Stoikiometri dan Penyetaraan Reaksi

Pengertian Stoikiometri

Stoikiometri berasal dari dua suku kata bahasa Yunani yaitu Stoicheionyang berarti "unsur" dan Metron yang berarti "pengukuran".

Stoikiometri adalah suatu pokok bahasan dalam kimia yang melibatkan keterkaitan reaktan dan produk dalam sebuah reaksi kimia untuk menentukan kuantitas dari setiap zat yang bereaksi.

Pada bingung ya? Oke gini dehh sederhanya.

Stoikiometri merupakan pokok bahasan dalam ilmu kimia yang mempelajari tentang kuantitas zat  dalam suatu reaksi kimia.

Jika terjadi suatu reaksi kimia, mungkin kamu ingin mengetahui berapa jumlah zat hasil reaksinya? Atau jika kamu ingin melakukan reaksi kimia untuk menghasilkan produk dalam jumlah tertentu, maka kamu harus mengatur berapa jumlah reaktan dalam reaksinya. Ini semua merupakan bahasan dalam stoikiometri.

reaksi kimia

reaksi kimia

Sebelum melakukan perhitungan Stoikiometri, persamaan reaksi yang kita miliki harus disetarakan terlebih dahulu.

Penyetaraan Reaksi Kimia

Reaksi kimia sering dituliskan dalam bentu persamaan dengan menggunakan simbol unsur. Reaktan adalah zat yang berada di sebelah kiri, dan produk ialah zat yang berada di sebelah kanan, kemudian keduanya dipisahkan oleh tanda panah (bisa satu / dua panah bolak balik). Contohnya:

2Na(s)+HCl(aq)→2NaCl(aq)+H2(g)

Persamaan reaksi kimia itu seperti resep pada reaksi, sehingga menunjukkan semua yang berhubungan dengan reaksi yang terjadi, baik itu ion, unsur, senyawa, reaktan ataupun produk. Semuanya.

Kemudian seperti halnya pada resep, terdapat proporsi pada persamaan tersebut yang ditunjukkan dalam angka-angka di depan rumus molekul tersebut.

Jika diperhatikan lagi, maka jumlah atom H pada reaktan(kiri) belum sama dengan jumlah atom H pada produk(kanan). Maka reaksi ini perlu disetarakan. Penyetaraan reaksi kimia harus memenuhi beberapa hukum materi.

Hukum Kekekalan Massa

Hukum Kekelan Massa : Massa produk sama dengan massa reaktan

Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Hukum Perbandingan Tetap : Senyawa kimia terdiri dari unsur-unsur kimia dengan perbandingan massa unsur yang tetap sama.

Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

Hukum Perbandingan Berganda : Jika suatu unsur bereaksi dengan unsur lainnya, maka perbandingan berat unsur tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana

 Jadi dari persmaaan: 

2Na(s)+2HCl(aq)→2NaCl(aq)+H2(g)

Kita dapat mengetahui bahwa 2 mol HCL bereaksi dengan 2 mol Na untuk membentuk 2 mol NaCl dan 1 mol H₂. Dengan penyetaraan reaksi ini, maka dapat diketahui kuantitas dari setiap zat yang terlibat dalam reaksi.

Oleh karena itulah penyetaraan reaksi ini sangat penting dalam menyelesaikan permasalahan stoikiometri.
Contoh:
Timbal(IV) Hidroksida bereaksi dengan Asam Sulfat, dengan reaksi sebagai berikkut:

Pb(OH)4+H2SO4→Pb(SO4)2+H2O

Jika kita lihat baik baik:
 

Unsur	Reaktan (jumlah mol)	Product  (jumlah mol)
Pb	1	1
O	8	9
H	6	2
S	1	2

Maka persamaan ini belum setara. Oleh karenanya kita perlu menyetarakan persamaan ini. Pada reaktan-nya terdapat 16 atom, namun pada produk-nya hanya terdapat 14 atom. Persamaan ini perlu penambahan koefisien sehingga jumlah atom unsur-unsurnya sama.

Di depan H2SO4 perlu ditambahkan koefisien 2 seehingga jumlah atom sulfurnya sesuai, kemudian di depan H2O perlu penambahan koefisien 4 agar jumlah atom oksigennya tepat. Maka reaksi yang setara ialah:

Pb(OH)4+2H2SO4→Pb(SO4)2+4H2O

Unsur	Reaktan (jumlah mol)	Product  (jumlah mol)
Pb	1	1
O	12	12
H	8	8
S	2	2

Kondisi dimana persamaan reaksi telah setara ialah ketika memenuhi dua kriteria berikut:

1. Jumlah atom dari tiap unsur pada bagian kiri dan kanan persamaan telah sama. 
2. Jumlah ion pada bagian kiri dan kanan telah sama.(menggunakan penyetaraan reaksi redox)

Perhitungan Stoikiometri Pada Persamaan Kimia Setara 

Dalam stoikiometri, suatu persamaan kimia yang setara memberikan informasi untuk membandingkan setiap elemen dalam reaksi berdasarkan faktor stoikiometri. Faktor stoikiometri merupakan rasio dari mol setiap senyawa/zat yang bereaksi.

Dalam kehidupan nyata, seperti ini contohnya:
Untuk membuat secangkir kopi yang nikmat, diperlukan resep yaitu 9 cube gula dengan 3 sendok kopi.

ilustrasi Stoikiometri dalam Kehidupan

Ini adalah resep yang fix dan paten. Jadi bagaimana kalau kita memiliki 12 cube gula dan tiga sendok bubuk kopi, berapa gelas kopi yang bisa dibuat?
Ya! Jawabannya adalah 1 gelas kopi, dengan sisa bahan 3 cube gula.

Bagaimana kalau kita memiliki 27 cube gula dan 8 sendok kopi. Berapa gelas kopi yang bisa dibuat?
Tentu saja 2 gelas kopi dengan sisa 9 cube gula dan 2 sendok kopi. Semuanya mutlak harus mengikuti resepnya.

Kuncinya ialah semuanya harus mengikuti resepnya, jika dalam stoikiometri, persamaan reaksi yang setara adalah resepnya, jadi kita harus mengikuti resep tersebut.

Massa Molar

Sebelum melakukan perhitungan stoikiometri, kita perlu mengetahui apa itu massa molar. Massa molar merupakan rasio antara massa dan mol dari suatu atom.

Untuk mengetahui Massa Molar suatu unsur maka kita hanya perlu membacanya di tabel periodik unsur. Sedangkan untuk mengetahui Massa Molar senyawa kita perlu menghitungnya berdasarkan rumus molekul senyawa tersebut.

Contoh soalnya:
Tentukan Massa Molar dari H₂O?
Jawaban:  2(1.00794g/mol) + 1(15.9994g/mol) = 18.01528g/mol
Massa molar dari Hidrogen ialah 1.00794g/mol  dikalikan 2 karena terdapat dua atom hidrogen dalam satu senyawa air. Kemudian ditambahkan massa molar dari Oksigen.

Massa Molar yang diperoleh dapat digunakan untuk menghitung mol suatu senyawa. Jika ada yang belum memahami mengenai mol silahkan buka wikipedia tentang pengertian mol.

Rumus perhitunga mol senyawa adalah:

mol = m/Mr
dengan;
mol->mol Senyawa
m->Massa Senyawa (gr)
Mr->Massa Molar (Massa Reatif)

Contoh Soal yang Melibatkan Perhitungan Stoikiometri Kimia

Propana terbakar dengan persamaan reaksi:

C3H8+O2→H2O+CO2

Jika 200 g propana yang terbakar, maka berapakah jumlah H₂O yang terbentuk?
Jawab:

Pertama: Setarakan persamaan reaksinya!

C3H8+5O2→4H2O+3CO2

Kedua: Hitung mol C₃H₈!
mol=m/Mr -> mol= 200 g/ 44 g/mol ->mol= 4.54 mol

Ketiga: Hitung rasio H₂O : C₃H₈ -> 4:1 (*berdasar perbandingan koefisien pada persamaan reaksinya)

Kempat: Hitung mol H₂O dengan perbandingan
mol H₂O : 4 = mol C₃H₈ : 1
-> mol H₂O : 4  = 4.54 mol : 1
-> mol H₂O = 4.54 x 4= 18.18 mol

Kelima : Konversi dari mol ke gram.
mol= m/Mr -> m= mol x Mr -> m= 18.18 mol x 18 = 327.27 gram.

Oke!.. Jadi sekarang kalian sudah bisa mengerjakan soal-soal dasar stoikiometri. Congratulation!