Stokiometri LarutanStoikiometri (stoi-kee-ah-met-tree) merupakan
bidang dalam ilmu kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif antara
zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi
maupun sebagai hasil reaksi. Stoikiometri juga menyangkut
perbandingan atom antar unsur-unsur dalam suatu rumus kimia,
misalnya perbandingan atom H dan atom O dalam molekul H2O. Kata
stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang
artinya unsur dan metron yang berarti mengukur. Seorang ahli Kimia
Perancis, Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) adalah orang yang
pertama kali meletakkan prinsip-prinsip dasar stoikiometri.
Menurutnya stoikiometri adalah ilmu tentang pengukuran perbandingan
kuantitatif atau pengukuran perbandingan antar unsur kimia yang
satu dengan yang lain.1. Konsentrasi Larutan a. Pengertian
Konsentrasi Larutan Konsentrasi adalah istilah umum untuk
menyatakan banyaknya bagian zat terlarut dan pelarut yang terdapat
dalam larutan. Konsentrasi dapat dinyatakan secara kuantitatif
maupun secara kualitatif. Untuk ukuran secara kualitatif,
konsentrasi larutan dinyatakan dengan istilah larutan pekat
(concentrated) dan encer (dilute). Kedua isitilah ini menyatakan
bagian relatif zat terlarut dan pelarut dalam larutan. Larutan
pekat berarti jumlah zat terlarut relatif besar, sedangkan larutan
encer berarti jumlah zat terlarut relatif lebih sedikit. Biasanya,
istilah pekat dan encer digunakan untuk membandingkan konsentrasi
dua atau lebih larutan. Dalam ukuran kuantitatif, konsentrasi
larutan dinyatakan dalam g/mL (sama seperti satuan untuk densitas).
Namun, dalam perhitungan stoikiometri satuan gram diganti dengan
satuan mol sehingga diperoleh satuan mol/L. Konsentrasi dalam mol/L
atau mmol/mL dikenal dengan istilah molaritas atau konsentrasi
molar.b. Molaritas Molaritas atau kemolaran menyatakan jumlah mol
zat terlarut (n) dalam satu liter larutan (L) atau milimol zat
terlarut (n) dalam setiap satu mililiter larutan (mL). atau
Keterangan: W = berat zat (gram) Mr = masa molekul relative zat
V = volume larutan (mL)Suatu larutan dapat dibuat dengan cara
melarutkan zat terlarut murniatau mengencerkan dari larutan
pekatnya: Agar lebih jelas, perhatikanlah contoh berikut:1)
Penentuan Molaritas dengan Cara Pelarutan Jika kita ingin membuat
250 mL larutan K2CrO4 0,25 M dari bentuk kristal, caranya adalah
dengan menghitung massa zat yang akan dilarutkan. mol K2CrO4 = 250
mL x 0,25 M = 0,0625 mol g K2CrO4 = 0,0625 mol x 194 g / mol =
12,125 g Jadi, yang harus dilakukan adalah melarutkan 12,125 g
kristal K2CrO4 ke dalam 250 mL air 2) Penentuan Molaritas dengan
Cara Pengenceran Jika larutan di atas akan diubah konsentrasinya
menjadi 0,01 M K2CrO4, caranya adalah dengan cara pengenceran.
Dalam pengenceran kita akan mengubah volume dan kemolaran larutan,
namun tidak mengubah jumlah mol zat terlarut. nl =n2 n = MV M1 V1
=M2V2Keterangan:M1 = konsentrasi sebelum pengenceranV1 = volume
sebelum pengenceranM2 = konsentrasi setelah pengenceranV2 = volume
setelah pengenceran Untuk contoh di atas, kita dapat mengambil 10
mL larutan K2CrO4 0,25M. Setelah itu, dilakukan pengenceran dengan
perhitungan: M1V1 = M2V2 0,25M x 10mL = 0,01MxV2 = 250 mLJadi, yang
harus dilakukan adalah mengencerkan 10 mL K2CrO4 0,25 M sampai
volumenya menjadi 250 mL. Jika dua jenis larutan dicampurkan dan
jumlah mol zat terlarut mengalami perubahan (n1 tidak sama dengan
n2), maka mol zat setelah dicampurkan tergantung kepada jumlah nl
dan n2 sedangkan volume larutannya menjadi V1 + V2. Di
laboratorium, larutan-larutan pekat tidak diketahui molaritasnya,
tetapi yang diketahui (dapat dibaca pada etiket botol) adalah kadar
(dalam satuan persen berat) dan densitas (g / mL). Bagaimanakah
membuat larutan dengan molaritas tertentu dari larutan pekat?
Prinsipnya sama dengan cara pengenceran. Sebagai contoh, pembuatan
100 mL larutan asam perklorat 0,1 M dari asam perklorat dengan
etiket: kadar 70% dan densitas 1,664 g/mL. Caranya adalah dengan
mencari molaritas larutan pekat terlebih dahulu. Untuk memperoleh
nilai M, maka kita harus mengubah kadar (%) menjadi mol dan
mengkonversi massa (gram) menjadi volume (mL). = 11,59 M HClO4 Dari
contoh di atas dapat diturunkan rumus:Molaritas (M) = Persen berat
x Densitas x 10 / Mr Setelah molaritas diketahui, kemudian yang
harus diambil (V1). Dalam hal ini, volume HC1O4 yang akan diambil
adalah V1 M1 = V2 M2 V1 x 11,59 M = 100 mL x 0,1 M V1 = 0,863 mL
Sebanyak 0,863 mL HC1O4 11,59 M dimasukkan ke labu takar berukuran
100 mL, kemudian ditambahkan akuades sampai tanda batas 100 mL dan
digojog sampai homogen. Sekarang diperoleh larutan HC1O4 0,1 M
sebanyak 100 mL 2. Perhitungan Kimia a. Mol dan Persamaan Reaksi
Kita telah memahami bahwa satu mol suatu senyawa mengandung 6,02 x
1023 partikel senyawa tersebut. Jika diterapkan untuk atom atau
molekul, maka:1 mol = 6,02 x 1023 atom / molekul Untuk mengingatkan
hubungan antara konsep mol dengan jumlah partikel, massa atom/
molekul, volume standar, dan molaritas, perhatikan diagram Jembatan
Mol berikut!
Bagan di atas memperlihatkan bahwa mol dapat menjembatani
berbagai parameter sehingga memudahkan kita untuk memahami sebuah
reaksi kimia.Pada bagan tersebut, ditunjukkan bahwa semua jalur
yang menuju ke mol menggunakan tanda pembagian , sedangkan jalur
yang keluar dari mol menggunakan tanda perkalian, kecuali untuk
molaritas (M).Sebagai contoh, perhatikan reaksi berikut! H2(g) +
O2(g) H2O(g)Reaksi di atas memperlihatkan bahwa jumlah atom oksigen
pada reaktan ada dua buah, sedangkan jumlah oksigen di produk ada
satu buah. Hal ini berbeda dengan atom H yang sudah sama. Oleh
karena itu, reaksi harus disetarakan.Penyetaraan reaksi dapat
dilakukan dengan membuat koefisien O2 = sehingga persamaan
reaksinya menjadi sebagai berikut. H2(g) + O2(g) H2O(g)Pada reaksi
di atas jumlah atom O dengan H pada reaktan sudah setara dengan
jumlah atom O dan H pada produk. Angka pecahan dalam persamaan
dapat dihilangkan dengan mengalikan dua terhadap semua koefisien
reaksi. 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)Persamaan reaksi di atas menunjukkan
bahwa koefisien reaksi masing-masing untuk H2, 02, dan H2O adalah
2, 1, dan 2. Dalam perhitungan kimia, koefisien reaksi melambangkan
perbandingan mol zat reaktan dan produk dalam suatu reaksi.
Artinya, perbandingan mol dalam reaksi di atas, yaitu antara H2,
02, dan H2O adalah 2: 1: 2. Perhatikanlah ilustrasi di bawah ini!
2H2(g) + O2(g) ---------------- 2H2O(g)Perbandingan mol 2: 1: 2
Kesimpulan dari pembahasan di atas adalah jika kita mereaksikan
2 mol H2 dengan 1 mol O2 akan menghasilkan 2 mol H2O. Jika kita
mereaksikan 1 mol H2, maka akan membutuhkan 2 mol O2 untuk
menghasilkan 1 mol H2O.Persamaan reaksi tersebut juga dapat
diartikan bahwa 2 mol molekul hidrogen bereaksi dengan 1 mol
molekul oksigen menghasilkan 2 mol molekul air 2H2 + O2
----------------- H2O2 molekul 1 molekul ----------------- 2
molekul2 mol 1 mol ----------------- 1 mol4 gram + 32,00 gram
----------------- 36 gram 36 gram reaktan 36 gram produkContoh lain
adalah pembakaran gas metana di udara. metana + oksigen
------------------------ karbondioksida + airCH4 + 202
----------------------- CO2 + 2H20
Persamaan reaksi menunjukkan bahwa 1 mol CH4 bereaksi dengan 2
mol O2 menghasilkan 1 mol CO2 dan 2 mol H2O.Dari persamaan reaksi
dapat kita katakan bahwa:Jumlah mol H2O yang dihasilkan = 2Jumlah
mol CH4 yang beraksi 1Perbandingan ini dapat digunakan untuk
menghitung massa air yang dihasilkan ketika sejumlah tertentu gas
metana terbakar di udara.b. Perhitungan Massa Zat Reaksi Jika kamu
ingin mengerjakan suatu reaksi di laboratorium, kamu pasti akan
mengukur bahan pereaksi dalam satuan gram atau liter sebelum
rnereaksikannya. Oleh karena itu, pekerjaan di laboratorium akan
selalu berkaitan dengan perhitungan massa.Penentuan jumlah produk
dan reaktan yang terlibat dalam reaksi harus diperhitungkan dalam
satuan mol. Artinya, satuan-satuan yang diketahui harus diubah ke
dalam bentuk mol. Metode yang sering dipergunakan dalam perhitungan
kimia ini disebut metoda pendekatan mol.Langkah-langkah metode
pendekatan mol dapat dilihat pada langkah-langkah berikut.1.
Tuliskan persamaan reaksi dari soal yang ditanyakan, lalu
disetarakan.2. Ubahlah semua satuan yang diketahui dari tiap-tiap
zat ke dalam mol3. Gunakanlah koefisien reaksi untuk menyeimbangkan
banyaknya mol zat reaktan dan produk.4. Ubahlah satuan mol dari zat
yang ditanyakan ke dalam satuan yang ditanyakan. C. Reaksi
Netralisasi1. Proses Titrasi Salah satu aplikasi stoikiometri
larutan adalah perhitungan mencari molaritas atau kadar suatu zat
dalam larutan sampel melalui suatu proses yang disebut analisis
volumetri. Analisis volumetri adalah analisis kimia kuantitatif
yang dilakukan dengan jalan mengukur volume suatu larutan standar
yang tepat bereaksi (bereaksi sempurna) dengan larutan yang
dianalisis. Misalnya akan dicari molaritas larutan Z, maka ke dalam
larutan Z ditambahkan larutan standar sehingga terjadi reaksi
sempurna antara larutan Z dengan larutan standar.Larutan standar
adalah larutan yang konsentrasi atau molaritasnya telah diketahui
secara pasti.Larutan standar ada 2 macam, yaitu larutan standar
primer dan larutan standar sekunder. Larutan standar primer adalah
larutan standar yang setelah dibuat, dapat langsung dipakai untuk
ditambahkan ke dalam larutan yang akan dicari konsentrasinya.
Larutan standar sekunder adalah larutan standar yang setelah dibuat
tidak dapat langsung digunakan, tetapi harus dicek lagi
konsentrasinya atau molaritasnya dengan menambahkan larutan standar
primer. Proses pengecekan larutan standar sekunder dengan larutan
standar primer disebut dengan standarisasi. Proses penambahan
larutan standar ke dalam larutan Z (yang akan ditentukan
konsentrasinya) disebut dengan titrasi. Proses penambahan ini
dilakukan sedikit demi sedikit (tetes demi tetes) memakai suatu
alat yang disebut buret. Setiap satu tetes larutan standar yang
keluar dari buret volumenya 20 mL. Zat yang akan dititrasi
ditempatkan dalam erlenmeyer. Saat terjadinya reaksi sempurna
antara larutan standar dengan larutan yang dianalisis disebut titik
akhir titrasi. Pada saat titik ini dicapai, titrasi
dihentikan.Dalam analisis volumetri, reaksi yang terjadi antara
larutan standar dengan larutan yang dianalisis harus memenuhi
beberapa syarat, antara lain:1. Reaksi kimia yang terjadi harus
sederhana dan persamaan reaksinya mudah ditulis.2. Reaksi harus
dapat berjalan cepat. Tetesan terakhir dari larutan standar harus
sudah dapat menunjukkan reaksi sempurna. Jika tidak, maka akan
terjadi kesalahan titrasi.3. Pada saat reaksi sempurna (titik akhir
titrasi) tercapai, harus ada pembahan fisik atau sifat kimia yang
dapat diamati atau indikasi perubahan dapat diketahui dengan
menambahkan larutan indikator ke dalam larutan yang akan dititrasi
atau dapat pula disebabkan oleh warna larutan standarnya sendiri.
Sebagai contoh, reaksi penetralan larutan NaOH dengan larutan HC1.
Baik larutan NaOH maupun larutan HC1 adalah berwarna bening. Hasil
reaksinya(NaCI dan H20), juga berwarna bening, sehingga titik akhir
titrasi tidak dapat diamati. Untuk itu, ke dalam larutan yang
dititrasi (larutan NaOH), ditambahkan larutan indikator, misalnya
indikator fenolftalein, disingkat (pp) yaitu suatu indikator yang
dalam larutan basa memberikan warna merah dan dalam larutan yang
bersifat asam tidak berwarna. Penambahan indikator ini menggunakan
pipet tetes. Banyaknya larutan indikator yang ditambahkan cukup
satu atau 2 tetes. Titrasi larutan NaOH dengan HC1 memakai
indikator pp, dan titik akhir titrasi tercapai pada saat tetesan
terakhir penambahan larutan HCl memberikan perubahan warna. 2.
Titrasi Asam Basa Salah satu penerapan konsep reaksi netralisasi
adalah dalam titrasi asam basa. Dalam titrasi asam basa, nilai
tetapan kesetimbangan ionisasi digunakan sebagai tolok ukur untuk
penentuan pH larutan saat tercapainya titik ekuivalen. Titik
ekuivalen atau titik akhir teoritis adalah saat banyaknya asam atau
basa yang ditambahkan tepat setara secara stokiometri dengan
banyaknya basa atau asam yang terdapat dalam larutan yang
dianalisis. Rumus yang dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi
larutan sampel adalah sebagai berikut:Mol sampel = mol
standarMsampel Vsampel = Mstandar Vstandar2. Larutan dan Sifat
KoligatifSifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak
tergantung pada macamnya zat terlarut tetapi semata-mata hanya
ditentukan oleh banyaknya zat terlarut (konsentrasi zat terlarut).
Sifat koligatif larutan nonelektrolik Sifat koligatif meliputi: 1.
Penurunan tekanan uap jenuh2. Kenaikan titik didih3. Penurunan
titik beku4. Tekanan osmotik Banyaknya partikel dalam larutan
ditentukan oleh konsentrasi larutan dan sifat Larutan itu sendiri.
Jumlah partikel dalam larutan non elektrolit tidak sama dengan
jumlah partikel dalam larutan elektrolit, walaupun konsentrasi
keduanya sama. Hal ini dikarenakan larutan elektrolit terurai
menjadi ion-ionnya, sedangkan larutan non elektrolit tidak terurai
menjadi ion-ion. Dengan demikian sifat koligatif larutan dibedakan
atas sifat koligatif larutan non elektrolit dan sifat koligatif
larutan elektrolit. PENURUNAN TEKANAN UAP JENUH Pada setiap suhu,
zat cair selalu mempunyai tekanan tertentu. Tekanan ini adalah
tekanan uap jenuhnya pada suhu tertentu. Penambahan suatu zat ke
dalam zat cair menyebabkan penurunan tekanan uapnya. Hal ini
disebabkan karena zat terlarut itu mengurangi bagian atau fraksi
dari pelarut, sehingga kecepatan penguapanberkurang.Menurut RAOULT:
p = po . XB dimana:p = tekanan uap jenuh larutanpo = tekanan uap
jenuh pelarut murniXB = fraksi mol pelarutKarena XA + XB = 1, maka
persamaan di atas dapat diperluas menjadi:P = Po (1 - XA)P = Po -
Po . XAPo - P = Po . XAsehingga:DP= po . XA dimana:DP= penunman
tekanan uap jenuh pelarutpo= tekanan uap pelarut murniXA = fraksi
mol zat terlarutContoh: Hitunglah penurunan tekanan uap jenuh air,
bila 45 gram glukosa (Mr = 180) dilarutkan dalam 90 gram air
!Diketahui tekanan uap jenuh air murni pada 20oC adalah 18 mmHg.
Jawab: mol glukosa = 45/180 = 0.25 mol mol air = 90/18 = 5
molfraksi mol glukosa = 0.25/(0.25 + 5) = 0.048Penurunan tekanan
uap jenuh air:
DP = Po. XA = 18 x 0.048 = 0.864 mmHgKENAIKAN TITIK DIDIHAdanya
penurunan tekanan uap jenuh mengakibatkan titik didih larutan lebih
tinggi dari titik didih pelarut murni.Untuk larutan non elektrolit
kenaikan titik didih dinyatakan dengan:DTb = m . Kbdimana:DTb =
kenaikan titik didih (oC)m = molalitas larutanKb = tetapan kenaikan
titik didih molalKarena : m = (W/Mr) . (1000/p) ; (W menyatakan
massa zat terlarut)Maka kenaikan titik didih larutan dapat
dinyatakan sebagai:DTb = (W/Mr) . (1000/p) . Kb Apabila pelarutnya
air dan tekanan udara 1 atm, maka titik didih larutan dinyatakan
sebagai: Tb = (100 + DTb)oCPENURUNAN TITIK BEKU Untuk penurunan
titik beku persamaannya dinyatakan sebagai :DTf = m . Kf = W/Mr .
1000/p . Kfdimana:DTf = penurunan titik bekum = molalitas larutanKf
= tetapan penurunan titik beku molalW = massa zat terlarutMr =
massa molekul relatif zat terlarutp = massa pelarutApabila
pelarutnya air dan tekanan udara 1 atm, maka titik beku larutannya
dinyatakan sebagai:Tf = (O - DTf)oCTEKANAN OSMOTIK Tekanan osmotik
adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan
perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui
membran semi permeabel (proses osmosis). Menurut VAN'T HOFF tekanan
osmotik mengikuti hukum gas ideal: PV = nRT Karena tekanan osmotik
= p , maka : p = n/V R T = C R T dimana :p = tekanan osmotik
(atmosfir)C = konsentrasi larutan (mol/liter= M)R = tetapan gas
universal = 0.082 liter.atm/moloKT = suhu mutlak (oK) - Larutan
yang mempunyai tekanan osmotik lebih rendah dari yang lain disebut
larutan Hipotonis.- Larutan yang mempunyai tekanan osmotik lebih
tinggi dari yang lain disebut larutan Hipertonis.- Larutan-larutan
yang mempunyai tekanan osmotik sama disebut Isotonis. Sifat
Koligatif Larutan elektrolitSeperti yang telah dijelaskan
sebelumnya bahwa larutan elektrolit di dalam pelarutnya mempunyai
kemampuan untuk mengion. Hal ini mengakibatkan larutan elektrolit
mempunyai jumlah partikel yang lebih banyak daripada larutan non
elektrolit pada konsentrasi yang samaContoh: Larutan 0.5 molal
glukosa dibandingkan dengan iarutan 0.5 molal garam dapur.- Untuk
larutan glukosa dalam air jumlah partikel (konsentrasinya) tetap,
yaitu 0.5 molal.- Untuk larutan garam dapur: NaCl(aq) --> Na+
(aq) + Cl- (aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka konsentrasi
partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal. Yang menjadi ukuran
langsung dari keadaan (kemampuannya) untuk mengion adalah derajat
ionisasi.Besarnya derajat ionisasi ini dinyatakan sebagai: a =
jumlah mol zat yang terionisasi/jumlah mol zat mula-mulaUntuk
larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya mendekati 1,
sedangkan untuk elektrolit lemah, harganya berada di antara 0 dan 1
(0 < a < 1).Atas dasar kemampuan ini, maka larutan elektrolit
mempunyai pengembangan di dalam perumusan sifat koligatifnya.1.
Untuk Kenaikan Titik Didih dinyatakan sebagai:DTb = m . Kb [1 +
a(n-1)] = W/Mr . 1000/p . Kb [1+ a(n-1)]n menyatakan jumlah ion
dari larutan elektrolitnya.2. Untuk Penurunan Titik Beku dinyatakan
sebagai:DTf = m . Kf [1 + a(n-1)] = W/Mr . 1000/p . Kf [1+
a(n-1)]3. Untuk Tekanan Osmotik dinyatakan sebagai:p = C R T [1+
a(n-1)]Contoh:Hitunglah kenaikan titik didih dan penurunan titik
beku dari larutan 5.85 gram garam dapur (Mr = 58.5) dalam 250 gram
air ! (bagi air, Kb= 0.52 dan Kf= 1.86)Jawab:Larutan garam dapur,
NaCl(aq) --> Na+ (aq) + Cl- (aq)Jumlah ion = n = 2.DTb =
5.85/58.5 x 1000/250 x 0.52 [1+1(2-1)] = 0.208 x 2 = 0.416oCDTf =
5.85/58.5 x 1000/250 x 0.86 [1+1(2-1)] = 0.744 x 2 =
1.488oCCatatan:Jika di dalam soal tidak diberi keterangan mengenai
harga derajat ionisasi, tetapi kita mengetahui bahwa larutannya
tergolong elektrolit kuat, maka harga derajat ionisasinya dianggap
1.Contoh :Larutan 0.5 molal glukosa dibandingkan dengan iarutan 0.5
molal garam dapur. Untuk larutan glukosa dalam air jumlah partikel
(konsentrasinya) tetap, yaitu 0.5 molal. Untuk larutan garam dapur:
NaCl(aq) Na+(aq) + Cl-(aq) karena terurai menjadi 2 ion, maka
konsentrasi partikelnya menjadi 2 kali semula = 1.0 molal. Yang
menjadi ukuran langsung dari keadaan (kemampuannya) untuk mengion
adalah derajat ionisasi. Besarnya derajat ionisasi ini dinyatakan
sebagai : = jumlah mol zat yang terionisasi/jumlah mol zat
mula-mulaUntuk larutan elektrolit kuat, harga derajat ionisasinya
mendekati 1, sedangkan untuk elektrolit lemah, harganya berada di
antara 0 dan 1 (0 < < 1). Atas dasar kemampuan ini, maka
larutan elektrolit mempunyai pengembangan di dalam perumusan sifat
koligatifnya. Untuk Kenaikan Titik Didih dinyatakan sebagai :
n menyatakan jumlah ion dari larutan elektrolitnya. Untuk
Penurunan Titik Beku dinyatakan sebagai :
Untuk Tekanan Osmosis dinyatakan sebagai : = C R T [1+
(n-1)]Contoh :Hitunglah kenaikan titik didih dan penurunan titik
beku dari larutan5.85 gram garam dapur (Mr = 58.5) dalam 250 gram
air ! (untuk air, Kb= 0.52 dan Kf= 1.86)Jawab :Larutan garam
dapur,