K-13 Kelas X kimia KNSEP ML I Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan berikut. 1. Memahami persamaan reaksi kimia dan komponen-komponennya. 2. Memahami cara menyetarakan persamaan reaksi kimia. 3. Dapat menghitung persentase massa unsur. 4. Memahami pengertian mol. 5. Dapat menentukan massa molar dan volume molar. A. Persamaan Reaksi Reaksi kimia dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, di antaranya adalah reaksi pembakaran, reaksi pembentukan, reaksi penguraian, dan reaksi penetralan. Suatu reaksi kimia pasti melibatkan zat-zat pereaksi (reaktan) dan zat-zat hasil reaksi (produk). Pereaksi terletak di ruas kiri (diibaratkan sebagai bahan baku industri), sedangkan hasil reaksi terletak di ruas kanan (diibaratkan sebagai produk industri). Proses yang terjadi pada reaksi kimia adalah perubahan zat-zat pereaksi (reaktan) menjadi zat-zat hasil reaksi (produk). Sementara itu, persamaan yang menunjukkan hubungan kuantitatif antara zatzat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi disebut persamaan reaksi. Dalam persamaan reaksi, dikenal istilah koefisien reaksi dan indeks. Koefisien reaksi adalah angka yang terletak di sebelah kiri suatu unsur atau molekul, sedangkan indeks adalah angka yang terletak di sebelah kanan bawah suatu unsur atau kelompok unsur (gugus).
Contoh: 1. N 2 + 3H 2 2NH 3 Reaksi pembentukan amonia tersebut melibatkan: zat- zat pereaksi (reaktan) : N 2 dan H 2 zat hasil reaksi (produk) : NH 3 2. CH 4 + 2 2 C 2 + 2H 2 Reaksi pembakaran CH 4 tersebut melibatkan: zat-zat pereaksi (reaktan) : CH 4 dan 2 zat-zat hasil reaksi (produk) : C 2 dan H 2 B. Penyetaraan Persamaan Reaksi 1. Menyetarakan Persamaan Reaksi Sederhana Persamaan reaksi dikatakan setara bila jumlah atom-atom zat pereaksi sama dengan jumlah atom-atom zat hasil reaksi. Jika jumlah atom-atom zat pereaksi belum sama dengan jumlah atom-atom zat hasil reaksi, maka perlu dilakukan penyetaraan persamaan reaksi. Untuk persamaan reaksi sederhana, penyetaraan dapat dilakukan dengan mudah jika koefisien senyawa yang memiliki rumus molekul rumit dianggap sama dengan 1. Setelah koefisien senyawa yang memiliki rumus molekul rumit dianggap sama dengan 1, kita tinggal menyamakan jumlah atom masing-masing unsur, baik di ruas kanan maupun di ruas kiri. Contoh: 1. N 2 + H 2 NH 3 Pada persamaan reaksi tersebut, senyawa yang memiliki rumus molekul rumit adalah NH 3. leh karena itu, koefisien NH 3 dianggap sama dengan 1. Selanjutnya, kita samakan jumlah atom N dan H di ruas kiri dengan acuan jumlah atom N dan H di ruas kanan. 1 2 N + 3 2 2 H 1NH ( 2) 2 3 leh karena koefisien reaksi harus berupa bilangan bulat terkecil, maka kita kalikan persamaan reaksi tersebut dengan angka 2 sehingga diperoleh: N 2 + 3H 2 2NH 3 2. C 3 H 8 + 2 C 2 + H 2 Pada persamaan reaksi tersebut, senyawa yang memiliki rumus molekul rumit adalah C 3 H 8. leh karena itu, koefisien C 3 H 8 dianggap sama dengan 1. 1C 3 H 8 + 2 C 2 + H 2 2
Selanjutnya, kita samakan jumlah atom dari unsur-unsur lainnya sehingga diperoleh: C 3 H 8 + 5 2 3C 2 + 4H 2 Catatan: koefisien yang bernilai 1 tidak perlu ditulis. 3. BaCl 2 + Al 2 (S 4 AlCl 3 + BaS 4 Pada persamaan reaksi tersebut, senyawa yang memiliki rumus molekul rumit adalah Al 2 (S 4. leh karena itu, koefisien Al 2 (S 4 dianggap sama dengan 1. BaCl 2 + 1Al 2 (S 4 AlCl 3 + BaS 4 Selanjutnya, kita samakan jumlah atom dari unsur-unsur lainnya sehingga diperoleh: 3BaCl 2 + Al 2 (S 4 2AlCl 3 + 3BaS 4 4. AlP 4 + Ca(N 3 Al(N 3 + Ca 3 (P 4 Pada persamaan reaksi tersebut, senyawa yang memiliki rumus molekul rumit adalah Ca 3 (P 4. leh karena itu, koefisien Ca 3 (P 4 dianggap sama dengan 1. AlP 4 + Ca(N 3 Al(N 3 + Ca 3 (P 4 Selanjutnya, kita samakan jumlah atom dari unsur-unsur lainnya sehingga diperoleh: 2AlP 4 + 3Ca(N 3 2Al(N 3 + Ca 3 (P 4 2. Menyetarakan Persamaan Reaksi yang Rumit Persamaan reaksi yang rumit dapat disetarakan dengan cara matematis, yaitu menggunakan permisalan. Langkah-langkah menyetarakan persamaan reaksi yang rumit adalah sebagai berikut. 1. Menambahkan koefisien reaksi yang dinyatakan dengan peubah (misal a, b, c, dan seterusnya). 2. Menyamakan jumlah tiap atom di ruas kiri dan kanan. 3. Menyelesaikan beberapa persamaan matematis yang diperoleh dari langkah sebelumnya. Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut. Contoh Soal 1 Tentukan nilai a, b, c, d, dan e dari persamaan reaksi berikut ini. akh + bcl 2 ckcl + dkcl 3 + eh 2 leh karena jumlah atom di ruas kiri harus sama dengan jumlah atom di ruas kanan, maka: Atom K : a = c + d... (1) Atom : a = 3d + e... (2) 3
Atom H : a = 2e... (3) Atom Cl : 2b = c + d... (4) Selanjutnya, misalkan salah satu koefisien huruf dengan bilangan 1. Misal a =1. Dari persamaan (3): a = 2e 1 = 2e e = 1 2 Dari persamaan (1) dan (4): a = c + d (c + d = 2b) a = 2b 1 = 2b b = 1 2 Dari persamaan (2): a = 3d + e a e = 3d 1 1 2 = 3d 3d = 1 2 d = 1 6 Dari persamaan (1): a = c + d 1 = c + 1 6 c = 1 1 6 c = 5 6 Dengan demikian, diperoleh nilai a = 1, b = 1 2, c = 5 6, d = 1 6, dan e = 1 2. leh karena koefisien reaksi merupakan bilangan bulat terkecil, maka kalikan koefisienkoefisien tersebut dengan angka 6, sehingga diperoleh: a = 6, b = 3, c = 5, d = 1, dan e = 3 4
Berdasarkan koefisien-koefisien tersebut, persamaan reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut. 6KH + 3Cl 2 5KCl + KCl 3 + 3H 2 C. Menghitung Persentase Massa Unsur Setiap senyawa memiliki rumus kimia yang spesifik, misalnya air (H 2 ), amonia (NH 3 ), dan glukosa (C 6 H 12 6 ). Selain menunjukkan jumlah dan jenis unsur penyusunnya, rumus kimia juga menunjukkan perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya. Untuk menghitung persentase massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa, dapat digunakan rumus berikut. Persentase massa unsur = jumlah atom unsur Ar unsur Mr senyawa Contoh Soal 2 Diketahui massa atom relatif (Ar) dari H = 1, C = 12, N = 14, dan = 16. Tentukan persentase massa unsur-unsur penyusun senyawa berikut ini. 1. Glukosa dengan rumus molekul C 6 H 12 6. 2. Urea dengan rumus molekul C(NH 2. 1. Glukosa dengan rumus molekul C 6 H 12 6 Mula-mula, tentukan Mr C 6 H 12 6. Mr C 6 H 12 6 = (6 Ar C) + (12 Ar H) + (6 Ar ) = (6 12) + (12 1) + (6 16) = 180 Kemudian, tentukan persentase massa unsur-unsur penyusunnya. Persentase massa unsur C dalam glukosa: % massa C dalam glukosa = 6 Ar C Mr C6H126 = 6 12 180 = 40% 5
Persentase massa unsur H dalam glukosa: 12 Ar H % massa H dalam glukosa = Mr C6H126 = 12 1 180 = 6,67% Persentase massa unsur dalam glukosa: % massa dalam glukosa = 100 % % massa C % massa H = 100 % 40 % 6,67 % = 53, 33 % Jadi, persentase massa unsur C, H, dan dalam glukosa berturut-turut adalah 40%, 6,67%, dan 53,33%. 2. Urea dengan rumus molekul C(NH 2 Mula-mula, tentukan Mr C(NH 2 Mr C(NH 2 = (1 Ar C) + (1 Ar ) + (2 Ar N) + (4 Ar H) = (1 12) + (1 16) + (2 14) + (4 1) = 60 Kemudian, tentukan persentase massa unsur-unsur penyusunnya. Persentase massa C dalam urea: % massa C dalam urea = 1 Ar C Mr C(NH 2) 2 = 1 12 60 = 20% Persentase massa dalam urea: % massa dalam urea = 1 Ar Mr C(NH 2) 2 = 1 16 60 = 26,7% 6
Persentase massa N dalam urea: % massa N dalam urea = 2 Ar N Mr C(NH 2) 2 = 2 14 60 = 46,7% Persentase massa H dalam urea: % massa H dalam urea = 100% % massa C % masaa % massa N = 100% 20% 26,7% 46,7 % = 6,6 % Jadi, persentase massa unsur C,, N, dan H dalam urea berturut-turut adalah 20%, 26,7%, 46,7%, dan 6,6%. Selain menentukan persentase massa unsur-unsur dalam suatu senyawa, kita juga dapat menentukan massa unsur-unsur penyusun senyawa dengan rumus berikut. Massa unsur = jumlah atom unsur Ar unsur Mr senyawa massa senyawa Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal berikut. Contoh Soal 3 Terdapat 102 gram NH 3 (amonia). Tentukan massa masing-masing unsur penyusunnya. (Ar N = 14, H = 1) Mula-mula, tentukan Mr NH 3. Mr NH 3 = (1 Ar N) + (3 Ar H) = (1 14 ) + (3 1 ) = 17 Selanjutnya, tentukan massa masing-masing unsur penyusunnya. 7
Massa unsur N dalam 102 gram NH 3 : Massa unsur N = 1 Ar N massa NH Mr NH 3 3 = 1 14 17 = 84 g 102 Massa unsur H dalam 102 gram NH 3 : Massa unsur H = massa NH 3 massa unsur N = 102 84 = 18 g Jadi, massa unsur N dan H dalam 102 g NH 3 berturut-turut adalah 84 g dan 18 g. D. Pengertian Mol Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menggunakan istilah lusin, kodi, dan gros untuk menghitung jumlah benda. Ukuran 1 lusin sebanyak 12 buah, 1 kodi sebanyak 20 lembar, dan 1 gros sebanyak 12 lusin atau 144 buah. Namun, apakah satuan-satuan benda tersebut dapat digunakan untuk menghitung jumlah partikel-partikel kimia yang sangat kecil? Tentu saja tidak. Untuk itu, digunakan satuan khusus dalam kimia, yaitu mol. Satu mol adalah banyaknya partikel yang terkandung dalam suatu zat yang jumlahnya sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram atom C-12. Hasil penelitian yang dilakukan seorang ilmuwan bernama Joseph Loschmidt. Penelitian tersebut juga diperkuat oleh Avogadro menunjukkan bahwa dalam 12 gram atom C-12 terdapat 6,02 10 23 butiran atom. Bilangan 6,02 10 23 disebut dengan bilangan Avogadro atau tetapan Avogadro yang diberi lambang L untuk menghormati Loschmidt. 1 mol = L partikel = 6, 02 10 23 partikel E. Massa Molar Massa molar adalah massa dari satu mol zat yang nilainya sama dengan massa atom relatif (Ar) untuk atom atau massa molekul relatif (Mr) untuk senyawa. Berdasarkan defisinisi tersebut, kita dapatkan beberapa rumus berikut. 8
Massa molar = Ar, untuk atom Massa molar = Mr, untuk senyawa Massa (gram) = mol Ar, untuk atom Massa (gram) = mol Mr, untuk senyawa mol = massa (gram) Mr atau Ar Mr atau Ar = massa (gram) mol Contoh Soal 4 Tentukan massa molar dari atom dan molekul berikut ini. 1. Atom Na dengan Ar Na = 23 2. Molekul C(NH 2 dengan Mr = 60 1. Berdasarkan definisi massa molar, diperoleh: Massa molar Na = Ar Na = 23 g/mol Jadi, massa molar dari atom Na adalah 23 g/mol. 2. Berdasarkan definisi massa molar, diperoleh: Massa molar C(NH 2 = Mr C(NH 2 = 60 g/mol Jadi, massa molar dari molekul C(NH 2 adalah 60 g/mol. Contoh Soal 5 Tentukan massa dari 5 mol CaC 3 dengan Mr CaC 3 = 100. Berdasarkan definisi massa molar, diperoleh: Massa CaC 3 = mol Mr CaC 3 = 5 100 = 500 g Jadi, massa dari 5 mol CaC 3 adalah 500 g. 9
F. Volume Molar Volume molar gas adalah volume 1 mol gas pada suhu dan tekanan tertentu. Pada keadaan standar (suhu 0 o C dan tekanan 1 atm), volume molar gas adalah 22,4 liter. Berdasarkan definisi tersebut, kita dapatkan rumus berikut. Volume (STP) = mol 22,4 liter Contoh Soal 6 Tentukan volume dari 0,5 mol C 2 pada keadaan STP. Pada keadaan STP, volume gas dapat dihitung dengan cara berikut. Volume (STP) = mol 22,4 liter Volume C 2 (STP) = 0,5 mol 22,4 liter = 11,2 liter Jadi, volume dari 0,5 mol C 2 pada keadaan STP adalah 11,2 liter. Contoh Soal 7 Tentukan volume dari 8 gram gas 2 pada keadaan STP dengan Ar = 16. Tentukan dahulu Mr dan jumlah molnya. Mr 2 = 2 Ar = 2 16 = 32 Mol 2 = massa (gram) Mr 2 8 Mol 2 = = 0,25 mol 32 Selanjutnya, tentukan volumenya. Volume 2 (STP) = mol 22,4 liter = 0,25 22,4 liter = 5,6 liter Jadi, volume dari 8 gram gas 2 pada keadaan STP adalah 5,6 liter. 10