Stoikiometri Larutan

Stoikiometri Larutan 

Reaksi kimia bisanya berlangsung antara dua campuran zat bukannya antara dua zat murni. Satu bentuk yang paling lazim dari campuran adalah larutan. Di alam sebagian besar reaksi berlangsung dalam larutan air. Sebagi contoh, cairan tubuh baik tumbuhan maupun hewan merupakan larutan dari berbagai jenis zat. Dalam tanah pun reaksi pada umumnya berlangsung dalam lapisan tipis larutan yang diadopsi pada padatan.
Perhitungan kimia untuk reaksi yang berhubungan dalam larutan disebut juga stokiomeri. Di dalam stokiometri larutan, materi-materi yang akan dibahas adalah sebagai berikut :
4.1 Sifat-sifat Berbagai Macam Zat yang Terkait dengan Reaksi dalam
Larutan Elektrolit.
4.1.1. Jenis Zat yang Direaksikan
4.1.1.1. Asam
Terkait dengan pelarut air, maka pengertian asam dan basa umumnya dikaitkan dengan teori asam basa Arrhenius. Jadi asam adalah zat-zat yang dalam air menghasilkan ion H+ dan ion sisa asam.
Contoh : HCl dan H2SO4 yang mengion sebagai berikut :
HCl(aq) → H+(aq) + Cl-(aq) H2SO4(aq) → 2H+(aq) + SO42-(aq)
HCN(aq) ↔ H+(aq) + CN-(aq) CH3COOH ↔ H+(aq)+ CH3COO-(aq)
4.1.1.2. Basa
Zat yang dalam air menghasilkan ion OH- dan suatu kation logam.
Contoh : NaOH dan Ca(OH)2
NaOH(aq) → Na+(aq) + OH-(aq)
Ca(OH)2 → Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
NH4OH ↔ NH4+ + OH-(aq)
4.1.1.3 Garam
Garam adalah suatu senyawa ion yang terdiri dari kation basa dan anion sisa asam.
Contoh NaCl, Ca(NO3)2
NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq)
Ca(NO)2(aq) → Ca2+(aq) + 2NO3-(aq)
4.1.1.4. Oksida Basa dan Oksida Asam
Senyawa yang tersusun dari suatu unsur dengan oksigen disebut oksida. Bergantung pada jenis unsurnya (logam atau non logam). Oksida dapat dibedakan atas oksida logam dan oksida non logam. Oksida logam cenderung berifat asam.
Oksida logam yang bersifat basa disebut oksida basa, sedangkan oksida non logam yang bersifat asam disebut oksida asam.
(1) Oksida Basa
Oksida basa tergolong senyawa ion, terdiri dari kation logam (selain Mn(4,6,7), Cr(6) dan semilogam kiri dengan anion oksida (O-).
Contoh : Na2O mengandung ion Na+ dan ion O2-, sedangkan CaO terdiri dari ion Ca2+ dan O2-.
(2) Oksida Asam
Oksida asam merupakan senyawa molekul. Oksida asam dapat bereaksi dengan air membentuk asam. Penyusunnya non logam kecuali C(2), S(2), N(1,2,4), semilogam kanan, Cr(6), Mn(6,7),.
4.1.1.5 Logam
Di dalam reaksi-reaksinya, logam bertindak sebagai spesi yang melepas elektron. Pelepasan elektron akan menghasilkan ion logam. Jumlah elektron yang dilepaskan bergantung pada bilangan oksidasi logam tersebut.


4.1.2. Kelarutan elektrolit
Semua asam mudah larut dalam air. Adapun basa dan garam ada mudah larut ada pula yang sukar larut.
4.1.3. Kekuatan Elektrolit
Diantara asam dan basa yang biasa, yang tergolong elektrolit kuat adalah :
Asam kuat : HClO4, HNO3, H2SO4, HI, HBr, HCl.
Basa kuat : NaOH, KOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2, (semua basa dari golongan IA dan IIA kecuali Mg(OH)2, Be(OH)2).

4.1.4. Senyawa-senyawa Hipotesis
Beberapa senyawa yang tidak stabil dan peruraiannya adalah :
4.1.4.1. Asam
Asam karbonat (H2CO3) :
H2CO3 → H2O(I) + CO2(g)
Asam nitrit (HNO2) :
2HNO2 → H2O(I) + NO(g) + NO2(g)
Asam sulfit (H2SO3) :
H2SO3 → H2O(I) + SO2(g)
Asam tiosulfat (H2S2O3) :
H2S2O3 → H2O(I) + S(g) + SO2(g)
4.1.4.2. Basa
Amonium hidroksida (NH4OH) :
NH4OH → H2O(I) + NH3(g)
Perak hidroksida (AgOH) :
2AgOH → Ag2O(s) + H2O(I)
Raksa II hidroksida (Hg(OH)2) :
Hg(OH)2 → HgO(s) + H2O(I)
4.1.4.3. Garam
Besi (III) Iodida (FeI3) :
2FeI3 → 2FeI2(aq) + I2(s)
Tembaga iodida (CuI) :
2CuI → 2CuI(s) + I2(s)
4.1.5. Deret Keaktifan Logam
Logam mempunyai keaktifan yang berbeda-beda. Hal ini dapat ditentukan melalui percobaan. Urutan kereaktifan dari beberapa logam yang lazim kita tentukan, dimulai dari yang paling reaktif, adalah sebagai berikut :
Li-K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Zn-Cr-Fe-Ni-Sn-Pb-(H)-Cu-Hg-Ag-Pt-Au
4.2. Reaksi Kimia dalam Larutan Elektrolit
Reaksi kimia dalam larutan elektrolit adalah reaksi kimia yag salah satu zat pereaksinya berupa elektrolit (asam, basa, garam). Suatu reaksi dalam larutan elektrolit dapat berlangsung apabila setidaknya salah satu produknya berupa air (H2O), endapan, gas atau elektrolit lemah.
Hal ini dapat dipahami melalui pembahasan jenis-jenis reaksi kimia larutan elektrolit sebagai berikut :
4.2.1. Reaksi Penetralan Asam Basa
Reaksi yang terjadi antara larutan HCl dan larutan NaOH dapat
ditunjukkan oleh persamaan reaksi berikut :
HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
Reaksi ini dapat ditulis dengan menggunakan reaksi ion bersihnya sebagai berikut :
Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) +Cl-(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
Diperoleh :
H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l)
Reaksi di atas adalah reaksi penetralan. Hal ini sesuai dengan perubahan pH yang terjadi pada beberapa reaksi sebagai berikut :
(1) Reaksi :
Contoh : HNO3(aq) + KOH(aq) → KNO3(aq) + H2O(l)
(2) Reaksi :
Contoh : H2SO4(aq) + CaO(s) → CaSO4(aq) + H2O(l)

(3) Reaksi :
Contoh : H2SO4(aq) + 2NH3(aq) → (NH4)2SO4(aq)

(4) Reaksi :
Contoh : SO3(g) + 2NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l)
Amonia (NH3) termasuk basa yang berupa senyawa molekul sehingga dibedakan dari dua jenis basa lainnya, yakni senyawa ion yang dapat melupas ion OH- dan oksida basa. Terdapat molekul senyawa basa lainnya seperti metalamina (CH3NH2), tetapi reaksinya tidak umum seperti halnya ammonia.
4.2.2. Reaksi Pendesakan Logam
Reaksi yang terjadi antara logam Zn dan larutan HCl dapat ditunjukkan oleh persamaan reaksi sebagai berikut :
Zn(s) + 2HCl (aq) → ZnCl(aq) + H2(g)
Reaksi ini dapat ditulis dengan menggunakan reaksi ion bersihnya sebagai berikut :
Zn(s) + 2H+(aq) + Cl-(aq) → Zn+(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g)
Diperoleh:
Zn(s) + 2H+(aq) → Zn+(aq) + H2(g)
Dari reaksi tersebut terlihat bahwa logam Zn dapat mendesak atau menggantikan posisi H dalam senyawanya. Urutan kemampuan suatu logam lainnya dan unsur H ditunjukkan dengan deret volta yang telah disebutkan dalam keaktifan logam. Secara umum anggota deret volta yang lebih kiri dapat mendesak anggota deret volta yang lebih kanan. Reaksi pendesakan oleh logam ini disebut juga reaksi pendesakan logam (reaksi perpindahan). Reaksinya secara umum dapat ditulis sebagai :
A + BC → AC + B
A disebelah kiri B dalam deret Volta
Reaksi ini terdiri dari :
(1) Reaksi
Contoh : Cu(s) + AgNO3(aq) → CuNO3(aq) + Ag(s)
Cu(s) + Na2SO4(aq) ≠ Tidak bereaksi karena Cu
ada di kanan Na
(2) Reaksi
Semua logam di sebelah kiri unsur H dalam deret volta dapat mendesak H dalam asam ( selain HNO3encer/pekat dan H2SO4pekat) membentuk garam dan gas hidrogen.
Contoh : Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)
Ag(s) + HCl(aq) ≠ Tidak bereaksi karena
Ag ada di kanan H
(3) Reaksi
Logam bereaksi dengan HNO3encer/pekat dan H2SO4pekat menghasilkan garam, air dan gas. Jenis gas tergantung dari jenis dan kepekatan asam.
Contoh: 2Fe(s) + H2SO4(aq)pekat → Fe2SO4(aq)+6H2O(l)+ 3SO2(g)
3Cu(s)+HNO3(aq)encer → 3Cu(NO3)2(aq)+4H2O(l)+2NO(g)
4.2.3. Reaksi Metatesis (Pertukaran Pasangan)
Reaksi yang terjadi antara larutan Pb(NO3)2 dan larutan KI dapat
ditunjukkan oleh persamaan reaksi sebagai berikut :
Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) → PbI2(s) + KNO3(aq)
Reaksi ini dapat ditulis dengan menggunakan reaksi ion bersihnya sebagai berikut :
Pb2+(aq) + 2NO3-(aq) + 2K+(aq) + 2I-(aq) → PbI2(s) +2K+(aq) +2NO3-(aq)
Diperoleh :
Pb2+(aq) + 2I-(aq) → PbI2(s)
Pada reaksi di atas, terjadi pertukaran pasangan ion dari dua elektrolit dimana ion Pb2+ (aq) dari senyawa Pb(NO3)2(aq) bergabung dengan ion I dari senyawa KI. Reaksi demikian disebut reaksi metatesis (reaksi pertukaran pasangan ). Pada reaksi ini, setidaknya satu produk reaksi akan membentuk endapan, gas atau elektrolit lemah. Gas dapat berasal dari peruraian zat hipotesis yang bersifat tidak stabil. Rumus umumnya dapat ditulis sebagai berikut :
AB + CD →AD + CB


(1) Reaksi
Contoh : AgNO3(aq) + HBr(aq) → AgBr(s) + HNO3(aq)

(2) Reaksi
Contoh : CuSO4(aq) + 2NaOH(aq) → NaSO4(aq) + Cu(OH)2(aq)

(3) Reaksi
Contoh : Na2CO3(aq) + CaNO3(aq) → 2NaNO3(aq) + CaCO3(aq)
KNO3(aq) + MgCl2(aq) ≠ Tidak bereaksi
4.3. Stoikiometri Reaksi dalam Larutan
Pada dasarnya, stikiometri reaksi dalam larutan sama dengan stoikiometri pada umumnya, yaitu bahwa perbandingan mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi sama dengan koefisien reaksinya. Hitungan stoikiometri reaksi dapat digolongkan sebagai stoikiometri sederhana, stoikiometri dengan pereaksi pembatas, dan stoikiometri yang melibatkan campuran.
4.3.1. Hitungan Stoikiometri Sederhana
Hitungan stoikiometri dengan salah satu zat dalam reaksi diketahui atau dapat ditentukan jumlah molnya, digolongkan sebagai stoikiometri sederhana.
Penyelesaiannya dilakukan menurut langkah-langkah sebagai berikut :
(1) Menuliskan persamaan setara.
(2) Menentukan jumlah mol zat yang diketahui (yang dapat ditentukan jumlah molnya)
(3) Menentukan jumlah mol zat yang ditanyakan dengan
menggunakan perbandingan koefisien.
(4) Menyesuaikan jawaban dengan hal yang ditanyakan.
4.3.2. Hitungan Stoikiometrri dengan Pereaksi Pembatas
Jika zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu dari zat itu akan habis lebih dahulu yang disebut pereaksi pembatas. Banyaknya hasil reaksi akan bergantung pada jumlah mol pereaksi pembatas. Oleh karena itu, langkah penting dalam menyelesaikan hitungan seperti ini adalah menentukan pereaksi pembatas.
4.3.3. Hitungan Stoikiometri yang Melibatkan Campuran
Jika suatu campuran direaksikan, maka masing-masing komponen mempunyai persamaan reaksi sendiri. Pada umumnya hitungan yang melibatkan campuran diselesaikan dengan pemisalan. Langkah-langkah yang dapat ditempuh adalah sebagai berikut :
(1) Menuliskan persamaan setara.
(2) Memisalkan salah satu komponen dengan x, maka komponen
lainnya sama dengan selisihnya.
(3) Menentukan jumlah mol masing-masing komponen.
(4) Menentukan jumlah mol zat lain yang diketahui.
(5) Membuat persamaan untuk menentukan nilai x.
(6) Menyesuaikan jawaban dengan pertanyaan.