Stoikiometri: Pengertian, Hukum-hukum, Contoh Soal

Setiap senyawa kimia tentunya memiliki komposisi tertentu yang mempengaruhi reaksi kimia yang dialaminya, termasuk perbandingan pencampuran senyawa tersebut. Sehingga dibutuhkan ilmu yang mempelajari hubungan antara masing-masing senyawa yang terlibat dalam suatu reaksi kimia, yaitu stoikiometri.

Definisi stoikiometri

Istilah stoikiometri berasal dari kata Yunani stoicheion yang berarti unsur, dan metron yang berarti ukuran. Jadi stoikiometri dapat diartikan sebagai perhitungan kimia.

Ada berbagai konsep yang mendasari perhitungan kimia seperti rumus kimia, massa atom relatif, konsep mol dan persamaan reaksi. Pemahaman stoikiometri material diperlukan dalam kegiatan yang melibatkan zat kimia dan pencampurannya sehingga dapat dihasilkan produk yang tepat.

Dalam Kimia ada beberapa hukum dasar yang harus dipahami yaitu Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier), Hukum Perbandingan Tetap (Proust), Hukum Perbandingan Berganda (Dalton) dan Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac).

Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

Ketika reaksi kimia terjadi, ikatan pada reaktan terputus, yang kemudian membentuk ikatan baru pada produk reaksi. Ketika suatu ikatan putus dalam reaktan, pertanyaannya adalah kondisi massa zat dalam reaksi.

Untuk mengetahui bagaimana keadaan massa zat dalam reaksi, ahli kimia melakukan berbagai percobaan. Sampai pertengahan abad ke-18 ahli kimia mengira bahwa sebagian massa zat setelah reaksi berlangsung menghilang. Sesuatu yang menghilang disebut sebagai “phlogiston” oleh para ahli.

Namun teori ini terhapus sejak ilmuwan Prancis Antoine Lavoisier menemukan fenomena kekekalan massa yang dimuat dalam buku berjudul Traite Elementaire de Chemie. Lavoisier menjelaskan bahwa reaksi kimia terjadi di tempat tertutup, sehingga tidak ada produk reaksi yang keluar dari tempat tertutup.

Kesimpulan dari hukum kekekalan massa adalah bahwa massa total zat sebelum reaksi kimia dan sesudah reaksi kimia selalu sama nilainya.

Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Kimiawan Joseph Louis Proust pada tahun 1799 mengemukakan sifat penting senyawa yang disebut hukum perbandingan tetap. Saat melakukan penelitian, Proust menyimpulkan bahwa perbandingan massa unsur dalam suatu nilai majemuk adalah pasti dan juga tetap.

Penelitian Proust menunjukkan bahwa untuk senyawa yang sama, meskipun dipelajari dari daerah yang berbeda dan dengan metode pembuatan yang berbeda, akan menghasilkan komposisi yang sama. Contoh massa garam meja yang terdiri dari unsur natrium dan klorida, berapapun massa garamnya, perbandingan Na:Cl adalah sama.

Hukum perbandingan tetap menyatakan bahwa perbandingan massa setiap unsur dalam suatu senyawa memiliki nilai tetap.

Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

Beberapa unsur dapat membentuk senyawa dengan berbagai perbandingan, seperti unsur karbon (C) dengan unsur oksigen (O) dapat membentuk karbon dioksida dan karbon monoksida yang memiliki rumus CO₂ dan CO. Jika dibuat tabel perbandingan massa oksigen dalam senyawa CO₂ dan CO:

Formula Senyawa	Massa majemuk	Massa Unsur dalam Senyawa Karbon	Massa Unsur dalam Senyawa Oksigen
BERSAMA2	3,66 gram	1 gram	2,66 gram
BERSAMA	2,33 gram	1 gram	1,33 gram

Dapat dilihat pada tabel di atas bahwa perbandingan massa oksigen yang terikat oleh unsur karbon dengan massa yang sama adalah 1:2. Dari penelitian tersebut, Dalton kemudian merumuskan teorema Hukum Dalton sebagai berikut:

“Dua senyawa yang terdiri dari 2 unsur yang sama dengan massa yang sama dari salah satu unsur dalam dua senyawa akan membuat massa unsur lainnya memiliki rasio bilangan bulat sederhana.”

Persamaan untuk hukum komparatif Dalton adalah sebagai berikut:

Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac)

Selain perbandingan massa dalam reaksi yang nilainya sama dan dinyatakan sebagai bilangan bulat sederhana, perbandingan volume gas-gas dalam reaksi juga selalu bilangan bulat sederhana.

Hal ini dikemukakan oleh Joseph Gay Lussac pada tahun 1808 yang melakukan percobaan berbagai macam gas pada gas hidrogen. Eksperimen Gay Lussac dapat dituliskan dalam persamaan reaksi di bawah ini:

Hukum rasio volume Gay Lussac:

“Volume setiap gas yang bereaksi dan volume gas yang dihasilkan dari reaksi memiliki rasio bilangan bulat sederhana pada tekanan dan temperatur yang sama.”

Dapat disimpulkan dari hukum perbandingan volume Gay Lussac bahwa rasio volume masing-masing gas akan sesuai dengan koefisien masing-masing gas. Misalnya ada dua gas, yaitu gas A dan gas B, berlaku persamaan:

Hipotesis Avogadro

Alasan mengapa rasio volume gas dalam reaksi kimia selalu bilangan bulat sederhana tidak dapat dijelaskan oleh Dalton dan Gay Lussac. Alasan mengapa rasio volume gas selalu bilangan bulat sederhana hanya dapat dijelaskan oleh Amedeo Avogadro pada tahun 1811.

Avogadro menyatakan bahwa partikel elementer tidak selalu berupa atom tunggal (monatomik) tetapi dapat berbentuk 2 atom (diatomik) atau bahkan lebih dari dua atom (poliatomik). Hipotesis Avogadro berbunyi:

“Pada tekanan dan suhu yang sama, volume yang sama dari semua gas mengandung jumlah molekul yang sama”

Dapat dikatakan bahwa rasio volume gas yang bereaksi sama dengan koefisien reaksi kimia.

Contoh Soal Stoikiometri

Diketahui perbandingan massa karbon dengan massa oksigen dalam suatu senyawa karbondioksida (CO2) adalah 3 : 8. Tentukan berapa sisa reaktan dan berapa gram massa karbondioksida yang terbentuk dari 9 gram karbon dan 24 gram oksigen direaksikan.

Dalam senyawa CO dan CO₂ memiliki rasio massa O dan C sebagai berikut:

Formula Senyawa	Massa Unsur dalam Senyawa Karbon	Massa Unsur dalam Senyawa Oksigen
BERSAMA2	28 gram	64 gram
BERSAMA	21 gram	24 gram

Tentukan apakah kedua rumus majemuk di atas memenuhi Hukum Perbandingan Berganda!

Kesimpulan

Stoikiometri adalah suatu konsep dalam mempelajari hubungan antara zat-zat yang terlibat dalam suatu reaksi kimia, baik berupa produk atau produk dari reaksi dan reaktan. Dengan memahami hukum dasar stoikiometri, dimungkinkan untuk menghitung volume massa reaktan yang diperlukan untuk menghasilkan massa produk tertentu.