Stoikiometri Larutan untuk Larutan Elektrolit

Saat kalian kelas X, kalian mungkin sudah pernah belajar mengenai stoikiometri. Stoikiometri merupakan dasar dari perhitungan kimia yang menyatakan hubungan antara persamaan kimia dengan rumus kimia. Nah, dalam konsep stoikiometri ini juga dibagi lagi, salah satunya yaitu stoikiometri larutan.

Nah, apa itu stoikiometri larutan dan bagaimana cara menghitungnya? Simak penjelasan di bawah ini sampai habis!

Dasar Stoikiometri Larutan

Mungkin sebagian dari kalian bertanya-tanya apa sih stoikiometri larutan itu? Stoikiometri larutan dapat diartikan sebagai perhitungan kimia yang digunakan dalam reaksi kimia yang berlangsung di dalam larutan. Dalam stoikiometri larutan terdapat yang namanya konsentrasi larutan. 

Konsentrasi larutan ini menyatakan banyaknya zat terlarut yang dilarutkan ke dalam sejumlah zat pelarut. Konsentrasi larutan ini juga dapat disebut sebagai molaritas (M).

Molaritas sendiri diartikan sebagai jumlah mol zat terlarut untuk 1 liter larutan. Molaritas dapat dihitung menggunakan rumus M = n/V dengan satuan mol/liter atau M.

Terdapat 2 macam larutan Kemolaran yang dapat dibuat, yaitu dengan melarutkan zat padat dan mengencerkan larutan pekat. Masing-masingnya memiliki tingkat Kemolaran tertentu.

Pada proses pengenceran, banyaknya zat yang terlarut pada larutan tidak akan berubah. Perhitungan volume larutan pekat yang diperlukan dalam membuat larutan dengan tingkat Kemolaran M dapat dihitung menggunakan rumus:

Diketahui sebuah gas Hidrogen hasil reaksi antara larutan asam sulfat dengan logam aluminium. Tentukan massa logam aluminium yang diperlukan untuk dapat memperoleh gas hidrogen sebanyak 6,72 liter dalam keadaan STP. (Ar Al=27).

Jawab:

Reaksi yang terbentuk: 2Al + 3H₂SO₄ → Al2(SO₄)₃ + 3H₂

Mol H₂: 6,72/22,4 = 0,3 mol

Mol Al: ⅔ x 0,3 = 0,2 mol

Massa Al: 0,2 x 27 =5,4 gram

Jadi, massa logam aluminium yang dibutuhkan untuk dapat menghasilkan gas hidrogen sebanyak 6,72 liter dalam keadaan STP, yaitu 5,4 gram.

Sifat-Sifat Zat

Keberadaan sebuah reaksi dapat diketahui melalui pengamatan. Namun, jika kalian dapat mengetahui sifat-sifat dari zat yang dicampurkan, kalian sudah pasti dapat mengetahui ada terjadi atau tidaknya reaksi. Nah, untuk dapat memprediksi terjadi atau tidaknya suatu reaksi, kalian perlu memahami beberapa hal berikut ini.

1. Jenis zat pereaksi

Zat pereaksi ini memiliki beberapa jenis, di antaranya adalah asam, basa, garam, oksida asam, oksida basa, dan logam. Asam merupakan suatu zat yang akan menghasilkan ion sisa asam dan ion H⁺ jika dilarutkan di dalam air. Contoh asam yaitu HCl, HBr, H₂SO₄, dan masih banyak lagi.

Sementara itu, basa akan menghasilkan kation logam dan ion  OH^– jika berada di dalam air. Contoh zat yang bersifat basa, yaitu NaOH, Ca(OH)₂, dan masih banyak lagi. Jika suatu senyawa ion terdiri atas anion asam dan kation basa, maka disebut garam. Sebagai contoh, NaCl, Ca(NO₃)₂, dan lain-lain.

Adapun senyawa yang tersusun atas oksigen dan unsur tertentu disebut dengan oksida. Oksida ini kemudian dibagi lagi kedalam oksida asam (oksida non logam yang bersifat asam) dan oksida basa (oksida logam yang bersifat basa). Contoh oksida basa, yaitu CaO dan Na₂O, sedangkan oksida asam contohnya yaitu SO₂, N₂O₃, dan lain sebagainya.

2. Kelarutan elektrolit

Senyawa-senyawa yang bersifat asam akan mudah untuk larut di dalam air. Sementara itu, senyawa garam dan basa sebagian ada yang mudah larut dalam air dan ada pula sebagian yang sulit larut di dalam air.

3. Kekuatan elektrolit

Sebagian senyawa asam dan basa ada yang bersifat kuat dan sebagian ada yang bersifat lemah. Senyawa asam yang tergolong ke dalam asam kuat adalah HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, dan masih banyak lagi. Sementara itu, senyawa basa yang tergolong basa kuat yaitu semua basa dari golongan II A dan I A kecuali Be(OH)_2.

4. Senyawa-senyawa hipotesis

Beberapa senyawa, seperti asam, basa, dan garam ada kalanya tidak stabil. Sebagai contoh senyawa asam karbonat, asam nitrit, amonium hidroksida, dan perak hidroksida. Ada juga senyawa garam besi (III) iodida dan tembaga iodida.

5. Deret kereaktifan logam

Zat-zat yang bersifat logam ini memiliki kadar kereaktifan yang berbeda-beda. Urutan kereaktifan dari logam ini dimulai dari logam yang paling reaktif. Urutan kereaktifan logam tersebut, yaitu:

Li – K – Ba – Ca – Na – Mg – Al – Zn – Cr – Fe – Ni – Sn – PB – H – Cu – Hg – Ag – Pt – Au 

Untuk logam yang terletak di sebelah kiri H akan lebih aktif dibandingkan dengan logam yang berada di sebelah kanan H.

Reaksi Kimia dalam Larutan Elektrolit

Ada beberapa zat yang nantinya dilibatkan dalam reaksi-reaksi larutan elektrolit, seperti misalnya garam, asam, dan juga basa. Reaksi tersebut dapat terjadi jika setidaknya produk yang dihasilkan dapat berupa endapan, air elektrolit, maupun gas. 

Nah, reaksi kimia yang terjadi dalam larutan elektrolit ini akan selalu memiliki reaksi ion yang bersih. Reaksi kimia yang terjadi dalam larutan elektrolit ini dibagi lagi ke dalam tiga jenis. Ketiga jenis tersebut di antaranya adalah:

1. Reaksi penerapan basa dan asam

Dalam reaksi penerapan basa dan asam ini nantinya akan menghasilkan reaksi yang memiliki sifat netral. Reaksi asam dan basa ini juga dibagi lagi menjadi empat jenis reaksi, yaitu:

A. Reaksi antara basa + asam menghasilkan garam + air

Contoh: HCl + NaOH → NaCl + H₂O

B. Reaksi antara oksida asam + basa menghasilkan garam + air

Oksida asam yang termasuk dalam oksida non logam, yaitu: N₂O₅, CO₂, SO₃, dan P₂O₅).

Contoh: CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

C. Reaksi antara asam + oksida basa menghasilkan garam + air

Oksida basa yang termasuk ke dalam oksida logam, yaitu Na₂O, Al₂O₃, dan BaO.

Contoh: 2HCl + Na₂O → NaCl + H₂O

D. Reaksi antara amonia + asam menghasilkan garam amonium m

Contoh: NH₃ + HCl → NH₄Cl

Selain reaksi penetapan basa dan asam, ada juga reaksi pendesakan logam, seperti yang akan dijelaskan pada uraian berikut.

2. Reaksi pendesakan logam

Suatu reaksi yang terdiri dari hidrogen maupun logam lain yang terdapat dalam suatu senyawa disebut sebagai reaksi pendesakan logam. Reaksi pendesakan logam ini terbagi lagi ke dalam dua jenis sebagai berikut.

A. Reaksi antara logam + asam kuat menghasilkan garam + gas hidrogen

Reaksi pendesakan logam untuk jenis ini dapat terjadi jika posisi logam terletak di sebelah kiri atom H dalam deret Volta. Urutan deret Volta dapat kalian lihat dalam uraian berikut.

Li – Na-  K – Ba – Mg – Ca – Al – Mn – Cr – Zn – Fe – Co – Ni – Pb – Sn – H – Cu – Ag – Hg – Pt – Au 

Untuk asam yang digunakan yaitu selain H₂SO₄ pekat dan HNO₃ pekat. Sementara itu, jika logam yang direaksikan memiliki bilangan oksidasi sebanyak dua, garam yang terbentuk akan mengandung ion logam dengan muatan +2.

Contoh: 

Ag + HCl tidak terjadi reaksi karena posisi Ag dalam deret Volta berada di sebelah kanan H

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

B. Reaksi antara logam1 + garam1 menghasilkan logam2 + garam2

Syarat yang dibutuhkan agar reaksi ini dapat terjadi yaitu posisi logam1 harus berada di sebelah kiri logam yang ada pada garam1. Kalian dapat melihat posisi logam tersebut melalui deret Volta. Jika bilangan oksidasi logam1 terdiri atas dua biloks, garam2 yang mengandung logam1 akan bermuatan +2.

Contoh: 

Zn + MgSO tidak terjadi reaksi karena posisi logam Zn dalam deret volta berada di sebelah kanan Mg.

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

Selanjutnya, ada juga reaksi dekomposisi rangkap. Agar kalian paham dengan penjelasan reaksi ini, simak ulasan berikutnya, ya!

3. Reaksi dekomposisi rangkap

Reaksi dekomposisi rangkap merupakan reaksi metatesis atau pertukaran pasangan ion dari dua buah elektrolit. Reaksi ini terdiri atas tiga jenis reaksi, yaitu: 

• Reaksi antara garam Ax dengan garam By menghasilkan garam Ay dan garam Bx
• Reaksi antara garam Ax dengan asam By menghasilkan garam Ay dan asam Hx
• Reaksi antara garam Ax dengan basa B(OH) menghasilkan garam Bx dan basa A(OH)

Reaksi dekomposisi rangkap ini baru dapat berlangsung jika sebagian hasil reaksi ada yang mengendap, terbentuk senyawa yang tidak stabil, dan terbentuk gas. Adapun contoh asam yang berwujud gas yaitu H₂S. 

Sementara itu, contoh senyawa yang tidak stabil di antaranya adalah H₂SO₄, H₂CO₃, dan NH₄OH. Untuk garam hasil reaksi yang dapat mengendap, antara lain PbSO₄, BaSO₄, PbI₂, AgCl, dan AgBr.

Contoh: 

NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₄OH

AgNO₃ + NaCl → AgCl + NaNO₃

Persamaan Ion

Persamaan Ion merupakan sebuah cara yang digunakan untuk memaparkan reaksi kimia yang melibatkan larutan-larutan elektrolit. Zat elektrolit kuat pada persamaan ion ini akan dituliskan sebagai ion-ion yang terpisah. 

Sementara itu, gas, elektrolit lemah, dan saat padat akan tetap ditulis sebagai senyawa netral atau molekul yang tidak terionkan. Untuk lebih memahami, perhatikan contoh berikut.

Tuliskan reaksi ion dan reaksi rumus dari reaksi  antara karbon dioksida dan larutan natrium hidroksida menghasilkan larutan natrium karbonat dan air!

Jawab:

Persamaan reaksi yang terbentuk:

CO_2(g) + NaOH_(aq) → Na₂CO_3(aq) + H₂O_(l) (reaksi belum setara)

CO_2(g) + 2NaOH_(aq) → Na₂CO_3(aq) + H₂O_(l) (reaksi sudah setara)

Karena Na₂CO₃ dan NaOH tergolong ke dalam elektrolit kuat, maka diperoleh:

Persamaan ion lengkap: CO_2(g) + 2Na⁺_(aq) + 2OH^–_(aq) → 2Na⁺_(aq) + CO₃^2-_(aq) + H₂O_(l)

Persamaan ion bersih:  CO_2(g) + 2OH^–_(aq) → CO₃^2-_(aq) + H₂O_(l)

Titrasi Asam Basa

Apakah kalian masih ingat dengan reaksi penetralan asam dan basa? Reaksi penetralan asam dan basa ini dapat kalian gunakan untuk dapat menentukan konsentrasi berbagai jenis larutan. Khususnya, larutan-larutan yang berkaitan dengan asam dan basa.

Proses penetapan kadar konsentrasi larutan pada cara ini disebut dengan titrasi asam basa. Titrasi asam dan basa ini menjadi prosedur yang sangat penting dalam proses analisis kimia. Khususnya, dalam menentukan konsentrasi atau kemolaran larutan asam maupun basa.

Larutan asam dengan jumlah dan volume tertentu akan dititrasi menggunakan larutan basa. Larutan basa yang digunakan harus sudah diketahui kadar atau konsentrasinya.

Untuk mengetahui kadar larutan basa yang digunakan dapat dilakukan dengan menggunakan sebuah indikator yang dijadikan sebagai penunjuk titik akhir titrasi. Adapun indikator yang digunakan pada titrasi ini yaitu bromtimol biru, metil merah, dan fenolftalein.

Titik akhir titrasi terjadi saat indikator mengalami perubahan warna. Saat mencapai titik akhir titrasi, saat itulah titrasi juga akan berhenti. Nah, jenis titrasi ini ada empat macam, yaitu:

• Titrasi antara basa kuat dan asam kuat
• Titrasi antara basa kuat dan asam lemah
• Titrasi antara asam kuat dan basa lemah
• Titrasi antara basa lemah dan asam lemah

Pereaksi Pembatas

Pereaksi pembatas itu apa, sih? Pereaksi pembatas merupakan zat pereaksi yang ketika bereaksi akan habis terlebih dahulu, sesuai dengan aturan perbandingan koefisien. Akibatnya, proses reaksi akan dihentikan atau selesai. 

Jika diketahui mol dua buah zat pereaksi, maka kalian harus mencari pereaksi pembatasnya. Menentukan pereaksi pembatas dapat dilakukan dengan membagi besarnya mol suatu zat dengan koefisiennya. Zat pereaksi dengan hasil bagi yang paling kecillah yang digunakan sebagai pereaksi pembatasnya.

Agar kalian tidak bingung mengenai pereaksi pembatas ini, kalian dapat melihat contoh soal di bawah ini.

Diketahui, 0,1 M larutan PB(NO₃)₂ sebanyak 50 ml direaksikan dengan 0,1 M KI sebanyak 50 ml. Tentukan besarnya massa endapan yang terbentuk jika Ar I = 127 dan Ar PB = 207!

Jawab:

KI: 0,1 M x 50 ml = 5 mmol

PB(NO₃)₂: 0,1 M x 50 ml = 5 mmol

Reaksi yang terbentuk: PB(NO₃)_2(aq) + 2KI_(aq) → PbI_2(s) + 2KNO_3(aq)

Mula-mula:                     5 mmol       5 mmol     –               –

Bereaksi:                         2,5 mmol    5 mmol   2,5 mmol  5 mmol       

Akhir:                               2,5 mmol    –             2,5 mmol   5 mmol

Dengan begitu, massa PbI₂ yang terbentuk yaitu mol x Mr = 2,5 mmol x 461 = 1152,5 mg atau 1,1525 gr.

Video Pembelajaran Stoikiometri Larutan

Jika kalian masih kurang puas dengan penjelasan di atas, kalian dapat melihat video berikut ini.

Kesimpulan

Bagaimana? Apakah kalian sudah lebih paham mengenai stoikiometri larutan? Mungkin dari kalian masih bertanya-tanya.

Jadi, stoikiometri larutan merupakan dasar perhitungan kimia yang digunakan dalam reaksi kimia yang berlangsung dalam larutan. Kimia dasar Stoikiometri ini sangat penting untuk dipelajari agar kalian mengetahui banyaknya zat yang dibutuhkan dalam sebuah reaksi jika zat lain diketahui besarnya.

Daftar Pustaka

• itatrie.blogspot.com/2012/10/ laporan-kimia-dasar-ii- stoikiometri.html?m=1
• zilazulaiha.blogspot.com/2011 /05/stoikiometri_22.html?m=1
• www.kimiamath.com/post/ pereaksi-pembatas-reaksi-kimia
• yuniseka.wordpress.com /bahan-ajar-kimia/kimia-kelas -xi/semester-ii/stoikiometri-larutan/
• chemistryoche.blogspot.com/2010/05/ stoikiometri-larutan.html?m=1
• www.studiobelajar.com/ stoikiometri/