1. STOIKIOMETRI A. Pendahuluan
Istilah stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang berarti unsur element dan metron yang berarti pengukuran measure. Jadi stoikiometri menunjuk pada
hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk dalam reaksi. Stoikiometri dapat dikatakan pula sebagai hitungan aritmatika ilmu kimia. Pada Parwa ini, sebelum melakukan
hitungan kimia, terlebih dahulu akan dibahas tentang massa atom relatif dan massa molekul relatif, dan konsep mol. Secara rinci, setelah membaca Parwa ini diharapkan Sdr
dapat menguasai hal-hal sebagaimana diuraikan pada Kompetensi Dasar dan Indikator sebagai berikut ini.
Kompetensi Dasar Memahami cara penentuan massa atom dan massa molekul relatif dengan spektrometer
massa dan melakukan perhitungan kimia dengan pendekatan faktor konversi serta perhitungan kimia dalam analisis volumetri.
Indikator 1. Menghitung massa atom relatif suatu unsur dari kelimpahan relatif isotopnya atau
spektrum massanya. 2. Melakukan perhitungan kimia dengan menggunakan konsep mol dalam suatu rumus
kimia, persamaan reaksi kimia, dengan pendekatan faktor konversi. 3. Menentukan rumus empiris dan molekul suatu senyawa dari komposisi unsur-
unsurnya. 4. Medefinisikan berbagai besaran konsentrasi.
5. Mengubah besaran konsentrasi ke besaran konsentrasi yang lain. 6. Membuat larutan dengan konsentrasi tertentu.
7. Melakukan perhitungan kimia menggunakan volume dan konsentrasi larutan-larutan 8. Melakukan perhitungan volumetri pada titrasi asam-basa
9. Melakukan perhitungan volumetri pada titrasi redoks. B. Massa Atom Relatif dan Massa Molekul Relatif
Materi adalah segala sesuatu yang mempunyai masa dan volum. Teori atom Dalton mengatakan bahwa bagian terkecil dari materi adalah atom. Atom dengan demikian
mempunyai massa. Teori atom Dalton sangat memacu penelitian mencari massa satu atom suatu unsur. Bagaimanakah menentukan massa satu atom suatu unsur dan bagaimanakah
satuannya?
Ahli kimia John Dalton pertama kali menyarankan massa satu atom hidrogen sebagai satu satuan massa atom. Francis Aston, penemu spektrometer massa,
menggunakan 116 dari massa satu atom oksigen-16 sebagai satu satuan massa atom. Sehingga sebelum tahun 1961 ahli fisika mendefinisikan satu satuan massa atom sma the
physical atomic mass unit
amu sebagai 1⁄16 dari massa satu atom oksigen-16. Namun
ahli kimia mendefinisikan satu satuan massa atom sebagai 1⁄16 dari massa rata-rata isotop
PENDALAMAN MATERI KIMIA
375
atom oksigen. Jadi sebelum tahun 1961 ahli-ahli fisika dan ahli-ahli kimia menggunakan simbul sma amu sebagai satu satuan massa atom dengan harga sedikit berbeda. Satuan
lama ini kadang-kadang sekarang masih dijumpai dalam literatur ilmiah. Tetapi standar satuan massa atom yang diterima sekarang adalah satuan massa atom yang diseragamkan
the unified atomic mass unit dengan simbul u symbol u, dengan: 1 u = 1,0003179 sma amu skala fisika physical scale dan 1 u = 1,000 043 sma amu skala kimia chemical
scale
. Kedua satuan massa atom terdahulu harganya lebih kecil daripada satuan massa
atom yang telah diseragamkan the unified atomic mass unit, yang telah diadopsi oleh IUPAP the International Union of Pure and Applied Physics pada tahun 1960 dan oleh
IUPAC the International Union of Pure and Applied Chemistry pada tahun 1961. Sejak tahun 1961, satu satuan massa atom didefinisikan sama dengan seperduabelas 112 dari
massa satu atom karbon-12 yang tidak terikat, dalam keadaan diam at rest, dan dalam tahana dasar ground state. Dengan demikian dapat dipahami bahwa massa satu atom
larbon-12 adalah tepat 12 u.
Berdasarkan keterangan di atas, massa satu atom suatu unsur saat ini ditetapkan dengan membandingkannya terhadap standar tertentu yaitu standar atom karbon-12 dengan
massa 12 u tepat. Sehingga istilah yang tepat untuk massa satu atom suatu unsur adalah massa atom relatif dengan simbul A
r
dengan tanpa satuan.
Sesuai dengan standar
karbon-12, maka massa atom relatif suatu unsur adalah massa rata-rata suatu atom unsur berdasarkan kelimpahan nuklidanya, relatif terhadap massa satu nuklida
karbon-12 yang tidak terikat, dalam keadaan diam
at rest, dan dalam tahana dasar ground state.
Adakah hubungan antara massa atom dengan satuan u dengan satuan massa yang telah dikenal yaitu gram ? Massa satu atom karbon-12 ditetapkan 12,00 u tepat dan telah
didapatkan bahwa massa satu atom karbon-12 adalah 1,9926786 x 10
−23
gram. Dengan demikian seperduabelas dari massa satu atom karbon-12 dalam gram ini sama dengan 1u.
Jadi, 1 u =
24 23
10 660566
, 1
10 9926786
, 1
12 1
− −
= x
gram x
x
gram. Jadi jelaslah bahwa satuan massa atom ada hubungannya dengan satuan massa yang telah dikenal yaitu gram.
Besaran massa dengan demikian mempunyai 2 satuan yaitu u dan gram. Bila membicarakan massa satu atom, satuan yang sering digunakan adalah u. Sebagai contoh
massa satu atom karbon adalah 12,00 u. Pada literatur biokimia dan biologi molecular khususnya buku-buku rujukan untuk protein satu satuan massa atom yang digunakan
adalah dalton dengan simbul Da. Oleh karena protein adalah molekul yang besar, maka satuannya dinyatakan sebagai kilodaltons, atau kDa. Satu kilodalton sama dengan 1000
dalton.
Satuan massa yang diseragamkan u, atau dalton Da atau kadang-kadang disebut juga sebagai satuan massa yang universal universal mass unit, adalah suatu satuan
massa yang kecil yang digunakan untuk menyatakan massa atom dan massa molekul.
Berdasarkan harga 1 u tersebut, massa atom relatif Ar suatu unsur didefinisikan sebagai bilangan yang menyatakan angkabanding antara massa rata-
376
PENDALAMAN MATERI KIMIA
rata satu atom unsur itu dengan
12 1
massa satu atom karbon-12 yang tidak terikat, dalam keadaan diam
at rest, dan dalam tahana dasar ground state.
Definisi massa atom relatif itu dapat dituliskan sebagai berikut ini. A
r
= 12
- karbon
atom satu
massa x
12 1
unsur atom
rata -
rata massa
Berdasarkan definisi itu dapat dipahami bahwa bila massa rata-rata atom unsur dapat ditentukan, maka massa rata-rata atom unsur itu merupakan A
r
atom unsur itu. Mengapa massa atom unsur dinyatakan dengan massa rata-rata atom unsur itu?
Di alam ini, tidak ada materi yang ukurannya massa sama. Ada materi yang besar dan ada materi yang kecil. Materi yang sejenis pun ukurannya massa dapat tidak sama.
Sebagai contoh, telur ayam ada yang besar dan ada yang kecil. Bila ada 2 telur ayam yang ukurannya massa tidak sama maka massa kedua telur ayam itu disebut sebagai massa
rata-rata dan yang tentunya dapat ditentukan. Demikian pula bila ada 6 telur ayam massanya masing-masing a gram dan 4 telur ayam massanya masing-masing b gram, maka
massa rata-rata ke 10 telur ayam itu dapat ditentukan. Coba tentukan massa rata-rata ke sepuluh telur ayam itu.
Atom-atom suatu unsur pun massanya tidak sama. Penentuan massa rata-rata atom suatu unsur tidak sesederhana sebagaimana penentuan massa rata-rata telur ayam.
Bagaimanakah penentuan massa rata-rata atom suatu unsur yang merupakan massa atom relatif atom unsur itu?
1. Penentuan massa Atom Relatif dengan Spektometer massa
Kategori