STOIKIOMETRI

I. Tujuan dan Prinsip Percobaan

A. Tujuan Praktikum

Tujuan percobaan kali ini adalah mempelajari stoikiometri reaksi antara logam tembaga dengan larutan besi (III) dengan meramalkan komposisi Ion tembaga yang dihasilkan.

B. Prinsip Percobaan

Prinsip percobaan kali ini adalah mempelajari stoikiometri reaksi antara logam tembaga dengan larutan besi (III) dengan meramalkan komposisi Ion tembaga yang dihasilkan berdasarkan harga perbandingan jumlah mol antara ion Fe3+ yang bereaksi dengan logam tembaga yang terpakai.

II. Teori

Hemoglobin memiliki struktur besi heme dan empat satuan porfirin yang berkombinasi dengan protein globin. Dioksigen yang ditransport dalam darah dikoordinasikan pada ion Fe(II) dalam satuan heme tersebut. Ion Fe (II) dalam keadaan penta-koordinat dengan empat atom nitrogen porfirin dan atom nitrogen histidin polipeptida, dan menjadi heksa-koordinat ketika dioksigen berkoordinasi dengan ion tersebut. Keadaan spin besi akan berubah dari spin tinggi ke rendah dengan berkoordinasinya oksigen. Fe(II) spin tinggi akan ada di atas bidang porfirin karena ion ini terlalu besar untuk dapat masuk ke dalam ruang yang tersedia. Ketika ion Fe(II) menjadi spin rendah dengan koordinasi oksigen, ukuran ini akan menurun dan kini dapat masuk dalam ruang cincin porfirin.Pergerakan tingkat molekular ini telah menarik minat riset efek alosterik karena pergerakan ini akan mempengaruhi keseluruhan protein melalui histidin yang terkoordinasi dan menentukan ikatan tertentu dalam molekul dioksigen. Oksidasi ion Fe(II) dalam molekul heme dicegah oleh protein, dan hila besi heme diambil dari protein, ion Fe(II) akan dioksidasi menjadi Fe(III), dan dua cincin porfirin dijembatani oleh peroksida μ-O2- 2, yang akhirnya menjadi struktur μ-O2 (Sato, 1996)

Unsur besi (Fe) dalam suatu sistem Periodik Unsur (SPU) termasuk ke dalam golongan VIII. Besi dapat dibuat dari biji besi dalam tungku pemanas. Biji besi biasanya mengandung Fe2O3 yang dikotori oleh pasir (SiO2) sekitar 10%, serta sedikit senyawa sulfur, fosfor, aluminium, dan mangan. Besi dapat pula dimagnetkanEndapan pasir besi, dapat memiliki mineral-mineral magnetik seperti magnetik (Fe3O4), hematit (α- Fe2O3), dan maghemit (γ- Fe2O3). Mineral-mineral tersebut mempunyai potensi untuk dikembangkan sebagai bahan industri. Magnetit, misalnya, dapat digunakan sebagai bahan dasar untuk tinta kering (toner) pada mesin photo-copy dan printer laser, sementara maghemit adalah bahan utama untuk pita-kaset Ion besi (II) dapat mudah dioksidasikan menjadi Fe (III), maka merupakan zat pereduksi yang kuat. Semakin kurang asam larutan itu, semakin nyatalah efek ini; dalam suasana netral atau basa bahkan oksigen dari atmosfer akan mengoksidasikan ion besi (II). Garam-garam besi (III) atau feri diturunkan dari oksida besi (III), Fe2O3. Mereka lebih stabil daripada garam besi (II). Dalam larutannya, terdapat kation-kation Fe3+ yang berwarna kuning muda; jika larutan mengandung klorida, warna menjadi semakin kuat. Zat-zat pereduksi mengubah ion besi (III) menjadi besi (II). Ion ferro [Fe(H2O)6]2+ memberikan garam berkristal Besi yang sangat halus bersifat pirofor. Logamnya mudah larut dalam asam mineral. Dengan asam bukan pengoksidasi tanpa udara, diperoleh FeII. Dengan adanya udara atau bila digunakan HNO3 encer panas, sejumlah besi menjadi Fe (III). Asam klorida encer atau pekat dan asam sulfat encer melarutkan besi, pada mana dihasilkan garam-garam besi (II) dan gas hydrogen. Besi murni cukup reaktif. Dalam udara lembap cepat teroksidasi memberikan besi (III) oksida hidrat (karat) yang tidak sanggup melindungi, karena zat ini hancur dan membiarkan permukaan logam yang baru terbuka (www.google.com/garam-mohr-nh426h2o.html)

Dalam proses reaksinya, terjadi perubahan warna pada larutan logam. Perubahan warna tersebut dimungkinkan berasal dari proses kompleksasi Cu(II) dari fasa cair dengan etilendiamin yang berada pada fasa padatan membran. Warna yang dihasilkan mendekati warna kompleks Cu(II)-etilendiamin 1:1. Dengan demikian, dapat dinyatakan bahwa sistem larutan tersebut mengandung campuran kompleks Cu(II)-etilendiamin 1:1 dengan ion Cu(II) bebas. Hal ini ditunjukkan oleh adanya pergeseran puncak absorbsi dari masing-masing larutan tersebut (gambar 9-11). Berdasarkan hasil tersebut, selain pergeseran panjang gelombang juga terjadi kenaikan intensitas absorbansi pada larutan hasil reaksi. Kenaikan tersebut muncul akibat adanya spesies kompleks Cu(en)2+ didalam larutan yang terbentuk pada saat proses reaksi antara Cu (II) dengan membran nata-en. Adanya campuran ion Cu(II) bebas dan kompleks Cu(en)2+ dalam fasa larutan berkaitan dengan proses pelepasan etilendiamin ke sistem larutan serta berhubungan dengan proses kesempurnaan reaksi antara Cu(II) dengan etilendiamin. Dalam hal ini, reaksi tersebut berlangsung pada kondisi dimana jumlah molekul Cu(II) jauh lebih banyak dibandingkan jumlah molekul etilendiamin. Dapat dinyatakan bahwa Cu(II) merupakan pereaksi pembatas dalam proses reaksi tersebut (Kuswandi, 2008)

Stoikiometri merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari berbagai aspek yang menyangkut kesetaraan massa antar zat yang etrlibat dalam reaksi kimia, baik dalam skala molekular maupun skala eksperimental. Pengetahuan tentang kesetaraan massa zat antara zat yang bereaksi merupakan dasar penyelesaian hitungan yang melibatkan reaksi kimia. Konsep mol diperlukan untuk mengkonversi kesetaraan massa antar zat dari skala molekular ke dalam skala eksperimental dalam laboratorium (Arifin, 2010)

Pada dasarnya, stikiometri reaksi dalam larutan sama dengan stoikiometri pada umumnya, yaitu bahwa perbandingan mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi sama dengan koefisien reaksinya. Hitungan stoikiometri reaksi dapat digolongkan sebagai stoikiometri sederhana, stoikiometri dengan pereaksi pembatas, dan stoikiometri yang melibatkan campuran.Hitungan stoikiometri dengan salah satu zat dalam reaksi diketahui atau dapat ditentukan jumlah molnya, digolongkan sebagai stoikiometri sederhana.

Penyelesaiannya dilakukan menurut langkah-langkah sebagai berikut :

(1) Menuliskan persamaan setara.

(2) Menentukan jumlah mol zat yang diketahui (yang dapat ditentukan

jumlah molnya)

Garam 1 + Asam 1 Garam2 +Asam2

Garam 1 + Basa 1 Garam 2 +Basa 2

Garam 1 + Garam 2 Garam3 + Garam 4

(3) Menentukan jumlah mol zat yang ditanyakan dengan

menggunakan perbandingan koefisien.

(4) Menyesuaikan jawaban dengan hal yang ditanyakan.

Hitungan Stoikiometrri dengan Pereaksi Pembatas Jika zat-zat yang direaksikan tidak ekivalen, maka salah satu dari zat itu akan habis lebih dahulu yang disebut pereaksi pembatas. Banyaknya hasil reaksi akan bergantung pada jumlah mol pereaksi pembatas. Oleh karena itu, langkah penting dalam menyelesaikan hitungan seperti ini adalah menentukan pereaksi pembatas. Hitungan Stoikiometri yang Melibatkan Campuran

Jika suatu campuran direaksikan, maka masing-masing komponen mempunyai persamaan reaksi sendiri. Pada umumnya hitungan yang melibatkan campuran diselesaikan dengan pemisalan. Langkah-langkah yang dapat ditempuh adalah sebagai berikut :

(1) Menuliskan persamaan setara.

(2) Memisalkan salah satu komponen dengan x, maka komponen

lainnya sama dengan selisihnya.

(3) Menentukan jumlah mol masing-masing komponen.

(4) Menentukan jumlah mol zat lain yang diketahui.

(5) Membuat persamaan untuk menentukan nilai x.

(6) Menyesuaikan jawaban dengan pertanyaan.( Khofifatunnikmah,2007)

kuasa cupric Yang yang mengoksidasi ( Cu2þ) garam adalah juga digunakan untuk mengkonversi mercaptans secara langsung ke dalam disulfides; bebaskan belerang tidaklah dipekerjakan, dan polysulfides tidaklah diperoleh. Proses mempekerjakan kupri-khlorid di hadapan solusi garam kuat, yang (mana) biasanya disusun oleh penghancuran tembaga sulfate di (dalam) suatu larutan mengandung air klorid sodium

Kupro-Khlorid [itu] ( Cucl) adalah dapat larut di (dalam) solusi garam, dan di sana adalah tidak (ada) hujan/timbulnya. Di bawah kondisi-kondisi operasi, suatu jumlah tertentu tembaga ditahan oleh minyak tanah yang dipermanis pecahan, [yang] mungkin [sebagai/ketika] cuprous mercaptides atau chloride-olefin penambahan produk cuprous, tetapi ini dapat dipindahkan dengan cucian material dengan sulfida sodium mengandung air. Udara memukul/ bertiup kupro-khlorid solusi, setelah atau sepanjang penggulaan; pemanis operasi, memperbaharui cupric klorid. tembaga khlorida [CuCI] Solusi mungkin (adalah) dipekerjakan sedemikian, atau pecahan yang asam mungkin yang disaring melalui suatu massa menyerap dipenuhi dengan agen yang yang [perlakukan/ traktir] [itu]. [Yang] sebagai alternatif, bensin mungkin (adalah) bergaul dengan suatu pengangkut padat untuk bahan reaksi,membubarkan sebagai slurry (Speight, 2006)

III. Metode Praktikum

A. Alat dan bahan yang digunakan

Alat alat yang digunakan pada praktikum ini adalah

a) 1 buah gelas beker 250 ml

b) 1 buah gelas arloji untuk tutup

c) 1 buah botol timbangan 10 ml

d) 1 buah labu ukur 100 ml

e) 1 buah pipet gondok 25 ml

f) 1 buah buret 50 ml

g) 3 buah erlenmeyer 100 ml

h) pemanas

Bahan-bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah

a) Serbuk tembaga 0,63 gram

b) Larutan Fe(NH4)(SO4)

c) H2SO4

d) Asam oksalat

IV. Hasil Pengamatan

A. Reaksi Lengkap

Reaksi yang terjadi dalam praktikum ini yaitu:

1. Saat standarisasi Larutan KMnO4

2. Reaksi antara Fe(III) dengan KMnO4

. Perhitungan

1. Standarisasi KMnO4

Berat (COOH)2.2H2O = 0,63 gram

BM (COOH)2.2H2O = 126 gram/mol

Mol (COOH)2.2H2O = 0,005 mol = 5 x 10-3 mol

Volume (COOH)2.2H2O = 5 mL = 5 x 10-3 L

Konsentrasi (COOH)2.2H2O = 1 M

Volume KMnO4 =1,8 mL = 1,8 x 10-3 L

[KMnO4 ]baku = 0,4

Pers. Reaksi:

5 mol C2O42- ≈ 2 mol MnO4-

Mol KMnO4- =

= x 0,005 mol = 2 x 10-3 mol

2. Stoikiometri reaksi logam Cu dengan garam Fe (III)

Berat gelas Piala kecil = 34,38 gram

Berat gelas piala + serbuk Cu = 34,58 gram

Berat serbuk Cu = 0,2 gram

Volume Fe (III) 0,2 M = 30 ml

Volume H2SO4 = 15 ml

Hasil Titrasi :

Volume Fe (III) 0,2 M = 25 ml

Volume KMnO4 = 1 ml

[ Fe (II) ] = 0,08 M

Perbandingan mol (r) = 0.6

Reaksi yang dominan = Cu + Fe3+ Fe2+ + Cu+

[Cu+]/[Cu2+] = 0,5

Pers. Reaksi:

Mol KMnO4 = Volume KMnO4 x [KMnO4]baku

= (0,001 L) . 0,4 M

= 0,0004 mol

Mol Fe3+ = 5 x mol MnO4-

= 5 . (0,0004 mol)

= 0,002 mol

Mol Cu =

Perbandingan jumlah mol (r):

r = =

[ Fe2+] = 0,002 mol/0,025 L = 0,08 M

C. Pembahasan

Dalam suatu pereaksian kimia seperti yang dilakukan pada percobaan ini, pengetahuan mengenai kesetaraan massa antar zat yang bereaksi merupakan dasar penyelesaian hitungan yang melibatkan reaksi kimia. Konsep mol diperlukan untuk mengkonversikan kesetaraan massa antara zat dari skala molekuler ke dalam skala eksperimental dalam laboratorium. Dalam percobaan ini ditentukan perbandingan konsentrasi Cu+ dengan Cu2+ melaui stoikiometri reaksi logam Cu dengan garam dari besi (III). Tembaga yang dilarutkan dengan H2SO4 akan membentuk dua kemungkinan reaksi yakni mengion menjadi tembaga monovalen Cu+ dan mengion menjadi tembaga bivalen Cu2+ . sedangkan besi (III) dari garamnya, akan mengion dan menjadi besi (II). Reaksi yang terjadi adalah reaksi reduksi-oksidasi, yaitu:

Cu  Cu+ + e- = -0,52 volt

Fe3+ + e  Fe2+ = 0,77 volt

Cu+Fe3+  Cu+ + Fe2+ = 0,25 volt (reaksi I)

Cu  Cu2+ + 2 e- = -0,34 volt

2Fe3+ + 2 e  2Fe2+ = 0,77 volt

Cu + 2Fe3+  Cu+ + 2Fe2+ sel = 0,43 volt(reaksi II)

Untuk menentukan komposisi ion tembaga yang dihasilkan maka setelah tembaga Cu direaksikan dengan larutan garam besi(III), larutan tembaga yang dihasilkan diencerkan dan dipipet beberapa mL untuk dilakukan titrasi dengan menggunakan larutan KMnO4, dan larutan KMnO4 ini distandarisasi terlebih dahulu sehingga diketahui konsentrasinya dengan pasti sebab larutan KMnO4 mudah teroksidasi oleh udara dan mengalami degradasi sehingga jika disimpan dalam waktu yang lama maka konsentrasinya akan berkurang . Titrasi ini dilakukan untuk menentukan mol Cu awal dan mol Fe2+ hasil, sehingga dengan mengetahui mol Cu awal dan Fe2+ hasil dapat ditentukan nilai perbandingannya. Mol Cu awal dan mol Fe2+ yang dihasilkan dapat dihitung melalui reaksinya secara stoikiometri atau kesetaraannya dengan KMnO4 yang direaksikan melalui titrasi. Mol Fe2+ dapat diketahui jika volume KMnO4 yang digunakan diketahui dengan pasti. Cara perhitungannya adalah :

mol Fe2+ hasil =

mol Fe2+ yang didapatkan yakni 0,08 M dimana 5/1 merupakan perbandingan koefisien mol Fe2+ dengan mol KMnO4, yang diperoleh dari reaksi :

MnO4- + 8H+ + 5e-  Mn2+ + 4H2O

5Fe2+  5Fe3+ + 5e-

MnO4- + 8H+ + 5e-  Mn2+ + 4H2O + 5Fe3+ (Reaksi III)

Dengan mengetahui nilai rasio ini maka kita dapat mengetahui kemungkinan reaksi yang terjadi dari dua kemungkinan reaksi yang terjadi, selain itu nilai rasio ini menunjukkan nilai perbandingan [Cu+/Cu2+]Nilai rasio yang didapatkan yakni 0,6.. Rasio ini merupakan perbandingan mol Fe2+ yang bereaksi dengan mol logam tembaga awal. Nilai rasio berkisar antara 1 sampai 2. Apabila nilai rasio = 1 maka reaksi yang terjadi hanya reaksi (1), dan jika nilai rasio = 2 maka reaksi yang terjadi hanya reaksi 2. Reaksi yang dimaksudkan adalah Cu + Fe3+  Fe2+ + Cu+ (reaksi 1) dan Cu + 2Fe3+  Fe2+ + C2+ (Reaksi 2). Perbandingan konsentrasi Cu+ dengan Cu2+ didapatkan yakni 0,5 .

V. Simpulan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa untuk mencari perbandingan konsentrasi Cu+ dengan Cu2+ dengan menggunakan rumus [Cu+]/[Cu2+] = dimana r = , dimana Nilai r yang didapatkan yakni 0,6 dan Perbandingan [Cu+]/[Cu2+] yang didapatkan yakni 0,5

Daftar Pustaka

Arifin. 2010. Penuntun kimia Anorganik II. Laboratorium Pengembangan Unit Kimia Universitas Haluoleo. Kendari

Khofifatunnikmah,2007. Peningkatan Hasil Belajar Kimia Pokok Bahasan Stoikiometri larutan Pada Siswa Kelas XI Semester II SMA Walisongo Semarang malalui Permainan Kimia Berwawasan CET.Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Semarang

Pisesidharta .E, Zulfikar, Kuswandi B .2008 . Preparasi membran Nata de Coco etilendiammin dan Studi Karakteristik Pengikatnya terhadap Ion Cu 2+.Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Jember.

Sato.T. 1996. Anorganik. Iwanami Publishing Company.Tokyo

Speight J.G. 2006.The Chemistry and Technology of Petroleum Fourth Edition. Taylor & Francis Group, LLC.

Syabatini. A. 2009. www.google.com/garam-mohr-nh426h2o.html). [Akses 28 5 2010 ]