Makalah Kimia dasar tentang Reaksi dan Stoikiometri

BAB I PENDAHULUAN

       I.            Latar Belakang

Masalah Seperti yang kita ketahui bahwa air adalah salah satu senyawa paling sederhana dan paling dijumpai serta paling penting. Bangsa Yunani kuno menganggap air adalah salath satu dari empat unsur penysun segala sesuatu (disamping, tanah, udara, dan api). Bagian terkecil daria air adalah molekul air. Molekul adalah partikel yang sangat kecil, sehingga jumlah molekul dalam segelas air melebihi jumlah halaman buku yang ada di bumi ini. Stoikiometri behubungan dengan hubungan kuantitatif antar unsure dalam satu senyawa dan antar zat dalam suatu reaksi. Istilah itu berasal dari Yanani, yaitu dari kata stoicheion, yang berarti unsure dan mentron yang artinya mengukur. Dasar dari semua hitungan stoikiometri adalah pengetahuan tentang massa atom dan massa molekul. Oleh karena itu, stoikiometri akan dimulai dengan membahasa upaya para ahli dalam penentuan massa atom dan massa molekul.

    II.            Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah sebagai berikut

1.      Apa saja hukum-hukum dasar ilmu kimia ?

2.      Bagaimana konsep massa atom relative (Ar), maasa molekul relative (Mr), konsep mol dan bilangan oksidasi ?

3.      Bagaimana karakteristik persamaan reaksi kimia dan jenis-jenisnya ?

4.      Bagaimana cara menyetarakan persamaan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks)

 III.            Tujuan

1.      Menjelaskan hukum-hukum dasar ilmu kimia

2.      Menjelaskan konsep massa atom relative (Ar), maasa molekul relative (Mr), konsep mol dan bilangan oksidasi

3.      Menjelaskan karakteristik persamaan reaksi kimia dan jenis-jenisnya

4.      Menyetarakan persamaan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks)

BAB II PEMBAHASAN

1.      Hukum-Hukum Dasar Ilmu Kimia

a.       Hukum Lavoisier (Hukum Kekekalan Massa) Penulisan persamaan reaksi harus menyatakan hubungan kuantitatif antara zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi. Hubungan kuantitatif antara zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi. Hubungan kuantitatif dalam reaksi kimia pertama kali dikemukakan oleh Antonie Laurent Lavoisier (1743-1794), yaitu : “ Dalam setiap reaksi kimia jumlah massa zat-zat sebelum reaksi dan sesudah reaksi adalah sama.”

b.      Hukum Perbandingan Tetap Pada tahun 1799, Joseph Louis Proustmenemukan satu sifat penting dari senyawa, yang disebut hukum perbandingan tetap. Berdasarkanpenelitian terhadap berbagai senyawa yang dilakukannya, Proust menyimpulkanbahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam satu senyawa adalah tertentudan tetap“. Senyawa yang sama meskipun berasal daridaerah berbeda atau dibuat dengan cara yang berbeda ternyata mempunyai komposisi yang sama.

c.       Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton) Dalton merumuskan hukum kelipatan perbandingan (hukum Dalton) yang berbunyi“Jika dua jenis unsur bergabung membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika massa-massa salah satu unsur dalam senyawa-senyawa tersebut sama,sedangkan massa-massa unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilanganbulat dan sederhana”.

d.      Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac) Gay Lussac merumuskanhukum perbandingan volume (hukum GayLussac)“Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gasgas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat sederhana”.

e.       Hukum Avogadro Pada tahun 1811, Amedeo Avogadro menjelaskanpercobaanGay Lussac. Menurut Avogadro, partikel unsur tidak selalu berupa atom tunggal (monoatomik), tetapi berupa 2 atom (diatomik) atau lebih (poliatomik). Avogadro menyebutkan partikel tersebut sebagai molekul.Dari sini Avogadro mengajukan hipotesisnya yang dikenal hipotesis Avogadro yang berbunyi:“Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama pula”.

2.      Konsep Massa Atom Relatif (Ar), Massa Molekul Relative (Mr), Konsep Mol dan Bilangan Oksidasi

a.       Konsep Massa Atom Relatif (Ar) Massa atom unsur sebenarnya belum dapat diukur dengan alat penimbang massa atom, karena atom berukuran sangat kecil. Massa atom unsur ditentukan dengan cara membandingkan massa atom rata-rata unsur tersebut terhadap massa ratarata satu atom karbon-12 sehingga massa atom yang diperoleh adalah massa atom relatif (Ar). Ar X =

b.      Konsep Massa Molekul Relatif Perbandingan massa molekul dengan massa standar disebut massa molekul relatif (Mr), ditulis sebagai berikut: Mr = massa rata-rata 1 molekul senyawa 1/12 massa 1 atom C-12

c.       Konsep Mol dan Bilangan Oksidasi

a)      Konsep Mol

a.       Bilangan Avogadro Avogadro menyatakan bahwa setiap satu mol zat itu mengandung 6,023 x 10²³, molekul. Bilangan yang dihasilkan ini dikenal dengan istilah bilangan Avogadro yang diberi lambing N. beberapa cara dilakukan untuk menetapkan bilangan Avogadro menunjukkan bahwa bilangan itu tidak dapat ditentukan secara tepat. Pada saat ini cara yang dianggap paling tepat untuk menetapkan bilanggan Avogadro adalah pengukuran sinar X pada sisi Kristal suatu garam. Metode inilah yang memberikan nilai bilangan Avogadro sebesar 6,023 x 1023 , dengan demikian apabila molekul dalam satu mol zat yang telah diketahui, maka massa satu molekul sembarang zat dapat dihitung.

b.      Massa Satu Mol Berdasarkan hukum kekekalan massa, atom tidak mengalami perubahan bila atom-atom itu bergabung (bereaksi) mebentuk senyawa. Massa satu molekul suatu senyawa ditentukan oleh jumlah massa semua atom penyusun molekul itu, massa ini kemudian dikenal dengan massa rumus relative (Mr). misalnya massa rumus air, H₂O = (2 x 1) + (1 x 16) = 18. Dalam perhitunan kimia, yang diperlukan adalah sesuatu satuan jumlah zat yang menyatakan berapa gram zat yang harus ditimbang agar zat tersebut mengandung partikel yang sama. Satuan yang digunakan adalah mol. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa satuan patokam bakunya juga menggunakan isotope karbon-12. Dengan demikian satu mol isotope karbon12 mempunyai massa 12 gram yang sesuai dengan bilangan Avogadro, N yaitu 6,023 atom. Satu mol oksigen (O₂) mengandung N molekul O₂ , atau mengandung 2N atom oksigen (O). jikalau massa atom relative oksigen adalah 16, maka massa rumus molekul relative oksigen adalah 2 x 16 = 32. Massa satu mol gas oksigen = 32

c.       Volume satu mol gas Hukum Avogadro menyatakan tiap-tiap gas ideal atau gas yang dianggap sebagai gas ideal pada suhu dan tekanan tetap, volumenya sama dan mengandung jumlah partikel yang sama pula. Reaksi-reaksi kimia sering melibatkan molekul dalam fase gas, dengan demikian hukum Avogadro dapat diterapkan pada reaksi kimia yang melibatkan senyawa yang berfase gas, dengan catatan bahwa gas-gas itu merupakan gas ideal atau dianggap gas ideal dan berlaku persamaan PV = nRT. Jikalau pada kondisi baku yaitu 0^oC tekanan 7 cm Hg (atau 1 atm), maka volume 1 mol gas adalah 22,41 dm³. Dengan cara yang sama, setiap gas pada kondisi yang sama volumenya juga sama dan pada keadaan baku setiap satu mol sembarang gas ideal atau dianggap idel volumenya sama yaitu 22,41 dm³. Cara lain untuk menentukan volume gas itu adalah dengan menggunakan definisi densitas atau berat jenis atau kerapatan

b)      Bilangan Oksidasi

Bilangan oksidasi didefinisikan sebagai jumlah muatan negatif dan positif dalam atom, yang secara tidak langsung menandakan jumlah elektron yang telah diterima atau diserahkan.Bilangan oksidas suatu unsur dapat diketahui bila susunan elektron dari molekul yang mengandung tersebut dilukiskan, akan tetapi cara ini akan menyita banyak waktu.

Maka dalam penentuan bilangan oksidasi suatu unsur dapat dilakukan dengan berpedoman pada aturan berikut

a.       Bilangan oksidasi unsur H dalam senyawa = +1, kecuali pada senyawa hidrida = –1 (misalnya : NaH)

b.      Bilangan oksidasi unsur O dalam senyawa = –2, kecuali pada senyawa peroksida = –1 (misalnya : Na₂O₂, H₂O₂, Ba₂O₂), dan pada senyawa oksifluorida (OF₂) = +2

c.       Bilangan oksidasi unsur logam dalam senyawa selalu positif dan nilainya sama dengan valensi logam tersebut. ( Misalnya : Biloks logam gol.IA= +1, gol.IIA=+2, gol.IIIA=+3)

d.      Bilangan oksidasi unsur golongan VIIA dalam senyawa = –1

e.       Bilangan oksidasi unsur dalam bentuk ion tunggal sama dengan muatannya. (Misalnya Biloks Na pada Na⁺= +1, Cl pada Cl^-=–1, Mg pada Mg²⁺=+2)

f.       Jumlah bilangan oksidasi unsur-unsur dalam suatu senyawa sama dengan 0 (nol)

3.      Karakteristik Persamaan Reaksi Kimia dan Jenis-Jenisnya

a.       Karakteristik Persamaan Reaksi Perbandingan koefisien reaksi dapat menyatakan :

1)      Perbandingan jumlah partikel-partikel zat dalam suatu persamaan reaksi.

2)      Perbandingan jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi, hal ini disebabkan jika jumlah partikel-partikel zat sama maka jumlah molnya juga sama.

3)      Perbandingan volume zat yang terlibat dalam reaksi, jika zat-zat berwujud gas dan diukur pada temperatur yang sama, sesuai hipotesis Avogadro.

b.      Jenis-Jenis Reaksi Kimia Untuk menyatakan terjadinya suatu reaksi kimia digunakan persamaan kimia, dengan persamaan kimia diperoleh informasi kimia yaitu apa yang terjadi jika dua macam atau lebih zat dicampur pada kondisi tertentu, berapa banyaknya zat itu bereaksi dan berapa banyak terbentuk senyawa baru.

Persamaan reaksi kimia dikelompokkan dalam empat macam reaksi yaitu

a)      Reaksi sintesis yaitu reaksi pembentukan molekul dari unsur-unsurnya Contoh :

Fe +S → FeS

Fe³⁺ + 6SCN^- → Fe(SCN₆)^3-

b)      Reaksi penguraian berganda yaitu pembentukan molekul akibat adanya pertukaran pasangan. Contoh

AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃ + 3NaCl

c)      Reaksi netralisasi yaitu reaksi antara ion hidronium dengan ion hidroksida atau antara suatu asam dengan basa yang biasanya menghasilkan air. Contoh

H₃O^- + OH^- ↔ HOH + HOH

d)     Reaksi redoks yaitu reaksi yang terjadi dengan adanya transfer electron Contoh

MnO₂ + 4⁺ + 2Br^- → Br₂ + Mn²⁺ + 2H₂O

4.      Penyetaraan Persamaan Reaksi Reduksi dan Oksidasi (Redoks)

Reaksi redoks adalah proses kimia dimana ada pereaksi yang melepaskan electron dan ada yang menerima elektron. Peristiwa oksidasi dan reduksi terjadi bersamaan dalam suatu reaksi, oleh karena reaksi redoks merupakan reaksi perpindahan electron dari reduktor kepada oksidator , maka reaksi ini mengakibatkan perubahan bilangan oksidasi pada oksidator dan reduktor.

Ada dua cara untuk menyetarakan reaksi redoks yaitu cara reaksi setengah dan cara perubahan bilangan oksidasi.

a.      Cara Reaksi Setengah

Setiap persamaan reaksi redoks merupakan penjumlahan dua reaksi setengah, dalam persamaan reaksi redoks yang sudah setara, jumlah elektro yang dilepas pada proses oksidasi sama dengan jumlah elektro yang diterima pada proses reduksi.

Ada tahap penyetaraan reaksi yakni :

1)      Penulisan kerangka reaksi setengah

2)      Penyeimbangan setiap reaksi setengah

3)      Penambahan electron untuk mengimbangkan muatan

4)      Penjumahan kedua reaksi setengah

Contoh soal :

Setarakan reaksi yang berlangsung dalam suasana asam

H₂SO₃ + HNO₂ → NO + SO₄^2-

Tahap 1 : penulisan kedua reaksi setengah

H₂SO₃ → SO₄^2-(oksidasi)

HNO₂ → NO (reduksi)

Tahap 2 : penyeimbangan reaksi setengah

(a)    Penambahan H₂O untuk mengimbangkan O

H₂SO₃ +H₂O → SO₄^2-

HNO₂ → NO + H₂O

(b)   Penambahan H+ untuk mengimbangkan H

H₂SO₃ +H₂O → SO₄^2-+ 4H⁺

HNO₂  + H⁺→ NO + H₂O

(c)    Penambahan elektron untuk mengimbangkan muatan

H₂SO₃ +H₂O → SO₄^2-+ 4H⁺ + 2^e-

HNO₂  + H⁺+ e^-→ NO + H₂O

(d)   Penyamaan jumlah elektron yang dilepaskan dan diterima

H₂SO₃ +H₂O → SO₄^2-+ 4H⁺ + 2^e-

2HNO₂  + 2H⁺+ 2e^-→ 2NO + 2H₂O

Tahap 3 : Penjumlahan kedua reaksi setengah

H₂SO₃ +H₂O → SO₄^2-+ 4H⁺ + 2^e-

2HNO₂  + 2H⁺ + 2e^- → 2NO + 2H₂O

H₂SO₃ + 2HNO₂→ SO₄^2- + 2NO + 2H⁺ + H²O

b.      Cara Perubahan Bilangan Oksidasi

Cara ini dapat dilakukan dalam beberapa tahap yaitu :

1)      Tuliskan pereaksi dan hasil reaksi

2)      Tandai usnur-unsur yang mengalami perubahan bilagan oksidasi

3)      Setarakan jumlah unsur yang mengalami perubahan bilangan oksidasi diruas kiri dan ruas kanan persamaan reaksi.

4)      Hitung jumlah berkurangnya dan bertambahnya bilangan oksidasi

5)      Samakan jumlah berkurangnya dan bertambahnya bilangan oksidasi

6)      Samakan jumlah muatan diruas kiri dan ruas kanan dengan dengan menambahkan H⁺ bila larutan bersifat asam atau OH^- bila larutan bersifat basa

7)      Tambahkan H₂O untuk menyamakan jumlah atom H diruas kiri dan kanan

Contoh soal :

Setarakan reaksi

 FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄  → Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + H₂O + K₂SO₄

Tahap 1 : Fe²⁺ + MnO₄^-           →        Fe³⁺ + Mn²⁺

Tahap 2,3,4 : Fe²⁺+ MnO₄^-      →        Fe³⁺ + Mn²⁺

                        +7        +3                    +3        +2

Tahap 5 : 5Fe²⁺ + MnO₄^-         →        5Fe³⁺ + Mn²⁺

Tahap 6 : 5Fe²⁺ + MnO₄^-+ 8H⁺           →        5Fe³⁺ + Mn²⁺

Tahap 7 : 5Fe²⁺ + MnO₄^-+ 8H⁺           →        5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

Selanjutnya diubah menjadi molekul netral, diperoleh :

5FeSO₄ + KMnO₄ + 4H₂SO₄              →        Fe₂(SO₄)₃+MnSO₄ + 4H₂O + K₂SO₄

Karena koefisien masih ada pecahan maka persamaan dikalikan 2

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄          →        5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + 8H₂O + K₂SO₄

BAB III PENUTUP

A.    Kesimpulan

Dari seluruh isi dan pembahasan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1)      Hukum kekekalan massa, hokum perbandingan tetap, dan hokum kelipatan berganda adalah hukum-hukum dasar kimia.

2)      Penyetaraan persamaan reaksi dilakukan dengan memberi koefisien yang tepat dengan tidak mengubah indeks senyawa.

3)      Satu mol setiap zat mengandung partikel sejumlah tetapan Avogadro (L), yaitu 6,023 x 10²³. Massa zat bergantung pada jumlah molnya, dimana massa = mol × Ar/Mr . Volume molar gas tidak bergantung pada jenisnya, tetapi pada jumlah mol, suhu, dan tekanan pengukuran, dimana V = mol × Vm . Pada STP Vm = 22,4 liter/mol.

4)      Rumus molekul dapat ditentukan dari rumus empiris, jika massa molekul relatif (Mr) senyawa diketahui. Rumus empiris senyawa dapat ditentukan, jika kadar unsur-unsurnya diketahui.

5)      Ada dua cara menyetarakan reaksi redoks yaitu cara reaksi setengah dan cara perubahan bilangan oksidasi.

B.     Saran

Sesuai dengan kesimpulan, maka dapat diberikan beberapa saran yaitu dalam mengerjakan setiap soal stoikiometri diharapkan memahami dan menguasai konsep hukum-hukum dasar kimia. Selain itu soal-soal stoikiometri harus dikerjakan secara teliti. Sebab perhitungan yang diberikan biasanya berbentuk hitungan bilangan pecahan desimal dan bilangan berpangkat sehingga apabila tidak teliti dapat menyebabkan kesalahan dalam perhitungan.

DAFTAR PUSTAKA

Kimia, Tim Dosen Universitas Hasanuddin 2013. Kimia Dasar 1. Makassar: Bagian Kimia UPT Mata Kuliah Umum Universitas Hasanuddin

http://www.slideshare.net/atuulll/bab-i-28932099