Pengertian stoikiometri adalah ilmu dalam bidang kimia yang menjadi dasar penghitungan hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk yang terjadi dalam reaksi kimia. Hal tersebut berpatokan pada persamaan reaksi dan hukum-hukum dasar.
Ciri khas reaksi stoikiometri yaitu tidak ada sisa dari reaktan maupun reaksi karena seluruhnya sudah habis. Umumnya, materi ini sudah diajarkan pada sekolah menengah kelas 10 dan kerap keluar dalam berbagai ujian sekolah. Berikut penjelasan selengkapnya.
Daftar Isi
Materi Kimia Stoikiometri
Mempelajari stoikiometri berarti harus memahami beberapa hal yang berhubungan. Beberapa hal tersebut meliputi hukum dasar kimia, konsep dalam kimia yang memiliki keterkaitan dan jenis-jenisnya. Latihan soal juga diperlukan agar pemahaman yang dipunyai semakin matang.
Hukum Dasar Kimia untuk Stoikiometri
Terdapat 5 hukum dasar dalam kimia yang penting diketahui untuk memahami stoikiometri, antara lain:
1. Hukum Kekekalan Massa
Pada tahun 1789, seorang ahli kimia bernama Lavoisier merumuskan hukum kekekalan massa. Inti dari hukum kekekalan massa adalah berat total yang dipunyai oleh suatu zat akan tetap sama, baik sebelum dan sesudah reaksi kimia.
Sebagai contoh, massa kayu sebelum dibakar dengan massa hasil pembakaran kayu tidak mengalami perubahan. Dengan kata lain, massa suatu zat atau benda yang dimiliki sebelum dan setelah terjadi reaksi bersifat kekal.
2. Hukum Perbandingan Tetap
Joseph Proust merupakan seorang ahli yang menciptakan hukum perbandingan tetap pada 1799. Hukum ini menyatakan bahwa perbandingan berat total dari unsur-unsur penyusun senyawa tertentu tidak akan mengalami perubahan alias tetap.
Sebagai gambaran, perbandingan massa zat A dan zat B yang terkandung dalam suatu larutan selalu tetap dan sama sekali tidak dipengaruhi oleh banyaknya volume dari larutan tersebut.
3. Hukum Perbandingan Berganda
Selanjutnya, hukum dasar stoikiometri yang perlu dipahami adalah hukum perbandingan berganda yang dibuat oleh John Dalton pada 1803. Perbandingan berganda merupakan pengembangan dari hukum perbandingan tetap.
Hukum perbandingan berganda menegaskan bahwa Apabila terdapat 2 unsur membentuk lebih dari 2 senyawa yang berat total salah satu unsur pembentuknya konstan, maka berat total dari unsur pembentuk yang lain merupakan bilangan bulat sederhana.
4. Hukum Gay Lussac
Nama lain dari hukum yang ditemukan oleh Joseph Gay Lussac ini adalah hukum perbandingan volume. Kesimpulan yang diperoleh dari hukum perbandingan volume yaitu suhu dan tekanan berpengaruh pada terjadinya perubahan volume gas.
5. Hipotesis Avogadro
Amadeo Avogadro mengemukakan sebuah hipotesis yakni partikel unsur dapat berupa molekul dan unsur sehingga tidak selalu berupa atom. Hal tersebut mengarah pada penjelasan lebih lanjut yang menjadi dasar stoikiometri.
Hipotesis Avogadro menyatakan bahwa apabila suhu dan tekanan memiliki angka yang sama, maka perbandingan gas dengan volume yang sama akan memiliki molekul yang jumlahnya juga sama.
Baca: Materi Koloid
Konsep Kimia yang Harus Dipahami dalam Stoikiometri
Tidak hanya hukum-hukum dasar, hal penting lainnya yang berhubungan erat dengan materi stoikiometri adalah konsep dalam kimia. Setidaknya, terdapat 4 konsep yang perlu dipahami yakni massa atom relatif, massa molekul relatif, molaritas dan konsep mol.
1. Massa Atom Relatif (Ar)
Dalam kimia, singkatan massa atom relatif yaitu Ar. Konsep ini merujuk pada berat total atom yang penentuannya dilakukan dengan membandingkan dengan berat total atom standar. International Union of Pure and Applied Chemistry memakai atom karbon sebagai standar penentuan.
Atom karbon atau isotop C-12 dipilih karena memiliki kestabilan inti yang sifat inertnya lebih kuat dibandingkan jenis atom lainnya. Inert merujuk pada ketahanan terhadap reaksi kimia yang terjadi.
2. Massa Molekul Relatif (Mr)
Selanjutnya, terdapat konsep massa molekul relatif yang disingkat dengan Mr. Konsep stoikiometri Mr adalah berat total dari suatu molekul yang pengukurannya memakai satuan massa atom.
Berdasarkan konsep ini, molekul berbeda dengan senyawa yang sama memiliki kemungkinan adanya perbedaan pada massa molekul karena isotop yang terkandung berasal dari unsur berbeda.
3. Konsep Mol
Kimia memiliki satuan hitung untuk mempermudah proses penghitungan yakni mol. Konsep mol berpatokan pada bilangan Avogadro untuk mewakili banyaknya molekul, atom atau ion. Berdasarkan konsep ini, 1 mol setara dengan zat sebanyak 6,022 x 1023 partikel zat tersebut.
Massa satu mol bisa dikatakan setara dengan Ar dan Mr dalam satuan gram. Misalnya, berat total massa molar karbon 12 gram/mol sama dengan Ar karbon 12 sma.
4. Molaritas
Pengertian molaritas adalah konsep dalam kimia yang menyatakan banyaknya jumlah mol dari zat terlarut yang berada dalam 1 liter zat pelarut. Dengan kata lain, molaritas merujuk pada konsentrasi yang dimiliki oleh jumlah zat terlarut per satuan volume.
Baca: Rumus Molaritas
Jenis-Jenis Stoikiometri Kimia
Perlu diketahui bahwa terdapat 3 jenis stoikiometri yakni reaksi, gas dan senyawa atau komposisi. Berikut penjelasan selengkapnya:
1. Stoikiometri Reaksi
Definisi dari stoikiometri reaksi adalah jenis konsep yang menekankan hubungan kuantitatif antara zat yang terdapat dalam reaksi kimia tertentu. Konsep ini digunakan untuk menyeimbangkan persamaan kimia yang terjadi.
Berdasarkan penjelasan tersebut dapat dikatakan bahwa zat-zat yang ikut berpartisipasi dalam suatu reaksi kimia memengaruhi hubungan kuantitatif antara zat-zat tersebut.
2. Stoikiometri Gas
Berikutnya, stoikiometri gas merujuk pada konsep reaksi kimia yang terdapat gas di dalamnya. Gas pada tekanan, suhu dan volume tertentu dinilai sebagai gas yang ideal. Gas tersebut terdiri dari 1 set partikel saja yang gerakannya acak dan tidak melakukan interaksi apapun.
Persamaan gas ideal dinyatakan dengan P.V = n.R.T. Dalam rumus tersebut, P merupakan tekanan dalam atm, V merupakan volum gas dalam liter, n adalah banyaknya mol, T adalah suhu sebesar 273 K dan R adalah gas 0,082 L atm/mol K.
3. Stoikiometri Senyawa
Pengertian stoikiometri senyawa atau komposisi yaitu konsep yang menyatakan hubungan kuantitatif dari berat total atau banyaknya jumlah zat yang dimiliki unsur-unsur dalam senyawa tertentu.
Konsep ini sering dimanfaatkan untuk menjelaskan berat total hidrogen dan nitrogen yang mengalami penggabungan sehingga menjadi amonia kompleks.
Baca: Rumus Massa Jenis
Contoh Soal Stoikiometri dan Pembahasan
Bagaimana cara menyelesaikan soal yang berkaitan dengan stoikiometri. Berikut contoh soal beserta pembahasannya agar lebih mudah dipahami:
1. Tentukan banyaknya jumlah setiap atom yang terkandung dalam 2 mol H2O!
Perlu diketahui bahwa H2O memiliki atom H berjumlah 2 dan atom O berjumlah 1. Maka penyelesaiannya menjadi:
Banyaknya atom H = 2 2 mol 6,02 . 1023 atom/mol = 24,08 . 1023 atom. Jadi, banyaknya jumlah atom yang terkandung dalam 2 mol H yakni 24,08 . 1023.
Sekarang, tinggal menghitung banyaknya atom yang dimiliki oleh atom O, yaitu:
Banyaknya atom O = 1 2 mol 6,02 . 1023 atom/mol = 12,04 . 1023 atom. Berdasarkan penghitungan tersebut, dapat diketahui bahwa jumlah atom pada 2 mol O sebanyak 12,04 . 1023.
2. Hitung berat total atau massa yang dimiliki oleh 2 mol C6H12O6 (glukosa)! Diketahui juga bahwa jumlah Ar C = 12, O = 16 dan H = 1.
Penyelesaiannya:
Dari soal, sudah dapat diketahui informasi sebagai berikut:
n = 2 mol
Mr C6H12O6 = (6 Ar C) + (12 1) + (6 16)
= 180
Selanjutnya, penghitungannya menjadi:
Jadi, berat total dari 2 mol glukosa atau C6H12O6 sebanyak 360 gram berdasarkan penghitungan tersebut.
Salah satu bahasan penting dalam kimia adalah stoikiometri yang merupakan konsep dasar penghitungan untuk mengetahui hubungan kuantitatif persamaan dan rumus kimia. Beberapa konsep lain dalam kimia juga perlu dipahami karena memiliki keterkaitan dengan stoikiometri.
