Hai, Teman KOCO! Kamu sudah tahu belum kalo kantong udara atau airbag dalam kendaraan itu cara membuatnya menggunakan perhitungan stoikiometri lho! Jadi cara membuatnya memang tidak boleh asal-asalan sebab akan berpengaruh pada keselamatan pengemudi dan penumpang. Dalam membuat airbag, diperlukan natrium azida (NaN₃) untuk bisa menghasilkan gas nitrogen (N₂) yang dapat mengembangkan kantong udara dalam waktu sepersekian detik. Penasaran bagaimana perhitungan stoikiometri itu? Yuk, langsung aja simak penjelasannya di bawah ini!

Pengertian Stoikiometri

Sebelum mengetahui bagaimana perhitungan stoikiometri, kamu perlu memahami terlebih dahulu pengertian dari stoikiometri itu. Dalam bahasa Yunani, stoikiometri berasal dari kata “stoicheion” yang berarti mengukur. Sedangkan dalam ilmu kimia, stoikiometri merupakan ilmu yang mempelajari kuantitas suatu zat dalam reaksi kimia. Zat yang dimaksud di sini adalah massa, jumlah mol, volume, dan jumlah partikel yang diperoleh dari pengukuran jumlah atom, ion, molekul, rumus kimia, ataupun reaksi kimia.

📌Notes!
Suatu reaksi kimia dapat dikatakan sebagai reaksi stoikiometri jika reaktan di dalamnya sudah habis seluruhnya.

Ada beberapa hukum dasar kimia yang digunakan untuk stoikiometri, di antaranya yaitu hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, hukum perbandingan berganda, hukum perbandingan volume, dan hukum hipotesis Avogadro. Masing-masing penjelasan hukum dasar kimia ini bisa kamu pelajari di sini ya!

Konsep Kimia dalam Stoikiometri

Dalam stoikiometri, ada beberapa konsep kimia yang perlu kamu pelajari meliputi:

Massa atom relatif (Ar)

Konsep pertama yaitu massa atom relatif (Ar) atau massa atom yang ditentukan dengan cara membandingkan massa atom standar. Para ahli menggunakan isotop atom C-12 sebagai standar dalam pengukuran massa atom relatif atom unsur lain dengan massa atom relatif sebesar 12. Massa atom relatif menyatakan perbandingan massa rata-rata suatu atom suatu unsur terhadap 1/12 massa atom C-12. Rumus penentuan massa atom relatif suatu unsur dapat dituliskan sebagai berikut:

Contoh:

Massa 1 atom unsur X adalah 4,037 x 10^-23 sedangkan massa 1 atom C-12 adalah 1.99268 x 10^–23 gram. Berapakah massa atom relatif unsur X?

Jawaban:

Maka, massa atom relatif unsur X adalah 24,311.

Massa molekul relatif (Mr)

Konsep selanjutnya yaitu massa molekul relatif (Mr) yang merupakan perbandingan antara massa rata-rata satu molekul terhadap 1/12 massa atom 1 atom C-12. Berdasarkan pengertian molekul yang menyatakan bahwa molekul merupakan gabungan dari atom-atomnya, maka Mr merupakan jumlah Ar atom-atom penyusunnya. Berikut rumus yang bisa kamu gunakan:

Contoh:

Diketahui massa atom relatif C=12, H=1, O=16. Hitunglah massa molekul rata-rata senyawa CH₃COOH!

Jawaban:

Mr CH₃COOH = (2 x Ar C) + (4 x Ar H) +(2 x Ar O)

Mr CH₃COOH = (2 x 12) + (4 x 1) + (2 x 16)

Mr CH₃COOH = 60

Mol

Konsep kimia berikutnya yaitu mol (n) sebagai satuan pengukuran SI untuk jumlah zat. Satuan mol diartikan sebagai jumlah zat kimia yang mengandung jumlah partikel representatif, misalnya pada atom, molekul, ion, elektron, ataupun foton. Jumlah mol ini setara dengan jumlah 12 gram karbon-12 (¹²C). Mol sendiri mempunyai beberapa konsep, di antaranya yaitu:

Konsep mol pada massa Ar dan Mr

Pada konsep ini, mol (n) dirumuskan dengan:

Dalam 1 mol zat terdapat 6,02×10²³ partikel, sehingga,

Jumlah partikel = n x 6,02.10²³

Keterangan:

• n = mol
• 6,02.10²³ = bilangan avogadro
• Mr = massa molekul relatif
• Ar = massa atom relatif

Contoh:

Hitung jumlah mol dari 12 gram NaOH! (Ar Na = 23, O = 16, H = 1)

Jawaban:

Massa NaOH = 12 gr
Mr NaOH = ∑Ar
Mr NaOH = (1 x Ar Na) + (1 x Ar O) + (1 x Ar H)
Mr NaOH = (1 x 23) + (1 x 16) + (1 x 1) = 40

Jadi, jumlah mol dari 12 gram NaOH adalah 0,3 mol.

Konsep mol pada STP (Standard Temperature and Pressure)

Pada kondisi standar dimana suhu 0^oC dan tekanan 1 atm, maka disebutlah dengan keadaan STP (Standard Temperature and Pressure). Dalam keadaan STP, 1 mol gas setara dengan 22,4 Liter. Maka rumus yang bisa kamu gunakan yaitu:

nt_otal = n x 22,4 L

Untuk mengetahui jumlah mol suatu molekul, gunakan rumus persamaan berikut ini:

Contoh:

Hitung jumlah mol dari 44,8 L gas oksigen (O₂) pada keadaan STP!

Jawaban:

Jadi, jumlah mol dari 44,8 L gas oksigen (O₂) pada keadaan STP sebanyak 2 mol.

Konsep mol pada gas ideal

Apa itu gas ideal, Minco? Gas ideal adalah kumpulan dari partikel-partikel suatu zat yang tidak saling berinteraksi. Jarak antar partikelnya dari gas ideal ini pun cukup jauh dan bergerak secara acak. Untuk lebih lengkapnya, kamu bisa membaca materi gas ideal di sini ya! Nah, konsep mol pada kondisi gas ideal dapat dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:

• P = tekanan (atm)
• V = volume (liter)
• n = mol
• R = tetapan gas ideal 0,08205 atm.L/mol.K
• T = suhu (kelvin)

Contoh:

Hitung jumlah mol dari 4,92 L gas nitrogen (N₂) pada suhu 27⁰C dan tekanan 1 atm!

Jawaban:

Jadi, jumlah mol dari 4,92 L gas nitrogen (N₂) pada suhu 27 ̊C dan tekan 1 atm sebesar 0,2 mol.

Konsep mol pada suhu dan tekanan sama

Pada kondisi suhu dan tekanan yang sama, kamu dapat menghitung mol dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

Contoh:

Suatu tabung gas diisi dengan 5 mol O₂ dengan volume 10 L. Tabung tersebut dikosongkan lalu diganti dengan 15 mol N₂. Tentukan volume gas N₂ pada tabung tersebut!

Jawaban:

Jadi, volume gas N₂ adalah 10 L.

Konsep mol pada perbandingan koefisien

Pada suatu reaksi kimia, biasanya akan selalu muncul perbandingan koefisien. Coba perhatikan contoh reaksi berikut:

2A + 3B → 5AB

Dari reaksi di atas, perbandingan koefisiennya adalah A : B : C = 2 : 3 : 5. Konsep mol ini dihubungkan menjadi perbandingan mol sama dengan perbandingan koefisien. Oleh karena itu, hubungan antara mol dengan koefisien dapat dirumuskan dengan:

Konsep mol pada molaritas

Selanjutnya yaitu konsep mol pada molaritas. Perlu kamu ketahui, Molaritas (M) adalah banyaknya mol zat dalam 1 Liter larutan. Molaritas bisa juga disebut dengan banyaknya zat yang terdapat dalam suatu larutan pada 1 Liter larutan. Hubungan antara Molaritas dengan konsep mol ini adalah sebagai berikut:

Keterangan:

• M = molaritas (mol/L)
• n = jumlah mol (mol)
• V = volume larutan (L)
• Mr = massa molekul relatif (gram/mol)
• massa = massa (gram)

Contoh:

Hitung jumlah mol larutan HCl 0,4 M dalam 2 L larutan!

Jawaban:

n = M x V

n = 0,4 x 2

n = 0,8 mol

Jadi, jumlah mol larutan HCl 0,4 M dalam 2 L larutan sebesar 0,8 mol.

Konsep mol pada molalitas

Berbeda dengan Molaritas, molalitas (m) adalah ukuran konsentrasi dari suatu zat terlarut pada dalam satuan larutan dengan sejumlah massa tertentu dalam pelarut. Molalitas bisa disebut juga banyaknya zat yang terdapat dalam suatu larutan pada 1 Kg larutan. Hubungan antara molalitas dengan konsep mol sebagai berikut:

Keterangan:

• m = molalitas (mol/g)
• n = jumlah mol (mol)
• P = volume larutan (g)
• Mr = massa molekul relatif (gram/mol)
• massa = massa (gram)

Contoh:

40 gram metil alkohol (Mr= 32) dilarutkan dalam 1750 gram air. Hitunglah molalitas larutan tersebut ?

Jawaban:

massa terlarut = 40 gram
massa pelarut (P) = 1750 gram = 1,75 kg
Mr metil alkohol = 32

Kadar Zat

Dalam stoikiometri, kamu harus bisa menghitung banyaknya zat yang terkandung dalam sebuah larutan atau yang disebut dengan kadar zat. Pada campuran, kadar zat dinyatakan dalam persen massa (% massa) atau persen volume (% volume) atau per satu juta (bpj atau ppm = part per milion), molalitas, molaritas, dan fraksi mol. Rumusnya adalah sebagai berikut:

Persamaan Reaksi Kimia

Sesuai namanya, persamaan reaksi kimia adalah pernyataan yang ditulis dengan rumus kimia yang memberikan informasi identitas dan kuantitas zat-zat yang terlibat dalam suatu perubahan kimia maupun fisika. Semua zat yang terlibat dalam reaksi yang di mana jumlahnya berkurang setelah reaksi, disebut pereaksi (reaktan), berada di sebelah kiri tanda panah yang mengarah ke kanan. Pada sebelah kanan tanda panah terdapat hasil reaksi (produk), yakni semua zat yang dihasilkan dari reaksi.

Wujud atau keadaan zat-zat pereaksi dan hasil reaksi ada empat macam, yaitu gas (g), cairan (liquid atau l), zat padat (solid atau s) dan larutan (aqueous atau aq). Bilangan yang mendahului rumus kimia zat-zat dalam persamaan reaksi disebut koefisien reaksi yang berfungsi untuk menyetarakan atom-atom sebelum dan sesudah reaksi.

Penulisan persamaan reaksi dapat dilakukan dalam dua langkah sebagai berikut.

• Menuliskan rumus kimia zat-zat pereaksi dan produk, lengkap dengan keterangan tentang wujudnya.
• Penyetaraan, yaitu memberi koefisien yang sesuai, sehingga jumlah atom ruas kiri sama dengan jumlah atom ruas kanan.

Penyetaraan persamaan reaksi

Banyak reaksi dapat disetarakan dengan jalan mencoba/menebak, namun sebagai permulaan kamu bisa mengikuti langkah berikut:

1. Pilihlah satu rumus kimia yang paling rumit, tetapkan koefisiennya sama dengan 1.
2. Zat-zat yang lain tetapkan koefisien sementara dengan huruf.
3. Setarakan dahulu unsur yang terkait langsung dengan zat yang tadi diberi koefisien 1.
4. Setarakan unsur lainnya. Biasanya akan membantu jika atom O disetarakan paling akhir.

Contoh:

Logam alumunium dioksida: aAl_(s) + bO_2(g) → cAl₂O_3(s)

Misalkan c = 1

• Jumlah Al kanan= 2, maka Al di kiri harus 2, sehingga a= 2
• Jumlah O di kanan = 3, maka O di kanan = 3/2, sehingga b = 3/2

Sehingga menjadi,

2Al_(s) + 3/2O_2(g) → 1Al₂O_3(s) dan kalikan 2

4Al_(s) + 3O_2(g) → 2Al₂O_3(s)

Bagaimana, Teman KOCO? Sudah mulai paham kan dengan materi kali ini?

Kalau kamu ada pertanyaan, langsung tulis di kolom komentar, ya.

Kamu pun dapat mendownload rangkuman materi gratis atau bertanya langsung dengan guru menggunakan KOCO Star.   

Yuk, dapatkan semua aksesnya dengan klik banner di bawah ini!