Dalam bidang kajian kimia, stoikiometri adalah ilmu yang mempelajari hubungan kuantitatif zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik reaktan maupun produk/hasil reaksi.
Dengan menggunakan asas-asas stoikiometri, kita dapat menghitung massa atau volume reaktan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah massa atau volume produk yang dikehendaki.
Pengetahuan tentang stoikiometri ini sangat diperlukan dalam industri kimia karena selalu harus memperhitungkan banyaknya bahan baku yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah produk tertentu.
Untuk lebih jelasnya, mari kita simak materi stoikiometri berikut.
Materi Stoikiometri
Stoikiometri didasarkan pada hukum-hukum dasar kimia yang mencakup :
- Hukum kekekalan massa (Hukum Lavoisier)
- Hukum perbandingan tetap (Hukum Proust)
- Hukum perbandingan berganda (Hukum Dalton)
- Hukum perbandingan volume gas (Hukum Gay Lussac)
- Hukum Avogadro
Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Antoine Laurent Lavoisier adalah pencetus dari hukum kekekalan massa, yang menyimpulkan bahwa
“Dalam sistem tertutup, massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”.
Misalnya, pada reaksi perkaratan besi (besi mengikat oksigen dari udara), dimana besi yang mempunyai massa tertentu akan bereaksi dengan sejumlah oksigen membentuk senyawa besi oksida (Fe2O3(s)) yang massanya sama dengan massa besi dan oksigen mula-mula.
Fe(s) + O2(g) → Fe2O3(s)
Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Joseph Louis Proust adalah pencetus dari hukum perbandingan tetap. Berdasarkan hasil penelitiannya, disimpulkan bahwa
“Perbandingan massa unsur-unsur dalam satu senyawa adalah tertentu dan tetap”.
Namun jika perbandingan massa unsur tidak sesuai, maka akan dihasilkan zat sisa. Senyawa yang sama meskipun berasal dari daerah yang berbeda atau dibuat dengan cara yang berbeda ternyata mempunyai komposisi yang sama.
Misalnya, hasil analisis terhadap garam natrium klorida dari berbagai daerah sebagai berikut.
| Asal | Massa Garam | Massa Natrium | Massa Klorida | Massa Na : Cl |
| Impor | 2,5 gram | 0,983 gram | 1,517 gram | 1 : 1,54 |
| Madura | 1,5 gram | 0,59 gram | 0,91 gram | 1 : 1,54 |
| Indramayu | 2 gram | 0,786 gram | 1,214 gram | 1 : 1,54 |
Dalam tabel di atas,ditunjukkan bahwa perbandingan massa Na terhadap Cl ternyata tetap, yaitu 1 : 1,54.
Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)
Berdasarkan hasil percobaannya, Dalton menyimpulkan bahwa
“Jika dua jenis unsur bergabung membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika massa-massa salah satu unsur dalam senyawa-senyawa tersebut sama, sedangkan massa-massa unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana.”
Misalnya, perbandingan nitrogen dan oksigen dalam senyawanya sbb. :
| Senyawa | Massa Nitrogen (gr) | Massa Oksigen (gr) | Perbandingan |
| N2O | 28 | 16 | 7 : 4 |
| NO | 14 | 16 | 7 : 8 |
| N2O3 | 28 | 48 | 7 : 12 |
| N2O4 | 28 | 64 | 7 : 16 |
Dari tabel tersebut, apabila massa nitrogen dibuat tetap (sama) sebanyak 7 gram, perbandingan massa oksigen dalam N2O, NO, N2O3, dan N2O4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau 1 : 2 : 3 : 4.
Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac)
Hukum perbandingan volume dicetuskan oleh Gay Lussac yang berbunyi
“Perbandingan volume gas-gas sesuai dengan koefisien masing-masing gas”.
Untuk dua buah gas (misal gas A dan gas B) yang tercantum dalam persamaan reaksi, berlaku hubungan :
Hukum Avogadro
“Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama pula”.
Selain hukum-hukum dasar kimia tersebut, dalam stoikiometri juga mempelajari tentang konsep mol yang terdiri atas hubungan mol dengan jumlah partikel, massa molar, volume molar gas, dan molaritas larutan.
Hubungan antara jumlah mol (n) dengan jumlah partikel (X) dalam zat dapat dinyatakan sbb. :
X = n x 6,02 x 1023
Jumlah partikel = mol x 6,02 x 1023
Massa molar (mm) menyatakan massa yang dimiliki oleh 1 mol zat. Massa 1 mol zat sama dengan massa molekul relatif (Mr) zat tersebut dengan satuan gram/mol.
Hubungan jumlah mol (n) dengan massa zat (m) adalah sbb. :
m = n x mm atau massa = n x Ar atau massa = n x Mr
Volume molar gas menyatakan volume per mol gas. Berdasarkan pengukuran kerapatan gas-gas pada suhu dan tekanan tertentu ditemukan bahwa rata-rata volume molar suatu gas pada keadaan standar (suhu 0⁰ C dan tekanan 1 atm) atau dalam keadaan STP (Standard Temperature and Pressure, artinya pada suhu dan tekanan standar) adalah 22,4 liter.
Dari pengukuran tersebut, maka dapat dirumuskan volume gas pada keadaan standar sbb. :
V = n x 22,4 liter
Pada keadaan yang bukan standar atau suhu 0⁰ C dan tekanan 1 atm (STP), maka volume gas dapat dihitung dengan persamaan gas ideal :
PV = nRT
dimana :
- P = tekanan gas (atm)
- V = volume gas (liter)
- n = jumlah mol gas
- R = tetapan gas (0,082 L atm/mol K)
- T = suhu mutlak gas (K)
Molaritas (M) menyatakan jumlah mol zat terlarut dalam tiap liter larutan. Satuan molaritas (M) adalah mol/liter atau mmol/mL.
dimana :
- M = molaritas (mol/liter atau M)
- n = jumlah mol zat terlarut (mol)
- V = volume larutan (liter)
Sudah paham kan? Jika belum, mari kita bahas contoh soal stoikiometri agar lebih paham tentang penerapan materi stoikiometri. Baca juga Polimer.
Contoh Soal Stoikiometri
1. Perbandingan massa unsur hidrogen dan oksigen yang menyusun air (H2O) selalu sama, yaitu 1:8. Tentukan massa air yang terbentuk dari :
- 1 gram hidrogen + 8 gram oksigen
- 2 gram hidrogen + 8 gram oksigen
- 1 gr hidrogen: 8 gr oksigen = 1 : 8. Massa air yang terbentuk sebanyak 9 gram dan tidak ada zat sisa.
- 2 gr hidrogen : 8 gr oksigen. Supaya perbandingan dapat sesuai, maka tidak semua reaktan akan membentuk air. Dalam hal ini hanya 1 gram hidrogen yang bereaksi dengan 8 gram oksigen, sedangkan 1 gram hidrogen lainnya akan menjadi zat sisa. Jadi massa air yang terbentuk sebanyak 9 gram dan terbentuk zat sisa, yaitu 1 gram hidrogen.
2. Untuk pembentukan uap air disediakan 6 liter gas H2. Tentukan volume gas oksigen yang diperlukan dan volume uap air yang terbentuk.
2H2 + O2 → 2H2O (g)
Volume O2 yang diperlukan = 
x volume H2 = x 6 liter = 3 liter
Volume H2O yang terbentuk = 
x volume H2 = x 6 liter = 6 liter
3. Berapakah volume dari 10 gram CO2 jika diukur pada keadaan STP? (Ar C = 12, Ar O = 16)
V. CO2 (STP) = mol x 22,4 liter = 0,23 x 22,4 liter = 5,152 liter
Jadi, gas CO2 dalam keadaan STP yang terbentuk sebanyak 5,152 liter.
Demikian sedikit pembahasan tentang stoikiometri. Semoga bermanfaat bagi anda yang sedang mempelajarinya. Baca juga Titrasi Asam Basa.