BAB 3

STOIKIOMETRI

Konsep Mol

Stoikiometri berasal dari perkataan Greek, stoicheion yang bermaksud unsur dan metron yang bermaksud ukur. Oleh itu, perkataan stoikiometri digunakan untuk menerangkan aspek kuantitatif komposisi dan tindak balas kimia.

Salah satu daripada konsep penting untuk menerangkan stoikiometri tindak balas adalah konsep mol.

Kuantiti SI yang menerangkan jumlah suatu sebatian dengan mengaitkannya dengan bilangan partikel sebatian tersebut dipanggil sebagai mol.

Mol ialah jumlah suatu bahan yang mengandungi bilangan partikel unsur yang sama, seperti dalam karbon-12, ada 12g.

Bilangan partikel unsur tersebut (atom atau molekul) dalam satu mol dipanggil sebagai nombor Avogadro (NA).

1 mol terdiri daripada 6.022 x 1023 atom.

12310022.6 molxN A

Bilangan mol = Bilangan zarahNombor Avogadro (NA)

Bilangan mol =Jisim bahan (g) Ar @ Jr

Pengiraan yang mengaitkan antara bilangan mol dengan jumlah atom

Contoh:-

Satu logam besi dikatakan mengandungi sebanyak 2.35 mol Fe. Berapa banyak atom Fe yang terdapat dalam logam besi tersebut?

Penyelesaian:

Di ketahui bahawa 1 mol Fe = 6.02 x 1023

atom Fe

Femol

FeatomxxFemolFeatom

1

10022.635.2?

23

Featomx 241042.1

Pengiraan yang mengaitkan antara bilangan atom dengan jumlah dalam mol dan berat

dalam gram

Contoh:-(a) Berapa banyak mol sulfur yang terdapat

dalam satu sampel yang mengandungi 7.65 x 1022 atom S?

(a) Apakah berat bagi sampel ini?

Penyelesaian:

(a) Di ketahui bahawa 1 mol S = 6.02 x 1023 atom S

Satomx

SmolxSatomxSmol

2322

10022.6

11065.7?

Smol127.0

(b) Daripada jawapan yang diperolehi dalam (a),

Smol

SgxSmolSg

1

07.32127.0?

Sg07.4

Jisim molekul dan jisim formula

Cara yang paling mudah untuk mengira jisim 1 mol suatu bahan adalah dengan menjumlahkan jisim atom bagi kesemua unsur yang terdapat dalam bahan tersebut.

Jika bahan tersebut terdiri daripada molekul (contohnya CO2, H2O atau NH3), jumlah jisim bagi molekul tersebut dipanggil sebagai jisim molekul.

Jika sesuatu bahan itu terdiri daripada sebatian ionik contohnya NaCl atau CaCl, jumlah jisim atom bagi setiap unsur dalam unit formula sebatian tersebut dipanggil sebagai jisim formula.

Pengiraan jisim molekul

Contoh:Kira jisim molekul bagi molekul;

a) CO2

MCO2 = MC + 2MO

= 12.01 + 2(16.0)= 44.01 g/mol

b) NH3

MNH3 = MN + 3MH

= 14.01 + 3(1.01)= 17.04 g/mol

Pengiraan jisim formula

Contoh:Kira jisim formula bagi sebatian;

a) C12H22O4

MC12H22O4 = 12MC + 22MH + 4MO

= 12(12.01) + 22(1.01) + 4(16.0)= 230.35 g/mol

b) Mg(NO3)2

MMg(NO3)2 = MMg + 2[MN + 3MO]

= 24.31 + 2[14.01 + 3(16.0)]

= 148.33 g/mol

Jenis-jenis sebatian kimia

2 jenis sebatian kimia

a) Sebatian ionik

b) Sebatian molekul

Sebatian ionik

Sebatian ionik merupakan kombinasi antara atom logam dan atom bukan logam.

Satu sebatian ionik terdiri daripada ion positif dan negatif yang dihubungkan dengan daya tarikan elektrostatik.

Atom logam cenderung untuk hilang satu atau

lebih elektron apabila atom tersebut bergabung

dengan atom bukan logam dan atom bukan logam

tersebut cenderung untuk tambah satu atau lebih

elektron.

Contoh sebatian ionik adalah sepertI:-

NaCl

MgCl2

Mg(NO3)2

MgI2

Al2O3

Sebatian molekul

Sebatian molekul terdiri daripada unit-unit

berasingan yang dipanggil sebagai molekul.

Ia biasanya terdiri daripada beberapa atom bukan

logam yang terikat dengan ikatan kovalen.

Formula kimia

3 jenis formula kimia iaitu;

a) Formula empirik

b) Formula molekul

c) Formula struktur

a) Formula empirik

Formula empirik merupakan formula yang

paling ringkas bagi satu sebatian yang

menunjukkan jenis atom dan bilangan

atom tersebut.

b) Formula molekul

Formula molekul adalah berdasarkan

molekul ‘sebenar’ bagi satu sebatian.

Biasanya formula molekul adalah gandaan

kepada formula empirik.

Contohnya, satu molekul asid asetik yang

terdiri daripada 2 atom C, 4 atom H dan 2

atom O yang mempunyai formula molekul

C2H4O2, 2 kali ganda daripada formula

empiriknya CH2O.

Glukosa pula mempunyai formula molekul

C6H12O6, 6 kali ganda daripada formula unit

asal, CH2O.

c) Formula struktur

Formula struktur menunjukkan turutan atom, ikatan antara atom tersebut dan

jenis ikatan yang terlibat.

Contohnya, formula struktur bagi asid asetik boleh ditulis seperti berikut :-

Atau boleh juga ditulis dalam bentuk CH3COOH

C

H

H

CH O

O

H

Komposisi sebatian kimia

Satu formula kimia akan memberikan informasi

kuantitatif berkaitan dengan satu sebatian dan

unsur-unsur kumpulan penukargantinya.

Contohnya Halothane mempunyai kedua-dua

formula empirik dan formula molekul, C2HBrClF3.

C2HBrClF3

MC2HBrClF3 = 2MC + MH + MBr + MCl + 3MF

= (2 x 12.01) + 1.01 + 79.90 + 35.45

+ (3 x 19.00)

= 197.38 g/mol

Sebatian ini mempunyai jisim molekul relatif

197.38 g/mol yang boleh dikira seperti berikut :-

Formula molekul C2HBrClF3 memberitahu kita

bahawa dalam satu mol halothane mengandungi

2 mol atom C, satu mol atom H, Br dan Cl, dan 3

mol atom F.

Sekiranya ditanya dengan soalan seperti

“Berapa banyak atom C yang ada dalam satu mol

halothane?” Maka

Cmol

Catomxx

HBrClFCmol

CmolxHBrClFCmolCatom

1

10022.6

1

20.1?

23

3232

Catomx 2410204.1

Pengiraan melibatkan komposisi sebatian kimia

Contoh:

Berapa banyak mol F yang ada dalam 75.0 ml sampel

halothane (d = 1.871 g/ml)?

Penyelesaian:

Mula-mula tukar isipadu sampel kepada berat dalam g; ini

memerlukan ketumpatan sebagai faktor pertukaran.

Kemudian, tukar berat halothane kepada bilangan mol; ini

memerlukan jisim molekul relatif sebagai faktor pertukaran.

Faktor pertukaran terakhir adalah berdasarkan

formula halothane.

32

3232 1

871.10.75?

HBrClFCml

HBrClFCgxHBrClFCmlFmol

3232

32

1

3

4.197

1

HBrClFCmol

Fmolx

HBrClFCg

HBrClFCmolx

Fmol13.2

Pengiraan peratus berat komposisi daripada formula kimia

Peratus berat sesuatu unsur yang terdapat dalam

satu formula kimia boleh dikira dengan

menggunakan rumus :-

%100

.

% x

sebatianbagiJMR

unsursetiap

bagiJARx

formulaunitper

unsurbagiatombil

unsurberat

Contoh:

Apakah peratus berat komposisi bagi halothane,

C2HBrClF3?

Penyelesaian:

Mula-mula kira JMR C2HBrClF3. Seperti yang dikira

sebelum ini, JMR bagi C2HBrClF3 adalah

197.38 g/mol.

Kemudian, untuk satu mol sebatian tersebut, kira nisbah

jisim dan peratus bagi setiap unsur.

%17.12%100

38.197

01.122% x

g

gxC

%51.0%10038.197

01.1% x

g

gH

%48.40%10038.197

90.79% x

g

gBr

%96.17%10038.197

45.35% x

g

gCl

%88.28%100

38.197

00.193% x

g

gxF

Membentuk formula kimia daripada peratus berat komposisi sebatian

Peratus komposisi satu sebatian boleh membentuk pecahan

mol relatif bagi setiap unsur yang terdapat dalam sebatian

tersebut berdasarkan berat setiap unsur.

Suatu formula kimia memerlukan pecahan mol relatif

berdasarkan bilangan mol bagi setiap unsur dalam sebatian

tersebut.

Terdapat 5 langkah utama untuk membentuk satu formula

kimia daripada peratus komposisi satu sebatian.

5 langkah utama

L1

L2

L3

L4

L5

% Komposisi Anggapkan 100 g Berat setiap unsur dalam g

X 1 / JMR Bil. mol setiap unsur

Tulis formula tentatif berdasarkan bilangan mol yang dikira

Bahagikan bil. mol yang telah dikira bagi setiap unsur dengan bil. mol bagi unsur yang paling rendah untuk mendapatkan nilai

faktor yang paling kecil

Bundarkan nombor tersebut dengan mendarabkannya dengan satu faktor yang sesuai untuk mendapatkan formula akhir

Menentukan formula empirik dan formula molekul

Contoh:-

Dibutil succinate adalah sejenis racun serangga

yang digunakan untuk membunuh semut dan lipas.

Komposisinya adalah terdiri daripada 62.58% C,

9.63% H dan 27.79% O. Jisim molekul yang telah

ditentukan melalui eksperimen bagi sebatian ini

adalah 230 u. Apakah formula empirik dan formula

molekul bagi sebatian ini?

Penyelesaian:

L1: Tentukan jisim bagi setiap unsur dalam 100 g sampel.

62.58 g C, 9.63 g H, 27.79 g O

L2: Tukarkan jisim bagi setiap unsur kepada bilangan mol

CmolCg

CmolxCgCmol 210.5

011.12

158.62?

HmolHg

HmolxHgHmol 55.9

008.1

163.9?

OmolOg

OmolxOgOmol 737.1

999.15

179.27?

L3: Tulis formula tentatif berdasarkan bil. mol yang telah

dikira.

C5.21H9.55O1.74

L4: Bahagi setiap faktor daripada L3 dengan faktor yang paling kecil

L5: Bundarkan setiap faktor daripada L4 dengan mendarab faktor tersebut dengan nilai yang sesuai untuk dapatkan formula akhir

OHCOHC 5.5374.174.1

74.155.9

74.121.5

2116125.5232 OHCOHC xxx

Formula akhir yang didapati daripada L5 dipanggil sebagai Formula empirik.

C6H11O2

Jisim bagi formula empirik tersebut adalah;

Oleh kerana jisim molekul yang ditentukan secara eksperimen diberi sebagai 230 adalah 2 kali ganda daripada yang dikira menggunakan formula empirik, maka formula molekul bagi sebatian tersebut dapat ditulis;

1150.1620.1110.126 xxx

42212 OHC

Tindak balas kimia

Tindak balas kimia adalah satu proses di mana

satu set bahan yang dipanggil bahan tindak balas

atau reaktan ditukarkan kepada satu set bahan

yang baru yang dipanggil hasil atau produk.

@

Tindak balas kimia adalah satu proses di mana

berlakunya perubahan secara kimia.

Persamaan kimia

Persamaan kimia ditulis untuk menunjukkan tindak balas kimia yang berlaku.

Dalam persamaan kimia, reaktan ditulis di sebelah kiri persamaan dan produk

ditulis di sebelah kanan persamaan.

Persamaan kimia boleh mengandungi nama atau formula bahan atau sebatian

yang terlibat dalam tindak balas tersebut.Reaktan Produk

Contohnya;

atau boleh ditulis juga dengan cara;

Persamaan kimia yang didapati tidak seimbang kerana di sebelah kiri ada 3 atom O manakala di sebelah kanan ada dua atom O. Oleh itu persamaan ini perlu diseimbangkan seperti;

Nitrogen monoksida + Oksigen Nitrogen dioksida

22 NOONO

22 22 NOONO

Cara untuk seimbangkan persamaan kimia

Contoh:

Seimbangkan persamaan berikut;

Penyelesaian:

Ada 1 atom N di sebelah kiri daripada NH3, dan ada 2 atom N di sebelah kanan daripada N2. Oleh itu kita

perlukan pekali 2 di hadapan NH3 untuk seimbangkan N.

OHNONH 2223

OHNONH 22232

Sekarang ada 6 atom H di sebelah kiri daripada 2NH3, dan ada 2 atom H di sebelah kanan

daripada H2O. Oleh itu kita perlukan pekali 3 di hadapan H2O untuk seimbangkan H.

Sekarang ada 2 atom O di sebelah kiri daripada O2, dan ada 3 O di sebelah kanan daripada 3H2O.

Kita boleh dapat 3 O di sebelah kira dengan meletakkan pekali 3/2 di hadapan O2.

OHNONH 22232

OHNONH 2223 32

OHNONH 2223 3232

Untuk menulis satu persamaan yang mana semua pekalinya terdiri daripada

integer, kita boleh mendarabkan semua pekali tersebut dengan 2. Oleh itu,

kita akan dapat satu persamaan kimia yang seimbang sepenuhnya seperti :-

OHNONH 2223 6234

OHNONH 2223 3232

Stoikiometri tindak balas

Melibatkan faktor stoikiometri suatu bahan atau

hasil dalam satu tindak balas berdasarkan mol.

Contoh :-

23 3262 HAlClHClAl

Dalam tindak balas di atas, 2 mol Al bertindak balas

dengan 6 mol HCl untuk menghasilkan 2 mol AlCl3 dan 3

mol H2

Menggunakan persamaan kimia dalam pengiraan yang melibatkan mol

Contoh 1:

(a) Berapa banyak mol O2 diperlukan untuk membakar

1.80 mol C2H5OH berdasarkan persamaan berikut;

Penyelesaian:

OHCOOOHHC 22252 323

Dalam tindak balas di atas, 1 mol C2H5OH bertindak balas

dengan 3 mol O2 untuk menghasilkan 2 mol CO2 dan 3 mol

H2O

Penyelesaian:

Dalam tindak balas di atas, 1 mol C2H5OH bertindak

balas dengan 3 mol O2 untuk menghasilkan 2 mol

CO2 dan 3 mol H2O

252 31 OmolOHHCmol

Oleh itu,

Maka;

2

52

252

40.5

1

380.1

Omol

OHHCmol

OmolxOHHCmol

Contoh 2:

(b) Berapa banyak mol CO2 dihasilkan apabila 0.274 mol

C2H5OH dibakar?

Penyelesaian:OHCOOOHHC 22252 323

252 21 COmolOHHCmol Berdasarkan persamaan;

Maka;

2

52

252

548.0

1

2274.0

COmol

OHHCmol

COmolxOHHCmol

Contoh 3:

(c) Berapa banyak mol H2O dihasilkan apabila 3.66 mol

CO2 dihasilkan semasa pembakaran C2H5OH?

Penyelesaian:OHCOOOHHC 22252 323

OHmolCOmol 22 32 Berdasarkan persamaan;

Maka;

OHmol

COmol

OHmolxCOmol

2

2

22

49.5

2

366.3

Menggunakan persamaan kimia dalam pengiraan yang melibatkan gram

Contoh:

(a) Berapa gram O2 diperlukan untuk bertindak balas

dengan 0.300 mol Al?

Penyelesaian:

322 234 OAlOAl

Dalam tindak balas di atas, 4 mol Al bertindak balas dengan

3 mol O2 untuk menghasilkan 2 mol Al2O3

234 OmolAlmol

2

2

225.0

4

3300.0

Omol

Almol

OmolxAlmol

22 0.321 OgOmol

Oleh itu,

Maka;

Oleh itu;

2

2

22

20.7

1

0.32225.0

Og

Omol

OgxOmol

Molariti

Kepekatan atau Molariti suatu larutan boleh didefinisikan

melalui rumus berikut;

Contohnya, satu larutan yang mengandungi 1.00 mol NaCl

dalam 1.00 L larutan di katakan mempunyai molariti 1.00

mol NaCl / L larutan atau 1.00 Molar atau 1.00M.

(Liter)larutanIsipadu

bahanmolBil.(M)Molariti

Pengiraan Molariti bagi suatu larutan

Contoh:

2.00g sampel natrium hidroksida, NaOH dilarutkan dalam air

untuk mendapatkan larutan yang isipadunya 200 ml. Apakah

molariti bagi larutan NaOH ini?

Penyelesaian:

Mula-mula dapatkan bilangan mol bagi 2.00g NaOH

NaOHmol.gmol.

g.

JMR

Jisimmol.Bil

0500040

0021

Kemudian tukarkan 200 ml kepada unit liter, 0.200 L.

Oleh itu molariti bagi larutan NaOH;

NaOHM.

L.

NaOHmol.

L,NaOHtanLaruIsipadu

NaOHmol.BilM,Molariti

2500

2000

050

Pengiraan Jisim bahan dalam suatu larutan yang diketahui kepekatannya

Contoh:

Berapa gram NaOH yang terdapat dalam 50.0 ml larutan NaOH

yang mempunyai kepekatan 0.400M?

Penyelesaian:

Mula-mula dapatkan bilangan mol bagi NaOH

Kemudian, dapatkan jisim NaOH daripada bil. mol yang telah

dikira

g.

gmol.xmol.

JMRxmol.BilJisim

800

0040020 1

mol.

L.xL/mol.

IsipaduxtanKepekaNaOHmol.Bil

020

0504000

Pencairan larutan

Proses ini bertujuan untuk mendapatkan satu larutan yang

kepekatannya lebih rendah.

Proses pencairan melibatkan campuran satu larutan yang

lebih pekat dengan pelarut tambahan untuk mendapatkan

isipadu akhir yang lebih besar.

Sepanjang proses ini, bilangan mol bagi bahan tersebut kekal

tetap, hanya isipadu meningkat.

Pencairan larutan

Jika didarabkan molariti, M bagi suatu larutan dengan

isipadunya, V, kita akan dapat bil. mol bagi bahan tersebut.

Oleh kerana bil. mol bahan kekal sama semasa proses

pencairan, maka hasil darab molariti dan isipadu awal

(M1V1) mestilah sama dengan hasil darab molariti dan

isipadu akhir. Ini dapat ditunjukkan dalam persamaan;

V.Mbahanmol

2211 VMVM

Contoh pencairan larutan

Contoh pencairan larutan

Pengiraan melibatkan pencairan

Contoh:

Berapa ml larutan pekat H2SO4 (18.0M) diperlukan untuk

menyediakan 750 ml larutan H2SO4 3.00M?

Penyelesaian:

Mula-mula tuliskan maklumat yang diberi;

mlV?V

M.MM.M

VMVM

750

003018

21

21

2211

Kemudian kira V1 dengan menggunakan persamaan seperti

berikut;

ml

M.

mlM.V

M

VMV

VMVM

125

018

7500031

1

221

2211