1 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, karena rahmatNya penulis dapat menyelesaikan E-Modul pada materi Stoikiometri Reaksi untuk siswa SMA/MA kelas X sebagai salah satu sumber belajar bagi peserta didik. Ada pepatah mengatakan "There is no live without chemistry". Modul ini dibuat agar peserta didik menyadari bahwa dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari reaksi kimia. Dengan mempelajari stoikiometri reaksi kimia diharapkan peserta didik mampu berpikir kritis dapat menerapkan ilmu kimia dalam mengatasi permasalahan-permasalahan di sekitar kita. Bahan ajar ini merupakan produk kegiatan pengembangan profesi guru dalam jabatan dalam rangka membekali guru agar menjadi guru yang profesional, inovatif dan mampu menjawab tantangan abad 21. Penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan materi ajar ini, oleh karena itu penulis dengan terbuka menerima kritik dan saran dari berbagai pihak. Semoga bahan ajar memberikan manfaat bagi pembaca khususnya para peserta didik. Magelang, Juni 2022
2 1. Peserta didik mampu menganalisis hubungan antara koefisien persamaan reaksi dengan jumlah mol 2. Peserta didik mampu menerapkan hubungan antara koefisien dengan jumlah mol dalam perhitungan kimia dalam kehidupan sehari-hari .
3 Dalam kimia sangat penting untuk memahami hubungan antara reaktan dan produk dalam suatu reaksi. Stoikiometri adalah hubungan kuantitatif antara jumlah mol dari berbagai produk dan reaktan dalam reaksi kimia. Materi ini penting digunakan dalam industri, terutama dalam menentukan jumlah bahan yang dibutuhkan untuk menghasilkan jumlah produk yang diinginkan dalam persamaan yang berguna. Perhitungan stoikiometri membantu para ilmuwan dan engineer yang bekerja di industri untuk memperkirakan jumlah produk yang akan mereka peroleh dari prosedur tertentu: juga dapat membantu memutuskan apakah produk tersebut menguntungkan untuk diproduksi atau tidak. Selain dalam dunia industri, stoikiometri kimia juga dapat diterapkan dalam dunia pertanian. Misalnya, untuk pengolahan lahan rawa yang tanahnya bersifat asam, dapat di netralkan dengan menambahkan kapur dolomit (MgCO3.CaCO3). Petani dapat menghitung keperluan kapur dolomit yang diperlukan untuk mentralkan kondisi asam setiap 1 hektar tanah rawa. Persamaan reaksi menyatakan reaksi kimia dalam bentuk lambang yang terdiri atas rumus kimia zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi disertai koefisien dan fasa masing-masing. Jumlah zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama dalam reaksi kimia. Unsur atau senyawa hanya diubah menjadi unsur atau senyawa baru yang memiliki sifat berbeda. Hal ini berlaku pada semua jenis reaksi kimia, kecuali reaksi kimia tertentu. Dalam reaksi kimia, zat-zat yang bereaksi dengan zat-zat hasil reaksi dihitung berdasarkan jumlah partikel zat. Partikel-partikel tersebut sangat kecil sehingga jumlah partikel yang terlibat dalam reaksi sangat banyak. Untuk itu, dalam mereaksikan zat, perhitungannya menggunakan mol. Stoikiometri adalah hubungan kuantitatif antara jumlah mol dari berbagai produk dan reaktan dalam reaksi kimia
4 Satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram C-12, yaitu 6,02x1023 partikel. Hubungan antara jumlah mol (n) dengan jumlah partikel (X) dalam zat adalah sebagai berikut: Massa molar (mm) menyatakan massa yang dimiliki oleh 1 mol zat, dan dinyatakan dalam satuan gram/ mol. Nilai massa molar sama dengan nilai Ar atau Mr tetapi dengan satuan gram/ mol. Massa molar (mm) digunakan untuk menghitung jumlah mol zat dari sejumlah tertentu massa zat. Hubungan antara jumlah mol zat (n) dan massa zat (m) dirumuskan: Volume molar umumnya digunakan untuk gas dan didefinisikan sebagai volume yang ditempati 1 mol gas pada suhu dan tekanan tertentu. Satu mol setiap gas mempunyai jumlah molekul yang sama, maka pada suhu dan tekanan yang sama pula, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama. Volume molar dapat digunakan untuk menghitung jumlah mol zat dari sejumlah tertentu gas. Hubungan antara jumlah mol (n) dan volume gas (V) dapat dirumuskan: Pada keadaan STP ( T = 0oC; P = 1 atm), Vm = 22,4 L/mol Pada keadaan ATP ( T = 25oC; P = 1 atm), Vm = 24,4 L/mol
5 Salah satu cara menyatakan konsentrasi atau kepekaan larutan adalah molaritas. Molaritas adalah konsentrasi suatu larutan yang menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam satu liter larutan. Hubungan antra molaritas (M) dengan jumlah mol zat terlarut (n) serta volume larutan (V) adalah: M = Koefisien reaksi merupakan jumlah partikel zat dalam bentuk perbandingan dengan zat lain. Oleh karena itu, koefisien reaksi juga merupakan perbandingan mol zat-zat dalam reaksi. Banyaknya zat yang diperlukan atau dihasilkan dalam reaksi kimia dapat dihitung dengan menggunakan persamaan reaksi setara. Apabila jumlah mol salah satu zat yang bereaksi diketahui, maka jumlah mol zat yang lain dalam reaksi itu dapat ditentukan dengan menggunakan perbandingan koefisien reaksinya. Dalam suatu reaksi kimia, perbandingan mol zat-zat pereaksi yang ditambahkan tidak selalu sama dengan perbandingan stoikiometri mol zat-zat pereaksi dan produk reaksi (perbandingan koefisien reaksinya). Hal ini menyebabkan ada zat pereaksi yang akan habis bereaksi lebih dahulu. Pereaksi demikian disebut pereaksi pembatas. Contoh: Fe2O3 (g) + 3CO (g) 2Fe (g) + 3CO2 (g) Awal: 0,2 mol 0,3 mol Reaksi: 0,1 mol 0,3 mol 0,2 mol 0,3 mol Akhir: 0,1 mol 0 mol 0,2 mol 0,3 mol
6 1. Menentukan pereaksi pembatas Satu mol logam magnesium direaksikan dengan 3 mol asam klorida dengan reaksi sebagai berikut: Mg(s) + HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) (belum setara) Tentukanlah pereaksi pembatasnya! Jawaban: Reaksi yang terjadi. Penyetaraan reaksi Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g) • Koefisien masing-masing zat 1 2 1 1 • Jumlah mol sebelum reaksi 1 mol 3 mol • • Hasil perbandingan 1 1,5 Pereaksi yang jumlah perbandingan mol dan koefisien terkecil adalah Mg sehingga disebut sebagai pereaksi pembatas. 2. Perhitungan pada persamaan reaksi kimia non-larutan Sebanyak 3,2 gram gas metana (CH4) dibakar dengan 16 gram gas oksigen. Persamaan reaksinya: CH4 (g) + O2 (g) CO2 (g) + H2O (l) (belum setara) Tentukan: a. Pereaksi pembatas b. Massa gas CO2 yang terbentuk Jawaban: Mol CH4 = = = 0,2 mol Mol O2 = = = 0,5 mol
7 a. Peraksi pembatas Penyetaraan reaksi CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) • Koefisien masing-masing zat 1 2 1 2 • Jumlah mol sebelum reaksi 0,2 mol 0,5 mol • • Hasil perbandingan 0,2 0,25 Pereaksi yang jumlah perbandingan mol dan koefisien terkecil adalah CH4 sehingga disebut sebagai pereaksi pembatas. b. Massa gas CO2 yang terbentuk CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) Awal = 0,2 mol 0,5 mol Reaksi = 0,2mol x 0,2mol=0,4mol x0,2mol=0,2mol x0,2mol=0,4 mol Sisa = 0 mol 0,1 mol 0,2 mol 0,4 mol Massa CO2 = mol CO2 x massa molar CO2 = 0,2 mol x 44 gram/mol = 8,8 gram 3. Perhitungan pada persamaan reaksi kimia larutan Sebanyak 100 ml larutan Ca(OH)2 0,1 M direaksikan dengan 100 ml larutan HCl 0,1 M sesuai reaksi: Ca(OH)2 (aq) + HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2O (l) (belum setara) Tentukan: a. Pereaksi pembatas b. Mol masing-masing hasil reaksi!
8 Jawaban: • Mol Ca(OH)2 = Molaritas Ca(OH)2 x volume Ca(OH)2 = 0,1 mol/liter x 0,1 liter = 0,01 mol • Mol HCl = Molaritas HCl x volume HCl = 0,1 mol/liter x 0,1 liter = 0,01 mol a. Peraksi pembatas Penyetaraan reaksi Ca(OH)2 (aq) + 2 HCl (aq) CaCl2 (aq) + 2 H2O (l) • Koefisien masing-masing zat 1 2 1 2 • Jumlah mol sebelum reaksi 0,01 mol 0,01 mol • • Hasil perbandingan 0,01 0,005 Pereaksi yang jumlah perbandingan mol dan koefisien terkecil adalah HCl sehingga disebut sebagai pereaksi pembatas. b. Jumlah mol masing-masing hasil reaksi Ca(OH)2 (aq) + 2 HCl (aq) CaCl2 (aq) + 2 H2O (l) Awal = 0,01 mol 0,01 mol Reaksi = 0,005mol 0,01mol 0,005mol 0.01 mol Sisa = 0,005 mol 0 mol 0,005 mol 0,01 mol • Jumlah mol CaCl2 = 0,005 mol • Jumlah mol H2O = 0,01 mol
9 __.2021.Dolomit Ampuh Bantu Meningkatkan pH Tanah Menetralkan Kadar Keasaman. Diakses melalui https://distan.bulelengkab.go.id/informasi/detail/artikel/87-dolomit-ampuh-bantumeningkatkan-ph-tanah-menetralkan-kadar-keasaman pada 5 Juni 2023. Puspaningsih Ayuk Ratna dkk. 2021. BSE untuk Guru Ilmu Pengetahuan Alam. Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi Republik Indonesia. Puspaningsih Ayuk Ratna dkk. 2021. BSE untuk Siswa Ilmu Pengetahuan Alam. Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi Republik Indonesia. Ramadhan Daffa Novaldy.2022. Metanol sebagai Sumber Energi Terbarukan di Indonesia. Diakses melalui https://kumparan.com/edendaffa/metanol-sebagai-sumber-energiterbarukan-di-indonesia-1xr2Xqj02kd/full pada 5 Juni 2023 Sudarmo Unggul. 2022. IPA Kimia untuk SMA/MA Kelas X. Erlangga: Jakarta.