STOIKIOMETRI LARUTAN

A. PERSAMAAN ION

Suatu cara pemaparan reaksi kimia yang melibatkan larutan elektrolit disebut persamaan ion. Dalam persamaan ion, zat elektrolit kuat dituliskan sebagai ion-ionnya yang terpisah, sedangkan elektrolit lemah, gas, dan zat padat tetap ditulis sebagai molekul atau senyawa netral tak terionkan.

contoh soal

Tulislah reaksi rumus dan reaksi ion untuk reaksi ;

karbon dioksida dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium karbonat dan air.

jawab :

CO_2(g) + NaOH_(aq) Na₂CO_3(aq) + H₂O_{(l) (belum setara)}

CO_2(g) + 2NaOH_(aq) Na₂CO_3(aq) + H₂O_{(l) (setara)}

Keterangan : NaOH dan Na2CO3 tergolong elektrolit kuat, maka ;

Persamaan ion lengkap :

CO_2(g) + 2Na⁺_(aq) + 2OH^-_(aq) 2Na⁺_(aq) +CO₃^2-_(aq) + H₂O_(l)

Persamaan ion bersih :

CO_2(g) + 2OH^-_(aq) CO₃^2-_(aq) + H₂O_(l)

B. SIFAT BERBAGAI MACAM ZAT

Ada tidaknya reaksi dapat diketahui melalui pengamatan. Namun demikian, jika mengetahui sifat-sifat zat yang dicampurkan, kita dapat menentukan terjadi-tidaknya reaksi. Untuk dapat meramalkan reaksi dalam larutan elektrolit, perlu pemahaman tentang berbagai hal berikut :

1. Jenis zat yang direaksikan

2. Kelarutan elektrolit

3. Kekuatan elektrolit

4. Senyawa-senyawa hipotesis

5. Deret keaktifan logam

1. Jenis Zat Pereaksi

a. Asam

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)

H₂SO_4(aq) 2H⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq)

b. Basa

Basa adalah zat-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(aq) Ca²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq)

c. Garam

Garam adalah suatu senyawa ion yang terdiri dari kation basa dan anion asam.

contoh :

NaCl, Ca(NO₃)₂, dan Al2(SO₄)₃

NaCl(aq) Na⁺(aq) + Cl^-(aq)

Ca(NO₃)₂(aq) Ca²⁺(aq) + 2NO₃^-(aq)

Al₂(SO₄)₃(aq) 2Al³⁺(aq) + 3SO4^2-(aq)

d. Oksida Basa dan Oksida Asam

Senyawa yang tersusun dari suatu unsur dengan oksigen disebut oksida. Bergantung pada jenis unsurnya (logam atau nonlogam), oksida dapat dibedakan atas oksida logam dan oksida nonlogam. Oksida logam yang bersifat basa disebut oksida basa. Oksida nonlogam yang bersifat asam disebut oksida asam.

1. Oksida Basa

Oksida basa tergolong senyawa ion, terdiri dari kation logam dan anion oksida (O2-).

contoh :

Na₂O dan CaO

Na₂O mengandung ion Na⁺ dan O^2-, sedangkan CaO terdiri dari ion Ca²⁺

dan O^2-

2. Oksida Asam

Oksida asam merupakan senyawa molekul dan dapat bereaksi dengan air membentuk asam.

contoh :

Oksida Asam	Rumus Asam
SO2	H2SO3
SO3	H2SO4
N2O3	HNO2
N2O5	HNO3

e. Logam

Logam bertindak sebagai spesi yang melepas elektron. Pelepasan elektron akan menghasilkan ion logam. Jumlah elektron yang dilepaskan bergantung pada bilangan oksidasi logam tersebut.

contoh :

Natrium melepas 1 elektron membentuk ion Na⁺

Kalsium melepas 2 elektron membentuk ion Ca2⁺

2. Kelarutan Elektrolit

Semua asam mudah larut dalam air. Adapun basa dan garam ada yang mudah larut dan ada pula yang sukar larut.

3. Kekuatan Elektrolit

Asam basa yang tergolong elektrolit kuat adalah :

Asam kuat : HCl, H₂SO₄, HNO₃, HBr, HI, dan HClO₄

Basa kuat : NaOH, KOH, Ba(OH)₂, Sr(OH)₂, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂

(semua basa dari golongan IA dan IIA, kecuali Be(OH)₂).

4. Senyawa-senyawa Hipotesis

Beberapa senyawa yang tidak stabil dan peruraiannya adalah :

a. Asam

Asam karbonat (H₂CO₃) H₂O_(l) + CO_2(g)

Asam nitrit (HNO₂) H₂O_(l) + NO_(g) + NO_2(g)

b. Basa

Amonium hidroksida (NH₄OH) H₂O_(l) + NH_3(g)

Perak hidroksida (2AgOH) Ag₂O_(s) + H₂O_(l)

c. Garam

Besi (III) iodida (2FeI₃) 2FeI_2(aq) + I_2(s)

Tembaga iodida (2CuI₂) 2CuI_2(s) + I_2(s)

5. Deret Keaktifan Logam

Logam mempunyai kereaktifan yang berbeda-beda. Urutan kereaktifan dari beberapa logam, 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

Sebelah kiri (H) lebih aktif dibandingkan sebelah kanan (H)

C. BERBAGAI JENIS REAKSI DALAM LARUTAN ELEKTROLIT

1. Reaksi-Reaksi Asam-Basa

a. Reaksi Asam dengan Basa

ASAM + BASA GARAM + AIR

b. Reaksi Oksida Basa dengan Asam

OKSIDA BASA + ASAM GARAM + AIR

c. Reaksi Oksida Asam dengan Basa

OKSIDA ASAM + BASA GARAM + AIR

d. Reaksi Amonia dengan Asam

NH3 + ASAM GARAM AMONIUM

2. Reaksi Pergantian (Dekomposisi) Rangkap

Reaksi pergantian (dekomposisi) rangkap dapat dirumuskan sebagai berikut :

AB + CD AD + CB

Senyawa AB dan CD dapat berupa asam, basa atau garam. Reaksi dapat berlangsung apabila AD atau CB atau keduanya memenuhi paling tidak satu dari kriteria berikut :

1. sukar larut dalam air

2. merupakan senyawa yang tidak stabil

3. merupakan elektrolit yang lebih lemah dari AB atau CD

3. Reaksi Redoks

Reaksi redoks adalah reaksi yang disertai perubahan bilangan oksidasi.

a. Reaksi Logam dengan Asam Kuat Encer (ex : HCl dan H₂SO₄)

LOGAM + ASAM KUAT ENCER GARAM + GAS H₂

b. Reaksi Logam dengan Garam

LOGAM L + GARAM MA GARAM LA + LOGAM M

Reaksi hanya akan berlangsung jika logam L terletak di sebelah kiri logam M dalam deret keaktifan logam (logam L lebih aktif daripada logam M).

D. STOIKIOMETRI REAKSI DALAM LARUTAN

1. Hitungan Stoikiometri Sederhana

mol = massa (gram) M = mol

Mr v (liter)

2. Hitungan Stoikiometri dengan Pereaksi Pembatas

Jika zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu dari zat itu akan habis lebih dahulu. Zat yang habis lebih dahulu itu kita sebut pereaksi pembatas.

contoh soal :

Hitunglah massa endapan yang terbentuk dari reaksi 50ml timbel(II) nitrat 0.1M dengan 50ml KI 0.1M (Pb = 207 ; I = 127)

jawab :

· Pb(NO₃)₂(aq) + 2KI(aq) PbI₂(s) + 2KNO₃(aq)

menentukan pereaksi pembatas

jumlah mol Pb(NO₃)₂ = 50ml x 0.1M

= 5 mmol

jumlah mol KI = 50ml x 0.1M

= 5 mmol

mol Pb(NO₃)₂ = 5/1 = 5

koefisien Pb(NO₃)₂

mol KI = 5/2 = 2.5

koefisien KI

pereaksi pembatas adalah KI karena hasil pembagi KI lebih kecil

· Jumlah mol PbI₂ (endapan) yang terbentuk dibandingkan dengan jumlah mol pereaksi pembatas.

Mol PbI₂ = ½ x mol KI

= ½ x 5 mmol

= 2.5 mmol

massa PbI₂ = 2.5 mmol x 461 gr/mol

= 1152.5 mg

= 1.1525 gram

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.

contoh soal :

Sebanyak 5.1 gram campuran CaO – Ca(OH)₂ memerlukan 150ml HCl 1M. Tentukanlah susunan campuran tersebut.

jawab :

CaO_(s) + 2HCl_(aq) CaCl_2(aq) + H₂O_{(l) …………………………………………... (1)}

Ca(OH)_2(s) + 2HCl_(aq) CaCl_2(aq) + 2H₂O_{(l) …………………………………… (2)}

misalkan massa CaO = x gram

dan massa Ca(OH)₂ = (5.1 – x), maka

mol CaO = x gr

56 gr/mol

mol Ca(OH)₂ = (5.1 – x)

74 gr/mol

mol HCl = 0.15 liter x 1M

= 0.15 mol

mol HCl untuk reaksi (1) = 2 x mol CaO

= 2 x x/56 mol

= x/28 mol

mol HCl untuk reaksi (2) = 2 x mol Ca(OH)₂

= 2 x (5.1 – x) mol

74

= (5.1 – x) mol

37

Persamaan : x + (5.1 – x) = 0.15

28 37

37x + 142.8 -28x = 155.4

9x = 12.6

x = 1.4

Jadi, susunan campuran adalah :

CaO = x gram = 1.4 gram

Ca(OH)₂ = (5.1 – x) gram = 3.7 gram

E. TITRASI ASAM BASA

Reaksi penetralan asam-basa dapat digunakan untuk menentukan kadar (konsentrasi) berbagai jenis larutan, khususnya yang terkait dengan reaksi asam-basa. Proses penetapan kadar larutan dengan cara ini disebut titrasi asam-basa.

Sejumlah tertentu larutan asam dengan volume trtentu dititrasi dengan larutan basa yang telah diketahui konsentrasinya menggunakan indikator sebagai penunjuk titik akhir titrasi. Titik ekivalen dapat diketahui dengan bantuan indikator (tepat habis bereaksi). Titrasi dihentikan tepat pada saat indikator menunjukkan perubahan warna, saat indikator menunjukkan perubahan warna disebut titik akhir titrasi.