44 1. Tentukan Mr dari senyawa Al2(SO4)3! 2. Suatu sampel gas O2 mengandung 1,505 × 1023 partikel. Berapa banyaknya mol O2 tersebut? 3. Berapakah massa dari 2 mol glukosa C6H12O6 (Ar C=12, H=1, O=16)? 4. Berapa volume 1 mol gas pada suhu dan tekanan standar atau STP? 5. Berapakah molaritas dari 3 mol NaCl pada 10 ml larutan? 6. Sebanyak 1,8 gram glukosa C6H12O6 dilarutkan ke dalam 100 gram air. Hitunglah molalitas larutan gula tersebut! (Ar C = 12, H = 1, O = 16) 7. Jika 0,5 liter larutan NaOH dibuat dengan melarutkan 5 geam NaOH (Mr = 40) dalam air. Hitunglah normalitas larutan tersebut! 8. Sebanyak 90 gram glukosa (Mr=180) dilarutkan ke dalam 360 mL air (Mr=18). Tentukan fraksi mol masing-masing zat! 9. Hitunglah banyak air pelarut jika dilarutkan 40 gram asam sulfat apabila memiliki konsentrasi 200 ppm! 10.Vanila yang digunakan untuk memberi cita rasa makanan mempunyai komposisi: 63,2% C, 5,2% H, dan 31,6% O (Ar C=12, H=1, dan O=16). Tentukan rumus empirisnya!
45 “KOMPOSISI ZAT DAN PEREAKSI PEMBATAS” Tujuan Pembelajaran : 1. Peserta didik dapat menjelaskan komposisi zat dan reaksi pembatas dengan tepat. 2. Peserta didik dapat menerapkan rumus komposisi zat dan reaksi pembatas dengan tepat.
46 Setelah memelajari beberapa konsep dan prinsip stoikiometri pada kegiatan sebelumnya, kali ini kita akan menghitung komposisi zat penyusun suatu komponen serta menentukan pereaksi pembatas suatu reaksi. Masih ingatkah kamu, bagaimana cara menghitung massa suatu zat? Ingat baik-baik ya! Sebab pada kegiatan kali ini masih ada kaitannya dengan kegiatan pertemuan kemarin. Yuk pelajari bersama! Sebelum masuk dalam penjelasan materi, diskusikan dengan teman sebangkumu berapa konsentrasi larutan asam sulfat 98% sebanyak 20 mL dengan massa jenis 1,834 g/cm3 yang terlarut dalam 100 mL air? Bagaimana dengan hasil diskusi kalian? Sudah taukah cara mengerjakan dan menjawab dengan benar? Untuk lebih jelasnya, pahami penjelasan di bawah ini! A. Komposisi Zat Analisis kuantitatif dilakukan untuk menentukan massa dari setiap komponen penyusun zat. Dengan mengetahui jenis dan massa dari setiap komponen penyusun zat, kita dapat mengetahui komposisi zat tersebut. 1. Persen Massa (%m/m) Persen massa menunjukkan massa suatu zat dalam 100 gram larutannya. Secara matematis, persen massa dirumuskan sebagai berikut : Persen massa = massa zat massa zat terlarut + massa pelarut x100% = massa zat massa total larutan x 100%
47 Contoh soal : H2SO4 95% sebanyak 20 mL memiliki massa jenis 1,834 g/cm3 yang terlarut dalam 100 mL air, maka berapa konsentrasi larutan asam sulfat dalam %? Penyelesaian : Persen massa = massa zat terlarut massa zat terlarut + massa pelarut x100% = 20 mL . 0,95 . 1,834 g/cm3 (20 mL . 1,834 g/cm3)+(100 mL . 1 g/cm3) x 100% = 34,846 136,68 x 100% = 25,49% 2. Persen Volume (%v/v) Persen volume menunjukkan volume suatu zat dalam 100 mL larutannya. Secara matematis, persen volume dirumuskan sebagai berikut : Contoh soal : Alkohol 96% sebanyak 25 mL dicampur dengan 75 mL air, maka berapa konsentrasi larutan alkohol ? Penyelesaian : Persen volume = volume zat volume total larutan x 100% = 25 mL . 0,96 25 mL + 75 mL x 100% = 24 100 x 100% = 24% 3. Persen Massa per Volume (%m/v) Persen massa per volume merupakan salah satu konsentrasi larutan yang menunjukkan massa zat dalam 100 mL larutannya. Secara matematis, persen massa per volume dirumuskan sebagai berikut : Persen volume = volume zat volume total larutan x100% Persen massa per volume = massa zat volume larutan x100%
48 Contoh soal : Berapa persen volume massa dari 12,4 gram larutan klorida yang dilarutkan dalam air untuk menghasilkan 135 mL larutan? Penyelesaian : % m/v = 12,4 gram 135 mL x100% = 9,1 % 4. Hubungan Persen Massa dan Molaritas Berdasarkan rumus molaritas yang telah dijelaskan sebelumnya, ternyata dapat dicari hubungan antara persen massa dengan molaritas dengan rumus sebagai berikut : Contoh soal : Larutan asam nitrat pekat (Mr =63) dengan konsentrasi 16,43 M. Bila massa jenis larutan 1,643 g/mL. Berapa kadar (% massa) asam nitrat dalam larutan tersebut ? Penyelesaian : % massa = M . Mr massa jenis x 100% = 16,43 M . 63 gr/mol 1643 g/L x 100% = 63% 5. Pengenceran Pengenceran adalah proses mengurangi tingkat kepekatan suatu larutan dengan menambahkan air. Larutan yang diencerkan mengakami perubahan konsetrasi dan volume, tetapi jumlah mol larutan tidak berubah. Pengenceran dapat dirumuskan sebagai berikut : % massa = M . Mr massa jenis x 100% Mol awal = Mol akhir M1 . V1 = M2 . V2
49 Contoh soal : Sebanyak 100 mL larutan gula 2 M akan dilarutkan menjadi 0,25 M larutan gula. Berapa volume larutan setelah diencerkan dan volume air yang ditambahkan? Penyelesaian : Mol awal = Mol akhir M1 . V1 = M2 . V2 V2 = M1 . V1 M2. = 2 M . 100 mL 0,25 M = 800 mL Vair = 800 – 100 mL = 700 mL 6. Molaritas Campuran Jika tersapat dua jenis larutan yang memiliki konsentrasi berbeda dicampurkan, maka akan membentuk larutan baru dengan konsentrasi tertentu. Konsentrasi larutan setelah dicampur dapat dirumuskan sebagai berikut : Contoh soal : Jika 200 mL HNO3 0,25 M dicampurkan dengan 300 mL H2SO4 0,25 M. Hitunglah konsentrasi molaritas campuran sekarang! Penyelesaian : Mc = mol total volume total = (200 mL . 0,25 M)+(300 mL . 0,25 M) 500 mL = 0,4 M B. Komposisi Zat secara Teoristis Komposisi zat secara teoritis merupakan komposisi zat yang ditentukan dari rumus kimianya. Untuk zat berupa senyawa, komposisinya secara teoritis dapat dinyatakan dalam persen massa unsur dalam senyawa dengan membandingkan Ar unsur dan Mr senyawa. Persen massa unsur dalam senyawa = angka indeks x Ar unsur Mr senyawa x100% Molaritas campuran = mol total volume total
50 Contoh soal : Tentukan persen massa unsur C, H, dan O dalam senyawa glukosa (C6H12O6)! (Ar C=12, H=1, dan O=16)! Penyelesaian : Mr C6H12O6 = 180 Karbon (C) = Persen massa unsur C = 6 x Ar C Mr C6H12O6 x 6 x 12 180 x 100% = 40% Hidrogen (H) = Persen massa unsur H = 6 x Ar H Mr C6H12O6 x 12 x 1 180 x 100% = 6,7% Oksigen (O) = Persen massa unsur H = 6 x Ar O Mr C6H12O6 x 6 x 16 180 x 100% = 53,3% C. Menentukan Rumus Air Kristal (Rumus Kimia Hidrat) Air kristal merupakan molekul air yang terjebak di dalam suatu kristal. Kristal merupakan zat padat yang memiliki bentuk teratur. Hidrat adalah zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari struktur kristalnya. Jumlah kristal air dalam suatu kristal dapat kita tentukan dengan beberapa cara, diantaranya: a) Dengan memanaskan suatu kristal hingga air kristalnya terlepas setelah dipanaskan. Kristal tersebut ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui selisih beratnya dengan kristal yang sudah mengalami pemanasan. Dari selisih berat tersebut kita dapat menentukan jumlah air kristal. b) Dengan menganalisis melalui reaksi kimia Contoh soal : Suatu hidrat tembaga (II) sulfat dipanaskan, ternyata beratnya berkurang sebanyak 36%. Tentukan rumus molekul hidrat tersebut! (Ar Cu=63,5; S=32; O=16; H=1)
51 Penyelesaian : CuSO4.xH2O → CuSO4 + xH2O Mr CuSO4 = (1 x Ar Cu) + ( 1 x Ar S) + (4 x Ar O) = (1 x 63,5) + (1 x 32) + (4 x 16) = 159,5 Mr H2O = (2 x Ar H) + (1 x Ar O) = (2 x 1) + (1 x 16) = 18 Perbandingan jumlah mol CuSO4 dengan H2O = mol CuSO4 : mol H2O 1 : x 64 158,5 : 36 18 0,4 mol : 2 mol 0,4 0,4 : 0,2 0,4 1 : 5 Jadi, rumus senyawa hidrat tersebut adalah CuSO4.5H2O D. Pereaksi Pembatas Di dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yang ditambahkan tidak selalu sama dengan perbandingan koefisien reaksinya. Apabila zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu pereaksi akan habis lebih dahulu sedangkan pereaksi yang lain bersisa. Cara menentukan pereaksi pembatas adalah mol masing-masing zat pereaksi dibagi koefisien, kemudian pilih hasil bagi yang kecil sebagai pereaksi pembatas. Contoh soal : Satu mol larutan natrium hidroksida (NaOH) direaksikan dengan 1 mol larutan asam sulfat (H2SO4) sesuai reaksi: 2NaOH(aq) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l)! Tentukan pereaksi pembatas!
52 Penyelesaian : 2NaOH(aq) + H2SO4(aq) Na2SO4(aq) + 2H2O(l) Mula-mula 1 mol 1 mol Bereaksi 1 mol 1 2 x1mol=0,5 mol 1 2 x1mol=0,5 mol 1 1 x1mol= 1mol Sisa - 0,5 mol 0,5 mol 1mol Untuk menentukan pereaksi pembatas, jumlah mol mula-mula masingmasing pereaksi dibagi dengan koefisiennya. mol NaOH koefisien NaOH = 1 mol 2 = 0,5 mol mol H2SO4 koefisien H2SO4 = 1 mol 1 = 1 mol Karena hasil bagi NaOH < H2SO4, maka NaOH adalah pereaksi pembatas, sehingga NaOH akan habis bereaksi lebih dahulu E. Rangkuman 1. Persen massa menunjukkan massa suatu zat dalam 100 gram larutannya. (%m/m) 2. Persen volume menunjukkan volume suatu zat dalam 100 mL larutannya. 3. Persen massa per volume merupakan salah satu konsentrasi larutan yang menunjukkan massa zat dalam 100 mL larutannya. RUAS KIRI PANAH Sisa = Mula-mula - bereaksi RUAS KANAN PANAH Sisa = Mula-mula + bereaksi Persen massa = + x100% = x 100% Persen volume = x100% Persen massa per volume = x100%
53 4. Hubungan antara persen massa dengan molaritas : 5. Pengenceran adalah proses mengurangi tingkat kepekatan suatu larutan dengan menambahkan air. 6. Dua jenis larutan yang memiliki konsentrasi berbeda, akan membentuk larutan baru dengan konsentrasi tertentu. 7. Komposisi zat secara teoritis merupakan komposisi zat yang ditentukan dari rumus kimianya. 8. Air kristal merupakan molekul air yang terjebak di dalam suatu kristal. Kristal merupakan zat padat yang memiliki bentuk teratur. 9. Hidrat adalah zat padat yang mengikat beberapa molekul air sebagai bagian dari struktur kristalnya. 10.Dalam suatu reaksi kimia, pereaksi yang terlebih dulu habis bereaksi disebut sebagai pereaksi pembatas 11.Cara menentukan pereaksi pembatas adalah mol masing-masing zat pereaksi dibagi koefisien, kemudian pilih hasil bagi yang kecil sebagai pereaksi pembatas. % massa = M . Mr massa jenis x 100% Mol awal = Mol akhir M1 . V1 = M2 . V2 Molaritas campuran = mol total volume total Persen massa unsur dalam senyawa = angka indeks x Ar unsur Mr senyawa x100%
54 1. Berapakah massa kafein yang terkandung dalam secangkir kopi 200 gram yang kadarnya 0,015%? 2. Jika dalam kemasan botol minuman tertera 5% alkohol. Berapa volume alkohol yang tersapat dalam 250 mL minuman tersebut? 3. Tabung 140 mL berisi 0,3% natrium fluoride. Berapa massa natrium fluoride dalam tabung? 4. Larutan asam sulfat pekat (Mr=98) dengan konsentrasi 15,5 M. Jika massa jenis larutan 1,55 g/mL. Berapa kadar (% massa) asam sulfat dalam larutan tersebut? 5. Terdapat sebuah HCl yang mula-mula memiliki konsentrasi sebesar 0,7 M dengan volume 350 mL kemudian diencerkan dengan penambahan air sehingga konsentrasi HCl berubah menjadi 0,175 M. Berapa volume akhir larutan HCl ? 6. Larutan asam nitrat dengan volume 10 mL diencerkan menjadi 200 mL dengan konsentrasi 0,4 M. Berapa konsentrasi awal sebelum pengenceran? 7. Jika 200 mL HCl 0,25 M dicampur dengan 250 mL HCl 0,3 M. Kemudian dalam campuran tersebut ditambahkan lagi HCl 0,2 M sampai volume campuran akhir menjadi 600 mL. Hitung molaritas campuran sekarang! 8. Tentukan persen massa unsur H, S, dan O dalam senyawa asam sulfat (H2SO4)! (Ar H=1, S=32, dan O=16)! 9. Hidrat tembaga (II) sulfat (CuSO4.xH2O) dipanaskan, maka massanya berkurang sebanyak 36%. Bagaimana rumus molekul hidrat tersebut? 10.100 mL larutan Ca(OH)2 0,1 M direaksikan dengan 100 mL larutan HCl 0,1 M sesuai reaksi: Ca(OH)2(aq) + 2 HCl(aq) CaCl2(aq) + 2H2O(l). Tentukan pereaksi pembatas!
55 Airbag Alat keselamatan berkendara selain sabuk pengaman yang menjadi pelindung dari benturan yang cukup keras ketika kendaraan mengalami kecelakaan. Igniter Alat penyala Postulat Pernyataan tanpa bukti atau proporsisi dasar dari suatu gejala atau fenomena Pereaksi Zat yang berubah selama reaksi dan ditulis di sebelah kiri persamaan reaksi Pereaksi pembatas Suatu persamaan yang menggambarkan zat-zat kimia yang terlibat sebelum dan sesudah reaksi kimia, baik secara kualitatif maupun kuantitatif Keadaan standar (STP) Keadaan standar suhu 0 ⁰C dan tekanan 1 atmosfer Keadaan standar (RTP) Keadaan kamar suhu 25⁰C dan tekanan 1 atmosfer
56 Budi Utami, d. (2009). Kimia Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional. Chang, R. (2004). Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti. Jakarta: Erlangga. Kusumaningrum, W. I. (2020). Modul Pembelajaran SMA Kimia. Semarang: Kemendikbud. Nurokhim, A. (2020). Laporan Prakitkum Kimia Dasar Stoikiometri. Premono, K. T. (2009). Kimia SMA/MA Kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.