Stoikiometri

Dalam ilmu kimia, stoikiometri (kadang disebut stoikiometri reaksi untuk membedakannya dari stoikiometri komposisi) adalah ilmu yang mempelajari dan menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia (persamaan kimia). Kata ini berasal dari bahasa Yunani stoikheion (elemen) dan metria (ukuran).

Stoikiometri reaksi adalah penentuan perbandingan massa unsur-unsur dalam senyawa dalam pembentukan senyawanya. Pada perhitungan kimia secara stoikiometri, biasanya diperlukan hukum-hukum dasar ilmu kimia.

Hukum kimia adalah hukum alam yang relevan dengan bidang kimia. Konsep paling fundamental dalam kimia adalah hukum konservasi massa, yang menyatakan bahwa tidak terjadi perubahan kuantitas materi sewaktu reaksi kimia biasa.

·      Hukum Pokok Reaksi Kimia

1.    Hukum Boyle (1662)

Boyle menemukan bahwa udara dapat dimanfaatkan dan dapat berkembang bila dipanaskan. Akhirya ia menemukan hukum yang kemudian terkenal sebagai hukum Boyle:” bila suhu tetap, volume gas dalam ruangan tertutup berbanding terbalik dengan tekananya”

2.    Hukum Lavoiser atau Hukum Kekekalan Massa (1783)

Hukum kekekalan massa atau dikenal juga sebagai hukum Lomonosov-Lavoisier adalah suatu hukum yang menyatakan massa dari suatu sistem tertutup akan konstan meskipun terjadi berbagai macam proses di dalam sistem tersebut(dalam sistem tertutup Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama (tetap/konstan). Pernyataan yang umum digunakan untuk menyatakan hukum kekekalan massa adalah massa dapat berubah bentuk tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Untuk suatu proses kimiawi di dalam suatu sistem tertutup, massa dari reaktan harus sama dengan massa produk.

"Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap"

3.    Hukum Proust atau Hukum Perbandingan Tetap (1799)

Dalam kimia, hukum perbandingan tetap atau hukum Proust (diambil dari nama kimiawan Perancis Joseph Proust) adalah hukum yang menyatakan bahwa suatu senyawa kimia terdiri dari unsur-unsur dengan perbandingan massa yang selalu tepat sama. Dengan kata lain, setiap sampel suatu senyawa memiliki komposisi unsur-unsur yang tetap. Misalnya, air terdiri dari massa hidrogen. Bersama dengan hukum perbandingan berganda (hukum Dalton), hukum perbandingan tetap adalah hukum dasar stoikiometri.

"Perbandingan massa unsur-unsur dalam tiap-tiap senyawa adalah tetap"

4.    Hukum Gay-Lussac (1802)

Kimiawan Perancis Jacques Alexandre César Charles (1746-1823), seorang navigator balon yang terkenal pada waktu itu, mengenali bahwa, pada tekanan tetap, volume gas akan meningkat bila temperaturnya dinaikkan. Hubungan ini disebut dengan hukum Charles, walaupun datanya sebenarnya tidak kuantitatif. Gay-Lussac lah yang kemudian memplotkan volume gas terhadap temperatur dan mendapatkan garis lurus . Karena alasan ini hukum Charles sering dinamakan hukum Gay-Lussac. Baik hukum Charles dan hukum Gay-Lussac kira-kira diikuti oleh semua gas selama tidak terjadi pengembunan.  Pembahasan menarik dapat dilakukan dengan hukum Charles. Dengan mengekstrapolasikan plot volume gas terhadap temperatur, volumes menjadi nol pada temperatur tertentu. Menarik bahwa temperatur saat volumenya menjadi nol sekitar -273°C (nilai tepatnya adalah -273.2 °C) untuk semua gas. Ini mengindikasikan bahwa pada tekanan tetap, dua garis lurus yang didapatkan dari pengeplotan volume V dua gas 1 dan 2 terhadap temperatur akan berpotongan di V = 0.

“Pada kondisi T & P yang sama, perbandingan volume gas pereaksi dan gas produk merupakan bilangan yang mudah dan bulat”

5.    Hukum Dalton (1803)

Berdasarkan teori atom Dalton, kita dapat mendefinisikan atom sebagai unit terkecil dari suatu unsur yang dapat melakukan penggabungan kimia. Dalton membayangkan suatu atom yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi lagi. Tetapi, serangkaian penyelidikan yang dimulai pada tahun 1850-an dan dilanjutkan pada abad IXX (kesembilan belas) secara jelas menunjukkan bahwa atom sesungguhnya memiliki struktur internal: yaitu atom tersusun atas partikel-partikel yang lebih kecil lagi, yang disebut partikel subatom. Penelitian tersebut mengarah pada penemuan tiga partikel subatom-elektron, proton, dan neutron.

“Jika dua unsur dapat membentuk satu atau lebih senyawa, maka perbandingan massa dari unsur yang satu yang bersenyawa dengan jumlah unsur lain yang tertentu massanya akan merupakan bilangan mudah dan tetap.”

6.    Hukum Avogadro (1811)

“Gas-gas yang memiliki volum yang sama, pada temperatur dan tekanan yang sama, memiliki jumlah partikel yang sama pula.”

Artinya, jumlah molekul atau atom dalam suatu volum gas tidak tergantung kepada ukuran atau massa dari molekul gas. Sebagai contoh, 1 liter gas hidrogen dan nitrogen akan mengandung jumlah molekul yang sama, selama suhu dan tekanannya sama. Pada keadaan STP (0 C, 76 cmHg), 1 mol gas volumenya 22,4 liter.

7.    Hukum Gas Ideal (1834)

Gas merupakan satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini merupakan bagian tak terpisahkan dari studi kimia, bab ini terutama hanya akan membahas hubungan antara volume, temperatur dan tekanan baik dalam gas ideal maupun dalam gas nyata, dan teori kinetik molekular gas, dan tidak secara langsung kimia. Bahasan utamanya terutama tentang perubahan fisika, dan reaksi kimianya tidak didiskusikan. Namun, sifat fisik gas bergantung pada struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas juga bergantung pada strukturnya. Perilaku gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik kebergantungan sifat makroskopik pada struktur mikroskopik.  Sifat-sifat gas dapat dirangkumkan sebagai berikut:

1.    Gas bersifat transparan.

2.    Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.

3.    Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.

4.    Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak diwadahi, volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan tekanannya akan menjadi tak hingga kecilnya.

5.    Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.

6.    Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.

7.    Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi, gas akan mengembang.

8.    Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.

Dari berbagai sifat di atas, yang paling penting adalah tekanan gas. Misalkan suatu cairan memenuhi wadah. Bila cairan didinginkan dan volumenya berkurang, cairan itu tidak akan memenuhi wadah lagi. Namun, gas selalu akan memenuhi ruang tidak peduli berapapun suhunya. Yang akan berubah adalah tekanannya. Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan gas adalah manometer. Prototipe alat pengukur tekanan atmosfer, barometer, diciptakan oleh Torricelli. 

·      Konsep Mol

Untuk menyatakan jumlah penyusun suatu zat, dipergunakan suatu satuan jumlah zat yaitu mol. Satu mol zat ialah sejumlah zat yang mengandung 6,0225.10²³ butir partikel (sejumlah bilangan Avogadro).

Jumlah mol =  

Massa satu mol suatu zat = Mr x 1 gram

Massa dari satu mol atom disebut massa molar, misalnya 1 mol atm klor mempunyai massa molar = 35,435 g Cl/mol Cl

·      Massa Molar

Massa satu mol dinamakan massa molar (lambang M ).

Besarnya massa molar zat adalah massa Atom Relatif   ( Ar ), massa Molekul Relatif ( Mr ) dalam satuan gram.

·      Rumus Molekul

Suatu rumus yang menyatakan tidak hanya jumlah relativ atom-atom dari setiap elemen tetapi juga menunjukkan jumlah aktual atom setiap unsur penyusun dalam satu mol senyawa.

·      Rumus Empiris

Rumus Empiris adalah rumus yang paling sederhana yang menyatakan perbandingan atom-atom dari unsur-unsur pembentuk senyawa itu.

Menentukan Rumus Empiris  :

1. Macam unsur pembentuk senyawa tersebut.

2. Berat atom dari unsur yang bersangkutan.

3. Komposisi / persen unsur pembentuknya.

·      Pereaksi Batas

Pereaksi batas ialah zat yang bereaksi habis dan karena itu membatasi kemungkinana diperpanjangnya reaksi itu.

Untuk menentukan pereaksi mana yang merupakan pembatas, dihitung angka banding mol-mol yang tersedia untuk reaksi dan membandingkannya dengan angka banding stoikiometri yang ditentukan oleh persamaan berimbang. Setelah ditentukan mana pereaksi batas, dapatlah dihitung bobot hasil reaksi. 

Daftar Pustaka: 
Keenan Kleinfelter, Wood A. 1999. Kimia Untuk Universutas Edisi Keenam Jilid 1. Erlangga: Jakarta
Petruchi Ralph. 1987. Kimia Dasar Edisi Keempat Jilid 1. Etlangga: Jakarta
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/lahirnya_teori_atom/stoikiometri