Stoikiometri, Rumus-Rumus Dasar Beserta Contoh Soal

Stoikiometri menjadi hal yang penting dalam kimia dan akan terus dipelajari. Memangnya, apa itu stoikiometri? Sepenting apa sampai-sampai harus mempelajarinya? yang akan kita pelajari di bab ini seperti , rumus kimia, reaksi kimia, konsep mol, molaritas, rumus molaritas, rumus mol, rumus empiris, rumus molekul dan reaksi pembatas.

Stoikiometri Dasar

Sejumlah zat kimia bisa bereaksi dengan zat kimia lain dan menghasilkan produk dengan jumlah yang spesifik. Untuk mengetahui jumlah spesifik dari reaksi, kalian perlu mempelajari hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk yang dihasilkan dalam reaksi kimia. Caranya adalah dengan mempelajari dan memahami stoikiometri

Tahukah kalian? Materi Stoikiometri yang kalian pelajari di bangku kelas X kurikulum 13 revisi ini akan kalian pelajari juga di level yang lebih tinggi. Mulai dari materi kelas XI, bahkan hingga kelas XII. Untuk itu, yuk kita belajar bersama materi ini sampai kalian paham. Simak sampai selesai, ya!.

Sekilas Tentang Stoikiometri

Stoikiometri, Rumus-Rumus Dasar Beserta Contoh Soal
Jangan Pusing Belajar Stoikiometri

Stoikiometri merupakan sebuah pembelajaran yang membahas hubungan kuantitatif antara berbagai zat kimia yang berperan sebagai reaktan dan juga hasil reaksi. Harus kalian ketahui, konsep perhitungan kimia atau stoikiometri merupakan aplikasi dari Hukum Dasar Kimia. 

Untuk itu, kalian harus memahami betul semua konsep yang berkaitan dengan hukum dasar kimia. Stoikiometri hukum dasar kimia merupakan sebuah istilah yang pertama kali digunakan pada tahun 1972 oleh seorang ahli bernama Ritcher. Istilah stoikiometri pertama digunakan ketika buku pertama Richter diterbitkan. 

Oh iya, sebelum kalian mempelajari materi ini lebih lanjut, apakah kalian sudah mengerti perbedaan antara atom, molekul, dan ion? Baik atom, ion, dan molekul,  penjelasannya dapat kalian temukan pada materi struktur atom dan sistem periodik unsur. 

Nah, di materi ini kita akan membahas tentang hubungan mol, dengan partikel-partikel penyusun zat. Seperti yang kalian ketahui, partikel penyusun zat seperti molekul, atom, dan ion merupakan sesuatu dengan ukuran yang sangat kecil. Untuk itulah kita memerlukan satuan untuk menyatakan jumlah partikel penyusun zat tersebut. 

Dalam dunia internasional, satuan yang digunakan untuk menyatakan jumlah zat disebut dengan mol. Bingung?  Ibaratnya, tak mungkin kita menghitung butiran beras dengan satuan lusin atau kodi. 

Kita pasti akan menggunakan satuan berupa liter maupun kilogram. Begitupun peran mol untuk menghitung jumlah partikel penyusun zat tadi yang kita tahu memiliki ukuran sangat kecil. 

Mol, Satuan Penghitung Jumlah Partikel Penyusun Zat

Sebagai awalan, harus kalian ketahui jika 1 mol adalah 12 gram C-12 dengan C adalah lambang unsur untuk Karbon. Pernyataan 1 mol tersebut ditemukan jika 12 gram C-12 mengandung 6,02 x1023atom C-12. 

Jadi, dapat disimpulkan jika 1 mol = 6,02 x1023 partikel. Hal itu berarti, jika kalian memiliki 1 mol C, artinya kalian memiliki  6,02 x 1023atom C. Setelah membaca pernyataan sebelumnya, pasti kalian akan bertanya apa bedanya 1 atom C dengan 1 mol C? Sederhana saja, 1 atom C tetap 1 atom C dan 1 mol C = 6,02 x1023atom. 

Oh iya,  6,02 x 1023 dalam pernyataan itu disebut sebagai konstanta Avogadro. Bilangan Avogadro atau konstanta Avogadro dilambangkan dengan (L) atau (Na).

Baca Juga: Stoikiometri Larutan : Reaksi Pembatas dan Contoh Soal

Contoh soal menghitung jumlah partikel dari mol suatu zat

Agar kalian semakin memahami pernyataan tersebut, perhatikan contoh soal perhitungan kimia dan jawaban berikut ini.

1. Berapakah jumlah molekul penyusun dari 1 mol H2O?

Mari kita bahas! Ambil rumus 1 mol = 6,02 x1023partikel. Artinya, 1 mol H2O adalah   6,02 x 1023.

2. Misalkan 1 mol Au, berapa jumlah atom penyusunnya? 

Disinilah kalian dapat mengaplikasikan rumus 1 mol = 6,02 x1023partikel. Jawabannya sederhana saja, 1 mol Au = 6,02 x 1023atom Au. 

3. Bagaimana jika yang dicari 2 mol H2O?

Untuk menjawabnya, kalian akan membutuhkan rumus jumlah partikel = n x l dengan n sebagai mol dan l sebagai bilangan Avogadro. Setelah itu, operasi hitung dimulai dengan angka 2 (pada 2 mol) dikalikan dengan 6,02 x 1023unsur sebagai Avogadro. Hasilnya yaitu 12,04 x 1023 molekul.

Massa Atom Relatif (Ar)

Seperti yang telah kalian ketahui, tiap-tiap atom sudah pasti memiliki massa yang tak sama. Akibatnya, di dalam kimia yang akan kita gunakan adalah massa atom relatif, bukan massa atom absolut. Massa atom relatif merupakan perbandingan satu massa atom dengan satu satuan massa atom yang lainnya. 

Sederhananya, kalian pasti akan mengukur massa suatu benda dengan benda yang lain. Massa dari benda yang kalian gunakan sebagai pembanding biasa disebut dengan massa pembanding. Dalam menentukan massa dari suatu atom, massa atom relatif menggunakan massa 1 atom karbon – 12 sebagai massa atom pembandingnya.

Seiring perkembangan teknologi, ditemukan sebuah instrumen yang bernama Spektroskopi Massa. Alat ini digunakan untuk mengukur massa atom dalam satuan sma atau Satuan Massa Atom. 

Ketika kalian akan menghitung massa atom X, maka kalian dapat menghitungnya dengan rumus 

Ar X =Massa rata-rata 1 atom X12 x massa 1 atom C-12

Contoh soal dan pembahasan

1. Jika diketahui rata-rata massa 1 atom mg adalah sebesar 24,305 sma, maka berapa massa atom relatif atom Mg?

Jawab:

Ingat, rumus untuk menghitung massa relatif atom Ar X =Massa rata-rata 1 atom X12 x massa 1 atom C-12. Maka, dapat kita tulis sebagai berikut

Ar Mg = 24,305 sma11212 sma

Ar Mg = 24, 305

Apakah kalian menyadari sesuatu dari hasil tersebut? Kok sama, ya? Memang benar, massa atom relatif suatu unsur merupakan massa rata-rata 1 atom unsur itu sendiri. 

Massa Molekul Relatif

Apabila atom O ditambah dengan atom O, maka akan dihasilkan sebuah molekul dalam bentuk gas O2. Tahukah kalian? Ternyata molekul tersebut memiliki massa molekul relatif, lho. Kira-kira, bagaimana cara menghitungnya? 

Massa molekul relatif (Mr) dapat dijabarkan sebagai jumlah dari suatu massa atom relatif yang dilambangkan dengan (Ar). Misalnya, pada molekul O2.Molekul tersebut terbentuk dari dua atom O dengan (Ar O adalah 16). Akibatnya, Mr  O2.= 2 x Ar O. Hasilnya, massa relatif dari molekul  O2.adalah 2 x 16 = 32.

Kesimpulan dari penjelasan itu, massa molekul relatif merupakan jumlah massa atom relatif (Ar) dari atom-atom penyusun suatu molekul. Adapun contoh molekul dan molekul relatifnya adalah sebagai berikut.

O2, maka Mr O2= 2 x Ar 0

H2O, maka Mr H2O= (2 x  ArH) + (2 x Ar O)

CH4, maka Mr CH4 = (2 x Ar C) + ( 4 x Ar H)

Contoh soal dan pembahasan Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif 

Berikut adalah contoh soal dan juga pembahasan untuk menghitung massa molekul relatif dan massa atom relatif.

1. Diketahui Ar Fe = 56 sma dengan massa atom C-12 = 2 x 10-23 , berapakah massa rata-rata 10 atom besi?

Jawab:

Ar Fe =Massa rata-rata 1 atom Fe112 x massa 1 atom C-12

Ar 1 Fe = Ar Fe x 112x massa C-12

Ar 1 Fe = 56 x 112x  2 x 10-23

Ar 1 Fe = 9,3 x 10-23

Ar 10 Fe = 10 x Ar 1 Fe 

Ar 10 Fe = 10 x  9,3 x 10-23

Jadi, Ar 10 Fe = 93 x 10-23

2. Diketahui massa suatu atom C-12 adalah dua kali 10-23gram dengan Ar H = 1, Ar O = 16, berapa massa 10 molekul air?

Jawab:

Seperti yang kalian ketahui, air memiliki simbol kimia H2Oyang kedua unsurnya dijabarkan menjadi 2 atom H dan 1 atom O. maka,

Mr H2O= ( 2 x Ar H) + ( Ar O)

Mr H2O = 18

Setelah itu, gunakan rumus Mr X 

Mr X =Massa rata-rata 1 atom X 112 x massa 1 atom C-12

Huruf X diganti dengan simbol kimia air, yakni H2Odan menjadi

Mr H2O =Massa rata-rata 1 atom H2O 112 x massa 1 atom C-12

Massa 1 molekul H2O = Mr H2O x 112x 2. 10-23

Massa 1 molekul air = 3 x 10-23 gram

Massa 10 molekul air = 10 x 3 x 10-23 gram

Massa 10 molekul air = 30 x 10-23 gram

Massa 10 molekul air = 3 x 3 x 10-22gram.

Hubungan Ar, Mr, dan Mm (Massa molar)

Massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr), ternyata memiliki hubungan erat dengan materi Massa Molar (Mm) yang akan kalian pelajari. Masih ingat dengan jumlah 1 mol itu berapa? Jumlah tiap-tiap 1 mol = 6,02 x1023partikel, dan 12 gram C-12 = 6,02 x10 23 partikel. Dari kedua pernyataan tersebut, dapat disimpulkan bahwa 1 mol C-12 = 12 gram C-12.

Angka 12 dalam kesimpulan, maupun angka-angka lain yang posisinya sama dengan angka 12 itu disebut dengan massa molar (Mm). Massa molar sendiri merupakan massa dalam satuan gram. Misalnya dari contoh, Mm C =12 g/mol. Artinya, tiap 1 mol C nilainya setara dengan 12 gr C. 

Contoh lainnya yaitu Mm H20= 18 g/mol. Artinya, tiap 1 mol H20 setara dengan 18 gram H20. Massa molar (Mm) memiliki hubungan baik dengan Ar maupun Mr karena hasil dari ketiganya bernilai sama. Kurang yakin? Simak penjelasan berikut ini, ya.

Kita ambil contoh dari molekul H20 mm H20= 18 g/mol. 

Mr H20= (2 x Ar H) + (1 x Ar O)

Mr H20 = (2 x 1) + (1 x 16)

Mr H20 = 18

Ambil contoh lagi Mm C = 12 g/mol

Ar C = 12.

Dari kedua contoh tersebut bisa kita simpulkan jika Mm, Ar, dan Mr memiliki hasil akhir yang sama. Yang membedakan antara ketiganya hanya terletak pada satuannya saja. Mm memiliki satuan g/mol, Ar dan Mr tak memiliki satuan. 

Menyetarakan serta Menulis Persamaan Reaksi Kimia

Persamaan reaksi kimia merupakan sebuah pernyataan yang disampaikan menggunakan rumus molekuler. Pernyataan ini memberikan berbagai informasi, seperti identitas serta kualitas zat yang berperan dalam sebuah perubahan, baik secara fisika maupun kimia. 

Seperti yang kalian ketahui, zat-zat tersebut berperan sebagai reaktan. Reaktan biasanya diletakkan pada bagian tanda panah yang mengarah ke produk hasil reaksi. Dalam persamaan reaksi, kalian akan dikenalkan dengan yang namanya koefisien reaksi. 

Selain itu, ada pula yang namanya Koefisien reaksi, bilangan yang letaknya ditempatkan pada bagian kiri rumus molekuler. Bilangan Koefisien reaksi  digunakan untuk menghitung semua atom yang ada di dalam rumus molekuler. 

Perbandingan beberapa koefisien reaksi bisa diinterpretasikan sebagai perbandingan mol zat-zat yang ada dalam reaksi. Untuk mempermudahkan kalian dalam membaca baik reaktan maupun hasil produk reaksi, keduanya diberi simbol s (padat), g (gas), I (cair), dan aq (larutan dengan air sebagai pelarut). Simbol tersebut ditempatkan pada tiap-tiap reaktan. 

Jika kalian bingung dengan penjelasan sebelumnya, kalian dapat memperhatikan dan memahami gambar dibawah ini.

(Sumber: kimia-science7.com)

Stoikiometri Reaksi

Perlu kalian ketahui, dalam proses reaksi kimia, terkadang jumlah stoikiometri senyawa tidak sesuai dengan jumlah reaktan-reaktan yang digunakan dalam proses reaksi zat. Sebab itu, nantinya akan ditemukan reaktan yang habis dalam proses reaksi terlebih dahulu dan ada reaktan yang tersisa.

Reaktan yang tersisa dalam proses reaksi bisa kalian sebut sebagai reaksi berlebih. Sementara itu, reaktan yang habis dalam proses reaksi itu disebut sebagai pereaksi pembatas. 

Apabila pereaksi pembatas telah habis digunakan dalam proses reaksi, tidak ada lagi yang akan terbentuk dalam proses. Dalam hal ini, jumlah pereaksi pembatas akan menjadi penentu.

FAQ

Kenapa massa karbon-12 digunakan sebagai acuan dalam massa atom relatif?

Massa sebuah atom diketahui dengan menghitung jumlah proton dan neutron yang dinyatakan sebagai nomor massa. Ketika peneliti mengukur beberapa atom, didapat atom dengan jumlah proton dan neutron yang tak sama, kecuali C-12 atau karbon 12 (12 sma).

Para ahli berpendapat jika 1 sma sebuah atom, nilainya sama dengan 112 massa atom C-12. Oleh sebab itulah 112 massa atom C-12 dijadikan sebagai massa pembanding untuk mengukur massa atom lainnya. 

Apakah stoikiometri hanya digunakan untuk mengukur keseimbangan suatu persamaan kimia?

Jawabannya adalah tidak. Stoikiometri tak hanya digunakan untuk proses menyeimbangkan berbagai persamaan kimia. Stoikiometri ternyata juga digunakan dalam berbagai konversi. Misalnya, untuk mengubah gram ke mol menggunakan massa molar atau mengubah gram ke mililiter menggunakan densitas.

Selain sebagai konversi, apa kegunaan stoikiometri?

Perlu kalian ketahui, selain digunakan sebagai konversi, stoikiometri larutan ternyata juga dapat digunakan untuk menemukan jumlah yang tepat dari sebuah reaktan agar dapat bereaksi sepenuhnya dengan reaktan lain. Artinya, kalian nantinya tak akan menemukan reaktan sisa selama proses reaksi berlangsung.

Bagaimana? Jika kalian masih bingung dan kesulitan dalam memahaminya, kalian dapat mengunjungi link video berikut ini:

Video tersebut mempelajari berbagai hal yang berhubungan dengan stoikiometri, baik pengertian, rumus dasar, hingga contoh soal yang pastinya mudah untuk dipahami. 

Stoikiometri, sebagai dasar dalam perhitungan kimia digunakan untuk menyatakan relasi kuantitatif baik dari rumus, maupun sebuah persamaan kimia. Dengan stoikiometri, kalian dapat mengukur massa sebuah atom maupun molekul. Selain itu juga dapat mengkonversi satuan, serta berbagai hal menarik lainnya.Demikian pembahasan seputar stoikiometri. Kalian harus memahami betul materi yang satu ini karena nantinya materi stoikiometri akan kalian temukan lagi pada pembelajaran kimia dengan level yang lebih tinggi. Jika sudah memahami materinya, jangan sampai terlupakan, ya. Selamat belajar!

Nilai Kualitas Artikel

Leave a Comment