Dalam stoikiometri, atau studi tentang jumlah relatif zat dalam reaksi, Anda akan menemukan dua situasi yang memerlukan perhitungan rasio mol. Di satu, Anda menganalisis zat misterius untuk menentukan rumus empirisnya, dan di sisi lain, Anda menghitung jumlah relatif reaktan dan produk dalam suatu reaksi. Dalam kasus pertama, Anda biasanya harus menimbang masing-masing komponen senyawa dan menghitung jumlah mol masing-masing. Dalam kasus kedua, Anda biasanya dapat menemukan rasio mol dengan menyeimbangkan persamaan reaksi.
Menentukan Rumus Empiris
Prosedur khas untuk menentukan rumus empiris suatu senyawa misteri adalah menganalisisnya untuk unsur-unsur komponennya. Jika Anda memperoleh berat setiap unsur dalam senyawa, Anda dapat menentukan jumlah mol setiap senyawa dengan membagi berat sebenarnya dalam gram dengan berat atom unsur tersebut. Untuk melakukan ini, Anda harus mencari berat atom dalam tabel periodik atau, untuk mempermudah Anda, Anda dapat menggunakan online kalkulator mol yang secara otomatis mengkonversi antara berat dalam gram dan jumlah mol.
Setelah Anda mengetahui jumlah mol setiap komponen senyawa, Anda membagi masing-masing dengan yang memiliki jumlah terendah dan dibulatkan ke bilangan bulat terdekat. Angka-angka adalah rasio mol, dan mereka muncul sebagai subskrip dalam rumus empiris.
Contoh: Anda menganalisis suatu senyawa dan menemukan bahwa senyawa itu mengandung 0,675 g hidrogen (H), 10,8 g oksigen (O) dan 13,5 g kalsium (Ca). Apa rumus empirisnya?
- H – 0,675
- O – 0,675
- Ca – 0,337
Massa molar hidrogen adalah 1 g (pembulatan ke satu tempat desimal), sehingga jumlah mol yang ada dalam senyawa adalah 0,675/1 = 0,675. Massa molar oksigen adalah 16 g, dan massa molar kalsium adalah 40,1 g. Melakukan operasi yang sama untuk elemen-elemen ini, Anda menemukan bahwa jumlah mol setiap elemen adalah:
Kalsium merupakan unsur dengan jumlah mol paling rendah, yaitu 0,337. Bagilah angka ini menjadi yang lain untuk mendapatkan rasio mol. Dalam hal ini adalah H – 2, O – 2 dan Ca – 1. Dengan kata lain, untuk setiap atom kalsium dalam senyawa, ada dua hidrogen dan dua oksigen.
Angka-angka yang diturunkan sebagai rasio mol unsur-unsur muncul dalam rumus empiris sebagai subskrip. Rumus empiris senyawa tersebut adalah CaO2H2, yang biasanya ditulis Ca(OH)2.
Menyetarakan Persamaan Reaksi
Jika Anda mengetahui reaktan dan produk dari suatu reaksi, Anda dapat menulis persamaan reaksi yang tidak seimbang dengan meletakkan reaktan di satu sisi dan produk di sisi lain. Hukum kekekalan massa mensyaratkan bahwa kedua sisi persamaan harus memiliki jumlah atom yang sama dari setiap elemen, dan ini memberikan petunjuk tentang cara menemukan rasio mol. Kalikan setiap ruas persamaan dengan faktor yang menyetarakan persamaan. Faktor perkalian muncul sebagai koefisien, dan koefisien ini memberi tahu Anda rasio mol masing-masing senyawa dalam reaksi.
Misalnya, hidrogen dan oksigen bergabung membentuk air. Persamaan tak seimbangnya adalah H2 + O2 -> H2HAI. Namun, persamaan ini tidak seimbang karena ada lebih banyak atom oksigen di satu sisi daripada yang lain. Persamaan yang seimbang adalah 2H2 + O2 -> 2 H2HAI. Dibutuhkan dua atom hidrogen untuk setiap atom oksigen untuk menghasilkan reaksi ini, sehingga rasio mol antara hidrogen dan oksigen adalah 2:1. Reaksi tersebut menghasilkan dua molekul air, sehingga perbandingan mol antara oksigen dan air adalah 1:2, tetapi perbandingan mol antara air dan hidrogen adalah 2:2.