Contoh Soal & Pembahasan Pengertian Stoikiometri
Stoikiometri adalah cabang kimia yang mempelajari tentang kuantitas bahan yang terlibat dalam reaksi kimia. Kata ‘stoikiometri’ sendiri berasal dari bahasa Yunani “stoicheion” yang berarti elemen dan “metron” yang berarti ukuran. Stoikiometri memfokuskan pada perbandingan mol, massa, volume, dan partikel dalam suatu reaksi kimia. Stoikiometri sangat penting dalam kimia karena memberikan dasar bagi analisis reaksi dan membantu para ilmuwan menentukan jumlah zat yang diperlukan atau dihasilkan dalam reaksi kimia.
Untuk memahami konsep stoikiometri dengan lebih baik, mari kita bahas beberapa contoh soal dan pembahasannya.
Contoh Soal Stoikiometri
Soal 1: Reaksi kimia sederhana
Pertimbangkan reaksi berikut ini:
\[ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} \]
Jika kita mulai dengan 4 mol H₂ dan 4 mol O₂, berapa mol H₂O yang akan terbentuk? Apakah reaktan akan habis, atau ada sisa?
Pembahasan:
Langkah pertama adalah menulis persamaan kimia yang setara:
\[ \text{2H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{2H}_2\text{O} \]
Persamaan ini menunjukkan bahwa 2 mol H₂ bereaksi dengan 1 mol O₂ untuk menghasilkan 2 mol H₂O. Dari sini, kita bisa mencari jumlah mol H₂O yang dihasilkan dengan menggunakan stoikiometri.
1. Menentukan mol kelebihan dan zat habis :
Untuk setiap 2 mol H₂, kita butuh 1 mol O₂. Kita mulai dengan 4 mol H₂ dan 4 mol O₂.
– \( \frac{4 \text{ mol H₂}}{2} = 2 \text{ mol O₂} \) yang dibutuhkan.
– Karena kita memiliki 4 mol O₂, O₂ adalah zat sisa.
2. Menghitung jumlah produk :
Dengan ketentuan yang sama, 4 mol H₂ akan menghasilkan jumlah yang sama dalam mol H₂O karena setiap 2 mol H₂ yang bereaksi menghasilkan 2 mol H₂O.
\[ 4\text{ mol H₂} \times \frac{2 \text{ mol H}_2\text{O}}{2 \text{ mol H}_2} = 4 \text{ mol H}_2\text{O} \]
Jadi, 4 mol air akan terbentuk, dan sisa O₂ tidak terpakai.
Soal 2: Reaksi Pembakaran
Benzena (C₆H₆) terbakar dalam oksigen menghasilkan karbon dioksida dan air sebagai berikut:
\[ 2\text{ C}_6\text{H}_6 + 15\text{ O}_2 \rightarrow 12\text{ CO}_2 + 6\text{ H}_2\text{O} \]
Jika 1 mol C₆H₆ dibakar, berapa mol CO₂ dan H₂O yang akan terbentuk? Berapa mol O₂ yang diperlukan?
Pembahasan:
Gunakan persamaan stoikiometri di atas untuk memecahkan masalah:
1. Menentukan mol CO₂ dan H₂O yang dihasilkan :
\[ \text{C}_6\text{H}_6 \]
\[ 1 \text{ mol C}_6\text{H}_6 \text{ setara dengan } 12 \text{ mol CO}_2 (untuk 2 mol C}_6\text{H}_6) \]
Dari perbandingan stoikiometri:
\[ 1 \text{ mol C}_6\text{H}_6 = \frac{12 \text{ mol CO}_2}{2} \]
\[ = 6 \text{ mol CO}_2 \]
Begitu juga untuk H₂O:
\[ 1 \text{ mol C}_6\text{H}_6 = \frac{6 \text{ mol H}_2\text{O}}{2} \]
\[ = 3 \text{ mol H}_2\text{O} \]
2. Menentukan mol O₂ yang diperlukan :
\[ 1 \text{ mol C}_6\text{H}_6 = \frac{15 \text{ mol O}_2}{2} \]
\[ = 7.5 \text{ mol O}_2 \]
Soal 3: Reaksi Netralisasi Asam-Basa
Berapa liter gas CO₂ yang dihasilkan (dalam kondisi standar) ketika 5 g natrium karbonat (Na₂CO₃) direaksikan dengan asam hidroklorat berlebih mengikuti reaksi:
\[ \text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \]
Pembahasan:
1. Menentukan mol Na₂CO₃ :
Massa molar Na₂CO₃:
\[ (2 \times 23) + 12 + (3 \times 16) = 106 \text{ g/mol} \]
Mol Na₂CO₃ yang tersedia:
\[ \frac{5 \text{ g Na₂CO₃}}{106 \text{ g/mol}} = 0.047 \text{ mol Na₂CO₃} \]
2. Berapa mol CO₂ yang terbentuk :
\[ 1 \text{ mol Na₂CO₃} menghasilkan 1 \text{ mol CO}_2 \]
Dengan demikian 0.047 mol Na₂CO₃ akan menghasilkan:
\[ 0.047 \text{ mol CO}_2 \]
Dalam kondisi standar (STP: 22.4 L/mol):
\[ 0.047 \text{ mol } \times 22.4 \text{ L/mol} = 1.05 \text{ L CO}_2 \]
Kesimpulan
Melalui contoh soal di atas, kita bisa melihat bahwa stoikiometri melibatkan beberapa tahapan penting: mengubah massa ke mol, menggunakan perbandingan molar dari persamaan setara, dan akhirnya mengubah kembali ke satuan yang dibutuhkan. Pemahaman dalam stoikiometri sangat menentukan keberhasilan dalam menganalisis reaksi kimia dan merencanakan sintesis bahan kimia. Dengan latihan terus-menerus, stoikiometri akan menjadi alat yang sangat berguna dalam dunia kimia.
