Abdul Wahid Surhim 2014
Kerangka Pembelajaran • • • • • • •
Persamaan Kimia Pola Reaktivitas Kimia Berat Atom dan Molekul Mol Rumus Empirik dari Analisis Informasi Kuantitatif dari Persamaan yang Disetarakan Membatasi Reaktan
Persamaan Kimia • Persamaan kimia ditulis untuk mewakili reaksi kimia • METANA – Komponen utama gas bumi – Dibakar dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida dan air – Metana dan oksigen adalah reaktan – Karbon dioksida dan air adalah produk – Persamaan kimia yang menggambarkan reaksi tersebut:
CH 4 O2 CO2 H 2O
Persamaan Kimia • Pernyataan: “Metana dan oksigen berreaksi membentuk karbon dioksida dan air” – Ini adalah kualitatif, bukan kuantitatif
• Hukum kekekalan massa tidak boleh diabaikan • Perlu adanya keseimbangan persamaan reaksi
Penyeteraan Persamaan Reaksi CH 4 O2 CO2 H 2O • C • H • O
REAKTAN : 1 :4 :2
• C • H • O
PRODUK :1 : 2 (kurang 2) : 3 (lebih)
• Jika H produk dikali 2, maka O reaktan kurang 2, maka O reaktan dikali 2 juga • Persamaannya menjadi:
CH 4 2O2 CO2 2 H 2O
Persamaan Kimia • Kemampuan menyetarakan persamaan reaksi adalah sangat penting • Tipsnya: – Sesuaikan MOLEKUL lebih dahulu, UNSUR belakangan – Kali ini, persamaan yang setara menggunakan bilangan bulat
Pola Reaktivitas Kimia Dikarenakan banyak sekali reaksi yang berbeda-beda, maka perlu dikelompokkan kedalam kelompok kecil
Reaksi
Pembentukan – Penguraian
Pembakaran
Oksidasi – Reduksi
Reaksi Pembentukan dan Penguraian
Reaksi Pembakaran CH 4 ( g ) 2O2 (g) CO2 (g) 2 H 2O (l) 2 H 2 ( g ) O2 (g) 2 H 2O (l) 2 S ( s ) O2 (g) 2 S 2O (g)
Berat Atom dan Molekul • Skala massa atom memberikan massa tiap unsur relatif terhadap massa atom 12C • AMU (atomic mass unit) atau SMA (satuan massa atom): 1 amu = 1.66054 x 10-24 g 1 g = 6.02214 x 1023 amu
• Skala amu membuat kita dapat menggunakan rumus kimia untuk menentukan komposisi persentasenya dengan massa dari sebuah molekul
CO2 • Terdiri atas satu atom karbon dan dua atom oksigen • Oksigen massanya 15.9949 amu Atom SAtom AMU SAMU % O 2 15.9949 31.9898 72.7% C 1 12 12 27.3% Jumlah
43.9898 100.0%
Perkiraan Massa Atom
Massa Atom Rerata • Banyak unsur berada di alam sebagai campuran isotop • Massa atom unsur tersebut ditentukan menggunakan isotopnya • Karena itu dibuat massa atom reratanya
Berat Rumus dan Berat Molekul • BERAT RUMUS adalah jumlah berat atom dari tiap atom dalam rumus kimianya • Jika rumus kimia dari sebuah senyawa adalah rumus molekulnya, maka berat rumus disebut juga BERAT MOLEKUL
Komposisi C12H22O11 • MW of C12H22O11: 342 g/mol 1212 g/mol %C 100% 42.1% 342 g/mol 221 g/mol %H 100% 6.4% 342 g/mol 1116 g/mol %O 100% 51.5% 342 g/mol
MOL • Kalau di dunia dagang ada istilah LUSIN (dozen) yang berarti 12, maka di kimia adalah istilah MOL yang berarti 6.022 x 1023 obyek (atom, molekul atau ion) • Bilangan 6.022 x 1023 disebut BILANGAN AVOGADRO (ditemukan oleh seorang ilmuwan jerman bernama J. J. Loschmidt pada tahun 1865, tetapi karena yg pertama menyatakan perlunya satuan jumlah bagi atom dan molekul adalah Amedeo Avogadro, maka bilangan ini dinamakan bilangan AVOGADRO) • Bayangkan kalau seluruh penduduk dunia ditugaskan untuk menghitung atom dalam 4,003 gram He! • Menggunakan skala amu untuk satu mol molekul air:
6.022 x10 23 molekul air 18.02 amu 1.085 x10 25 amu x mol molekul air mol
Konversi • Dikonversi ke satuan yang umumnya dipakai (gram):
24 1.66054x10 g 25 1.085 x10 amu x 18.02 g amu
Mol, Amu dan Gram • Bukan suatu kebetulan bahwa amu dan gramnya sama – 1 molekul air memiliki 18.02 amu, dan 1 mol molekul air memiliki 18.02 gram – Massa 1 molekul CO2 adalah 44.01 amu, dan massa 1 mol molekul CO2 adalah 44.01 gram
• Setengah massanya mengandung setengah banyaknya partikel
Rumus Empirik dari Analisis • Zat kimia seperti air, karbon dioksida, hidrogen peroksida, dan sodium khlorida memiliki rumus yang menggambarkan jumlah relatif unsur-unsur yang menyusunnya • Rumus air, H2O, mengindikasikan bahwa sebuah molekul air mengandung dua molekul hidrogen dan satu molekul oksigen • Begitu pula CO2 yang terdiri atas satu atom karbon dan dua atom oksigen • Keduanya disebut RUMUS MOLEKUL
Rumus Empirik dari Analisis • Bagaimana dengan peroksida air, H2O2? • Karena memiliki dua atom yang jumlahnya genap, maka bisa dibentuk kedalam RUMUS EMPIRIK: HO • Jadi rumus empirik tidak menggambarkan jumlah atom yang dikandung oleh sebuah molekul
Rumus Empirik dari Analisis • Air dan karbon dioksida memiliki rumus molekul dan rumus empirik yang sama • Senyawa ion tidak berada sebagai molekul, karena itu tidak memiliki rumus molekul • Senyawa ion selalu dinyatakan dalam rumus empirik • Misalnya: NaCl, MgCl2, dll
Rumus Empirik Tentukan rumus empirik campuran yang terdiri atas 81.32 persen karbon, 5.12 persen hidrogen, dan 13.56 persen oksigen dalam massa!
Rumus Empirik Solusi: • Asumsi total massa = 100 g – C = 81.32 g – H = 5.12 g – O = 13.56 g – C:H:O = 81.32/12 : 5.12/1 : 13.56/16 – C:H:O = 6.7767 : 5.12 : 0.8475 = 8:6:1
• Rumus empirik dari sebuah campuran: C8H6O
Prosedur Umum Menentukan Rumus Empirik Given:
Find:
Mass % elements
Empirical formula
Assume 100 g sample
Calculate mol ratio
Grams of each element
Use atomic weights
Moles of each element
RELASI MASSA DALAM REAKSI • Menulis dan menyetarakan persamaan kimia 1. Menulis “kerangka” persamaan: kiri reaktan (hydrazine dan dan kanan produk: N2H4 + N2O4 N2 + H2O 2. Indikasikan keadaan fisik tiap molekul: gas (g), cairan (l), padatan (s) atau larutan (aq): N2H4(l) + N2O4(l) N2(g) + H2O(g) 3. Setarakan persamaannya: 2N2H4(l) + N2O4(l) 3N2(g) + 4H2O(g)
• Relasi massa dari persamaan
Informasi Kuantitatif dari Persamaan yang Disetarakan • Berapa gram air yang dihasilkan dalam pembakaran 1.00 g glukosa? 1 mol C6 H12O6 moles C6 H12O6 1.00 g C6 H12O6 180.0 g C6 H12O6 1 mol C6 H12O6 6 mol H 2O moles H 2O 1.00 g C6 H12O6 180.0 g C6 H12O6 1 mol C6 H12O6 1 mol C6 H12O 6 6 mol H 2O 18.0 g H 2 O grams H 2O 1.00 g C6 H12O6 180.0 g C6 H12O6 1 mol C6 H12O6 1 mol H 2 O 0.600 g H 2 O
Latihan: Molekul N2, H2, dan NH3 • Boks A berisi 5 molekul nitrogen (N2) dan 15 molekul hydrogen (H2). Boks B berisi 10 molekul NH3 • Buat gambar ilustrasi Boks A dan Boks B (lingkaran terbuka untuk atom N dan kotak untuk atom H) • Bandingkan boks A dan boks B: – Jumlah atom N dan atom H – Jumlah partikel diskret – Massa
• Jika boks A reaktan dan boks B produk, tulis persamaan reaksinya • Reduksi koefisien reaksi di atas untuk mendapatkan koefisien reaksi berupa bilangan bulat yang kecil
Membatasi Reaktan • Kadang kita menghitung produk sesuai dengan jumlah reaktan stoikiometri-nya • Umumnya, satu reaktan akan dikonsumsi secara sempurna dan akan membatasi jumlah produk yang dihasilkan • Jumlah produk yang dihasilkan jika reaktan yang membatasi dikonsumsikan secara sempurna disebut YIELD TEORITIS • Ini jarang bisa dicapai
Reaksi Terbatasi
Sb
I2
Panas
Yield Aktual
Latihan • Seorang mahasiswa menyiapkan asam fosfor, H3PO3, dengan mereaksikan fosfor triiodida padat dengan air. PI3(s) + 3H2O(l) H3PO3(s) + 3HI(g) • Mahasiswa tersebut memperoleh 0,250 liter H3PO3 (densitas 1,651 g/cm3). Prosedurnya adalah ada 45,0% berlebih air dan yieldnya 75,0%. Berapa berat fosfor triiodida? Berapa volume air (densitas 1,00 g/cm3) yang seharusnya digunakan?
Efisiensi Pembakaran di Boiler
• Dinitrogen pentaoksida dapat dihasilkan oleh reaksi antara nitrogen dan oksigen. 1. Tulislah persamaan yang disetarakan untuk reaksi tersebut 2. Tulislah persamaan yang disetarakan tersebut dalam bentuk gambar. Kotak untuk atom nitrogen, lingkaran untuk atom oksigen. 3. Jika ada enam molekul nitrogen dan enam molekul oksigen, tunjukkan menggunakan gambar sebelum dan setelah reaksi 4. Reaksi menggunakan 4,50 gram oksigen dan nitrogen berlebih, berapa gram dinitrogen pentaoksida diproduksi? 5. Reaksi lain menggunakan 3,87 gram oksigen dan 3,87 gram nitrogen: a) berapa gram dinitrogen pentaoksida diproduksi? b) berapa gram sisa reaktannya? c) Jika 3,87 gram dinitrogen pentaoksida diperoleh dari eksperimen, berapa yieldnya?
Persen Yield • Seringnya yang terjadi, jumlah produk lebih kecil dari yang semestinya atau disebut YIELD AKTUAL • Dari sini bisa dihitung Persen Yieldnya
Yield Aktual Persen Yield x100 Yield Teoritis
