Contoh Prinsip Stoikiometri

Itu prinsip stoikiometri adalah prinsip kimia yang menetapkan bahwa dalam setiap reaksi kimia, ada keseimbangan antara jumlah atom dalam molekul yang bereaksi dan jumlah atom dalam molekul yang bereaksi menghasilkan.

Prinsip ini didasarkan pada hukum kekekalan materi, yang menyatakan bahwa jumlah atom yang sama dalam setiap Unsur dalam zat reaktif akan dilestarikan dalam produk reaksi, meskipun digabungkan dengan cara yang berbeda.

Ketika reaksi kimia berlangsung, ikatan yang membentuk molekul senyawa yang bereaksi (reaktan), diputus dan dimodifikasi, sehingga menimbulkan satu atau lebih zat. Meskipun molekul dimodifikasi dan tidak lagi sama, atom-atom yang membentuknya bergabung dalam a berbeda, tetapi jumlah atom tetap, sehingga harus sama sebelum dan sesudah reaksi.

Misalnya pada reaksi kimia berikut:

HCl + NaOH -> NaCl + H₂ATAU

Menurut prinsip stoikiometri, harus ada jumlah atom yang sama di setiap sisi persamaan. Mari kita lihat untuk persamaan yang kita lihat:

HCl + NaOH	-->	NaCl + H2ATAU
Hidrogen = 2 Natrium = 1 Klorin = 1 Oksigen = 1	= = = =	Hidrogen = 2 Natrium = 1 Klorin = 1 Oksigen = 1

Perhitungan stoikiometri

Perhitungan stoikiometri adalah operasi yang dengannya kami memverifikasi bahwa prinsip stoikiometrik terpenuhi dalam persamaan, serta aplikasi praktisnya.

Pada contoh sebelumnya dari kombinasi asam klorida dan natrium hidroksida, untuk menghasilkan natrium klorida dan air, kami membuat a perhitungan stoikiometri berdasarkan jumlah atom.

Cara pemeriksaan lainnya adalah perhitungan stoikiometri dengan satuan massa atom, Di mana perhitungan dilakukan berdasarkan jumlah massa atom unsur-unsur yang digabungkan.

Perhitungan ini dapat dilakukan dengan massa mutlak atau dengan pembulatan. Dalam contoh di atas:

Perhitungan dengan Massa Mutlak ke dua tempat desimal:

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ ATAU

(1.00 + 35.45) + (22.98 + 15.99 + 1.00) --> (22.98 + 35.45) + (2.00 + 15.99)

(36.45) + (39.97) --> (58.43) + (17.99)

76.42 --> 76.42

Perhitungan pembulatan massa atom:

HCl + Na O H -> Na Cl + H₂ ATAU

(1 + 35) + (23 + 16 + 1) --> (23 + 35) + (2 + 16)

(36) + (40) --> (58) + (18)

76 --> 76

Aplikasi persamaan stoikiometrik

Salah satu kegunaan persamaan stoikiometri adalah persamaan keseimbangan, yang dapat dilakukan baik dengan metode Redoks atau coba-coba, karena dalam kedua kasus Tujuannya adalah untuk memeriksa bahwa ada jumlah atom yang sama dari setiap unsur dalam reaktan dan dalam produk.

Dalam contoh berikut kita memiliki triklorida besi:

Fe + Cl2 = FeCl3

Fe + Cl2	-->	FeCl3
Besi = 1 Klorin = 2	= ~	Besi = 1 Klorin = 3

Dalam hal ini kita mengetahui rumus molekul reaktif: Besi (Fe) dan Klorin (Cl₂), dan produknya: besi triklorida (FeCl3₃) dan seperti yang kita lihat, jumlah atom klorin tidak sama pada kedua persamaan.

Untuk memenuhi prinsip stoikiometri, kita harus mencari jumlah total atom yang terlibat dalam reaksi dan produk, sehingga jumlahnya sama.

Untuk melakukan ini, kami menggunakan salah satu metode penyeimbangan persamaan (Redoks, coba-coba). Dalam contoh ini kita akan menggunakan metode trial and error.

Kelipatan persekutuan terkecil dari 2 dan 3 adalah 6. Jika kita kalikan sehingga ada 6 atom klorin di setiap sisi persamaan, kita akan mendapatkan yang berikut:

Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Besi = 1 Klorin = 6	~ =	Besi = 2 Klorin = 6

Kami sudah menyeimbangkan atom klorin, tetapi sekarang kami kehilangan atom besi. Seperti yang dapat kita ketahui, atom yang hilang berada di sisi reaktan. Maka kita akan memiliki:

2Fe + 3Cl2	-->	2FeCl3
Besi = 2 Klorin = 6	= =	Besi = 2 Klorin = 6

Seperti yang kita lihat, kita sudah memiliki 6 atom klor yang terletak di 3 molekul dalam reaktan, dan 6 atom didistribusikan dalam kelompok tiga atom di setiap molekul produk. Sekarang kita melihat bahwa untuk mendapatkan jumlah atom besi yang sama dalam produk, kita membutuhkan dua molekul besi dalam reaktan. Kami telah menyeimbangkan persamaan.

Penggunaan lain dari persamaan stoikiometri adalah perhitungan reaktan, baik untuk menghindari pemborosan zat apa pun, seperti menghitung jumlah zat untuk menetralkan asam atau a mendasarkan.

Ini dicapai melalui perhitungan molar: Jumlah massa atom dari masing-masing atom yang membentuk molekul, menghasilkan massa molarnya. Sebagai contoh:

Jika kita mencari massa molar asam borat (asam trioksoborat) yang rumusnya adalah: H₃BO₃, pertama-tama kita hitung massa molekul masing-masing komponennya, menggunakan tabel periodik:

H₃ = (3)(1.00) = 3.00

B = (1) (10,81) = 10,81

ATAU₃ = (3)(15.99) = 47.94

Massa molar = 61,78

Yang berarti 1 mol asam borat sama dengan 61,78 gram.

Perhitungan mol masing-masing senyawa kemudian akan membantu kita untuk menghitung jumlah zat reaktif yang tepat, baik sehingga tidak berlebihan atau diperlukan selama reaksi, serta untuk menghitung berapa banyak untuk memperoleh jumlah produk tertentu.

Contoh:

Jika kita menggunakan contoh sebelumnya dari Besi Klorida, dan kita ingin tahu berapa banyak klorin yang ada untuk menggabungkan dengan 100 gram besi, dan mengetahui berapa banyak triklorida besi adalah akan menghasilkan.

Persamaan yang menyatakan reaksi adalah sebagai berikut:

2Fe + 3Cl₂ -> 2FeCl₃

Sekarang kita melakukan perhitungan molar dengan membulatkan massa atom:

Fe = 56

Cl₂ = 70

FeCl₃ = 161

Sejauh ini kita memiliki nilai 1 mol setiap zat. Sekarang kita melihat bahwa angka yang menunjukkan jumlah molekul reaktif dan produk disebut juga koefisien stoikiometri, dan ini memberitahu kita berapa banyak mol zat yang berinteraksi. Dalam hal koefisiennya adalah 1, itu tidak ditulis.

Jadi dengan mengganti nilai yang kita miliki:

2Fe = 2 (56) = 112

3Cl₂ = 3(70) = 210

2FeCl₃ = 2(161) = 322

Kami menerapkan aturan tiga untuk menghitung massa klorin:

100/112 = x / 210

21000/112=187.5

Jadi dibutuhkan 187,5 gram klorin untuk bereaksi penuh dengan besi.

Sekarang kami menerapkan aturan 3 untuk menghitung produk yang dihasilkan:

100/112 = x / 322

32200/112=287.5

Jadi 287,5 gram besi triklorida akan dihasilkan.

Jika kita menambahkan gram yang diperoleh dengan hubungan, kita mendapatkan sebagai berikut:

100 + 187.5 = 287.5

Dengan itu kami memeriksa apakah jumlahnya benar.

Notasi stoikiometri

Untuk menghindari kerancuan dan kebingungan ketika menyatakan nama dan komposisi senyawa, dalam berbagai jenis notasi kimia senyawa anorganik, IUPAC (Persatuan Internasional Kimia Murni dan Terapan) telah mempromosikan penggunaan notasi stoikiometrik, yang digunakan terutama di bidang akademik dan penelitian, dengan mana penggunaan sufiks atau angka Romawi diubah, dengan menggunakan awalan numerik Yunani yang menunjukkan jumlah atom dari setiap elemen yang membentuk molekul. Dalam kasus atom satuan, awalan dihilangkan.

Dalam notasi stoikiometri, unsur atau ion elektropositif disebutkan terlebih dahulu, diikuti dengan unsur elektronegatif.

Rumus Notasi Lama Notasi Stoikiometri

FeO Ferro oksida, Oksida besi Oksida besi

Iman₂ATAU₃: Besi oksida, Besi III oksida Di-besi trioksidaoxid

Iman₃ATAU₄: Besi oksida IV Tri-besi tetraoksida

Contoh penerapan prinsip stoikiometri

Contoh 1: Setarakan persamaan berikut:

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Menerapkan metode reduksi oksida (REDOX):

HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

(+1-1)+(+4-4) --> (+2-2) + (+4-4)+ (-0)

Seperti yang kita lihat, mangan telah berkurang dari +4 menjadi +2.

Jika kita meninjau nilai untuk setiap elemen, tidak termasuk mangan, yang telah direduksi, kita melihat nilai berikut:

Produk reaktif elemen

Hidrogen +1 +4

Klorin -1 -4

Oksigen -4 -4

Jadi sekarang kita harus menyetarakan angka, sehingga memiliki nilai yang sama di kedua sisi persamaan. Karena Klorin dan Hidrogen berada dalam molekul yang sama, ini berarti bahwa 4 molekul asam klorida diperlukan untuk menyeimbangkan nilai:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

(+4-4)+(+4-4) --> (+2-2) + (+4-4)+ (-0)

Contoh 2: Pada persamaan di atas:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Hitung berapa gram mangan dioksida diperlukan untuk menghasilkan 80 gram mangan diklorida.

Kami pertama-tama menghitung berat molar setiap molekul (kami akan membulatkan dengan bilangan bulat):

HCl = 1 + 35 = 36 X 4 = 144

MnO₂ = 55 + 16 + 16 = 87

MnCl₂ = 55 + 35 + 35 = 125

H₂O = 1 + 1 + 16 = 18 X 2 = 36

Cl₂ = 35 + 35 = 70

Kami menerapkan aturan tiga:

x / 87 = 80/125 = 6960/125 = 55,58

Jadi, Anda membutuhkan 55,58 gram magnesium dioksida.

Contoh 3: Pada persamaan di atas:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Hitung berapa gram asam klorida yang diperlukan untuk menghasilkan 80 gram mangan diklorida.

Karena kita sudah mengetahui nilainya, kita menerapkan aturan tiga:

x / 144 = 80/125 = 11520/125 = 92,16

Dibutuhkan 92,16 gram asam klorida.

Contoh 4: Dalam persamaan yang sama:

4HCl + MnO₂ -> MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂

Hitung berapa gram air yang dihasilkan dengan memproduksi 125 gram mangan diklorida.

Kami mengganti nilai dan menerapkan aturan tiga:

x / 36 = 125/125 = 4500/125 = 36

36 gram air akan dihasilkan.