Konsep Stoikiometri

STOIKIOMETRI

Konsep Stoikiometri

Istilah Stoikiometri berasal dari bahasa yunani yaitu dari kata stoicheion yang berarti unsur dan metron yang berarti mengukur. Jadi stoikiometri berarti perhitungan kimia.

Salah satu konsep-konsep yang mendasari Stoikiometri yaitu :

* Massa atom relatif

* Jumlah partikel

* Konsep mol

Massa Atom, Jumlah Partikel, dan Mol

MASSA ATOM

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Struktur atom adalah satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya.

Partikel dasar atom adalah partikel-partikel pembentuk atom yang terdiri sebagai berikut :

1.    Proton

partikel pembentuk atom yang     mempunyai       massa sama dengan satu sma (satuan massa atom) dan bermuatan +1. 

2.    Neutron

partikel pembentuk atom yang     bermassa satu sma (amu) dan netral. 

3.    Elektron

partikel pembentuk atom yang tidak     mempunyai massa dan bermuatan -1 

Massa atom dibagi menjadi dua, yaitu :

Ø Massa atom relatif (Ar)

Ø Massa molekul relatif (Mr)

Massa Atom Relatif (Ar)

Massa atom relatif (Ar) Perbandingan massa satu atom dengan massa atom standar.
Massa atom relatif (Ar) dari unsur X adalah:
Ar X = massa 1 atom X massa 1 atom H atau Ar X

= massa 1 atom X 1/16 massa 1 atom O

Sehingga secara umum Ar di definisikan sebagai berikut :
 Ar X = massa 1 atom X 1/12 massa 1 atom C-12

Contoh soal

Bila Ar Fe = 55,845wd sma dan massa 1 atom 12c

1,99 x 10²³ g

tentukanlah massa 1 atom besi.

Penyelesaian :

Ar Fe= massa rata-rata 1 atom Fe 1/12 massa 1 atom c-12

= Ar Fe x 1/12 xmassa 1 atom c-12

= 55,845 x 1/12 x 1,99 x 10²³ g

= 9,26 x 10²³ g

Jadi, massa 1 atom besi = 9,26 x 10²³ g

Massa Molekul Relatif (Mr)

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

Contoh Soal
Hitunglah Mr CaBr2 bila

        Ar Ca = 40,078 dan Ar Br = 79,904
Penyelesaian :
Mr CaBr2  = (1 x Ar Ca )+ (2 x Ar Br)

                                = (1 x 40,078) + (2 x 79,904)
                        = 40,078 + 159,808

                                = 199,886 sma
Jadi, Mr CaBr2 = 199,889 sma

Jumlah Partikel Zat

1. Hukum Avogadro

        Hukum Avogadro menyatakan bahwa: “Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas sesuai dengan perbandingan jumlah partikelnya.” Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

        Contoh penerapan hukum Avogadro:
8 Liter gas oksigen (O₂) mengandung 1.24 x 10²³ molekul oksigen. Jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama, berapakah jumlah molekul yang terkandung dalam 4 Liter gas hidrogen (H₂)?
Penyelesaian:

        Jumlah molekul H₂ = 0,62 x 10²³ = 6,2 x 10²²
Jadi, jumlah molekul H₂ dalam 4 Liter gas hidrogen adalah 6,2 x 10²² molekul.

2. Menentukan Jumlah Partikel Zat
Untuk menentukan jumlah partikel yang terkandung dalam suatu zat digunakan bilangan Avogadro. Bilangan ini disimbolkan dengan “L”. Nama Avogadro sendiri diberikan sebagai bentuk penghormatan kepada seorang ilmuwan Italia bernama Amadeo Avogadro. Avogadro adalah orang yang pertama kali mengusulkan perlunya satuan jumlah partikel. Sementara itu simbol “L” merupakan penghomatan kepada orang yang pertama kali menghitung jumlah partikel suatu zat, yaitu J.Loschmidt.
Bilangan Avogadro ini memiliki nilai L = 6.02 x 10²³.
Pada hasil perhitungannya dihasilkan 1 mol zat = 6.02 x 10²³. Dengan kata lain, 1 mol zat mengandung 6.02 x 10²³ jumlah partikel. Berdasarkan hubungan mol dan jumlah partikel ini, maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

Jadi, untuk menentukan jumlah partikel dapat digunakan persamaan berikut.
x = nL atau Jumlah partikel = mol x bilangan avogadro

Contoh soal

Coba tentukan jumlah partikel yang terkandung dalam 5 mol besi.

Penyelesaian:
Menentukan komponen yang diketahui dan ditanyakan:
Diketahui 5 mol besi
Ditanyakan jumlah partikel yang terkandung dalam besi tersebut.

Memasukkan komponen tersebut ke dalam persamaan dan menentukan jumlah partikel besi:

         X = nL

            = 5 mol x 6,02 x 10²³
            = 30,1 x 10²³ = 3,01 x 10²⁴

Jadi, jumlah partikel besi yang terkandung dalam 5 mol besi adalah

3,01 x 10²⁴ atom besi.

Catatan: Partikel penyusun zat bisa berupa atom, molekul, atau ion.

KONSEP MOL

Pengertian mol

1 mol = 6,02 x  (= 602 milyar triliyun)

Kita telah mengetahui bahwa partikel materi (atom, molekul, atau ion) mempunyai ukuran yang sangat kecil. Oleh karena itu, sekecil apapun jumlah zat yang kita ambil akan mengandung sejumlah besar partikel. Misalnya, dalam setetes air terdiri dari sekitar  1,67 x  molekul (= 1,67 milyar triliun) untuk mengatasi penggunaan bilangan yang sangat besar ini, maka digunakan satuan jumlah khusus yaitu mol. Jadi mol merupakan suatu satuan jumlah, sama seperti lusin dan gross, hanya saja mol menyatakan jumlah yang jauh lebih besar. Kata mol berasal dari bahasa latin moles yang artinya sejumlah massa. Istilah molekul merupakan bentuk lain dari kata moles yang artinya sejumlah kecil massa.  

       

        1mol= 6,02 x 1023 (=602 milyar trilyun)

        Bilangan 6,02 x1023  ini disebut ketetapan Avogadro dan dinyatakan dengan lambang L

Hubungan antara mol, jumlah partikel, massa dan volume

A.  Hubungan Jumlah Mol dengan Jumlah Partikel

       JP = n x 6,02 x 10²³

        Keterangan:

JP    = Jumlah partikel

        N      = Jumlah mol

Contoh :

1.    Tentukan jumlah partikel (ion/ atom/molekul) yang terdapat dalam :

a.    1 mol Ca

b.    2 mol H₂O

Jawab :

Gunakan rumus : JP = n x 6,02 x 10²³

a. JP  = 1 mol x 6,02 x 10²³ atom/mol 

         = 6,02 x10²³ atom

b. JP = 2 mol x 6,02 x 10²³ molekul/mol 

        = 12,05 x 10²³ molekul

2. Tentukan Jumlah mol dari :

a. 3,01 x 1022 atom besi

b. 1,204 x 1023 molekul air

Jawab :

Rumus JP  =  n x 6,02 x 10²³ dapat ditata ulang untuk menghitung jumlah mol menjadi n= X dibagi L

B.     Hubungan Jumlah Mol dengan Massa Molar ( Ar / Mr ) dan Massa

        Telah diketahui bahwa satu mol adalah jumlah zat yang mangandung partikel (atom, molekul, ion) sebanyak atom yang terdapat dalam 12 gram karbon dengan nomor massa 12 (karbon-12,C-12). Sehingga terlihat bahwa massa 1 mol C-12 adalah 12 gram. Massa 1 mol zat disebut massa molar. Massa molar sama dengan massa molekul relatif (Mr) atau massa atom relatif (Ar) suatu zat yang dinyatakan dalam gram.

1.      Massa Atom Relatif (Ar)

        Perbandingan massa satu atom dengan massa atom standar disebut massa atom relatif (Ar). Karena atom sangat ringan, maka tidak dapat digunakan satuan g dan kg untuk massa atom, maka digunakan satuan massa atom (sma). 1 s.m.a = 1,66 x 10^-24 g

Saat ini penentuan massa atom relatif dan massa molekul relatif dilakukan dengan menggunakan spektrometer massa . Dengan alat ini, ternyata diketahui bahwa atom suatu unsur dapat memiliki massa yang berbeda-beda (disebut isotop). Pertama kali spektrometer massa dikembangkan oleh ahli fisika dari Inggris F. W. Aston pada tahun 1920.

Misalnya, untuk suatu unsur mempunyai dua macam isotop,  berlaku rumus:

Hubungan jumlah mol, massa dan massa molar dapat ditulis sebagai berikut :

       m = n x m_m 

Keterangan :

m     = Massa

n      = Jumlah mol

m_m    = Ar atau Mr

                  

Contoh :

 1.      Hitunglah massa dari :

        a.       2 mol atom magnesium

        b.      2 mol molekul magnesium hidroksida (Mg(OH)₂)

        (Ar H=1; Ar O=16; Ar Mg =24)

        Jawab :

a.                   m    = n x Ar

= 2 x Ar Mg

= 2 x 24
= 48 gram

        b.      m     = n x Mr

= 2 x Mr Mg(OH)2

= 2 x (Ar Mg + 2.Ar H + 2.Ar O)

                        = 2 x (24+2.1+2.16)

= 2 x 58

= 116 gram

C.    Hubungan Jumlah mol (n) dengan Volume molar gas (Vm)

       V = n x Vm

       Keterangan :

        V  = Volume gas

         n  = jumlah mol

        Vm = volume molar

        Adapun volume molar pada berbagai keadaan adalah sebagai berikut :

-         Pada suhu 0ºC, 1 atm, yang dikenal sebagai keadaan standart (STP), Vm = 22,4 L/mol

-         Pada suhu 25ºC, 1 atm, yang dikenal sebagai keadaan kamar (RTP), Vm = 24 L/mol

-         Pada suhu diluar STP & RTP, volume gas dapat ditentukan dengan persamaan gas ideal :

         

Hubungan jumlah mol dengan jumlah partikel, massa, volume dapat dirangkum sebagai berikut : 

#sumber referensi

Buku Kimia Dasar 1, penerbit Yrama Widya

        Disusun oleh : Yayan Sunarya