Hukum dan Perhitungan Dasar Stokiometri

A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

"massa zat sebelum reaksi sama dengan massa sesudah reaksi"

misalnya :

sebanyak 5,6 g  N2 direaksikan dengan O2 menghasilkan nitrogen (III) oksida sebanyak 15,2 g berarti berapakah massa O2 yang bereaksi ?

angka romawi 3 dalam nitrogen (III) oksida menunjukkan muatan N = +3
(bukan menunjukkan jumlah N nya 3) sehingga bila direaksikan dengan O yang muatannya = -2, agar total muatannya sama maka N dikalikan 2 (+3.2 = +6) dan O dikalikan 3 (-2.3 = -6) dan bila digabung menjadi N2O3 dengan muatan total nol (+6 - 6 = 0)

N2O3 juga punya nama lain yakni dinitrogen trioksida (pelajari selengkapnya dalam tata nama ikatan kovalen)

jawab :

N2 + O2 ---> N2O3 

massa sebelum reaksi = massa setelah reaksi

massa N2 + massa O2 = massa N2O3  
sehingga massa N2 = 15,2 g - 5,6 g = 9,6 g

jadi bila ada satu massa zat yang belum diketahui sedangkan massa zat lain di kedua sisinya diketahui maka massa zat tersebut dapat dicari dengan "Hukum Kekekalan Massa"

soal di atas berbeda dengan soal berikut ini :

sebanyak 5,6 g  N2 direaksikan dengan 8 g O2 menghasilkan nitrogen (III) oksida, berapakah massa nitrogen (III) oksida yang terbentuk ?

pada reaksi ini teteap mengikuti "Hukum Kekekalan Massa" namun belum tentu zat2 yang direaksikan habis bereaksi......

mol N2 = massa N2/Mr N2 = 5,6/28 =  0,2

mol O2 = massa O2/Mr O2 = 8/32 = 0,25

                                  N2 + O2 ---> N2O3 

disetarakan menjadi :

                                     2 N2        +        3 O2    --->       2 N2O3

Mula2                  0,2 mol          0,25 mol                 -

Reaksi                 0,167 mol      0,25 mol        0,167 mol   

Setimbang           0,033 mol              -            0,167 mol                 

0,167 mol diperoleh dari kebutuhan mol N2 jika 0,25 mol O2 nya habis bereaksi, mol N2 = 2/3 . mol O2 = 0,5/3 mol, kemudian dijadikan desimal dan dibulatkan menjadi 0,167 mol

sekarang mengapa yang habis bereaksi O2 nya?

jika O2 habis N2 masih tersisa 0,03 mol (sisa reaksi mungkin terjadi...) sedangkan jika 0,2 mol N2 habis maka
O2 yang dibutuhkan = 3/2 . mol N2 = 3/2 . 0,2 = 0,3 mol....sedangkan O2 yang tersedia hanya 0,25 mol (maka hal ini tidak mungkin terjadi...)

kembali ke penyelesaian soal,

massa N2O3 yang terbentuk = mol N2O3 . Mr N2O3 = 0,167 . 76 = 0,5/3 . 76 =  12,67 g  atau tepatnya 12 2/3 g

(mol N2O2 sebesar 0,167 dijadikan dalam bentuk asalnya dalam pecahan agar didapat nilai yang lebih akurat....ingat 0,167 merupakan pembulatan)

jika ditanya massa sisa reaksinya ? 

reaksi di atas menyisakan 0,033 mol N2

massa sisa N2 = mol sisa N2 . Mr N2 = 0,033 . 28 = 0,93 g 
atau dapat dicari dengan :

massa sisa N2 = massa N2 dan O2 sebelum reaksi - massa N2O2 setelah reaksi = 13,6 - 12,67 = 0,93 g

catatan  : mol sisa N2 sebesar 0.033 mol jangan kalian bulatkan menjadi 0,3 mol karena massa N2 yang diperoleh akan berbeda..... atau sebaiknya sejak awal semuanya dihitung dalam bentuk pecahan) 

B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

"Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap"

Hasil Eksperimen Proust dalam pembentukan Air :

Dari tabel di atas terlihat, bahwa setiap 1 gram gas hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen, menghasilkan 9 gram air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8

Contoh Soal :

Perbandingnan, massa Fe : massa S = 7 : 4, untuk membentuk senyawa besi sulfida. Bila 30 gram besi (Fe) dan 4 gram belerang (S) dibentuk menjadi senyawa besi sulfida, berapa gram massa besi sulfida (FeS) yang dapat terjadi?

Perbandingan massa Fe : massa S = 7 : 4

Bila semua unsur Fe habis, maka S diperlukan = 4/7 . 30 = 17,1 gram

Hal ini tidak mungkin, sebab hanya tersedia 4 gram S. Jadi yang habis membentuk senyawa adalah unsur S, seberat 4 gram.

Maka :

• Fe yang diperlukan = 7/4 . 4 gram = 7 gram
• Massa FeS yang terjadi = 7 gram + 4 gram = 11 gram
• Besi (Fe) yang tersisa = ( 30 – 7 ) gram = 23 gram

C. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

“Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana”

1. Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa N2O, NO, N2O3, dan N2O4 dengan komposisi massa terlihat pada tabel berikut :

Dari tabel tersebut, terlihat bahwa bila massa N dibuat tetap (sama), sebanyak 7 bagian  maka perbandingan massa oksigen dalam:

N2O : NO : N2O3 : N2O4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau 1 : 2 : 3 : 4

2. Komposisi dua sample A dan B setelah dianalisa ternyata hanya mengandung atom karbon dan oksigen. Hasil analisa dapat dilihat pada tabel berikut :

 

Karbon : Oksigen , pada senyawa A =  4 : 11 (dibulatkan sama2 dibagi 1/4)

Karbon : Oksigen , pada senyawa B  =  4 : 6 (dibulatkan sama2 dikali 2/3)

sehingga perbandingan oksigen dalam kedua senyawa = 11 : 6
atau dibulatkan 2 : 1 kesimpulannya kedua senyawa mengikuti hukum dalton.

Bila ditanyakan senyawa yang mungkin terbentuk maka masing massa harus kalian bagi dengan Ar nya masing2 dan dibuat perbandungannya,

Karbon : Oksigen , pada senyawa A =  (16,56/12) : (44,18/16) = 1,38 : 2,76 = 1 : 2 (sama2 dibagi 1,38)

Karbon : Oksigen , pada senyawa B  =  (6,63/12) : (8,84/16) = 0,55 :  0,55 = 1 : 1

berarti senyawa A  adalah CO2 dan senyawa B adalah CO

kesimpulannya  :

• untuk membuktikan kesesuaian senyawa2 yang mungkin terbentuk dari penggabungan dua unsur dengan hukum dalton dibuat perbandingan massa atau perbandingan % massa (dibuat pemisalan 100% = 100 g) kemudian mengkuti langkah2 seperti yang telah di jelaskan di atas
• untuk mengetahui rumus molekul senyawa  ada dua cara, yang pertama  menggunakan perbandingan mol (massa/Ar) seperti contoh di atas dan cara yang kedua  menggunakan hukum proust tentang perbandingan tetap jika diketahui perbandingan massa dalam senyawanya diketahui.

D. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lusssac)

“ Pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat “

perbandingan volume dalam reaksi gas2 di atas sesuai dengan prbandingan koefisien reaksinya...sebagai contoh :

3 N2 + H2 --->  2 NH3   maka perbandingan koefisiennya = 1 : 3 : 2  

bila N2 yang direaksikan 2 liter maka diperlukan H2 sebanyak = 3/1 . 2 liter = 6 liter (3/1 diperoleh dari perbandingan koefisiennya)
dan NH3 yang terbentuk = 2/1 . 2 liter = 4 liter

kesimpulannya :

Dalam reaksi antar gas2 untuk mencari volume gas2 yang bereaksi menggunakan perbandingan koefisien reaksinya (tidak perlu mencari mol)

 

 

Sumber