STOIKIOMETRI

1. HUKUM DASAR KIMIA
Ilmu kimia mempelajari tentang peristiwa kimia yang ditandai dengn berubahnya suatu zat menjadi zat lain., contohnya pembakaran etanol. Dimana etanol dan oksigen berubah menjadi karbon dioksida dan uap air. Dapat dituliskan sebagai:
Etanol + oksigen karbon dioksiada + air
Zat mula-mula disebut pereaksi dan zat yang terbentuk disebut hasil reaksi. Dalam reaksi diatas , etanol, dan oksigen adalah pereaksi, sedangkan karbon dioksida dan air sebagai hasil reaksi.
Bidang kimia yang mempelajari aspek kuantitatif unsur dalam suatu senyawa atau reaksi disebut stoikiometri (bahasa Yunani : stiocheon = unsur; metrain = mengukur). Dengan kata lain, stiokiometri adalah perhitungan kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif zat yang terlibat dalam reaksi.
Hukum – hukum dasar kimia adalah hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, dan hukum, perbandingan berganda.

a. Hukum Kekekalan Massa
Pada tahun 1774, Lavoiser mengemukakan pernyataan yang disebut hukum kekekalan massa, yang berbunyi :
Pada reaksi kimia, massa zat pereaksi sama dengan massa zat hasil reaksi.
Dengan kata lain dapat dinyatakan:
Materi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.
Akan tetapi timbul masalah pada reaksi eksotermik dan endotermik, menurut Albert Einstein massa setara dengan energi, yaitu :
E = m c 2
Dengan E = energi (J), m = massa materi (g), dan c = kecepatan cahaya (3 x 108 ms-1). Artinya, energi yang timbul dalam suatu peristiwa mengakibatkan hilangnya sejumlah massa. Sebaliknya, energi yang diserap suatu peristiwa akan disertai terciptanya sejumlah materi.
b. Hukum Perbandingan Tetap (Proust)
Pada suatu reaksi kimia, massa zat yang bereaksi dengan sejumlah tertentu zat lain selalu tetap.
Atau
Suatu senyawa murni selalu terdiri atas unsur-unsur yang sama dengan yangtergabung dalam perbandingan massa yang tetap.


Contoh 1
5,6 g besi direaksikan dengan 3,2 g belerang menjadi 8,8g besi belerang. Tentukan perbandingan kedua unsur dalam senyawa besi belerang!
Jawab
Massa besi : massa belerang = 5,6 : 3,2
= 7 : 4
Contoh 2
Hasil pemeriksaan garam dari madura dan cirebon menghasilkan data sebagai berikut :
KOTA MASSA GARAM MASSA NATRIUM MASSA KLOR
MADURA
CIREBON 0,2925 g
1,7750 g 0,1150 g
0,6900 g 0,1775 g
1,0650 g

Tunjukkan bahwa garam mempunyai perbandingan unsur yang tetap !
Jawab
Garam Madura : % natrium = 0,1150 x 100% = 39,3%
0,2925
% klor = 0,1775 x 100% = 60,7%
0,2925

Garam Cirebon : % natrium = 0,6900 x 100% = 39,3%
1,7750
% Klor = 1,650 x 100% = 60,7%
1,7750

Penyimpangan hukum perbandingan tetap
Dicatat ada dua penyimpangan, yaitu pada senyawa non stoikiometri dan senyawa unsurnya berisotop.
Senyawa non stoikiometri
Jika kedua unsure direraksikan akan terjadi dua reaksi dan dua senyawa secara bersamaan, yaitu
Tembaga + oksigen tembaga oksigen I
Tembaga + oksigen tembaga oksigen II
Karena perbandingan senyawa I dan II yang terbentuk tidak dapat dikontrol, akibatnya perbandingan tembaga dan oksigen juga tidak tetap. Ada kalanya I lebih banyak dari II, atau sebaliknya. Akan tetapi jika yang terbentuk hanya senyawa I atau II saja, maka perbandingan itu akan tetap.
Perbandingan kedua unsure menjadi tidak tetap, karena jenis atau jumlah atom kosong beragam. Keadaan seperti ini disebut cacat Kristal atau senyawa non stoikiometri.
Isotop
Atom suatu unsure yang berbeda massanya disebut isotop, contohnya hidrogen, ada yang bermassa 1 sma (satu massa atom) dan 2 sma, masing-masing dilambangkan H-1 dan H-2. Begitu juga Boron, ada B-10 dan B-11. Akibatnya perbandingan massa oksigen dan hydrogen dalam air ada dua macam, yaitu
Untuk H-1 hidrogen + oksigen air I
2 g 16 g 18 g
Untuk H-2 hidrogen + oksigen air II
4 g 16 g 20 g
Adanya isotop menimbulkan penyimpangan terhadap hokum perbandingan tetap.
c. Hukum Perbandingan Berganda (John Dalton)
Dua unsure yang dapat membentuk lebih dari satu senyawa, seperti tembaga dengan oksigen, karbon dengan oksigen, belerang dengan oksigen, dan fosfor dengan klor. Perbandingan massa kedua unsure tersebut adalah sebagai berikut.
1. Tembaga dan oksigen membentuk dua senyawa tembaga oksida
Tembaga oksiada tembaga oksigen tembaga:oksigen
I 88,8% 11,2% 1: 0,126
II 79,9% 20,1% 1 : 0,252
2. Karbon dengan oksigen dapat membentuk dua senyawa.
Karbon + oksigen karbon monoksida (I)-
Karbon + oksigen karbon dioksida (II)
Senyawa karbon oksigen karbon : oksigen
I 42,8% 57,2% 1 : 1,33
II 27,3% 72,7% 1 : 2,67
3. Sulfur (belerang) dengan oksigen dapat membentuk dua senyawa oksigen, yaitu sulfur dioksida (I) dan sulfur trioksida (II).
Senyawa belerang oksigen belerang : oksigen
I 50% 50% 1 : 1
II 40% 60% 1 : 1,5
Berdasarkan kenyataan diatas akhirnya Dalton menarik suatu kesimpulan, yang disebut hukum perbandingan berganda :
Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, maka perbandingan massa unsur yang satu, yang bersenyawa dengan unsur lain yang tertentu massanya, merupakan bilangan bulat sederhana.
Contoh 3
Nitrogen membentuk enam macam senyawa dengan oksigen. Ternyata keenamnya mengandung nitrogen berturut-turut 63,7%, 46,7%, 36,9%, 30,5%, 25,9%, dab 22,6%. Apakah hasil percobaan ini sesuai dengan hukum perbandingan berganda?
Jawab
Senyawa I II III IV V VI
Nitrogen 63,7 46,7 36,9 30,5 25,9 22,6
Oksigen 36,3 53,3 63,1 69,5 74,1 77,4

Atau
Nitrogen 1 1 1 1 1 1
Oksigen 0,57 1,14 1,71 2,28 2,86 3,42

Dengan memperhatikan perbandingan oksigen bila nitrogen sama, maka didapat
0,57 : 1,14 : 1,71 : 2,28 : 2,86 : 3,42 =
1 : 2 : 3 : 4 : 5: : 6
Yaitu bilangan sederhana dan bulat. Berarti sesuai dengan hukum perbandingan berganda.