Komposisi Zat
Dalam stoikiometri kimia, salah satu kegiatan penting yang dilakukan adalah percobaan identifikasi zat. Ada dua hal yang dilakukan dalam mengidentifikasi zat, yakni analisa kuantitatif dan analisa kualitatif.
- Analisa kualitatif digunakan untuk menentukan jenis bagian/komponen penyusun suatu zat.
- Analisa kuantitatif dilakukan untuk menentukan massa dari setiap bagian/komponen penyusun suatu zat.
Jika diketahui jenis dan massa dari setiap komponen penyusun zat, maka kita dapat mengetahui komposisi zat tersebut. Pada umumnya, komposisi zat dinyatakan dalam persen massa (% massa).
Dalam menentukan kadar unsur dalam
suatu senyawa, kita menggunakan Hukum Perbandingan Massa atau yang dikenal dengan nama hukum Proust yang berbunyi “unsur-unsur
(komposisi penyusun) dalam molekul senyawa yang selalu tetap”.
Perhitungan persen massa untuk setiap komponen dapat menggunakan persamaan berikut.
\begin{aligned} \mathrm{persen\:massa\:} &= \mathrm{\frac{massa\:komponen}{massa\:zat}\times 100\text{%}}\\ \end{aligned}
Komposisi Zat secara Teoritis
Komposisi zat secara teoritis berarti komposisi zat yang ditentukan berdasarkan rumus kimianya. Zat yang berupa senyawa, komposisinya dinyatakan juga dalam satuan persen massa unsur (kadar unsur) dalam senyawa tersebut.
\begin{aligned}
\mathrm{kadar\:unsur} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:Ar\:unsur}{Mr\:senyawa}\times 100\text{%}}\\
\end{aligned}
dengan
indeks = jumlah atom
Ar = massa atom relatif
Mr = massa molekul relatif
Untuk memahami konsep diatas, mari simak pembahasan soal yang berkaitan dengan penentuan komposisi zat.
Soal-1
Analisa suatu sampel zat X yang bermassa 100 g menunjukkan kandungan 40 g kalsium, 48 g oksigen, dan 12 g oksigen. Nyatakan setiap komposisi unsur dalam sampel dalam satuan % massa.
Pembahasan
Komponen zat X:
Ca = 40 g
C = 12 g
O = 48 g
\begin{aligned}
\mathrm{persen\:massa\:Ca} &= \mathrm{\frac{massa\:Ca}{massa\:sampel\:X}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{\frac{48\:g}{100\:g}\times 100\text{%}}\\
&= 48\text{%}\\
\end{aligned}
\begin{aligned}
\mathrm{persen\:massa\:C} &= \mathrm{\frac{massa\:C}{massa\:sampel\:X}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{\frac{12\:g}{100\:g}\times 100\text{%}}\\
&= 12\text{%}\\
\end{aligned}
\begin{aligned}
\mathrm{persen\:massa\:O} &= \mathrm{\frac{massa\:O}{massa\:sampel\:X}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{\frac{48\:g}{100\:g}\times 100\text{%}}\\
&= 48\text{%}\\
\end{aligned}
Soal-2
Dalam 4,4 g senyawa karbon dioksida (CO₂) memiliki komposisi 27% karbon (C) dan 73% oksigen. Hitunglah massa masing-masing komponen dalam senyawa CO₂.
Pembahasan
Massa senyawa = 4,4 g
persen massa C = 27%
persen massa O = 73%
\begin{aligned}
\mathrm{massa\:C} &= \mathrm{persen\:massa\:C\times\:massa\:CO_2}\\
&= \mathrm{27\text{%}\times4,4\:g}\\
&= \mathrm{1,188\:g}\\
\end{aligned}
\begin{aligned}
\mathrm{massa\:O} &= \mathrm{persen\:massa\:O\times\:massa\:CO_2}\\
&= \mathrm{73\text{%}\times4,4\:g}\\
&= \mathrm{3,212\:g}\\
\end{aligned}
Soal-3
Unsur nitrogen dan oksigen bereaksi dan membentuk lebih dari satu jenis senyawa. Tentukan komposisi nitrogen dan oksigen dalam senyawa NO (Mr = 30) dan NO₂ (Mr = 46).
(Diketahui: Ar N = 14, O = 16)
Pembahasan
Kadar unsur N dan O dalam senyawa NO
Dalam senyawa NO terdapat 1 atom N dan 1 atom O.
\begin{aligned}
\mathrm{kadar\:N} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:Ar\:N}{Mr\:NO}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{\frac{1\times\:14}{30}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{46,67\text{%}}\\
\end{aligned}
\begin{aligned}
\mathrm{kadar\:O} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:Ar\:O}{Mr\:NO_2}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{\frac{1\times\:16}{30}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{53,33\text{%}}\\
\end{aligned}
Kadar unsur N dan O dalam senyawa NO₂
Dalam senyawa NO₂ terdapat 1 atom N dan 2 atom O.
\begin{aligned}
\mathrm{kadar\:N} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:Ar\:N}{Mr\:NO}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{\frac{1\times\:14}{46}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{30,43\text{%}}\\
\end{aligned}
\begin{aligned}
\mathrm{kadar\:O} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:Ar\:O}{Mr\:NO_2}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{\frac{2\times\:16}{46}\times 100\text{%}}\\
&= \mathrm{69,57\text{%}}\\
\end{aligned}
Soal-4
Salah satu jenis asam amino memiliki massa molekul relatif (Mr) sebesar 146 dan mengandung 19,2% nitrogen. Tentukan jumlah atom nitrogen dalam molekul asam amino tersebut. (Ar N = 14)
Pembahasan
\begin{aligned}
\mathrm{kadar\:Nitrogen} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:Ar\:N}{Mr\:asam amino}\times 100\text{%}}\\
\mathrm{19,2\text{%}} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:14}{146}\times 100\text{%}}\\ \mathrm{indeks\:N} &= \mathrm{\frac{0,192\times\:146}{14}}\\
&= \mathrm{2}\\
\end{aligned}
Jumlah atom nitrogen = indeks = 2
Soal-5
Hitung massa natrium klorida (NaCl) yang mengandung 196,58 gram natrium (Ar
Na = 23 dan Cl = 35,5).
Pembahasan
Mr NaCl = Ar Na + Ar Cl
Mr NaCl = 23 + 35,5 = 58,5
\begin{aligned}
\mathrm{massa\:Na} &= \mathrm{\frac{indeks\times\:Ar\:Na}{Mr\:NaCl}\times massa\:NaCl}\\
\mathrm{196,58\:g} &= \mathrm{\frac{1\times\:23}{58,5}\times massa\:NaCl}\\
\mathrm{massa\:NaCl} &= \mathrm{\frac{196,58g\:\times58,5}{23}}\\
&= \mathrm{500,68\:g}\\
\end{aligned}
Semoga bermanfaat.