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
PERSAMAAN KIMIA
Reaktan (Pereaksi)
Produk (Hasil Reaksi)
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 (CH2O)n nisbah C : H : O = 1 : 2 : 1 Bila diketahui Mr = 180, maka n = 6 rumus molekul glukosa = C6H12O6
Bagaimana dengan CoCl2 ? • •
• •
Padatan kobalt(II) klorida Rumus empiris CoCl2 gaya tarik yang kuat : antar molekul dan antar atom kobalt dan atom klorin kedua gaya sulit dibedakan ikatan ionik Merupakan molekul raksasa (kristal) Jadi CoCl2 sebagai unit rumus bukan sebagai molekul CoCl2
Contoh 2.1 Pada pembakaran 30 g senyawa organik dihasilkan 44 g CO2 (Mr = 44) dan 18 g H2O (Mr = 18). Tentukan rumus empiris senyawa organik tersebut . Penyelesaian 44 g CO2 = 1 mol CO2 = 1 mol C = 12 g C 18 g H2O = 1 mol H2O =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 = (CH2O)n
9 RUMUS KIMIA DAN PERSENTASE KOMPOSISI ETILENA Rumus Empiris : (CH2)n Rumus Molekul : C2H4 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 =(CH2O)n Rumus molekul = (CH2O)n = Mr 30 n = 180 n=6 (CH2O)n = C6H12O6
2. MENULISKAN PERSAMAAN KIMIA YANG BALANS _Al + _HCl REAKTAN
→
_AlCl3 + _H2 PRODUK
-Beri tanda untuk diisi dengan koefisien setiap reaktan dan produk - Beri koefisien 1 pada AlCl3 kemudian koefisien 3 pada HCl dan 1 1/2 pada H2
Berdasarkan perjanjian koefisien 1 didepan AlCl3 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 _N2 + H2 Æ _NH3 Mulailah dengan koefisien 1 untuk NH3, sebab spesies paling rumit, Jadi koefisien N2 = 1/2, koefisien H2 = 1 ½, kemudian semua koefisien dikalikan dua N2 + 3 H2 Æ 2 NH3
CONTOH 2.4 Proses Hargreaves ialah prosedur industri untuk membuat Na2SO4 yang digunakan dalam pembuatan kertas. Bahan awalnya ialah NaCl, SO2, H2O, dan O2. HCl dihasilkan sebagai hasil sampingan. Tuliskan persamaan kimia yang balans untuk proses ini. Penyelesaian _NaCl + _SO2 + H2O + _O2 Æ _Na2SO4 + _HCl Mulailah dengan koefisien 1 untuk Na2SO4, sebab spesies paling rumit, Jadi koefisien NaCl = 2, koefisien SO2 = 1 2 NaCl + SO2 + _H2O + _O2 Æ Na2SO4 + _HCl
Berikutnya koefisien HCl = 2 dan koefisien H2O = 1. 2 NaCl + SO2 + H2O + _O2 Æ Na2SO4 + 2 HCl Akhirnya, atom oksigen harus disetarakan. Ada 4 atom O di kanan, tetapi di kiri hanya terdapat 2 atom O dari SO2 dan 1 atom O dari H2O; jadi, koefisien O2 = ½ : 2 NaCl + SO2 + H2O + ½O2 Æ Na2SO4 + 2 HCl
Kalikan semua koefisien dengan 2 : 4 NaCl + 2 SO2 + 2 H2O + O2 Æ 2 Na2SO4 + 4 HCl
3. HUBUNGAN MASSA DALAM REAKSI KIMIA
Hubungan antara massa reaktan dan produknya disebut stoikiometri (Yunani: stoicheion = unsur + metron = ukuran) 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O
Artinya :
2 mol C4H10 + 13 mol O2→ 8 mol CO2 + 10 mol H2O 116,3 g C4H10 + 416,0g O2 → 352,1 g CO2 + 180,2 g H2O
Contoh 2.6 Kalsium hipoklorit, Ca(OCl)2, digunakan sebagai bahan pemutih. Senyawa ini dihasilkan dari NaOH, Ca(OH)2, dan Cl2 menurut persamaan 2 NaOH + Ca(OH)2 + 2 Cl2 Æ Ca(OCl)2 + 2 NaCl + 2 H2O Berapa gram Cl2 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 Cl2 Æ Ca(OCl)2 + 2 NaCl + 2 H2O Jika 14,40 mol Ca(OH)2 bereaksi maka: mol NaOH = 28,80 mol NaOH mol Cl2
= 28,80 mol Cl2
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 Cl2 = (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 KIO3 direaksikan dengan 4 mol KI dan 6 mol HCl, reaksi : KIO3 + 5KI + 6HCl → 6 KCl + 3I2 + 3H2O Apakah semua reaktan akan habis? Tentukan reaktan pembatasnya dan berapa gram I2 akan terbentuk? (Ar I = 127)
Penyelesaian nisbah mol tidak sama dengan nisbah koefisien, jadi reaktan tidak habis semuanya sjr KIO3 = 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 I2 = 3/5 x 4 mol = 2,4 mol gram I2 = 2,4 mol x 254 g mol-1 = 609,6 g
Contoh 2.8 Sebanyak 10 g CaCO3 direaksikan dengan 1 liter HCl 2 M, CaCO3 (p) + 2 HCl (aq) → CaCl2 (aq) + H2O (aq) + CO2 (g) Tentukan gram CO2 yang terbentuk (Ar Ca = 40, C= 12, O = 16, Cl = 35.5, H = 1)
Penyelesaian mol CaCO3 = 10 g/100 g mol-1 = 0,1 mol mol HCl = 2 M x 1 liter = 2 mol sjr CaCO3 = 0,1 sjr HCl = 2 mol/2 = 1 Reaktan pembatas = CaCO3 (sjr CaCO3 < sjr HCl) mol CO2 = 1/1 x 0,1 mol = 0,1 mol gram CO2 = 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 BaCl2 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 → BaCl2 + 2H2O sjr HCl = 0,625 sjr Ba(OH)2 = 0,4 Reaktan pembatas = Ba(OH)2 mol BaCl2 = 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 =
Hasil Nyata Hasil Teoritis
x 100%
Hasil nyata biasanya lebih kecil dari hasil teoritis.
Contoh 2.10 Jika 68,5 g karbon di dalam udara a. Berapa hasil teoritis CO2 yang dihasilkan. b. Jika CO2 hasil eksperimen menghasilkan 237 g CO2 berapakah % hasil Penyelesaian a. Reaksi: C(p) + O2 (g) CO2 (g) mol C = 68,4 g/12 g mol-1 = 5,7 mol mol CO2 = 5,7 mol massa CO2 = 5,7 mol x 44 g mol-1 = 250,8 g Hasil Nyata b. % hasil = x 100% Hasil Teoritis 237 g CO2 = x 100 % = 94,5 % 250,8 g CO2
1. Suatu senyawa organik sebanyak 3,4501 g dibakar dengan O2 berlebih menghasilkan 10,1526 g CO2 dan 2,9546 g H2O. 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 + H3AsO4 Æ K2HAsO4 + H2O b) Si2H6 + H2O Æ Si(OH)4 + H2 c) Al +NH4ClO4 Æ Al2O3 + AlClO3 + NO + H2O d) K2MnF6 + SbF5 Æ KSbF6 + MnF3 + F2 e) K2MnO4 + CO2 + H2O Æ KMnO4 + KHCO3 + MnO2 5. Fermentasi gula menghasilkan etanol dinyatakan dengan persamaan reaksi: C6H12O6 (s) Æ C2H5OH (l) + CO2 (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 CO2 d. Berapa massa (g) gula yang diperlukan untuk menhasilkan 4,50 x 1022 molekul etanol.
6. Besi cair dibuat dari bijih besi (Fe2O3) dengan tiga langkah dalam tanur sembur sebagai berikut: Fe2O3 (s) + CO (g) Æ Fe3O4 (s) + CO2 (g) Fe3O4 (s) + CO (g) Æ FeO (s) + CO2 (g) FeO (s) + CO (g) ÆFe (l) + CO2 (g) Berapa massa (g) besi yang dihasilkan dari 125 gram Fe2O3 ?
7. Gas nitrogen dapat dibuat dengan melewatkan amonia di atas tembaga (II) oksida panas sesuai dengan persamaan reaksi: CuO (s) + NH3 (g) Æ N2 (g) + Cu (s) + H2O (g) Jika 17 gram NH3 dan 200 gram CuO dicampur: a. Setarakan persamaan reaksi diatas b. Tentukan jumlah mol NH3 dan CuO yang direaksikan c. Hitung satuan jumlah pereaksi (sjr) masingmasing pereaksi.
