BAB 2. PERSAMAAN KIMIA DAN HASIL REAKSI 1. RUMUS KIMIA 2. MENULISKAN PERSAMAAN KIMIA YANG BALANS 3. HUBUNGAN MASSA DALAM REAKSI KIMIA 4. REAKTAN PEMBATAS 5. HASIL PERSENTASE
Reaktan (Pereaksi) Produk (Hasil Reaksi) PERSAMAAN KIMIA
1. RUMUS KIMIA RUMUS EMPIRIS (RE) : Rumus yang paling sederhana dicerminkan oleh jumlah atom untuk setiap jenis atom dalam suatu senyawa RUMUS MOLEKUL (RM) : Jumlah atom setiap unsur didalam molekul Misal rumus empiris glukosa (CH 2 O) n nisbah C : H : O = 1 : 2 : 1 Bila diketahui Mr = 180, maka n = 6 rumus molekul glukosa = C 6 H 12 O 6
Bagaimana dengan CoCl 2? Padatan kobalt(ii) klorida Rumus empiris CoCl 2 gaya tarik yang kuat : antar molekul dan antar atom kobalt dan atom klorin kedua gaya sulit dibedakan ikatan ionik Merupakan molekul raksasa (kristal) Jadi CoCl 2 sebagai unit rumus bukan sebagai molekul CoCl 2
Contoh 2.1. Pada pembakaran 30 g senyawa organik dihasilkan 44 g CO 2 (Mr = 44) dan 18 g H 2 O (Mr = 18). Tentukan rumus empiris senyawa organik tersebut Penyelesaian 44 g CO 2 = 1 mol CO 2 = 1 mol C = 12 g C 18 g H 2 O = 1 mol H 2 O =2 mol H = 2 g H Bobot O = 30 g (12 g + 2 g) = 16 g O = 1 mol O Nisbah C : H : O = 1 : 2 : 1 Rumus empiris = (CH 2 O) n
RUMUS KIMIA DAN PERSENTASE KOMPOSISI ETILENA Rumus Empiris : (CH 2 ) n Rumus Molekul : C 2 H 4 Massa C = 12,011 g Massa H = 2,0159 g Jumlah 14,027 g PERSENTASE MASSA KARBON 12,001 = x 100% = 85, 628% C 14,027 2,0159 HIDROGEN = x 100% = 14, 372% C 14,027
Contoh 2.2 Suatu senyawa mengandung 40 % C, 6,67 % H, dan 53,3 % O. Tentukan rumus molekulnya jika Mr =180. Penyelesaian Rumus empiris = C : H : O = 40/12 : 6,67/1 : 53,3/16 = 3,33 : 6,67 : 3,33 = 1 : 2 : 1 =(CH 2 O) n Rumus molekul = (CH 2 O) n = Mr 30 n = 180 n = 6 (CH 2 O) n = C 6 H 12 O 6
2. MENULISKAN PERSAMAAN KIMIA YANG BALANS _Al + _HCl _AlCl 3 + _H 2 REAKTAN PRODUK -Beri tanda untuk diisi dengan koefisien setiap reaktan dan produk - Beri koefisien 1 pada AlCl 3 kemudian koefisien 3 pada HCl dan 1 1/2 pada H 2 Berdasarkan perjanjian koefisien 1 didepan AlCl 3 dan Al tidak perlu dituliskan.
CONTOH 2.3 Amonia merupakan bahan dasar utama dalam pembuatan pupuk urea. Di industri, amonia dihasilkan melalui proses Haber yang menggunakan gas nitrogen dan hidrogen sebagai reaktan. Tuliskan persamaan kimia yang balans untuk proses ini. Penyelesaian _N 2 + H 2 _NH 3 Mulailah dengan koefisien 1 untuk NH 3, sebab spesies paling rumit, Jadi koefisien N 2 = 1/2, koefisien H 2 = 1 ½, kemudian semua koefisien dikalikan dua N 2 + 3 H 2 2 NH 3
CONTOH 2.4 Proses Hargreaves ialah prosedur industri untuk membuat Na 2 SO 4 yang digunakan dalam pembuatan kertas. Bahan awalnya ialah NaCl, SO 2, H 2 O, dan O 2. HCl dihasilkan sebagai hasil sampingan. Tuliskan persamaan kimia yang balans untuk proses ini. Penyelesaian _NaCl + _SO 2 + H 2 O + _O 2 _Na 2 SO 4 + _HCl Mulailah dengan koefisien 1 untuk Na 2 SO 4, sebab spesies paling rumit, Jadi koefisien NaCl = 2, koefisien SO 2 = 1 2 NaCl + SO 2 + _H 2 O + _O 2 Na 2 SO 4 + _HCl
Berikutnya koefisien HCl = 2 dan koefisien H 2 O = 1. 2 NaCl + SO 2 + H 2 O + _O 2 Na 2 SO 4 + 2 HCl Akhirnya, atom oksigen harus disetarakan. Ada 4 atom O di kanan, tetapi di kiri hanya terdapat 2 atom O dari SO 2 dan 1 atom O dari H 2 O; jadi, koefisien O 2 = ½ : 2 NaCl + SO 2 + H 2 O + ½O 2 Na 2 SO 4 + 2 HCl Kalikan semua koefisien dengan 2 : 4 NaCl + 2 SO 2 + 2 H 2 O + O 2 2 Na 2 SO 4 + 4 HCl
3. HUBUNGAN MASSA DALAM REAKSI KIMIA Hubungan antara massa reaktan dan produknya disebut stoikiometri (Yunani: stoicheion = unsur + metron = ukuran) 2 C 4 H 10 + 13 O 2 8 CO 2 + 10 H 2 O Artinya : 2 mol C 4 H 10 + 13 mol O 2 8 mol CO 2 + 10 mol H 2 O 116,3 g C 4 H 10 + 416,0g O 2 352,1 g CO 2 + 180,2 g H 2 O
Contoh 2.6 Kalsium hipoklorit, Ca(OCl) 2, digunakan sebagai bahan pemutih. Senyawa ini dihasilkan dari NaOH, Ca(OH) 2, dan Cl 2 menurut persamaan 2 NaOH + Ca(OH) 2 + 2 Cl 2 Ca(OCl) 2 + 2 NaCl + 2 H 2 O Berapa gram Cl 2 dan NaOH yang bereaksi dengan 1067 g Ca(OH) 2, dan berapa gram Ca(OCl) 2 yang dihasilkan? Penyelesaian Jumlah mol Ca(OH) 2 yang dikonsumsi ialah 1067 g Ca(OH) 2 ------------------------ = 14,40 mol Ca (OH) 2 74,09 g mol -1
2 NaOH + Ca(OH) 2 + 2 Cl 2 Ca(OCl) 2 + 2 NaCl + 2 H 2 O Jika 14,40 mol Ca(OH) 2 bereaksi maka: mol NaOH = 28,80 mol NaOH mol Cl 2 = 28,80 mol Cl 2 mol Ca(OCl) 2 = 14,40 mol Ca(OCl) 2 Dari jumlah mol dan massa molar reaktan serta produknya, massa yang dicari ialah : massa NaOH = (28,80 mol)(40,00 g mol -1 ) =1152 g massa Cl 2 = (28,80 mol)(70,91 g mol -1 ) =2042 g massa Ca(OCl) 2 = (14,40 mol)(142,98 g mol -1 ) =2059 g
4. REAKTAN PEMBATAS Reaktan yang habis pertama kali ialah reaktan pembatas, reaktan lain dalam keadaan berlebih. Produk yang diperoleh berdasarkan pada reaktan pembatas Reaktan pembatas dapat dihitung secara stoikiometri dengan satuan jumlah reaktan (sjr) yang diperoleh dari jumlah mol dibagi koefisiennya. Reaktan yang mempunyai sjr terkecil merupakan reaktan pembatas.
Contoh 2.7 Sebanyak 1 mol KIO 3 direaksikan dengan 4 mol KI dan 6 mol HCl, reaksi : KIO 3 + 5KI + 6HCl 6 KCl + 3I 2 + 3H 2 O Apakah semua reaktan akan habis? Tentukan reaktan pembatasnya dan berapa gram I 2 akan terbentuk? (Ar I = 127) Penyelesaian nisbah mol tidak sama dengan nisbah koefisien, jadi reaktan tidak habis semuanya sjr KIO 3 = 1 mol/1 = 1, sjr KI = 4 mol/5 = 0,8 sjr HCl = 6 mol/6 = 1 Reaktan pembatas = KI (sjr KI paling kecil) mol I 2 = 3/5 x 4 mol = 2,4 mol gram I 2 = 2,4 mol x 254 g mol -1 = 609,6 g
Contoh 2.8 Sebanyak 10 g CaCO 3 direaksikan dengan 1 liter HCl 2 M, CaCO 3 (p) + 2 HCl (aq) CaCl 2 (aq) + H 2 O (aq) + CO 2 (g) Tentukan gram CO 2 yang terbentuk (Ar Ca = 40, C= 12, O = 16, Cl = 35.5, H = 1) Penyelesaian mol CaCO 3 = 10 g/100 g mol -1 = 0,1 mol mol HCl = 2 M x 1 liter = 2 mol sjr CaCO 3 = 0,1 sjr HCl = 2 mol/2 = 1 Reaktan pembatas = CaCO 3 (sjr CaCO 3 < sjr HCl) mol CO 2 = 1/1 x 0,1 mol = 0,1 mol gram CO 2 = 0,1 mol x 44 g mol -1 = 4,4 g
Contoh 2.9 Sebanyak 500 ml HCl 2,5 M direaksikan dengan 2 liter Ba(OH) 2 0,2 M. Tentukan massa BaCl 2 yang terbentuk dan massa reaktan yang tersisa. Penyelesaian mol HCl = 2,5 M x 0,5 liter = 1,25 mol mol Ba(OH) 2 = 0,2 M x 2 liter = 0,4 mol Reaksi : 2HCl + Ba(OH) 2 BaCl 2 + 2H 2 O sjr HCl = 0,625 sjr Ba(OH) 2 = 0,4 Reaktan pembatas = Ba(OH) 2 mol BaCl 2 = 0,4 mol Reaktan tersisa = HCl mol HCl tersisa = 1,25 mol 0,8 mol = 0,45 mol massa HCl tersisa = 0,45 mol x 36,5 g /mol = 16,425 g
5. HASIL PERSENTASE Hasil persentase (% hasil) suatu reaksi adalah nisbah jumlah produk sesungguhnya yang diperoleh (eksperimental) atau hasil nyata terhadap hasil teoritis dari persamaan reaksi dikali seratus persen. Hasil Nyata % Hasil = x 100% Hasil Teoritis Hasil nyata biasanya lebih kecil dari hasil teoritis.
Contoh 2.10 Jika 68,5 g karbon di dalam udara a. Berapa hasil teoritis CO 2 yang dihasilkan. b. Jika CO 2 hasil eksperimen menghasilkan 237 g CO 2 berapakah % hasil Penyelesaian a. Reaksi: C(p) + O 2 (g) CO 2 (g) mol C = 68,4 g/12 g mol -1 = 5,7 mol mol CO 2 = 5,7 mol massa CO 2 = 5,7 mol x 44 g mol -1 = 250,8 g Hasil Nyata b. % hasil = x 100% Hasil Teoritis 237 g CO = 2 x 100 % = 94,5 % 250,8 g CO 2
1. Suatu senyawa organik sebanyak 3,4501 g dibakar dengan O 2 berlebih menghasilkan 10,1526 g CO 2 dan 2,9546 g H 2 O. Tentukan empirisnya! 2. Bau nenas yang harum itu disebabkan oleh senyawa organik golongan ester. Ester ini adalah etil butirat yang mempunyai susunan 2,585 mg C dan 0,430 mg H dalam 4,17 mg ester, sisanya adalah oksigen. Tentukan rumus perbandingannya dan rumus molekulnya bila diketahui bahwa bobot molekul etil butirat terletak antara 100 dan 125. 3. Quinin merupakan suatu senyawa yang ditemukan dari kulit tanaman tertentu. Senyawa ini merupakan obat yang efektif untuk pengobatan malaria. Massa molar obat ini 162 g/mol. Komposisinya tersusun dari 22,2 % C. 22,2 % H, 25,9 % N, dan 29,6 % O. Apakah rumus molekul quinin?
4. Setarakan persamaan reaksi berikut. a) KOH + H 3 AsO 4 K 2 HAsO 4 + H 2 O b) Si 2 H 6 + H 2 O Si(OH) 4 + H 2 c) Al +NH 4 ClO 4 Al 2 O 3 + AlClO 3 + NO + H 2 O d) K 2 MnF 6 + SbF 5 KSbF 6 + MnF 3 + F 2 e) K 2 MnO 4 + CO 2 + H 2 O KMnO 4 + KHCO 3 + MnO 2 5. Fermentasi gula menghasilkan etanol dinyatakan dengan persamaan reaksi: C 6 H 12 O 6 (s) C 2 H 5 OH (l) + CO 2 (g) a. Setarakan persamaan reaksi tersebut b. Berapa massa etanol dalam gram yang dihasilkan dari 90 gram gula. c. Berapa massa (g) gula yang diperlukan untuk menghasilkan 56 g CO 2 d. Berapa massa (g) gula yang diperlukan untuk menhasilkan 4,50 x 10 22 molekul etanol.
6. Besi cair dibuat dari bijih besi (Fe 2 O 3 ) dengan tiga langkah dalam tanur sembur sebagai berikut: Fe 2 O 3 (s) + CO (g) Fe 3 O 4 (s) + CO 2 (g) Fe 3 O 4 (s) + CO (g) FeO (s) + CO 2 (g) FeO (s) + CO (g) Fe (l) + CO 2 (g) Berapa massa (g) besi yang dihasilkan dari 125 gram Fe 2 O 3?
7. Gas nitrogen dapat dibuat dengan melewatkan amonia di atas tembaga (II) oksida panas sesuai dengan persamaan reaksi: CuO (s) + NH 3 (g) N 2 (g) + Cu (s) + H 2 O (g) Jika 17 gram NH 3 dan 200 gram CuO dicampur: a. Setarakan persamaan reaksi diatas b. Tentukan jumlah mol NH 3 dan CuO yang direaksikan c. Hitung satuan jumlah pereaksi (sjr) masingmasing pereaksi.