Stoikiometri Reaksi Dan Titrasi Asam Basa

1. Stoikiometri
Stoikiometri berasal dari bahasa Yunani, yaitu dari kata stoicheion yang berarti unsur dan metron yang berarti mengukur.  Stoikiometri membahas tentang hubungan massa antarunsur dalam suatu senyawa (stoikiometri senyawa) dan antarzat dalam suatu reaksi (stoikiometri reaksi). Pengukuran massa dalam reaksi kimia dimulai oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794) yang menemukan bahwa pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa (hukum kekekalan massa). Selanjutnya  Joseph Louis Proust (1754 – 1826) menemukan bahwa unsur-unsur membentuk senyawa dalam perbandingan tertentu (hukum perbandingan tetap). Selanjutnya dalam rangka menyusun teori atomnya, John Dalton menemukan hukum dasar kimia yang ketiga, yang disebut hukum kelipatan perbandingan. Ketiga hukum tersebut merupakan dasar dari teori kimia yang pertama, yaitu teori atom yang dikemukakan oleh John Dalton sekitar tahun 1803. Menurut Dalton, setiap materi terdiri atas atom, unsur terdiri atas atom sejenis, sedangkan senyawa terdiri dari atom-atom yang berbeda dalam perbandingan tertentu. Namun demikian, Dalton belum dapat menentukan perbandingan atom – atom dalam senyawa (rumus kimia zat). Penetapan rumus kimia zat dapat dilakukan berkat penemuan Gay Lussac dan Avogadro. Setelah rumus kimia senyawa dapat ditentukan, maka perbandingan massa antaratom (Ar) maupun antarmolekul (Mr) dapat ditentukan. Pengetahuan tentang massa atom relatif dan rumus kimia senyawa merupakan dasar dari perhitungan kimia.
2. Titrasi asam basa
Titrasi asam-basa sering disebut juga dengan titrasi netralisasi. Dalam titrasi ini, kita dapat menggunakan larutan standar asam dan larutan standar basa. Pada prinsipnya, reaksi yang terjadi adalah reaksi netralisasi yaitu :

Reaksi netralisasi terjadi antara ion hidrogen sebagai asam dengan ion hidroksida sebagai basa dan membentuk air yang bersifat netral. Berdasarkan konsep lain reaksi netralisasi dapat juga dikatakan sebagai reaksi antara donor proton (asam) dengan penerima proton (basa).
Dalam menganalisis sampel yang bersiaft basa, maka kita dapat menggunakan larutan standar asam, metode ini dikenal dengan istilah asidimetri. Sebaliknya jika kita menentukan sampel yang bersifat asam, kita akan menggunkan lartan standar basa dan dikenal dengan istilah alkalimetri.
Dalam melakukan titrasi netralisasi kita perlu secara cermat mengamati perubahan pH, khususnya pada saat akan mencapai titik akhir titrasi, hal ini dilakukan untuk mengurangi kesalahan dimana akan terjadi perubahan warna dari indikator lihat Gambar 15.16.

Gambar 15.16. Titrasi alkalimetri dengan larutan standar basa NaOH

Analit bersifat asam pH mula-mula rendah, penambahan basa menyebabkan pH naik secara perlahan dan bertambah cepat ketika akan mencapai titik ekuivalen (pH=7). Penambahan selanjutnya menyebakan larutan kelebihan basa sehingga pH terus meningkat. Dari Gambar 15.16, juga diperoleh informasi indikator yang tepat untuk digunakan dalam titrasi ini dengan kisaran pH pH 7 – 10 (Tabel 15.2).

Tabel 15.2. Indikator dan perubahan warnanya pada pH tertentu

Pamanfaatan teknik ini cukup luas, untuk alkalimetri telah dipergunakan untuk menentukan kadar asam sitrat. Titrasi dilakukan dengan melarutkan sampel sekitar 300 mg kedalam 100 ml air. Titrasi dengan menggunakan larutan NaOH 0.1 N dengan menggunakan indikator phenolftalein. Titik akhir titrasi diketahui dari larutan tidak berwarna berubah menjadi merah muda. Selain itu alkalimetri juga dipergunakan untuk menganalisis asam salisilat, proses titrasi dilakukan dengan cara melarutkan 250 mg sampel kedalam 15 ml etanol 95% dan tambahkan 20 ml air. Titrasi dengan NaOH 0.1 N menggunakan indikator phenolftalein, hingga larutan berubah menjadi merah muda.
Teknik asidimetri juga telah dimanfaatkan secara meluas misalnya dalam pengujian boraks yang seringa dipergunakan oleh para penjual bakso. Proses analisis dilakukan dengan melaruitkan sampel seberat 500 mg kedalam 50 mL air dan ditambahkan beberapa tetes indikator metal orange, selanjutnya dititrasi dengan HCl 0.1 N.
v Persamaan Ion
Persamaan ion melibatkan larutan yang bersifat elektrolit.
Zat elektrolit kuat dituliskan dalam bentuk ion-ionnya sedangkan untuk elektrolit lemah tetap dituliskan dalam bentuk molekulnya atau senyawa netralnya.
Contoh 1 :
Reaksi antara gas karbondioksida dengan larutan natrium hidroksida membentuk larutan natrium karbonat dan air.
Contoh 2 :
v Berbagai macam zat yang terkait dengan reaksi dalam larutan elektrolit :
a) Senyawa Asam
b) Senyawa Basa
c) Senyawa Garam
d) Oksida Asam
Adalah suatu senyawa yang tersusun oleh unsur non logam dengan unsur oksigen (= oksida non logam)
Oksida asam disebut juga anhidrida asam, karena merupakan bagian dari asam setelah melepas molekul air.
Misalnya :
Contoh :
SO2; SO3; N2O3; CO2
e) Oksida Basa
Adalah suatu senyawa yang tersusun oleh unsur logam dengan unsur oksigen (= oksida logam)
Contoh :
Na2O; CaO; MgO
f) Logam
Merupakan spesi yang melepas elektron.
v Senyawa-Senyawa Hipotetis
Adalah senyawa-senyawa yang tidak stabil (akan mengalami penguraian lebih lanjut).
a) Senyawa Asam
Misalnya :
b) Senyawa Basa
Misalnya :
c) Senyawa Garam
Misalnya :
v Deret Kereaktifan Logam
Kereaktifan logam tergantung pada kemudahannya untuk melepaskan elektron.
Unsur-unsur di sebelah kiri hidrogen lebih reaktif daripada unsur-unsur di sebelah kanan hidrogen.
v Reaksi Pembentukan Endapan
Semua asam mudah larut dalam air; sedangkan basa dan garam ada yang mudah larut, ada pula yang sukar larut dalam air.
Semua garam natrium, kalium, amonium, nitrat dan asetat mudah larut dalam air.
Jika 2 larutan elektrolit direaksikan dan dimungkinkan bertemunya 2 ion yang dapat menghasilkan senyawa yang sukar larut, maka senyawa tersebut akan mengendap.
Contoh :
v Tabel Kelarutan Beberapa Senyawa Ion dalam Air
No Senyawa Kelarutan Keterangan
1 Nitrat ( NO3- ) Semua larut
2 Asetat ( CH3COO- ) Semua larut Kecuali Ag+; Hg22+;Bi3+
3 Klorida ( Cl- ) Semua larut Kecuali Ag+; Hg22+;Pb2+;Cu+
4 Bromida ( Br- ) Semua larut Kecuali Ag+; Hg22+;Pb2+
5 Iodida ( I- ) Semua larut Kecuali Ag+; Hg22+;Pb2+; Bi3+
6 Sulfat ( SO42- ) Semua larut Kecuali Pb2+;Ba2+;Sr2+;Ca2+
7 Klorat ( ClO3- ) Semua larut
8 Na+; K+; NH4+ Semua larut
9 PbCl2; PbBr2; PbI2 Mudah larut dalam air panas
10 Sulfida ( S2- ) Semua tidak larut Semua sulfida dari IA dan IIA kecuali Be; NH4+
11 Fosfat ( PO43- ) Semua tidak larut Kecuali Na+; K+; NH4+
12 Karbonat ( CO32- ) Semua tidak larut Kecuali Na+; K+; NH4+
13 Oksalat ( C2O42- ) Semua tidak larut Kecuali Na+; K+; NH4+
14 Oksida ( O2- ) Semua tidak larut Kecuali Na+; K+; Ba2+; Sr2+; Ca2+
15 Hidroksida ( OH- ) Semua tidak larut Kecuali Na+; K+; Ba2+; Sr2+; Ca2+; NH4+
v Reaksi Pergantian ( Dekomposisi ) Rangkap
Secara umum :
Senyawa AB dan CD ( reaktan ) dapat berupa asam, basa maupun garam.
Reaksi dapat berlangsung jika senyawa AD atau CB (produk reaksi) atau keduanya memenuhi paling tidak 1 kriteria yaitu :
v Sukar larut dalam air (mengendap).
v Merupakan senyawa yang tidak stabil (hipotetis).
v Merupakan elektrolit yang lebih lemah dari AB atau CD (reaktan).
v Reaksi antara Logam dengan Asam Kuat Encer
Secara umum :
Reaksi dapat terjadi karena ion H+ dari asam akan menyerap elektron dari logam (logam mereduksi ion H+)
Logam-logam yang dapat mereduksi ion H+ terletak di sebelah kiri unsur H dalam Deret Kereaktifan Logam.
Contoh :
v Reaksi Logam dengan Garam
Secara umum :
Reaksi logam dengan garam merupakan reaksi pendesakan (logam L mendesak logam M).
Reaksi hanya akan berlangsung jika logam L terletak di sebelah kiri logam M dalam deret kereaktifan logam.
Contoh :
Hitungan Stoikiometri yang Melibatkan Campuran
Jika suatu campuran direaksikan, maka masing-masing komponen mempunyai persamaan reaksi sendiri.
Langkah-langkah penyelesaiannya :
§ Menuliskan persamaan reaksi yang setara untuk masing-masing komponen campuran.
§ Memisalkan salah 1 komponen campuran dengan variabel (a – z), maka komponen lainnya = selisihnya.
§ Menentukan jumlah mol masing-masing komponen.
§ Menentukan jumlah mol zat lain yang diketahui.
§ Membuat persamaan untuk menentukan nilai variabel.
§ Menyesuaikan jawaban dengan pertanyaan.
Contoh soal :
Sebanyak 5,1 gram campuran CaO dan Ca(OH)2 memerlukan 150 mL larutan asam klorida 1 M. Tentukan susunan/ komposisi campuran tersebut! (Mr. CaO = 56; Ca(OH)2 = 74).
Titrasi Asam – Basa
o Reaksi netralisasi asam-basa dapat digunakan untuk menentukan kadar (konsentrasi) larutan asam atau basa.
o Sejumlah tertentu larutan asam dititrasi dengan larutan basa sampai mencapai titik ekuivalen (asam dan basa tepat habis bereaksi).
o Jika salah 1 larutan diketahui molaritasnya, maka molaritas larutan yang lain, dapat dihitung dengan rumus :
o V1 x ( M1 . a ) = V2 x ( M2 . b )
a = valensi larutan penitrasi
b = valensi larutan yang dititrasi
o Titik ekuivalen dapat diketahui dengan menambahkan suatu indikator.
o Indikator akan berubah warna di sekitar titik ekuivalen.
o Titrasi dihentikan pada saat indikator menunjukkan perubahan warna (keadaan ini disebut = titik akhir titrasi).
o Kurva titrasi dibedakan menjadi 3 yaitu kurva titrasi antara :
a) Asam kuat dengan basa kuat (saat ekuivalen, pH = 7)
b) Asam kuat dengan basa lemah (saat ekuivalen, pH 7)