Stoikiometri Larutan
A. PERSAMAAN ION
Suatu cara pemaparan reaksi kimia yang melibatkan larutan elektrolit disebut persamaan ion. Dalam persamaan ion, zat elektrolit kuat dituliskan sebagai ion-ionnya yang terpisah, sedangkan elektrolit lemah, gas, dan zat padat tetap ditulis sebagai molekul atau senyawa netral tak terionkan.
contoh soal :
Tulislah reaksi rumus dan reaksi ion untuk reaksi ;
karbon dioksida dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium karbonat dan air.
jawab :
CO2(g) + NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l) (belum setara)
CO2(g) + 2NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l) (setara)
Keterangan : NaOH dan Na2CO3 tergolong elektrolit kuat, maka ;
Persamaan ion lengkap :
CO2(g) + 2Na+(aq) + 2OH-(aq) 2Na+(aq) +CO32-(aq) + H2O(l)
Persamaan ion bersih :
CO2(g) + 2OH-(aq) CO32-(aq) + H2O(l)
B. SIFAT BERBAGAI MACAM ZAT
Ada tidaknya reaksi dapat diketahui melalui pengamatan. Namun demikian, jika mengetahui sifat-sifat zat yang dicampurkan, kita dapat menentukan terjadi-tidaknya reaksi. Untuk dapat meramalkan reaksi dalam larutan elektrolit, perlu pemahaman tentang berbagai hal berikut :
1. Jenis zat yang direaksikan
2. Kelarutan elektrolit
3. Kekuatan elektrolit
4. Senyawa-senyawa hipotesis
5. Deret keaktifan logam
1. Jenis Zat Pereaksi
a. Asam
Asam adalah zat-zat yang dalam air menghasilkan ion H+ dan ion sisa asam.
contoh :
HCl dan H2SO4 yang mengion sebagai berikut :
HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq)
H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO42-(aq)
b. Basa
Basa adalah zat-zat yang dalam air menghasilkan ion OH- dan suatu kation logam.
contoh :
NaOH dan Ca(OH)2
NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq)
Ca(OH)2(aq) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
c. Garam
Garam adalah suatu senyawa ion yang terdiri dari kation basa dan anion asam.
contoh :
NaCl, Ca(NO3)2, dan Al2(SO4)3
NaCl(aq) Na+(aq) + Cl-(aq)
Ca(NO3)2(aq) Ca2+(aq) + 2NO3-(aq)
Al2(SO4)3(aq) 2Al3+(aq) + 3SO42-(aq)
d. Oksida Basa dan Oksida Asam
Senyawa yang tersusun dari suatu unsur dengan oksigen disebut oksida. Bergantung pada jenis unsurnya (logam atau nonlogam), oksida dapat dibedakan atas oksida logam dan oksida nonlogam. Oksida logam yang bersifat basa disebut oksida basa. Oksida nonlogam yang bersifat asam disebut oksida asam.
1. Oksida Basa
Oksida basa tergolong senyawa ion, terdiri dari kation logam dan anion oksida (O2-).
contoh :
Na2O dan CaO
Na2O mengandung ion Na+ dan O2-, sedangkan CaO terdiri dari ion Ca2+
dan O2-
2. Oksida Asam
Oksida asam merupakan senyawa molekul dan dapat bereaksi dengan air membentuk asam.
contoh :
Oksida Asam
Rumus Asam
SO2
H2SO3
SO3
H2SO4
N2O3
HNO2
N2O5
HNO3
e. Logam
Logam bertindak sebagai spesi yang melepas elektron. Pelepasan elektron akan menghasilkan ion logam. Jumlah elektron yang dilepaskan bergantung pada bilangan oksidasi logam tersebut.
contoh :
Natrium melepas 1 elektron membentuk ion Na+
Kalsium melepas 2 elektron membentuk ion Ca2+
2. Kelarutan Elektrolit
Semua asam mudah larut dalam air. Adapun basa dan garam ada yang mudah larut dan ada pula yang sukar larut.
3. Kekuatan Elektrolit
Asam basa yang tergolong elektrolit kuat adalah :
Asam kuat : HCl, H2SO4, HNO3, HBr, HI, dan HClO4
Basa kuat : NaOH, KOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2
(semua basa dari golongan IA dan IIA, kecuali Be(OH)2).
4. Senyawa-senyawa Hipotesis
Beberapa senyawa yang tidak stabil dan peruraiannya adalah :
a. Asam
Asam karbonat (H2CO3) H2O(l) + CO2(g)
Asam nitrit (HNO2) H2O(l) + NO(g) + NO2(g)
b. Basa
Amonium hidroksida (NH4OH) H2O(l) + NH3(g)
Perak hidroksida (2AgOH) Ag2O(s) + H2O(l)
c. Garam
Besi (III) iodida (2FeI3) 2FeI2(aq) + I2(s)
Tembaga iodida (2CuI2) 2CuI2(s) + I2(s)
5. Deret Keaktifan Logam
Logam mempunyai kereaktifan yang berbeda-beda. Urutan kereaktifan dari beberapa logam, dimulai dari yang paling reaktif adalah sebagai berikut :
Li–K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Zn-Cr-Fe-Ni-Sn-Pb-(H)-Cu-Hg-Ag-Pt-Au
Sebelah kiri (H) lebih aktif dibandingkan sebelah kanan (H)
C. BERBAGAI JENIS REAKSI DALAM LARUTAN ELEKTROLIT
1. Reaksi-Reaksi Asam-Basa
a. Reaksi Asam dengan Basa
ASAM + BASA GARAM + AIR
b. Reaksi Oksida Basa dengan Asam
OKSIDA BASA + ASAM GARAM + AIR
c. Reaksi Oksida Asam dengan Basa
OKSIDA ASAM + BASA GARAM + AIR
d. Reaksi Amonia dengan Asam
NH3 + ASAM GARAM AMONIUM
2. Reaksi Pergantian (Dekomposisi) Rangkap
Reaksi pergantian (dekomposisi) rangkap dapat dirumuskan sebagai berikut :
AB + CD AD + CB
Senyawa AB dan CD dapat berupa asam, basa atau garam. Reaksi dapat berlangsung apabila AD atau CB atau keduanya memenuhi paling tidak satu dari kriteria berikut :
1. sukar larut dalam air
2. merupakan senyawa yang tidak stabil
3. merupakan elektrolit yang lebih lemah dari AB atau CD
3. Reaksi Redoks
Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai perubahan bilangan oksidasi.
a. Reaksi Logam dengan Asam Kuat Encer (ex : HCl dan H2SO4)
LOGAM + ASAM KUAT ENCER GARAM + GAS H2
b. Reaksi Logam dengan Garam
LOGAM L + GARAM MA GARAM LA + LOGAM M
Reaksi hanya akan berlangsung jika logam L terletak di sebelah kiri logam M dalam deret keaktifan logam (logam L lebih aktif daripada logam M).
D. STOIKIOMETRI REAKSI DALAM LARUTAN
1. Hitungan Stoikiometri Sederhana
mol = massa (gram) M = mol
Mr v (liter)
2. Hitungan Stoikiometri dengan Pereaksi Pembatas
Jika zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu dari zat itu akan habis lebih dahulu. Zat yang habis lebih dahulu itu kita sebut pereaksi pembatas.
contoh soal :
Hitunglah massa endapan yang terbentuk dari reaksi 50ml timbel(II) nitrat 0.1M dengan 50ml KI 0.1M (Pb = 207 ; I = 127)
jawab :
· Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) PbI2(s) + 2KNO3(aq)
menentukan pereaksi pembatas
jumlah mol Pb(NO3)2 = 50ml x 0.1M
= 5 mmol
jumlah mol KI = 50ml x 0.1M
= 5 mmol
mol Pb(NO3)2 = 5/1 = 5
koefisien Pb(NO3)2
mol KI = 5/2 = 2.5
koefisien KI
pereaksi pembatas adalah KI karena hasil pembagi KI lebih kecil
· Jumlah mol PbI2 (endapan) yang terbentuk dibandingkan dengan jumlah mol pereaksi pembatas.
Mol PbI2 = ½ x mol KI
= ½ x 5 mmol
= 2.5 mmol
massa PbI2 = 2.5 mmol x 461 gr/mol
= 1152.5 mg
= 1.1525 gram
3. Hitungan Stoikiometri yang Melibatkan Campuran
Jika suatu campuran direaksikan, maka masing-masing komponen mempunyai persamaan reaksi sendiri. Pada umumnya hitungan yang melibatkan campuran diselesaikan dengan pemisalan.
contoh soal :
Sebanyak 5.1 gram campuran CaO – Ca(OH)2 memerlukan 150ml HCl 1M. Tentukanlah susunan campuran tersebut.
jawab :
CaO(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) …………………………………………... (1)
Ca(OH)2(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + 2H2O(l) …………………………………… (2)
misalkan massa CaO = x gram
dan massa Ca(OH)2 = (5.1 – x), maka
mol CaO = x gr
56 gr/mol
mol Ca(OH)2 = (5.1 – x)
74 gr/mol
mol HCl = 0.15 liter x 1M
= 0.15 mol
mol HCl untuk reaksi (1) = 2 x mol CaO
= 2 x x/56 mol
= x/28 mol
mol HCl untuk reaksi (2) = 2 x mol Ca(OH)2
= 2 x (5.1 – x) mol
74
= (5.1 – x) mol
37
Persamaan : x + (5.1 – x) = 0.15
28 37
37x + 142.8 -28x = 155.4
9x = 12.6
x = 1.4
Jadi, susunan campuran adalah :
CaO = x gram = 1.4 gram
Ca(OH)2 = (5.1 – x) gram = 3.7 gram
E. TITRASI ASAM BASA
Reaksi penetralan asam-basa dapat digunakan untuk menentukan kadar (konsentrasi) berbagai jenis larutan, khususnya yang terkait dengan reaksi asam-basa. Proses penetapan kadar larutan dengan cara ini disebut titrasi asam-basa.
Sejumlah tertentu larutan asam dengan volume trtentu dititrasi dengan larutan basa yang telah diketahui konsentrasinya menggunakan indikator sebagai penunjuk titik akhir titrasi. Titik ekivalen dapat diketahui dengan bantuan indikator (tepat habis bereaksi). Titrasi dihentikan tepat pada saat indikator menunjukkan perubahan warna, saat indikator menunjukkan perubahan warna disebut titik akhir titrasi.
Pada stoikiometri larutan, di antara zat-zat yang terlibat reaksi, sebagian atau seluruhnya berada dalam bentuk larutan. Soal-soal yang menyangkut bagian ini dapat diselesaikan dengan cara hitungan kimia sederhana yang menyangkut kuantitas antara suatu komponen dengan komponen lain dalam suatu reaksi. Langkah-langkah yang perlu dilakukan adalah :
1. Menulis persamaan reaksi
2. Menyetarakan koefisien reaksi
3. Memahami bahwa perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol. Karena zat yang terlibat dalam reaksi berada dalam bentu larutan, maka mol larutan dapat dinyatakan sebagai:
n = V . M
Keterangan:
n = jumlah mol
V = volume (liter)
M = molaritas larutan
Contoh :
* Hitunglah volume larutan 0,05 M HCl yang diperlukan untuk melarutkan 2,4 gram logam magnesium (Ar = 24 g/mol).
Jawab :
Mg(s) + 2 HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g
Satu mol Mg setara dengan 2 mol HCl (lihat persamaan reaksi).
Mol HCl = 2 x mol Mg
= 2 x 0,1 mol
= 0,2 mol
* Berapa konsentrasi larutan akhir yang dibuat dari larutan dengan 5 Molar sebanyak10 mL dan diencerkan sampai dengan volume 100 mL.
Jawab :
* Berapa konsentrasi larutan NaCl akhir yang dibuat dengan melarutkan dua larutan NaCl, yaitu 200 mL NaCl 2M dan 200 mL NaCl 4M.
Jawab:
karbon dioksida dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium karbonat dan air.
jawab :
CO2(g) + NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l) (belum setara)
CO2(g) + 2NaOH(aq) Na2CO3(aq) + H2O(l) (setara)
Keterangan : NaOH dan Na2CO3 tergolong elektrolit kuat, maka ;
Persamaan ion lengkap :
CO2(g) + 2Na+(aq) + 2OH-(aq) 2Na+(aq) +CO32-(aq) + H2O(l)
Persamaan ion bersih :
CO2(g) + 2OH-(aq) CO32-(aq) + H2O(l)
B. SIFAT BERBAGAI MACAM ZAT
Ada tidaknya reaksi dapat diketahui melalui pengamatan. Namun demikian, jika mengetahui sifat-sifat zat yang dicampurkan, kita dapat menentukan terjadi-tidaknya reaksi. Untuk dapat meramalkan reaksi dalam larutan elektrolit, perlu pemahaman tentang berbagai hal berikut :
1. Jenis zat yang direaksikan
2. Kelarutan elektrolit
3. Kekuatan elektrolit
4. Senyawa-senyawa hipotesis
5. Deret keaktifan logam
1. Jenis Zat Pereaksi
a. Asam
Asam adalah zat-zat yang dalam air menghasilkan ion H+ dan ion sisa asam.
contoh :
HCl dan H2SO4 yang mengion sebagai berikut :
HCl(aq) H+(aq) + Cl-(aq)
H2SO4(aq) 2H+(aq) + SO42-(aq)
b. Basa
Basa adalah zat-zat yang dalam air menghasilkan ion OH- dan suatu kation logam.
contoh :
NaOH dan Ca(OH)2
NaOH(aq) Na+(aq) + OH-(aq)
Ca(OH)2(aq) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
c. Garam
Garam adalah suatu senyawa ion yang terdiri dari kation basa dan anion asam.
contoh :
NaCl, Ca(NO3)2, dan Al2(SO4)3
NaCl(aq) Na+(aq) + Cl-(aq)
Ca(NO3)2(aq) Ca2+(aq) + 2NO3-(aq)
Al2(SO4)3(aq) 2Al3+(aq) + 3SO42-(aq)
d. Oksida Basa dan Oksida Asam
Senyawa yang tersusun dari suatu unsur dengan oksigen disebut oksida. Bergantung pada jenis unsurnya (logam atau nonlogam), oksida dapat dibedakan atas oksida logam dan oksida nonlogam. Oksida logam yang bersifat basa disebut oksida basa. Oksida nonlogam yang bersifat asam disebut oksida asam.
1. Oksida Basa
Oksida basa tergolong senyawa ion, terdiri dari kation logam dan anion oksida (O2-).
contoh :
Na2O dan CaO
Na2O mengandung ion Na+ dan O2-, sedangkan CaO terdiri dari ion Ca2+
dan O2-
2. Oksida Asam
Oksida asam merupakan senyawa molekul dan dapat bereaksi dengan air membentuk asam.
contoh :
Oksida Asam
Rumus Asam
SO2
H2SO3
SO3
H2SO4
N2O3
HNO2
N2O5
HNO3
e. Logam
Logam bertindak sebagai spesi yang melepas elektron. Pelepasan elektron akan menghasilkan ion logam. Jumlah elektron yang dilepaskan bergantung pada bilangan oksidasi logam tersebut.
contoh :
Natrium melepas 1 elektron membentuk ion Na+
Kalsium melepas 2 elektron membentuk ion Ca2+
2. Kelarutan Elektrolit
Semua asam mudah larut dalam air. Adapun basa dan garam ada yang mudah larut dan ada pula yang sukar larut.
3. Kekuatan Elektrolit
Asam basa yang tergolong elektrolit kuat adalah :
Asam kuat : HCl, H2SO4, HNO3, HBr, HI, dan HClO4
Basa kuat : NaOH, KOH, Ba(OH)2, Sr(OH)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2
(semua basa dari golongan IA dan IIA, kecuali Be(OH)2).
4. Senyawa-senyawa Hipotesis
Beberapa senyawa yang tidak stabil dan peruraiannya adalah :
a. Asam
Asam karbonat (H2CO3) H2O(l) + CO2(g)
Asam nitrit (HNO2) H2O(l) + NO(g) + NO2(g)
b. Basa
Amonium hidroksida (NH4OH) H2O(l) + NH3(g)
Perak hidroksida (2AgOH) Ag2O(s) + H2O(l)
c. Garam
Besi (III) iodida (2FeI3) 2FeI2(aq) + I2(s)
Tembaga iodida (2CuI2) 2CuI2(s) + I2(s)
5. Deret Keaktifan Logam
Logam mempunyai kereaktifan yang berbeda-beda. Urutan kereaktifan dari beberapa logam, dimulai dari yang paling reaktif adalah sebagai berikut :
Li–K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Zn-Cr-Fe-Ni-Sn-Pb-(H)-Cu-Hg-Ag-Pt-Au
Sebelah kiri (H) lebih aktif dibandingkan sebelah kanan (H)
C. BERBAGAI JENIS REAKSI DALAM LARUTAN ELEKTROLIT
1. Reaksi-Reaksi Asam-Basa
a. Reaksi Asam dengan Basa
ASAM + BASA GARAM + AIR
b. Reaksi Oksida Basa dengan Asam
OKSIDA BASA + ASAM GARAM + AIR
c. Reaksi Oksida Asam dengan Basa
OKSIDA ASAM + BASA GARAM + AIR
d. Reaksi Amonia dengan Asam
NH3 + ASAM GARAM AMONIUM
2. Reaksi Pergantian (Dekomposisi) Rangkap
Reaksi pergantian (dekomposisi) rangkap dapat dirumuskan sebagai berikut :
AB + CD AD + CB
Senyawa AB dan CD dapat berupa asam, basa atau garam. Reaksi dapat berlangsung apabila AD atau CB atau keduanya memenuhi paling tidak satu dari kriteria berikut :
1. sukar larut dalam air
2. merupakan senyawa yang tidak stabil
3. merupakan elektrolit yang lebih lemah dari AB atau CD
3. Reaksi Redoks
Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai perubahan bilangan oksidasi.
a. Reaksi Logam dengan Asam Kuat Encer (ex : HCl dan H2SO4)
LOGAM + ASAM KUAT ENCER GARAM + GAS H2
b. Reaksi Logam dengan Garam
LOGAM L + GARAM MA GARAM LA + LOGAM M
Reaksi hanya akan berlangsung jika logam L terletak di sebelah kiri logam M dalam deret keaktifan logam (logam L lebih aktif daripada logam M).
D. STOIKIOMETRI REAKSI DALAM LARUTAN
1. Hitungan Stoikiometri Sederhana
mol = massa (gram) M = mol
Mr v (liter)
2. Hitungan Stoikiometri dengan Pereaksi Pembatas
Jika zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu dari zat itu akan habis lebih dahulu. Zat yang habis lebih dahulu itu kita sebut pereaksi pembatas.
contoh soal :
Hitunglah massa endapan yang terbentuk dari reaksi 50ml timbel(II) nitrat 0.1M dengan 50ml KI 0.1M (Pb = 207 ; I = 127)
jawab :
· Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) PbI2(s) + 2KNO3(aq)
menentukan pereaksi pembatas
jumlah mol Pb(NO3)2 = 50ml x 0.1M
= 5 mmol
jumlah mol KI = 50ml x 0.1M
= 5 mmol
mol Pb(NO3)2 = 5/1 = 5
koefisien Pb(NO3)2
mol KI = 5/2 = 2.5
koefisien KI
pereaksi pembatas adalah KI karena hasil pembagi KI lebih kecil
· Jumlah mol PbI2 (endapan) yang terbentuk dibandingkan dengan jumlah mol pereaksi pembatas.
Mol PbI2 = ½ x mol KI
= ½ x 5 mmol
= 2.5 mmol
massa PbI2 = 2.5 mmol x 461 gr/mol
= 1152.5 mg
= 1.1525 gram
3. Hitungan Stoikiometri yang Melibatkan Campuran
Jika suatu campuran direaksikan, maka masing-masing komponen mempunyai persamaan reaksi sendiri. Pada umumnya hitungan yang melibatkan campuran diselesaikan dengan pemisalan.
contoh soal :
Sebanyak 5.1 gram campuran CaO – Ca(OH)2 memerlukan 150ml HCl 1M. Tentukanlah susunan campuran tersebut.
jawab :
CaO(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) …………………………………………... (1)
Ca(OH)2(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + 2H2O(l) …………………………………… (2)
misalkan massa CaO = x gram
dan massa Ca(OH)2 = (5.1 – x), maka
mol CaO = x gr
56 gr/mol
mol Ca(OH)2 = (5.1 – x)
74 gr/mol
mol HCl = 0.15 liter x 1M
= 0.15 mol
mol HCl untuk reaksi (1) = 2 x mol CaO
= 2 x x/56 mol
= x/28 mol
mol HCl untuk reaksi (2) = 2 x mol Ca(OH)2
= 2 x (5.1 – x) mol
74
= (5.1 – x) mol
37
Persamaan : x + (5.1 – x) = 0.15
28 37
37x + 142.8 -28x = 155.4
9x = 12.6
x = 1.4
Jadi, susunan campuran adalah :
CaO = x gram = 1.4 gram
Ca(OH)2 = (5.1 – x) gram = 3.7 gram
E. TITRASI ASAM BASA
Reaksi penetralan asam-basa dapat digunakan untuk menentukan kadar (konsentrasi) berbagai jenis larutan, khususnya yang terkait dengan reaksi asam-basa. Proses penetapan kadar larutan dengan cara ini disebut titrasi asam-basa.
Sejumlah tertentu larutan asam dengan volume trtentu dititrasi dengan larutan basa yang telah diketahui konsentrasinya menggunakan indikator sebagai penunjuk titik akhir titrasi. Titik ekivalen dapat diketahui dengan bantuan indikator (tepat habis bereaksi). Titrasi dihentikan tepat pada saat indikator menunjukkan perubahan warna, saat indikator menunjukkan perubahan warna disebut titik akhir titrasi.
Pada stoikiometri larutan, di antara zat-zat yang terlibat reaksi, sebagian atau seluruhnya berada dalam bentuk larutan. Soal-soal yang menyangkut bagian ini dapat diselesaikan dengan cara hitungan kimia sederhana yang menyangkut kuantitas antara suatu komponen dengan komponen lain dalam suatu reaksi. Langkah-langkah yang perlu dilakukan adalah :
1. Menulis persamaan reaksi
2. Menyetarakan koefisien reaksi
3. Memahami bahwa perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol. Karena zat yang terlibat dalam reaksi berada dalam bentu larutan, maka mol larutan dapat dinyatakan sebagai:
n = V . M
Keterangan:
n = jumlah mol
V = volume (liter)
M = molaritas larutan
Contoh :
* Hitunglah volume larutan 0,05 M HCl yang diperlukan untuk melarutkan 2,4 gram logam magnesium (Ar = 24 g/mol).
Jawab :
Mg(s) + 2 HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g
Satu mol Mg setara dengan 2 mol HCl (lihat persamaan reaksi).
Mol HCl = 2 x mol Mg
= 2 x 0,1 mol
= 0,2 mol
* Berapa konsentrasi larutan akhir yang dibuat dari larutan dengan 5 Molar sebanyak10 mL dan diencerkan sampai dengan volume 100 mL.
Jawab :
* Berapa konsentrasi larutan NaCl akhir yang dibuat dengan melarutkan dua larutan NaCl, yaitu 200 mL NaCl 2M dan 200 mL NaCl 4M.
Jawab:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar