Beranda › Learning Hub › Kimia SMA › Stoikiometri
E

Stoikiometri: Hukum Dasar dan Perhitungan Kimia

Fase E · Kelas X · prasyarat yang diuji di TKA

Stoikiometri adalah “hitung-hitungan” kimia: berapa gram bahan yang diperlukan, berapa liter gas yang dihasilkan, dan bahan mana yang habis lebih dulu. Semua perhitungan itu bermuara pada satu besaran, yaitu mol. Dalam kurikulum terbaru seluruh stoikiometri dipelajari di Fase E, tetapi materi ini menjadi dasar hampir semua bab Fase F dan sering muncul di TKA Kimia.

📋Posisi dalam kurikulum

Panduan Mata Pelajaran Kimia 2025 mencatat bahwa stoikiometri, yang dulu dibagi antara Fase E dan F, kini seluruhnya disampaikan di Fase E — sebelum struktur atom dan ikatan kimia — agar murid membangun pemahaman kuantitatif tentang reaksi sejak awal. Guru Fase F diminta melakukan asesmen awal tentang stoikiometri karena materi lanjutan banyak bergantung padanya.

🎯Yang perlu kamu kuasai

  • Menerapkan hukum kekekalan massa, perbandingan tetap, perbandingan volume (Gay-Lussac), dan hipotesis Avogadro.
  • Mengubah massa, jumlah partikel, volume gas, dan konsentrasi larutan ke mol dan sebaliknya.
  • Menyetarakan persamaan reaksi dan memakai perbandingan koefisien.
  • Menentukan pereaksi pembatas, zat sisa, dan hasil reaksi.
  • Menentukan rumus empiris dan rumus molekul, kadar zat, dan air kristal.

📚Materi

1. Hukum-hukum dasar kimia

  • Kekekalan massa (Lavoisier): massa zat sebelum dan sesudah reaksi dalam sistem tertutup sama.
  • Perbandingan tetap (Proust): perbandingan massa unsur dalam suatu senyawa selalu tetap (dalam air, H : O = 1 : 8).
  • Perbandingan volume (Gay-Lussac): pada suhu dan tekanan sama, perbandingan volume gas-gas yang bereaksi sama dengan perbandingan koefisiennya.
  • Hipotesis Avogadro: pada suhu dan tekanan sama, gas-gas yang volumenya sama mengandung jumlah molekul yang sama.

2. Konsep mol

Satu mol berisi \( 6{,}02 \times 10^{23} \) partikel (bilangan Avogadro). Massa satu mol zat sama dengan \( A_r \) atau \( M_r \)-nya dalam gram.

Diagram dengan kotak MOL di tengah yang terhubung ke empat kotak: massa dalam gram dengan rumus n sama dengan m dibagi Mr, volume gas pada STP dengan n sama dengan V dibagi 22,4, jumlah partikel dengan n sama dengan N dibagi bilangan Avogadro, dan larutan dengan n sama dengan M kali V.
Peta konversi: dari besaran apa pun, ubah dulu ke mol.

Pada keadaan standar (STP, 0 °C dan 1 atm), 1 mol gas bervolume 22,4 L. Pada keadaan lain, pakai \( pV = nRT \) (\( R = 0{,}082 \) L atm/mol K). Konsentrasi molar \( M = n/V \) dengan V dalam liter.

3. Persamaan reaksi dan perbandingan koefisien

Persamaan reaksi disetarakan agar jumlah setiap atom di kiri dan kanan sama. Koefisien yang sudah setara adalah perbandingan mol (dan perbandingan volume untuk gas). Contoh pembakaran propana:

\[ \mathrm{C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O} \]

Setiap 1 mol propana memerlukan 5 mol oksigen dan menghasilkan 3 mol CO₂.

4. Pereaksi pembatas

Jika jumlah pereaksi tidak sesuai perbandingan koefisien, salah satu habis lebih dulu. Bagi mol setiap pereaksi dengan koefisiennya; nilai terkecil adalah pereaksi pembatas, yang menentukan jumlah produk. Pereaksi lain bersisa.

5. Rumus empiris, rumus molekul, dan kadar

Rumus empiris adalah perbandingan mol atom paling sederhana; rumus molekul adalah kelipatannya, \( (RE)_n \) dengan \( n = M_r / M_r(RE) \). Kadar unsur dalam senyawa:

\[ \%\,\text{unsur} = \frac{\text{jumlah atom} \times A_r}{M_r} \times 100\% \]

Pada analisis pembakaran senyawa CₓHᵧOz: massa C diperoleh dari CO₂ (\( 12/44 \)), massa H dari H₂O (\( 2/18 \)); jika jumlahnya lebih kecil daripada massa sampel, selisihnya adalah oksigen.

Penyelidikan sederhana

Reaksikan cuka dengan soda kue di dalam botol tertutup balon, lalu timbang sebelum dan sesudah. Massa tetap (kekekalan massa) selama gas tertampung. Ulangi tanpa balon: massanya berkurang karena CO₂ lepas. Hitung volume CO₂ dari massa soda kue yang habis.

✏️Contoh soal

Sebanyak 4,8 g pita magnesium (Ar Mg = 24) direaksikan dengan 100 mL HCl 2 M: \( \mathrm{Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2} \). Tentukan pereaksi pembatas, zat yang bersisa, dan volume H₂ pada STP.

\( n_{\mathrm{Mg}} = 4{,}8/24 = 0{,}2 \) mol; \( n_{\mathrm{HCl}} = 2 \times 0{,}1 = 0{,}2 \) mol.

Bagi dengan koefisien: Mg \( 0{,}2/1 = 0{,}2 \); HCl \( 0{,}2/2 = 0{,}1 \). Nilai terkecil: HCl pembatas.

\[ \text{Mg bereaksi} = 0{,}1\ \text{mol}, \quad \text{Mg sisa} = 0{,}1\ \text{mol} = 2{,}4\ \text{g} \]
\[ V_{\mathrm{H_2}} = 0{,}1 \times 22{,}4 = 2{,}24\ \text{L} \]
Periksa. Jumlah mol Mg dan HCl sama, tetapi HCl diperlukan dua kali lebih banyak — jadi HCl habis lebih dulu.
Jebakan. Membandingkan mol tanpa membagi dengan koefisien, lalu menyimpulkan keduanya habis bersamaan.

📝Latihan

Kerjakan di kertas, lalu buka jawabannya.

1. Berapa jumlah molekul dalam 9 g air (Mr = 18)?
\( n = 0{,}5 \) mol; jumlah molekul \( 0{,}5 \times 6{,}02 \times 10^{23} = 3{,}01 \times 10^{23} \).
2. Berapa liter oksigen (P, T sama) yang diperlukan untuk membakar sempurna 5 L gas propana?
Perbandingan koefisien C₃H₈ : O₂ = 1 : 5, jadi 25 L oksigen.
3. Batu kapur 25 g mengandung 80% CaCO₃ (Mr 100) direaksikan dengan HCl berlebih. Berapa volume CO₂ pada STP?
CaCO₃ = 20 g = 0,2 mol, CO₂ = 0,2 mol = 4,48 L.
4. Hitung kadar nitrogen dalam urea CO(NH₂)₂ (Mr 60, Ar N = 14).
\( \dfrac{2 \times 14}{60} \times 100\% \approx 46{,}7\% \).
5. Senyawa hidrokarbon 2,2 g dibakar menghasilkan 6,6 g CO₂ dan 3,6 g H₂O. Mr senyawa 44. Tentukan rumus molekulnya.
C = 1,8 g (0,15 mol), H = 0,4 g (0,4 mol); total 2,2 g, jadi tanpa oksigen. C : H = 3 : 8, rumus empiris C₃H₈ (Mr 44) = rumus molekul.
6. Pada P dan T sama, 1 L O₂ bermassa 1,6 g dan 2 L gas X bermassa 5,6 g. Berapa Mr gas X?
1 L berisi 0,05 mol, jadi 2 L berisi 0,1 mol gas X. \( M_r = 5{,}6/0{,}1 = 56 \).

🎯Latihan TKA untuk topik ini

Soal-soal berikut dari latihan TKA Kimia SMA menguji materi di halaman ini. Kerjakan langsung di halaman soal, lalu buka pembahasannya.

  • Paket 1 · Soal 4 PG — Menentukan massa pupuk yang diperlukan berdasarkan persen massa unsur dalam senyawa.
  • Paket 1 · Soal 5 PGK Kategori — Menganalisis pereaksi pembatas, zat sisa dan volume gas hasil reaksi.
  • Paket 1 · Soal 6 PG — Menentukan volume udara yang diperlukan pada pembakaran hidrokarbon menggunakan hukum perbandingan volume.
  • Paket 2 · Soal 4 PG — Menentukan volume gas hasil reaksi dari massa pereaksi yang tidak murni.
  • Paket 2 · Soal 5 PGK Kategori — Menentukan rumus empiris dan rumus molekul hidrokarbon dari data hasil pembakaran.
  • Paket 2 · Soal 6 PG — Menentukan massa molekul relatif gas menggunakan hipotesis Avogadro.