Reaksi dalam Larutan

Reaksi dalam Larutan

Konsentrasi Molar

Sering dibutuhkan penentuan konsentrasi suatu larutan secara kuantitatif. Ada beberapa cara yang untuk memperoleh konsentrasi larutan secara kuantitatis. Suatu istilah yang sangat berguna dan berkaitan dengan stoikiometri suatu reaksi dalam larutan disebut konsentrasi molar atau molaritas dengan simbol M. Dinyatakan sebagai jumlah mol suatu zat terlarut (solut) dalam larutan dibagi dengan volume larutan yang ditentukan dalam liter.

           

Larutan yang mengandung 1 mol NaCl dalam 1 L larutan mempunyai molaritas 1 mol NaCl/(L larutan) atau 1 M dan disebut 1 molar larutan.

Contoh soal

2,00 g natrium hidroksida, NaOH, dilarutkan dalam air dan membentuk larutan dengan volume 200 ml. Berapa molaritas NaOH dalam larutan?

Solusi

Mol NaOH = 2/40 = 0,05 mol

V = 200 ml = 0,2 l

M = 0,05/0,2 = 0,250 M NaOH

Pengenceran

Dalam pekerjaan sehari-hari di laboratorium, biasanya kita menggunakan larutan yang lebih rendah konsentrasinya dengan cara menambahkan pelarutnya, misalnya banyak laboratorium kimia membeli larutan senyawa kimia dalam konsentrasi yang pekat. Biasanya senyawa kimia yang dibeli ini demikian pekatnya, sehingga larutan ini harus diencerkan. Proses pengenceran adalah mencampur larutan pekat (konsentrasi tinggi) dengan cara menambahkan pelarut agar diperoleh volume akhir yang lebih besar. Proses pengenceran dapat dirumuskan secara singkat sbb:

Contoh soal

Berapa mililiter H₂SO₄ pekat (18,0 M) yang dibutuhkan untuk membuat 750 ml larutan larutan H₂SO₄ 3,00 M.

Solusi

Contoh soal

Berapa banyak air yang harus ditambahkan ke dalam 25 ml KOH 0,500 M agar diperoleh konsentrasi 0,350 M?

Solusi

Volume air harus ditambahkan = 35,7 – 25 = 10,7 ml

Stoikiometri Reaksi dalam Larutan

Hubungan kuantitatif suatu reaksi dalam larutan tepat sama dengan reaksi ini bila terjadi dimana saja. Koefisien dalam persamaan reaksi merupakan perbandingan mol yang dibutuhkan untuk menyelesaikan soal stoikiometrinya.

Contoh Soal:

Alumunium hidroksida, Al(OH)₃, salah satu komponen antasida, dapat dibuat dari reaksi alumunium sulfat, Al2(SO4)3 dengan natrium hidroksida, NaOH. Persamaan reaksinya adalah:

Berapa mililiter larutan NaOH 0,200 M dibutuhkan untuk direaksikan dengan 3,50 g Al₂(SO₄)₃?

Solusi

Mr Al₂(SO₄)₃ = 342,2 g/mol

Mol Al₂(SO₄)₃ = 3,5 /342,2 = 1,02 x 10^-2 mol

Mol NaOH = 6/1 x mol Al₂(SO₄)₃ =6 x1,02 x 10^-2 mol=6,12 x 10^-2 mol

V NaOH = mol/Molaritas = 6,12 x 10^-2 mol/0,200 M =0,306 l = 306 ml

Stoikiometri Reaksi Fasa Gas

Menurut Avogadro, pada suhu dan tekanan yang sama gas-gas bervolume sama mengandung jumlah molekul yang sama pula. Hal itu juga berarti bahwa pada suhu dan tekanan yang sama gas-gas dengan jumlah molekul yang sama akan mempunyai volume yang sama. Pada kondisi tekanan 1 atm dan temperatur 0^o C atau disebut juga dengan keadaan standar (Standard Temperature and Pressure) volum 1 mol gas adalah 22,4 liter.

Perhitungan Pereaksi Pembatas

Perhitungan Pereaksi Pembatas

Jika kita mereaksikan senyawa kimia, biasanya kita tidak memperhatikan berapa jumlah reagen yang tepat supaya tidak terjadi kelebihan reagen-reagen tersebut. Seringkali terjadi satu atau lebih reagen berlebih dan dan bila hal ini terjadi maka suatu reagen sudah habis digunakan sebelum yang lainnya habis. Sebagai contoh, 5 mol H₂ dan 1 mol O₂ dicampur dan terjadi reaksi dengan persaman reaksinya.

Koefisien reaksi itu menyatakan bahwa dalam persamaan tersebut 1 mol O2 akan mampu bereaksi seluruhnya karena kita mempunyai lebih dari 2 mol H2 yang diperlukan. Dengan kata lain, terdapat lebih dari cukup H2 untuk bereaksi sempurna dengan semua O2. Pada akhir reaksi kita akan memperoleh sisa H2 yang tidak bereaksi sebersar 3 mol.

Dalam contoh ini O₂ diacu sebagai pereaksi pembatas karena bila habis tidak ada reaksi lebih lanjut yang dapat terjadi dan tidak ada lagi produk (H₂O) yang dapat terbentuk.

Contoh soal

Seng dan belerang direaksikan membentuk seng sulfida, suatu zat yang digunakan untuk melapisi permukaan bagian dalam tube monitor TV. Persamaan reaksinya adalah:

Dalam percobaan 12 g Zn dicampur dengan 6,5 g S dan dibiarkan bereaksi:

a. reaktan mana yang menjadi pereaksi pembatas?

b. Berapa gram ZnS yang terbentuk, berdasarkan pereaksi pembatas yang ada dalam campuran.

c. Berapa gram sisa pereaksi yang lain, yang akan tetap tidak bereaksi dalam eksperimen ini?

Contoh soal

Etilena, C₂H₄, terbakar di udara membentuk CO₂ dan H₂O menurut persamaan reaksi: 

Berapa gram CO₂ yang terbentuk jika campuran ini mengandung 1,93 g C₂H₄ dan 5,92 g O₂ yang terbakar.

Solusi

Mol C₂H₄ = 1,93/28 = 0,0689 mol

Mol O₂ = 5,92/32 = 0,185 mol

Mol C₂H₄/ koefisien = 0,0689/1 = 0,0689

Mol O₂/koefisien = 0,185/3 = 0,0617 mol

Mol O2/koefisien < Mol C₂H₄/ koefisien

Pereaksi pembatas adalah O₂. Mol CO₂ =2/3 x mol O₂ =2/3 x 0,185 mol = 0,1233 mol

Massa CO2 = 0,1233 x 44 = 5,43 g.

STOIKIOMETRI REAKSI KIMIA

Perhitungan Berdasarkan Persamaan Reaksi

Persamaan reaksi dapat diartikan bermacam-macam. Sebagai contoh kita ambil pembakaran etanol, C₂H₅OH.

Pada tingkat molekul yang submikroskopik, kita dapat memandang sebagai reaksi antara molekul-molekul individu.

1 molekul C₂H₅OH + 3 molekul O₂ → 2 molekul CO₂ + 3 molekul H₂O.

Kita bisa menuliskan persamaan reaksi di atas sbb:

2 molekul C₂H₅OH + 6 molekul O₂ → 4 molekul CO₂ + 6 molekul H₂O.

Asalkan perbandingan koefisiennya tetap yaitu 1:3:2:3.

Seperti yang sudah pernah dibahas sebelumnya bahwa 1 mol terdiri atas 6,022 x 10²³ molekul. Sehingga kita dapat juga menuliskan persamaan reaksi tersebut dalam satuan mol sbb:

1 mol C₂H₅OH + 3 mol O₂ → 2 mol CO₂ + 3 mol H₂O.

1 mol C₂H₅OH = 3 mol O2

1 mol C₂H₅OH = 2 mol O2

1 mol C₂H₅OH = 3 mol O2

3 mol O₂ = 2 mol CO₂

3 mol O₂ = 3 mol H₂O

2 mol CO₂ = 3 mol H₂O

Contoh soal:

Berapa jumlah molekul oksigen yang dibutuhkan untuk pembakaran 1,80 mol C₂H₅OH. Persamaan reaksi yang terjadi adalah sbb:

Solusi

Koefisien dari persamaan reaksi ini memperlihatkan hubungan:

Mol O₂ = 3 x mol C₂H₅OH = 3 x 1,80 = 5,40 mol.

Contoh soal

Reaksi aluminium dengan oksigen sbb:

 Berapa jumlah gram O2 yang dibutuhkan untuk dapat bereaksi dengan 0,300 mol Al?

Solusi

Mol O₂ = 3/4 mol Al

Mol O₂ = 3/2 0,3 mol = 0,225

Massa O₂ = mol O₂ x Mr O₂ = 0,225 x 32 =7,2 gram.