Stoikiometri: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Fitur saranan suntingan: 3 pranala ditambahkan. Tag: VisualEditor Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler Tugas pengguna baru Disarankan: tambahkan pranala |
|||
| (38 revisi perantara oleh 24 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Combustion reaction of methane.jpg|jmpl|400px|Sebuah diagram stoikiometris mengenai reaksi [[pembakaran]] [[metana]].]]
Dalam ilmu [[kimia]], '''stoikiometri''' ({{IPAc-en|ˌ|s|t|ɔɪ|k|i|ˈ|ɒ|m|ᵻ|t|r|i}}) adalah ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia ([[persamaan kimia]]). Kata ini berasal dari [[bahasa Yunani kuno]] {{wiktgrc|στοιχεῖον}} ''stoicheion'' "elemen" dan {{wiktgrc|μέτρον}} ''metron'' "pengukuran. Dalam bahasa Yunani [[patristik]], kata ''Stoichiometria'' digunakan [[Patriark Nikephoros I dari Konstantinopel|Nikephoros]] untuk merujuk pada jumlah baris dari [[Perjanjian Baru]] [[Kanon Alkitab|kanonik]] dan beberapa [[Apokrifa Alkitab|Apokrifa]].
Stoikiometri didasarkan pada hukum-hukum dasar kimia, yaitu [[hukum kekekalan massa]], [[hukum perbandingan tetap]], dan [[hukum perbandingan berganda]]. Stoikiometri diilustrasikan melalui gambar berikut, dengan persamaan reaksi setara:
:{{chem|CH|4}} + 2 {{chem|O|2}} → {{chem|CO|2}} + 2 {{chem|H|2|O}}.
Di sini, satu molekul [[metana]] bereaksi dengan dua molekul gas [[oksigen]] untuk menghasilkan satu molekul [[karbon dioksida]] dan dua molekul [[air]]. Persamaan kimia khusus ini adalah contoh pembakaran sempurna. Stoikiometri mengukur hubungan kuantitatif ini, dan digunakan untuk menentukan jumlah produk dan reaktan yang diproduksi atau dibutuhkan dalam reaksi yang diberikan. Menggambarkan hubungan kuantitatif antara zat-zat ketika mereka berpartisipasi dalam reaksi kimia dikenal sebagai ''stoikiometri reaksi''. Dalam contoh di atas, stoikiometri reaksi mengukur hubungan antara metana dan oksigen ketika mereka bereaksi membentuk karbon dioksida dan air.
Karena hubungan mol yang diketahui dengan [[massa atom]], rasio yang diperoleh dengan stoikiometri dapat digunakan untuk menentukan jumlah massa dalam suatu reaksi yang dijelaskan oleh persamaan yang setimbang. Hal ini disebut sebagai ''stoikiometri komposisi''.
''Stoikiometri gas'' berkaitan dengan reaksi yang melibatkan gas, di mana gas berada pada suhu, tekanan, dan volume yang diketahui dan dapat dianggap [[gas ideal]]. Untuk gas, rasio volume idealnya sama dengan [[hukum gas ideal]], tetapi rasio massa dari reaksi tunggal harus dihitung dari [[massa molekul relatif|massa molekul]] dari reaktan dan produk. Dalam praktiknya, karena keberadaan [[isotop]], [[massa molar]] digunakan sebagai gantinya ketika menghitung rasio massa.
== Definisi ==
Suatu '''jumlah stoikiometris''' <ref>''What’s in a Name? Amount of Substance, Chemical Amount, and Stoichiometric Amount'' Carmen J. Giunta Journal of Chemical Education 2016 93 (4), 583-586 {{DOI|10.1021/acs.jchemed.5b00690}}</ref> atau '''rasio stoikiometris''' dari suatu [[pereaksi]] adalah jumlah atau rasio optimal di mana, dengan asumsi bahwa reaksi berlangsung sampai selesai:
# Semua pereaksi dikonsumsi (habis bereaksi)
# Tidak ada kekurangan pereaksi
# Tidak ada kelebihan pereaksi (sisa)
== Tahap awal stoikiometri ==
Di awal kimia, aspek kuantitatif perubahan kimia, yakni stoikiometri reaksi kimia, tidak mendapat banyak perhatian. Bahkan saat perhatian telah diberikan, teknik dan alat percobaan tidak menghasilkan hasil yang benar.
Salah satu contoh melibatkan [[teori flogiston]]. Flogistonis mencoba menjelaskan fenomena pembakaran dengan istilah “zat dapat terbakar”. Menurut para flogitonis, pembakaran adalah pelepasan zat dapat terbakar (dari zat yang terbakar). Zat ini yang kemudian disebut ”flogiston”. Berdasarkan teori ini, mereka mendefinisikan pembakaran sebagai pelepasan flogiston dari zat terbakar. Perubahan massa kayu bila terbakar cocok dengan baik dengan teori ini. Namun, perubahan massa [[logam]] ketika dikalsinasi tidak cocok dengan teori ini. Walaupun demikian flogistonis menerima bahwa kedua proses tersebut pada dasarnya identik. Peningkatan massa logam terkalsinasi adalah merupakan fakta. Flogistonis berusaha menjelaskan anomali ini dengan menyatakan bahwa flogiston bermassa negatif.
Filsuf dari Flanders [[Jan Baptista van Helmont]] (1579-1644) melakukan percobaan “willow” yang terkenal. Ia menumbuhkan bibit willow setelah mengukur massa pot bunga dan tanahnya. Karena tidak ada perubahan massa pot bunga dan tanah saat benihnya tumbuh, ia menganggap bahwa massa yang didapatkan hanya karena air yang masuk ke bijih. Ia menyimpulkan bahwa “akar semua materi adalah air”. Berdasarkan pandangan saat ini, [[hipotesis]] dan percobaannya jauh dari sempurna, tetapi teorinya adalah contoh yang baik dari sikap aspek kimia kuantitatif yang sedang tumbuh. Helmont mengenali pentingnya stoikiometri, dan jelas mendahului zamannya.
Di akhir abad 18, kimiawan Jerman [[Jeremias Benjamin Richter]] (1762-1807) menemukan konsep ekuivalen (dalam istilah kimia modern ekuivalen kimia) dengan pengamatan teliti [[reaksi asam basa]], yakni hubungan kuantitatif antara asam dan basa dalam [[reaksi penetralan]]. Ekuivalen Richter, atau yang sekarang disebut ekuivalen kimia, mengindikasikan sejumlah tertentu materi dalam reaksi. Satu ekuivalen dalam netralisasi berkaitan dengan hubungan antara sejumlah asam dan sejumlah basa untuk mentralkannya. Pengetahuan yang tepat tentang ekuivalen sangat penting untuk menghasilkan sabun dan serbuk [[mesiu]] yang baik. Jadi, pengetahuan seperti ini sangat penting secara praktis.
Istilah ''stoikiometri'' pertama kali digunakan oleh Richter pada tahun 1792 ketika volume pertama ''Stoichiometry or the Art of Measuring the Chemical Elements'' karangan Richter diterbitkan.<ref>{{cite book |last1=Richter |first1=J.B. |title=Anfangsgründe der Stöchyometrie … (in 3 vol.s) |trans-title=Rudiments of Stoichiometry … |date=1792 |publisher=Johann Friedrich Korn der Aeltere |location=Breslau and Hirschberg, (Germany) |volume= vol. 1 |page=121 |url=https://books.google.com/books?id=NhFQAAAAcAAJ&pg=RA1-PA121#v=onepage&q&f=false#v=onepage&q&f=false |language=German}} From p. 121: ''"Die Stöchyometrie (''Stöchyometria'') ist die Wissenschaft die quantitativen oder Massenverhältnisse … zu messen, in welchen die chemischen Elemente … gegen einander stehen."'' (Stoichiometry (''stoichiometria'') is the science of measuring the quantitative or mass relations in which the chemical "elements" exist in relation to each other.) [Catatan: pada hlm. 3–7, Richter menjelaskan bahwa "elemen" adalah zat murni, dan bahwa "elemen kimia" (''chymisches Element (Elementum chymicum)'') adalah zat yang tidak dapat diurai menjadi zat lain dengan cara fisik atau kimia yang dikenal. Jadi, misalnya, [[aluminium oksida]] adalah "unsur kimia" karena pada zaman Richter, senyawa tersebut tidak dapat diselesaikan lebih lanjut menjadi unsur-unsur penyusunnya.]</ref>
Pada saat yang sama [[Lavoisier]] menetapkan [[hukum kekekalan massa]], dan memberikan dasar konsep ekuivalen dengan percobaannya yang akurat dan kreatif. Jadi, stoikiometri yang menangani aspek kuantitatif reaksi kimia menjadi metodologi dasar kimia. Semua hukum fundamental kimia, dari hukum kekekalan massa, [[hukum perbandingan tetap]] sampai hukum reaksi gas semua didasarkan stoikiometri. Hukum-hukum fundamental ini merupakan dasar teori atom, dan secara konsisten dijelaskan dengan [[teori atom]]. Namun, menarik untuk dicatat bahwa, konsep ekuivalen digunakan sebelum teori atom dikenalkan.
== Mengubah gram ke mol ==
Stoikiometri tidak hanya digunakan untuk menyeimbangkan persamaan kimia tetapi juga digunakan dalam konversi, misalnya, mengubah dari gram ke mol menggunakan [[massa molar]] sebagai faktor konversi, atau dari gram ke mililiter menggunakan [[kerapatan]] (densitas). Misalnya, untuk menentukan [[mol|jumlah]] NaCl ([[natrium klorida]]) dalam 2 gram senyawa ini, maka dapat dikonversi dengan jalan:
:<math>\frac{2.00 \mbox{ g NaCl}}{58.44 \mbox{ g NaCl mol}^{-1}} = 0.034 \ \text{mol}</math>
Dalam contoh di atas, ketika dituliskan dalam bentuk pecahan, satuan gram membentuk identitas multiplikatif, yang setara dengan satu (g/g = 1), dengan jumlah yang dihasilkan dalam mol (unit yang dibutuhkan), seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut,
:<math>\left(\frac{2.00 \mbox{ g NaCl}}{1}\right)\left(\frac{1 \mbox{ mol NaCl}}{58.44 \mbox{ g NaCl}}\right) = 0.034\ \text{mol}</math>
== Proporsi molar ==
Stoikiometri sering digunakan untuk menyeimbangkan persamaan kimia (stoikiometri reaksi). Sebagai contoh, dua gas [[molekul diatomik|diatomik]], [[hidrogen]] dan [[oksigen]], dapat bergabung untuk membentuk cairan, air, dalam [[reaksi eksoterm]]ik, seperti dijelaskan oleh persamaan berikut ini:
:2 {{chem|H|2}} + {{chem|O|2}} → 2 {{chem|H|2|O}}
Stoikiometri reaksi menggambarkan perbandingan molekul hidrogen, oksigen, dan air 2: 1: 2 dalam persamaan di atas.
Rasio molar memungkinkan konversi antara satu mol zat dan mol lainnya. Misalnya dalam reaksi
:2 {{chem|CH|3|OH}} + 3 {{chem|O|2}} → 2 {{chem|CO|2}} + 4 {{chem|H|2|O}}
jumlah air yang akan dihasilkan oleh pembakaran 0.27 mol {{chem|CH|3|OH}} diperoleh dengan menggunakan rasio molar antara {{chem|CH|3|OH}} dan {{chem|H|2|O}} dari 2 menjadi 4.
:<math>\left(\frac{0.27 \mbox{ mol }\mathrm{CH_3OH}}{1}\right)\left(\frac{4 \mbox{ mol }\mathrm{H_2O}}{2 \mbox{ mol } \mathrm{CH_3OH}}\right) = 0.54\ \text{mol }\mathrm{H_2O}</math>
Istilah stoikiometri juga sering digunakan untuk proporsi [[mol]]ar unsur-unsur dalam senyawa stoikiometris (stoikiometri komposisi). Misalnya, stoikiometri hidrogen dan oksigen dalam H<sub>2</sub>O adalah 2:1. Dalam senyawa stoikiometris, the molar proportions are whole numbers.
== Rasio stoikiometris ==
Stoikiometri juga digunakan untuk menemukan jumlah yang tepat dari satu [[reaktan]] untuk "sepenuhnya" bereaksi dengan reaktan lain dalam [[reaksi kimia]]–yaitu, jumlah stoikiometris yang akan menghasilkan tidak ada reaktan sisa ketika reaksi berlangsung. Contoh ditunjukkan di bawah ini menggunakan [[reaksi termit]],
:{{chem|Fe|2|O|3}} + 2 {{chem|Al}} → {{chem|Al|2|O|3}} + 2 {{chem|Fe}}
Persamaan ini menunjukkan bahwa 1 mol {{nowrap|[[besi(III) oksida]]}} dan 2 mol [[aluminum]] akan menghasilkan 1 mol [[aluminium oksida]] dan 2 mol [[besi]]. Maka untuk tepat mereaksikan 85.0 g {{nowrap|besi(III) oksida}} (0.532 mol), 28.7 g (1.06 mol) aluminium dibutuhkan.
:<math>m_\mathrm{Al} = \left(\frac{85.0 \mbox{ g }\mathrm{Fe_2O_3}}{1}\right)\left(\frac{1 \mbox{ mol }\mathrm{Fe_2 O_3}}{159.7 \mbox{ g }\mathrm{Fe_2 O_3}}\right)\left(\frac{2 \mbox{ mol Al}}{1 \mbox{ mol }\mathrm{Fe_2 O_3}}\right)\left(\frac{26.98 \mbox{ g Al}}{1 \mbox{ mol Al}}\right) = 28.7 \mbox{ g}</math>
== Referensi ==
{{Reflist}}
* Zumdahl, Steven S. ''Chemical Principles''. Houghton Mifflin, New York, 2005, pp 148–150.
* Internal Combustion Engine Fundamentals, John B. Heywood
== Pranala luar ==
{{Library resources box
|by=no
|onlinebooks=no
|others=no
|about=yes
|label=Stoichiometry}}
* {{en}} [https://web.archive.org/web/20070206060439/http://www.tech.plym.ac.uk/sme/ther305-web/Combust1.PDF Engine Combustion primer] dari Universitas Plymouth
* {{en}} [http://www.chemcollective.org/tutorials.php Free Stoichiometry Tutorials] dari Carnegie Mellon's ChemCollective
* {{en}} [http://chemistry-in-excel.jimdo.com/ Stoichiometry Add-In for Microsoft Excel] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110511073820/http://chemistry-in-excel.jimdo.com/ |date=2011-05-11 }} untuk perhitungan berat molekul, koefisien reaksi dan stoikiometri.
* {{en}} [http://www.thermobook.net/stoichiometry/ Reaction Stoichiometry Calculator] kalkulator stoikiometri reaksi daring gratis yang komprehensif.
* {{en}} [https://play.google.com/store/apps/details?id=net.thermobook.thermostoichiometryplus Stoichiometry Plus] kalkulator stoikiometri dan lainnya untuk Android.
* {{id}} [http://www.ilmukimia.org/2012/12/konsep-dasar-perhitungan-stoikiometri.html Konsep Perhitungan Stoikiometri]
{{Authority control}}
[[Kategori:Stoikiometri| ]]
[[Kategori:Kimia]]
| |||