam tubuh untuk menghasilkan energi. Persamaan umum untuk proses yang kompleks ini menggambarkan penguraian glukosa (C 6 H 12 O 6 ) menjadi karbon dikosida dan air. Jika 856 g glukosa dimakan oleh seseorang dalam jangka waktu tertentu, berapa massa karbon dioksida yng dihasilkan ?

34 PEREAKSI PEMBATAS Reaktan biasanya tidak terdapat dalam jumlah stoikiometri yang tepat, tetapi dalam perbandingan yang ditunjukkan oleh persamaan yang setara. Pereaksi Pembatas : REAKTAN yang pertama kali habis digunakan pada reaksi kimia Pereaksi berlebih : pereaksi yang terdapat dalam jumlah yang lebih besar daripada yang diperlukan untuk bereaksi dengan sejumlah tertentu pereaksi pembatas.

35 Ilustrasi Pereaksi Pembatas

36 Contoh : 2 Zn + O 2 → 2 ZnO Massa : 28.6 g7.44 Ar : 65.416 Mol : 0.4380.232 Setelah dibagi dengan koefisien masing-masing, senyawa dengan mol terkecil merupakan pereaksi pembatas atau yg habis bereaksi. Dalam hal ini Zn sebagai pereaksi pembatas. Jadi, mol ZnO= mol Zn = 0.438 mol massa ZnO= 0.438(65.4+16) = 35.6 gram PEREAKSI PEMBATAS

37 37 Contoh: Menyetarakan Reaksi Komponen utama gasolin (BBM) adalah senyawa oktana, C 8 H 18, yang apabila terbakar akan menghasilkan CO 2 dan H 2 O. Tuliskan persamaan reaksi yang stoikiometris! tulis rumus molekul: C 8 H 18 + O 2 → CO 2 + H 2 O supaya Hk kekekalan massa tercapai – dimulai dari C lalu H dst: samakan jumlah atom C: C 8 H 18 + O 2 → 8 CO 2 + H 2 O samakan jumlah atom H: C 8 H 18 + O 2 → 8 CO 2 + 9 H 2 O samakan jumlah atom O: C 8 H 18 + 12,5 O 2 → 8 CO 2 + 9 H 2 O supaya bilangan bulat/sederhana: bulatkan koefisien reaksi: 2 C 8 H 18 + 25 O 2 → 16 CO 2 + 18 H 2 O

38 Persen Hasil Contoh C 2 H 4 +3 O 2 → 2 CO 2 + 2H 2 O Massa: 3.86 g 11.84 g Mr: 28 32 Mol: 0.1378 0.37 pereaksi pembatas, O 2, sehingga menurut perhitungan : massa CO 2 = massa hasil eksperimen CO 2 = 6.96 gr

39 A 15.6-gram sample of C 6 H 6 is mixed with excess HN0 3. We isolate 18.0 grams of C 6 H 5 N0 2. What is the percent yield of C 6 H S N0 2 in this reaction? Plan First we interpret the balanced chemical equation to calculate the theoretical yield of C 6 H 5 N0 2. Then we use the actual (isolated) yield and the previous definition to calculate the percent yield.

40 Contoh Soal Gas butana (C 4 H 10 ) digunakan sebagai bahan bakar dalam korek api sekali pakai. Gas ini dengan oksigen terbakar membentuk gas karbon dioksida dan uap air. Berapa massa karbon dioksida yang dihasilkan ketika 4,65 g butana dibakar dalam 10,0 g oksigen? Berapa gram kelebihan reaktan tetap tidak bereaksi ketika reaksi selesai?