BEBERAPA OKSIDATOR DALAM LABORATORIUM (ION PERMANGANANAT, ION KROMAT DAN ION KROMAT)

 Dalam laboratorium terdapat beberapa zat yang dapat digunakan sebagai oksidator. Oksidator yaitu zat yang dapat menyebabkan zat lain mengalami oksidasi sehingga dirinya sendiri akan mengalami reduksi. Umumnya unsur-unsur nonlogam merupakan oksidator yang baik karena memiliki keelektronegatifan tinggi sehingga mudah menangkap atau menarik elektron kearah dirinya. Walaupun demikian tidak selalu digunakan unsur dalam semua reaksi kimia.

Dalam laboratorium terutama reaksi redoks yang dilangsungkan dalam bentuk larutan yang biasa digunakan sebagai oksidator adalah ion permangananat (MnO₄^–), ion kromat (CrO₄^2-), ion kromat (Cr₂O₇^2-). Ketiga zat tersebut merupakan oksidator yang kuat dan mudah melepas oksigen sehingga penanganannya perlu berhati-hati. Zat-zat ini harus disimpan ditempat tersendiri dan tidak boleh berada di dekat zat-zat organik karena dapat menyebabkan kebakaran.

Bila mengenai anggota segera bilas dengan air yang mengalir. Bila mengenai mata segera rendam mata dalam air, hal ini dapat dilakukan dengan cara membuka mata dalam aquades yang disimpan dalam baskom atau ember besar. Setelah itu segera di bawa ke dokter atau memberi obat tetes mata. Bila sampai tertelan segera minum air sebanyak-banyaknya untuk mengencerkan zat kimia yang tertelan lalu segera di bawa ke dokter. Oleh sebab itu, dalam melakukan praktikum jangan pernah mengambil semua larutan dengan cara menyedot.

 

 

ION PERMANGANANAT (MnO₄^–)

Ion permanganat berwarna ungu demikian pula larutan yang mengandung ion permanganat. Warna tersebut merupakan ciri khas dari ion permanganat. Biasanya dalam laboratorium ion permanganat diperoleh dari garam kalium permanganat (KMnO₄). KMnO₄ merupakan suatu kristal berwarna hitam keunguan.

Gambar Kristal kalium permanganat dan larutan kalium permanganat

 

Bila terkena cahaya atau dipanaskan pada suhu 230°C, kalium permanganat akan terurai sesuai reaksi berikut.

2 KMnO₄ → K2MnO₄ + MnO₂ + O₂

Bilangan oksidasi mangan dalam KMnO₄ adalah +7. Ketika terjadi reaksi kimia bilangan oksidasi mangan turun atau mengalami reduksi. Reaksi reduksi mangan dalam KMnO₄ bergantung pada keasaman larutan. Dalam suasana larutan asam kuat mangan direduksi menjadi Mn²⁺ dan warna larutan memudar (hampir tidak berwarna). Setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam suasana asam.

8H⁺ + MnO₄^– + 5e → Mn²⁺ + 4H₂O

Dalam suasana netral atau sedikit basa ion MnO₄^– direduksi menjadi MnO₂ yang tidak larut dalam larutan atau membentuk endapan. Oleh sebab itu dalam melakukan titrasi pada suasana basa atau suasana alkalis, larutan yang mengandung ion MnO₄^– tidak disarankan karena endapan MnO₂ yang terbentuk dapat mengaburkan titik akhir titrasi. Setengah reaksi reduksi ion permanganat dalam suasana netral atau alkalis.

2H₂O + MnO₄^– + 3e → MnO₂ + 4OH^–

Untuk membuat suasana asamsebaiknya dipakai asam sulfat, karena asam ini tidak menghasilkan reaksi samping. Sebaliknya jika dipakai asam klorida dapat terjadi kemungkinan teroksidasinya ion klorida menjadi gas klor dan reaksi ini mengakibatkan dipakainya larutan permanganat dalam jumlah berlebih. Meskipun untuk beberapa reaksi dengan arsen(III) oksida, antimon(II) dan hidrogen peroksida, karena pemakaian asam sulfat justru akan menghasilkan beberapa tambahan kesulitan.

Kalium pemanganat adalah oksidator kuat, oleh karena itu jika berada dalam HCl akan mengoksidasi ion Cl^– yang menyebabkan terbentuknya gas klor dan kestabilan ion ini juga terbatas. Biasanya digunakan pada medium asam 0,1 N. Namun, beberapa zat memerlukan pemanasan atau katalis untuk mempercepat reaksi. Seandainya banyak reaksi itu tidak lambat, akan dijumpai lebih banyak kesulitan dalam menggunakan reagen ini.

Reaksi reduksi ion permanganat juga dapat berlangsung dalam suasana netral dan basa kuat, Perekasi kalium permanganat tidak merupakan pereaksi baku primer. Sangat sukar untuk mendapatkan pereaksi dalam keadaan murni, bebas dari mangan(IV) oksida (mangan dioksida). Lagi pula air dipakai sebagai pelarut sangat mungkin masih mengandung zat pengotor lain yang dapat mereduksi permanganat menjadi mangan dioksida.

Timbulnya mangan dioksida justru akan mempercepat reaksi reduksi permanganat. Demikian juga adanya ion mangan(II) dalam larutan akan mempercepat reduksi permanganat menjadi mangan dioksida, reaksi tersebut berlangsung sangat cepat dalam suasana netral. Dengan adanya alasan-alasan tersebut maka pembuatan larutan baku permanganat dilakukan sebagai berikut. Larutkan sejumlah(gram) pereaksi dalam air kemudian didihkan selama satu jam diatas penangas air. Selanjutnya disaring lewat penyaring yang bebas dari zat pereduksi.

Wadah bertutupkan sumbat kaca yang dipakai untuk menyimpan larutan, harus benar-benar bebas dari zat pengotor seperti lemak atau zat pengotor lain. Untuk keperluan ini biasanya wadah tersebut dicuci bersih memakai campuran larutan kalium dikromat dan asam sulfat pekat, diikuti pembilasan dengan aquades. Larutan ini sebaiknya disimpan ditempat gelap, terhindar dari cahaya, karena itu sebaiknya dipakai botol berdinding gelap.

Reaksi asam sulfat pekat dengan KMnO₃ membentuk Mn₂O₇. Reaksi ini berlangsung sangat eksotermsis dan dapat meledak. Demikian juga dengan asam klorida membentuk gas glor yang sangat beracun. Reaksi antara asam nitrat dengan alkena akan memutuskan ikatan rangkap dua dan diperoleh suatu asam karboksilat.

CH₃(CH₂)₁₇CH=CH₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → CH₃(CH₂)₁₇COOH + CO₂ + 4H₂O + K₂SO₄ + 2MnSO₄

KMnO₄ juga dapat mengoksidasi aldehida menjadi asam karboksilat. Misalnya mengoksidasi n-heptanal menjadi asam heptanoat.

5C₆H₁₃CHO + 2KMnO₄ + 3 H₂SO₄ → 5C₆H₁₃COOH + 3H₂O + K₂SO₄ + 2MnSO₄

Selain itu KMnO₄ juga dapat mengoksidasi gugus metil yang terikat pada cincin benzena. Misalnya mengoksidasi toluena menjadi asam benzoat.

5C₆H₅CH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 5C₆H₅COOH + 14H₂O + 2K₂SO₄ + 6MnSO₄

 

 

ION KROMAT (CrO4^2-) DAN DIKROMAT (Cr₂O₄^2-)

Dalam laboratorium pasti dijumpai garam yang mengandung ion kromat dan dikromat. Garam yang sering dijumpai yaitu kaliium dan natrium kromat atau dikromat dengan rumus kimia Na₂CrO₇ (natrium kromat), K₂CrO₇ (kalium kromat) dan Na₂Cr₂O₇ (natrium dikromat), K₂Cr₂O₇ (kalium dikromat).

Gambar Empat larutan kromium. Dari kiri: larutan yang berwarna kuning adalah kalium dikromat (K₂Cr₂O₇, orange) dan natrium kromat (Na₂CrO₄), hijau adalah kromium(III) klorida (CrCl₃), ungu adalah kromium(III) nitrat (Cr(NO₃)₃).

 

Gambar Kristal beberapa senyawa kromium. Dari kiri ke kanan : Natrium kromat tetrahidrat (Na₂CrO₄·4H₂O), kalium dikromat (K₂Cr₂O7), amonium dikromat ((NH₄)₂Cr₂O₃), kromium trioksida (CrO₃), kromium oksida (Cr₂O₃)

(sumber gambar : http://en.tjfuqiang.com/)

 

Baik ion kromat maupun dikromat mengandung kromium dengan bilangan oksidasi +6 yang merupakaan keadaan oksidasi tertinggi dari krom dalam senyawaaannya. oleh sebab itu dalam reaksi kimia ion kromat dan dikromat akan mengalami reaksi reduksi. Reaksi reduksi ion kromat dan dikromat bergantung pada keasaman larutan.

Warna kuning merupakan ciri khas adanya ion kromat dalam larutan sedangkan warna merah merupakan ciri khas adanya ion dikromat. Larutan yang mengandung ion kromat yang berwarna kuning bila diasamakan, akan diperoleh larutan yang berwarna merah jingga karena ion CrO₄^2- berubah menjadi Cr₂O₇^2-.

2CrO₄^2- + 2H⁺ → Cr₂O₇^2- + H₂O

Sebaliknya jika larutan yang mengandung ion dikromat dibasakan maka ion Cr₂O₇^2- berubah menjadi ion CrO₄^2-.

Cr₂O₇^2- + 2OH^– → 2CrO₄^2- + H₂O

Oleh sebab itu, jika reaksi berlangsung dalam suasana asam yang bertindak sebagai oksidator adalah Cr₂O₇^2- dan sebaliknya bila reaksi dilangsungkan dalam suasana basa yang bertindak sebagai oksidator adalah CrO₄^2-.

Dalam reaksi kimia bila ion kromat dan dikromat bertindak sebagai oksidator (ketika direaksikan dengan suatu reduktor) bilangan oksidasi kromium turun menjadi +3 dan produk yang diperoleh bergantung pada keadaan keasaman larutan.

Dalam larutan asam ion kromium direduksi menjadi ion Cr³⁺, dalam larutan sedikit basa produk reduksinya adalah Cr(OH)₃ yang tidak larut dan dalam larutan sangat basa ion kromat direduksi menjadi ion kromit (CrO₂^–). Persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut.

Larutan asam

6e + 14H⁺ + Cr₂O₇ → 2Cr³⁺ + 7H₂O

Larutan sedikit basa

3e + 4H₂O + CrO₄^2- → Cr(OH)₃ + 5OH^–

Larutan sangat basa

3e + 2H₂O + CrO₄^2- → CrO₂^– + 4OH^–

 

Baik Na₂CrO₇ (natrium kromat), K₂CrO₇ (kalium kromat), Na₂Cr₂O₇ (natrium dikromat) mapun K₂CrO₇ (kalium dikromat) bersifat higoskopis sehingga dapat membentuk tetra-, heksa-, dan dekahidrat.

Natrium kromat (Na₂CrO₄) digunakan sebagai inhibitor korosi dalam industri minyak bumi, sebagai reagen pencelupan dalam industri tekstil, sebagai pengawet kayu. Dengan memanfaatkan isotop Cr-51 dengan waktu paruh 27,8 hari, larutan natrium kromat (VI) digunakan dalam obat-obatan untuk penentuan volume sirkulasi sel darah merah, waktu kelangsungan hidup sel dan evaluasi kehilangan darah.

Campuran kalium dikromat dengan asam nitrat 35% diperoleh suatu larutan yang disebut larutan Schwerter’s yang digunakan untuk menguji keberadaan berbagai logam terutama perak. Perak murni mengubah larutan menjadi merah terang, perak sterling (paduan 92,5% perak dengan logam lain biasanya tembaga atau emas) mengubah larutan menjadi merah gelap, larutan menjadi berwarna coklat bila kandungan tembaga tinggi bahkan menjadi hijau.

 

SUMBER

James E. Brady. Kimia universitas asas dan struktur edisi keliama jilid 1.

Vogel Analisis Anorganik Kualitatif Makro Dan Semimikro (terjemahan Setiono & Pudjaatmaka) Edisi kelima.

Underwood, A. L & R. A Day, Jr. 1999. Analisis Kimia Kuantitatif (terjemahan A. Hadyana Pudjaatmaka) Edisi kelima. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Devy Agustyaningsih. 2010. Penetapan Kadar Kalium Permanganat Menggunakan Fotometer Sederhana Berbasis LED dan CdS Fotosel Detektor. Skripsi Universitas Negeri Malang Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Kimia.

Sumber internet

Wikipedia.org

uncp.edu/home/mcclurem/ptable/chromium/cr.htm

STOIKIOMETRI: rumus kimia, Rumus Empiris dan Rumus Molekul, persamaan reaksi, Hipotesis Avogadro

!!!!!!!!!TULISANNYA TIDAK BEGITU RAPI HARAP MAKLUM!!!!!!!!!!!!!!!

Rumus Kimia

                 Seperti yang telah disinggung rumus kimia merupakan salah satu ciri khas senyawa kimia. Rumus kimia suatu senyawa menyatakan lambang dan jumlah atom unsur yang menyusun suatu senyawa tanpa menyebut senyawa tersebut termasuk senyawa ionik atau kovalen. Rumus kimia sendiri terbagi menjadi rumus empiris dan rumus molekul.

                   Rumus molekul dan rumus empiris suatu senyawa hanya terjadi perbedaan jumlah atom, sedangkan atom unsur penyusun senyawa tetap. Namun demikian beberapa senyawa memiliki rumus molekul dan rumus empirisnya yang sama, misalnya H₂O (air) dan NH₃ (amoniak).

                  Jumlah atom dalam suatu rumus kimia menyatakan jumlah mol dari unsur terkait, jadi rumus kimia suatu senyawa merupakan perbandingan mol atom unsur penyusun senyawa tersebut. Dari perbandingan atom atau perbandingan mol ini dapat ditentukan perbandingan massa dan % massa dari unsur-unsur yang menyusun senyawa tersebut.

                   Untuk memperjelas hal ini perhatikan contoh berikut! misalnya vitamin C yang mengandung asam askorbat dengan rumus molekul C₆H₈O₆, maka:

· Rumus molekul C₆H₈O₆

· Perbandingan mol atom unsur

C : H : O = 6 : 8 : 6

· Perbandingan massa unsur

C : H : O = 6 x Ar. C : 8 x Ar.H : 6 x Ar.O

= (6 x 12) : (8 x 1) : (6 x 16)

= 72 : 8 : 96

· Jumlah perbandingan = Mr

72 + 8 + 96 = 176

· % massa masing-masing unsur

Berikut adalah rumus untuk menghitung % massa unsur dalam senyawa

Contoh soal menentukan kadar unsur dalam senyawa

Berapa persen (%) C, O, N dan H yang terdapat dalam urea, CO(NH₂)₂, jika diketahui Ar.C = 12, Ar.O = 16, Ar.N = 28 dan Ar.H =1?

Jawab

Langkah penyelesaian

1. Tentukan mol masing unsur-unsur dalam senyawa

Atom C = 1 mol

Atom O = 1 mol

Atom N = 2 mol

Atom H = 4 mol

2. Dari mol atom tentukan massa masing-masing unsur dalam senyawa dengan cara: kalikan dengan atom relatif (Ar) masing-masing atom

Atom C = 1 mol x 12 g/mol = 12 g

Atom O = 1 mol x 16 g/mol = 16 g

Atom N = 2 mol x 14 g/mol = 28 g

Atom H = 4 mol x 1 g/mol = 4 g

3. Jumlahkan massa semua atom yang telah diperoleh untuk memperoleh massa molekul (massa molekul relatif)

Atau dengan cara

H

4. Tentukan % massa masing-masing unsur dengan cara:

Massa masing-masing atom dibagi dengan massa semua atom dalam senyawa (massa molekul relatif) kemudian dikali 100%.

Dengan cara ini diperoleh:

Jika terdapat 120 Kg urea maka massa N adalah sebesar = 46, 67% x 120 Kg = 56 Kg.

Rumus Empiris dan Rumus Molekul

Rumus Empiris

                Rumus empiris adalah rumus kimia yang menyatakan perbandingan terkecil jumlah atom-atom pembentuk senyawa. Misalnya senyawa etena yang memiliki rumus molekul C₂H₄, maka rumus empiris senyawa tersebut adalah CH₂.

                 Dalam menentukan rumus empiris yang dicari terlebih dahulu adalah massa atau persentase massa dalam senyawa, kemudian dibagi dengan massa atom relatif (Ar) masing-masing unsur. artinya untuk menentukan rumus empiris yang perlu dicari adalah perbandingan mol dari unsur-unsur dalam senyawa tersebut.

 

Contoh

Suatu senyawa mengandugn 64,6 g natrium, 45,2 g belerang dan 90 g oksigen. Jika diketahui Ar.N = 23, Ar.S = 32, ddan Ar.O = 16. Maka tentukan rumus empiris senyawa tersebut?

Jawab

Jadi rumus empiris senyawa tersebut adalah Na₂SO₄.

Rumus Molekul

                 Rumus molekul adalah rumus kimia yang menyatakan jenis dan jumlah atom yang menyusun suatu senyawa. Misalnya: C₂H₄ (etena), CO(NH₂)₂ (urea) dan asam asetat atau asam cuka (CH₃COOH). Rumus molekul dapat didefinisikan sebagai rumus kimia yang menyatakan perbandingan jumlah dan jenis atom sesungguhnya dari suatu senyawa.

               Dari rumus molekul asam cuka diketahui bahwa rumus molekul tersebut tidak ditulis C₂H₄O₂. Beberapa alasan rumus molekul asam cuka tidak ditulis demikian yaitu

1. Untuk membedakan dengan senyawa lain yang memiliki jumlah atom penyusun yang sama misalnya metil format (HCOOCH₃).

2. Rumus molekul menggambarkan struktur molekul. Artinya dari rumus molekul kita dapat menunjukan atom-atom saling berikatan. Pada molekul asam cuka atom C yang pertama mengikat 3 atom H dan 1 atom C berikutnya dan atom C berikunya mengikat 2 atom O kemudian 1 atom O mengikat 1 atom H.

Contoh soal menentukan rumus molekul dari rumus empiris

               200 g senyawa organik mempunyai massa molekul relatif = 180, senyawa ini terdiri dari 40% karbon, 6,6% hidrogen dan sisanya adalah oksigen. Jika diketahui Ar.C = 12, Ar.H = 1, dan Ar.O = 16. Maka tentukan rumus molekul senyawa ini?

Jawab

Jadi rumus empiris senyawa tersebut adalah CH₂O

Dari rumus molekul yang telah diperoleh maka rumus molekul dapat ditentukan sbagai berikut

CH₂O)n

(Ar C x n) + (2.Ar H x n) + (Ar.O) = Mr senyawa

12n + 2n + 16n = 180

30n = 180

n = 6

jadi rumus molekulnya adalah C₆H₁₂O₆.

Menentukan Rumus Empiris dan Rumus Molekul Berdasarkan Ar dan Mr

             Tentukan rumus molekul yang dimiliki senyawa dengan umus empiris CH, jika diketahui Mr senyawa tersebut adalah 78?

Jawab

Mr senyawa = (CH)n

78 = (12 + 1)n

78 = 13n

n = 6

jadi rumus molekul yang dimiliki senyawa tersebut adalah (CH)n = C₆H₆.

 

Contoh Soal

               Massa molekul relatif suatu senyawa organik yang memiliki rumus empiris CH₂O adalah 180, jika diketahui Ar.C= 12, Ar.H =1 Ar.O = 16, tentukan rumus molekul senyawa tersebut?

Jawab

Mr senyawa = (CH₂O)n

180 = (12 + 2+ 16)n

180 = 30n

n = 6

jadi rumus molekul yang miliki senyawa tersebut adalah (CH₂O)n = C₆H₁₂O₆

Persamaan Reaksi

              Seperti yang telah disinggung pada bab sebelumnya, bahwa perubahan kimia yang terjadi pada materi disebut juga reaksi kimia. Reaksi kimia yang terjadi dapat berlangsung secara eksoterm dan endoterm. Reaksi berlangsung secara eksoterm bila reaksi yang terjadi disertai pembebasan sejumlah energi, sedangkan kebalikan dari reaksi eksoterm disebut reaksi endoterm. Energi yang terlibat dapat berupa energi cahaya, energi panas dan energi-energi yang lainnya.

                Pada reaksi kimia terdapat zat awal yang belum mengalami perubahan yang disebut reaktan atau pereaksi dan zat yang telah mengalami perubahan yang disebut produk atau zat hasil reaksi. Zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia dapat berupa unsur dan senyawa. Rekasi yang dimaksud disini bukan reaksi fisi atau reaksi fusi, sehingga zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah zat-zat yang sama.

                Reaksi kimia yang terjadi biasanya tulis dalam bentuk persamaan reaksi. Persamaan reaksi merupakan pernyataan yang mengungkapkan atau menggambarkan suatu proses kimia dengan menggunakan rumus kimia. Karena itu penulisan persamaan reaksi harus dapat menyatakan fenomena kimia yang sebenarnya, dimana zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasil reaksi harus tergambarkan dengan jelas. Agar lebih jelas perhatikan reaksi yang terjadi antara gas hidrogen dan gas oksigen untuk membentuk air, yang digambarkan sebagai berikut:

Keterangan:

· tanda panah menunjukan arah reaksi. Dibaca membentuk atau menghasilkan atau bereaksi menjadi.

· Huruf kecil dalam tanda kurung yang setelah rumus kimia (yang ditulis miring) menyatakan wujud zat. Wujud zat dinyatakan dengan singkatan yakni

§ s (solid) untuk zat berwujud padat

§ l (liquid) untuk zat berwujud cair

§ g untuk zat berwujud gas

§ aq (aqueous, baca: akues) untuk zat yang larut dalam air.

· Bilangan yang mendahului rumus kimia (2 pada H₂, 1 pada O₂ dan 2 pada H₂O) disebut koefisien reaksi. Koefisien reaksi untuk menyetarakan jumlah atom atau jumlah molekul atau jumlah ion sebelum dan sesudah reaksi.

 

             Pada contoh di atas dapat diketahui bahwa jumlah atom sebelum dan sesudah reaksi adalah sama, hal ini disebut persamaan setara. Berikut adalah penjumlahannya:

· Jumlah atom H di ruas kiri = jumlah atom H di ruas = 4

· Jumlah atom O di ruas kiri = jumlah atom O di ruas = 2

Untuk keperluan tertentu, persamaan reaksi dibubuhkan atribut lain. Berikut adalah beberapa atribut yang biasa ditemukan pada persaaman reaksi:

· Warna zat

· Δ ada bawah atau atas anak panah= tanda proses pemanasan

·  = tanda kesetimbangan

· ΔH = harga perubahan entalpi

· E° = harga potensial elektrode

Tujuan dan Penyetaraan Persamaan Reaksi

             Tujuan dari penyetaran persamaan reaksi yaitu untuk memenuhi hukum kekekalan massa atau hukum Lavoisier dan teori atom Dalton. Hukum kekealan massa berbunyi “dalam sistem tertutup massa zat sebelum dan setelah reaksi adalah tetap” dan tori atom dalton menyatakan “dalam reaksi kimia tidak ada atom yang hilang atau tercipta tetapi hanya terjadi penataan ulang”. Artinya jumlah dan jenis atom dalam reaksi kimia adalah tetap atau sama.

              Agar jumlah dan jenis atom yang terdapat pada reaktan dan produk tetap maka pada persamaan reaksi masing-masing spesi yang terlibat dalam reaksi kimia diberi koefisien yang sesuai. Seperti pada contoh pembentukan H₂O koefisien reaksi menyatakan jumlah atom, jumlah ion ataupun jumlah molekul, namun selain itu kofisien reaksi juga menyatakan mol zat yang terlibat dalam reaksi kimia. Misalnya contoh pembentukan air:

                 Koefisien yang dimiliki menyetakan 2 mol gas hidrogen bereaksi dengan 1 mol gas oksigen membentuk 2 mol air atau 2 molekul gas hidogen bereaksi dengan 1 molekul gas oksigen membentuk 2 molekul air.

 

Berikut adalah langkah-langkah menulis persamaan reaksi dan penyetaraannya

              Misalnya logam aluminium bereaksi dengan gas O₂ membentuk aluminium oksida. Tulislah persamaan reaksi dan penyetaraannya?

1) Menulis rumus kimia atau lambang unsur dari reaktan dan produk dengan wujud masing-masing spesies.

2) Tetapkan koefisien salah satu spesi sama dengan 1 (biasanya spesi yang rumus kimianya lebih kompleks).

Pada reaksi di atas spesi yang lebih kompleks adalah Al₂O₃ = 1

3) Setarakan unsur yang terkait langsung dengan zat yang telah diberi koefisien 1.

Koefisien Al₂O₃ = 1

Maka Al diruas kanan = 2

Al diruas kiri = 1

Agar jumlah atom Al pada kedua ruas sama maka Al pada ruas kiri diberi kofisien 2. Mka persamaan reaksinya menjadi:

Atom O

Koefisien Al₂O₃ = 1

Maka atom O diruas kanan = 3

Jumlah atom O diruas kiri = 2

Agar jumlah atom O pada kedua ruas sama maka atom O pada ruas kiri diberi koefisien 3/2. Persamaan reaksinya menjadi:

Agar koefisien tidak dalam bentuk pecahan koefisien pada kedua ruas dikalikan dengan satu bilangan sehingga memberikan suatu bilangan bulat. Agar diperoleh bilangan bulat maka kedua ruas dikali 2, sehingga diperoleh persamaan reaksi yang setara dengan koefisien dalam bentuk bilangan bulat:

4) Biasanya oksigen disetarakan paling terakhir jika masih terdapat unsur-unsur lain.

Contoh

Reaksi gas metana (CH₄) dengan gas oksigen membentuk gas karbon dioksida dan uap air. Tulislah persamaan reaksi dan setarakan persamaan reaksi tersebut?

Jawab

1. Menulis rumus kimia atau lambang unsur dari reaktan dan produk dengan wujud masing-masing spesies.

2. Tetapkan koefisien salah satu spesi sama dengan 1 (biasanya spesi yang rumus kimianya lebih kompleks). Sedangkan koefisien yang lainnya disetarakan huruf sebagai kofisien sementara.

CH₄ = 1, koefisien zat yang lain disetarakan dengan huruf, maka persamaan reaksinya menjadi:

3. Setarakan unsur yang terkait langsung dengan zat yang telah diberi koefisien 1.

Dari reaksi tersebut unsur yang beriktan langsung dengan zat telah diberi koefisien 1 adalah C dan H.

penyetaraan atom C

Atom C diruas kiri = 1

Atom C diruas kanan = b

Maka jumlah atom C diruas kanan = b = 1

Penyetaraan atom H

Jumlah atom H di ruas kiri = 4

Jumlah atom H di ruas kanan = 2c

Maka jumlah atom H di ruas kanan atau harga koefisien c = 2c = 4, c = 2

Dari penyetaraan ini maka persamaan reaksi menjadi

4. Setarakan atom O

Jumlah atom O di ruas kanan = 2 + 2 = 4

Jumlah atom O di ruas kiri = 2a

Maka jumlah atom O di ruas kiri atau harga koefisien a = 2a = 4, a = 2

Maka persamaan reaksinya menjadi:

Catatan: koefisien 1 biasanya tidak ditulis, penulisan du atas dan untuk penyetaraan reaksi selanjutnya hanya untuk memberikan gambaran mengenai tahap-tahap penyetaraan saja.

 

Contoh

              Reaksi besi(III) oksida dengan larutan asam sulfat membentuk besi(III) sulfat dan air. Tulislah persamaan reaksi dan setarakan persamaan reaksi tersebut?

Jawab

1. Menulis rumus kimia atau lambang unsur dari reaktan dan produk dengan wujud masing-masing spesies.

2. Tetapkan koefisien salah satu spesi sama dengan 1 (biasanya spesi yang rumus kimianya lebih kompleks). Sedangkan koefisien yang lainnya disetarakan huruf sebagai kofisien sementara.

Koefisien Fe₂(SO₄)₃ = 1 dan koefisien yang lain menggunakan huruf. Persamaan reaksi menjadi:

3. Setarakan unsur yang terkait langsung dengan zat yang telah diberi koefisien 1.

Dari reaksi tersebut unsur yang beriktan langsung dengan zat telah diberi koefisien 1 adalah Fe, S dan O. Namun O disetarakan terakhir karena unsur O terdapat di lebih dari dua zat.

Penyetaraan atom Fe

Jumlah atom Fe di ruas kiri = 2a

Jumlah atom Fe di ruas kanan = 2

Maka jumlah atom Fe diruas kiri atau harga koefisien a = 2a = 2, a = 1

Penyetaraan atom S

Jumlah atom S di ruas kiri = b

Jumlah atom S di ruas kanan = 3

Maka jumlah atom S di ruas kiri atau harga koefisien b = 3

Persamaan reaksinya menjadi:

4. Setarakan atom lainnya. Atom O disetarakan setelah semua atom setara.

Penyetaraan atom H

Jumlah atom H di ruas kiri = 6

Jumlah atom H di ruas kanan = 2c

Maka jumlah atom H di ruas kanan atau harga koefisien b = 2c = 6, c = 3

Persamaan reaksinya menjadi:

5. Setarakan atom O. Karena semua atom telah setara, maka oksigen seharusnya telah setara juga. Untuk meyakinkan jumlah atom O pada kedua ruas telah setara, maka dilakukan penjumlahan atom O pada kedua ruas.

Jumlah atom O di ruas kiri = 3 + 12 = 15

Jumlah atom O di ruas kanan = 12 + 3 = 15.

Dari penjumlahan ini, terbukti jumlah atom O pada ruas kiri dan ruas kanan telah setara. Jadi persamaan reaksi setaranya adalah sebagai beriktu:

 

Contoh

               Reaksi antara tembaga dengan larutan asam nitrat encer menghasilkan tembaga(II) sulfat, gas nitrogen oksida dan air. Tulislah persamaan reaksi dan setarakan persamaan reaksi tersebut?

Jawab

1. Menulis rumus kimia atau lambang unsur dari reaktan dan produk dengan wujud masing-masing spesies.

 

2. Tetapkan koefisien salah satu spesi sama dengan 1 (biasanya spesi yang rumus kimianya lebih kompleks). Sedangkan koefisien yang lainnya disetarakan huruf sebagai kofisien sementara.

Koefisien Cu(NO₃)₂ = 1, dan koefisien yang lain menggunakan huruf. Persamaan reaksi menjadi:

3. Setarakan unsur yang terkait langsung dengan zat yang telah diberi koefisien 1.

Pada reaksi di atas, hanya Cu yang dapat langsung disetarakan yaitu a = 1. Untuk unsur yang lainnya walaupun terkait langsung dengan Cu(NO₃)₂ tetapi tidak dapat langsung disetarakan karena terdapat di lebih dari dua zat yang belum mempunyai harga korfisien. Maka untuk menyetarakannya ikuti persamaan-persamaan berikut:

· Menyetarakan atom N : b = 2 + c ……………………… (1)

· Menyetarakan atom H : b = 2d …………………………. (2)

· Menyetarakan atom O : 3b = 6 + c + d ……………… (3)

Dari persamaan-persamaan di atas nyatakan nilai c dan d dalam b, sebagai berikut:

· Dari persamaan (1), b = 2 + c berarti c = b – 2

· Dari persamaan (2), b = 2d berarti d = 0,5 b

Substitusikan nilai c cdan d ke dalam persamaan (3)

3b = 6 + c + d

3b = 6 + b – 2 + 0,5 b

1,5b = 4

b =

nilai b yang telah diperoleh di substitusikan ke persamaan (1) dan (2) untuk memperoleh nilai c dan d. Maka nilai c dan d berturut-turut adalah     

Maka persamaan reaksinya menjadi:

karena masih dalam bentuk pecahan maka dikalikan 3 sehingga diperoleh koefisien dalam bentuk bilangan bulat.

Sifat persamaan reaksi

a. Jenis unsur-unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama

b. Jumlah masing-masing atom sebelum dan sesudah reaksi selalu sama

c. Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol. Khusus untuk yang berwujud gas perbandingan koefisien menyatakan perbandingan volume pada suhu den tekanannya sama.

Stoikiometri Reaksi

Hubungan mol dengan koefisien reaksi

              Seperti yang telah dijelaskan pada bagian-sebelumnya, koefisien zat dalam suatu persamaan reaksi menyatakan jumlah mol zat itu. Oleh sebab itu jumlah mol zat atau massa zat yang terlibat dalam suatu reaksi dapat ditentukan. Aspek kuantitatif zat-zat yang terlibat dalam dalam reaksi inilah yang disebut stoikiometri reaksi. Stoikiometri reaksi ini sangat diperlukan terutama dalam merencanaakan banyaknya zat yamg akan dihasilkan dari suatu reaksi kimia dalam industri maupun dalam laboratorium.

                    Dengan mengeahui koefisien persamaan reaksi maka jumlah mol suatu zat dalam persamaan reaksi telah diketahui. Mol zat yang telah diketahui dapat digunakan untuk menentukan massa zat yang diperlukan dalam suatu reaksi. Karena hal tersebut koefisien reaksi disebut sebagai dasar stoikiometri reaksi.

 

Contoh

Logam aluminium yang dilarutkan ke dalam asam sulfat menghasilkan aluminium sulfat dan gas hidrogen, sesuai reaksi berikut:

Berapa mol mol gas hidrogen yang dihasilkan jika digunakan 0,5 mol aluminium yang dilarutkan dalam asam sulfat?

Jawab

artinya dengan melarutkan 0,5 mol aluminium menghasilkan 0,75 mol gas hidrogen.

Dari mol gas hidrogen yang telah diketahui dapat ditentukan massa hidrogen yang dihasilkan. Massa hidrogen dapat ditentukan dengan cara mengalikan mol hidrogen yang diperoleh dengan Mr.H₂.

 

Contoh

Perhatikan reaksi berikut:

Berapa volume gas hidrogen (STP) yang terbentuk jika digunakan 5,4 gram Al? (Ar Al = 27)

Jawab

a) Setarakan reaksi kimia yang terjadi jika persamaan reaksi belum setara. Pada persamaan reaksi di atas telah setara sehingga tidak perlu disetarakan.

b) Menyatakan jumlah mol zat yang diketahui, yakni aluminium.

c) Menentukan jumlah mol zat yang ditanyakan yakni gas H₂.

d) Menentukan volume gas H₂ yang dihasilkan

V = n x Vm

= 0,3 mol x 22,4 L mol‾¹ = 6,72 L.

Hipotesis Avogadro dan Hubungan Volume dengan Koefisien Reaksi

                  Pada tahun 1811, Ameo Avogadro mengemukakan sebuah hipotesis yang mengatakan: “pada tekanan (P) dan suhu (T) yang sama, gas-gas yang memiliki volume sama mengandung jumlah molekul (jumlah mol) yang sama pula”.

Artinya pada P dan T sama, perbandingan volume gas-gas yang terlibat dalam suatu reaksi sama dengan perbandingan jumlah mol zat yang terlibat dalam reaksi tersebut. Karena pada persamaan reaksi, koefisien menyatakan jumlah mol zat, maka volume gas yang terlibat dalam suatu reaksi sama dengan koefisien zat itu.

Hubungan antara koefisien suatu zat dengan volume dapat dirumuskan sebagai berikut:

Contoh

            Pada suhu dan tekanan tertentu 0,5 mol gas oksigen volumenya adalah 2 liter. Hitunglah volume dari 1,5 mol gas hidrogen pada suhu dan tekanan yang sama dengan gas oksigen tersebut

Jawab

 

Contoh

              Tentukan berapa volume gas belerang trioksida (SO₃) yang dihasilkan dan berapa volume gas O₂ yang dibutukan, jika direaksikan 1 liter gas belerang dioksida (SO₂) dengan gas oksigen?

Jawab

Persamaan reaksi

SO₂(g) + O₂(g)                       2SO₃(g)

SO₂ yang bereaksi = 1 liter