Stoikiometri: Hukum Dasar dan Perhitungan 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.
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:
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:
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
\( n_{\mathrm{Mg}} = 4{,}8/24 = 0{,}2 \) 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.
📝Latihan
Kerjakan di kertas, lalu buka jawabannya.
1. Berapa jumlah molekul dalam 9 g air (Mr = 18)?
2. Berapa liter oksigen (P, T sama) yang diperlukan untuk membakar sempurna 5 L gas propana?
3. Batu kapur 25 g mengandung 80% CaCO₃ (Mr 100) direaksikan dengan HCl berlebih. Berapa volume CO₂ pada STP?
4. Hitung kadar nitrogen dalam urea CO(NH₂)₂ (Mr 60, Ar N = 14).
5. Senyawa hidrokarbon 2,2 g dibakar menghasilkan 6,6 g CO₂ dan 3,6 g H₂O. Mr senyawa 44. Tentukan rumus molekulnya.
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?
🎯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.