Persamaan Reaksi Kimia

Sumber: da-Lopez, Y. F. (2020). Bahan Ajar Kimia (MLK22203/2(1-1)) untuk Program Studi Manajemen Pertanian Lahan Kering. Pusat Pengembangan Pembelajaran dan Penjaminan Mutu (P4M), Politeknik Pertanian Negeri Kupang. https://mplk.politanikoe.ac.id/index.php/info-ps-mplk/course-materials/mata-kuliah-kimia-mplk

Reaksi kimia adalah suatu proses dimana zat-zat baru yaitu hasil reaksi, terbentuk dari beberapa zat aslinya, yang disebut pereaksi. Biasanya, suatu reaksi kimia disertai oleh kejadian-kejadian fisis, seperti perubahan warna, pembentukan endapan, atau timbulnya gas. Pada jaman sekarang, analisis kimia kadang-kadang menggunakan peralatan canggih. Hal ini diperlukan untuk membuktikan rekasi benar-benar telah terjadi.

Persamaan Reaksi Kimia

Lambang-lambang yang menyatakan suatu reaksi kimia disebut persamaan kimia. Rumus-rumus pereaksi diletakkan disebelah kiri dan hasil reaksi diletakkan di sebelah kanan. Antara dua sisi itu digabungkan oleh tanda kesamaan (=) atau tanda panah (→). Dalam penulisan persamaan reaksi biasanya diperlukan tiga langkah, walaupun langkah pertama sering tidak ditulis.

Nama-nama pereaksi dan hasil reaksi ditulis, hasilnya disebut sebuah persamaan reaksi zat hasil. Contoh: Nitrogen oksida + oksigen nitrogen dioksida
Sebagai pengganti nama-nama zat diperlukan rumus-rumus kimia, hasilnya disebut persamaan kerangka. Contoh: NO + O₂ → NO₂
Persamaan kerangka kemudian disetimbangkan yang menghasilkan persamaan kimia. Contoh: 2 NO + O₂ → 2NO₂
Dalam persamaan diatas, terdapat tiga atom O disebelah kiri dan dua atom O disebelah kanan. Keadaan ini diperbaiki dengan menyediakan 2 molekul NO disebelah kiri dan 2 molekul NO₂ di sebelah kanan. Dapat dikatakan “Jumlah atom daru tiap jenis zat tidak berubah dalam reaksi kimia; atom tidak dapat dibentuk atau dihancurkan di dalam suatu reaksi“.

Dalam melakukan penyeimbangan, hanya koefisien yang dapat berubah, tidak pernah berubah rumus kimianya. Jadi salah bila menulis NO + O₂ → NO₃ didalam menyeimbangkan persamaan di atas. Nitrogen dioksida hanya mempunyai rumus NO₂. Angka-angka koefisien reaksi digunakan dalam persamaan reaksi untuk menunjukkan keseimbangan jumlah unsur-unsur bahan sebelum reaksi dan sesudah reaksi terjadi.

Contoh:

Mg + ½ O₂ → MgO

P₄ + 5 O₂ → 2 P₂O₅

Koefisien Reaksi Kimia

Untuk persamaan reaksi yang sederhana, artinya melibatkan hanya sedikit bahan/zat/senyawa, maka penyelesaian koefisien reaksi akan mudah. Metode yang dipakai untuk reaksi yang sederhana dapat berupa penyeimbangan jumlah unsur yang terdapat pada sisi kiri tanda panah dan sebelah kanan tanda panah.

Contoh:

a CH₄ + b O₂ → c CO₂ + d H₂O

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Penyeimbangan jumlah unsur dapat langsung dilakukan dengan menentukan a = 1. Kemudian menjumlahkan jumlah unsur disebelah kiri, seperti 1 C, 4 H dan 2 O untuk unsur sebelah kiri, maka jumlah unsur sebelah kanan tanda panah harus berjumlah sama dengan kiri. Unsur sebelah kanan 1 C, 2 H dan 3 O. Langkah pertama diseimbangkan jumlah H pada H₂O dengan koefisien d = 2. Kemudian langkah dua diseimbangkan jumlah O dengan mengambil b = 2.

Berlainan dengan reaksi yang terdiri dari banyak senyawa, maka penyelesaian koefisien reaksi yang melibatkan banyak senyawa dapat digunakan bantuan rumus a-b-c.

Contoh:

a K₂Cr₂O₇ + b H₂SO₄ + c C₂H₆O → d K₂SO₄ + e Cr₂(SO₄)₃ + f H₂O + g C₂H₄O₂

Dicari berdasarkan unsur-unsur yang ada:

K: 2a = 2d -------------------------------------------------------------------(1)

Cr: 2a = 2e -------------------------------------------------------------------(2)

O: 7a + 4b + c = 4d + 12e + f + 2g -------------------------------------(3)

H: 2b + 6c = 2f + 4g --------------------------------------------------------(4)

S: b = d + 3e -----------------------------------------------------------------(5)

C: 2c = 2g ---------------------------------------------------------------------(6)

Disini ada 6 persamaan untuk 7 bilangan yang tidak diketahui maka persamaan ini akan dapat diselesaikan dengan baik. Ambil pemisalan salah satu variabel (bilangan) yang tidak diketahui dengan angka berapa saja. Angka yang paling sederhana adalahangka 1.

Walaupun pengambilan bilangan yang tidak diketahui boleh sembarang tentunya kita akan mengambil atau menentukan bilangan tak diketahui tersebut yang akan mempermudah perhitungan kita.

Ambil a = 1 , maka d = 1, e = 1 dan b = 4.

Sederhanakan persamaan (3): 7+ 16 + c = 4 + 12 + f + 2g

7 + c = f + 2g ------------------------------------------------------------------(7)

Sederhanakan persamaan (4):

8 + 6 c = 2 f + 4 g -------------------------------------------------------------(8)

Hilangkan f dari persamaan (7) dan (8):

7 + c = f + 2g

4 + 3c = f + 2g -

3 - 2c = 0

Diperoleh c = 1 ½, maka g = 1 ½ juga (dari persamaan 6).

Untuk mencari harga f cari dari salah satu persamaan yang mengandung f.

Ambil persamaan (7): 7 + 1 ½ = f + 3 → f = 5 ½

Koefisien reaksi ditemukan semua, beberapa diantaranya mengandung pecahan, maka sedapat mungkin pecahan dihilangkan. Maka persamaan reaksi yang diperoleh adalah:

2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ + 3C₂H₆O → 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 11H₂O + 3C₂H₄O₂

Hubungan molekul dari Persamaan

Perbandingan jumlah molekul-molekul yang bereaksi danyang dihasilkan dari reaksi itu ditunjukkan dengan koefisien pada rumus yang menandai molekul itu. Umpamanya, pembakaran amonia dengan oksigen digambarkan dengan persamaan kimia yang seimbang sebagai berikut:

4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O

Dengan koefisien aljabar 4, 3, 2, dan 6 yang menunjukkan bahwa 4 molekul NH₃ dengan 3 molekul O₂ membentuk 2 molekul N₂ dan 6 molekul H₂O. Persamaan keseimbangan itu tidaklah berarti bahwa jika 4 molekul NH₃ dengan 3 molekul O₂ reaksi yang digambarkan itu akan berlangsung sampai selesai. Beberapa reaksi antara bahan-bahan kimia boleh dikatakan terjadi pada saat pencampuran, beberapa reaksi lain baru terjadi setelah beberapa waktu, dan ada pula reaksi yang hanya berlangsung sebagian walaupun sampai waktu tak terhingga.

Penafsiran umum tentang persamaan yang seimbang yang berbagai jenis itu ialah sebagai berikut: Jika jumlah molekul NH₃ dan O₂ yang dicampur sangat besar, maka akan terbentuk sejumlah tertentu molekul N₂ dan H₂O. Tetapi ini tidak berarti bahwa NH₃ atau O₂ harus habis terpakai; namun apabila reaksi terjadi, maka selalu dalam perbandingan molekul seperti ditentukan dalam persamaan itu.

Hubungan massa dari Persamaan

Oleh karena 1 mola zat mengandung NA molekul (sejumlah bilangan Avogadro), perbandingan jumlah mol yang terlibat dalam reaksi sama dengan perbandingan jumlah molekul. Dengan bobot molekul NH₃ = 17, O2 =32, N₂ = 28 dan H₂O = 18, maka persamaan pembakaran di atas menjadi:

Reaksi:	4NH₃	+	3O₂	→	2N₂	+	6H₂O
Mol:	4 mol		3 mol		2 mol		6 mol
Mr:	17 gram		32 gram		28 gram		18 gram
Massa:	68 gram		96 gram		56 gram		108 gram

Dari persamaan di atas menunjukkan bahwa:

4 mol NH₃ berarti memiliki massa 4×17 = 68 gram. NH₃ yang bereaksi dengan 3 mol O₂ yang memiliki massa 3×32 gram O₂ dan menghasilkan produk reaksi berupa 2 mol N₂ yang memiliki massa 2×28 gram dan 6 mol H₂O yang memiliki massa 6×18 gram.

Secara umum persamaan itu menunjukkan bahwa massa NH₃, O₂, N₂ dan H₂O yang terpakai atau terbentuk dalam reaksi itu dinyatakan dengan satuan massa apapun juga ialah perbandingan 68 : 96 : 56 : 108 atau 17 : 24 : 14 : 27.

Contoh Soal-1

Hitung jumlah gamping (lime), CaO yang dapat dibuat dengan memanaskan 200 kg batu kapur yang mempunyai kemurnian 95 % CaCO₃ murni.

Penyelesaian:

Kuantitas CaCO₃ murni dalam 200 kg batu kapur ialah 0,95 x 200 kg = 190 kg CaCO₃, bobot rumus atau Mr dari CaCO₃ dan CaO ialah 100 dan 56,1.

Persamaan keseimbangan untuk reaksi itu adalah:

CaCO₃	→	CaO	+	CO₂
1 mol		1 mol
100 gram		56,1 gram

Metode pertama:

100 gr CaCO₃ memberikan 56,1 gr CaO

1 gr CaCO₃ memberikan 56,1/100 gr CaO = 0,561 gr CaO

1 kg CaCO₃ memberikan 0,561 kg CaO

190 kg CaCO₃ memberikan 190 x 0,561 kg CaO = 107 kg CaO

Metode mol:

Mol CaCO₃ = (gram ÷ Mr)

Mol CaCO₃ = (190×10³) ÷ 100

Mol CaCO₃ = 1,9×10³ mol CaCO₃

Dari kesetaraan persamaan reaksi:

n(CaO) = n(CaCO₃)

n(CaO) = 1,9×10³ mol CaO

Gram CaO = mol CaO × Mr CaO

Gram CaO = 1,9×10³ mol CaO x 56,1

Gram CaO = 107×10³ gram CaO atau

Gram CaO = 107 kg

Contoh Soal-1

Berapa kilogram H₂SO₄ murni bisa didapatkan dari 1 kg pirit besi (FeS₂) murni menurut reaksi berantai sebagai berikut:

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂
2SO₂ + O₂ → 2SO₃
SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Penyelesaian:

Pertama-tama perlu dicatat bahwa tidak ada hasil samping yang hilang, ataupun kehilangan belerang, sehingga kita hanya perlu menyeimbangkan persamaan itu sesuai jumlah atom pada setiap barisnya. Setiap atom belerang menghasilkan satu molekul H₂SO₄ mengandung 1 atom S. Jadi:

4FeS₂	+	11O₂	→	2Fe₂O₃ + 8SO₂
8SO₂	+	4O₂	→	8SO₃
8SO₃	+	8H₂O	→	8H₂SO₄

Sehingga 4 mol FeS₂ menghasilkan 8 mol H₂SO₄.

Untuk setiap 1 kg pirit besi murni (FeS₂) dapat menhasilkan H₂SO₄ sesuai perhitungan mol sebagai berikut:

Mol FeS₂ = (gram) ÷ (Mr)

Mol FeS₂ = (1000 gram FeS₂) ÷ (120)

Mol FeS₂ = 8,33 mol FeS₂

Dari kesetaraan persamaan reaksi:

8 mol H₂SO₄ ~ 4 mol FeS₂

mol H₂SO₄ = 2×8,33 mol FeS₂

mol H₂SO₄ = 16,66 mol H₂SO₄

Gram H₂SO₄ = mol H₂SO₄ × Mr H₂SO₄

Gram H₂SO₄ = 16,66 mol × 98

Gram H₂SO₄ = 1,63 × 10³ gram H₂SO₄ atau 1,63 kg

Yosefus F. da-Lopez 30 Jun 2023 Diperbarui: 13 November 2025