perhitungan kuantitatif reaksi dalam larutan

Perhitungan kuantitatif reaksi dalam larutan umumnya melibatkan konsentrasi molar dan pH. Hal-hal yang perlu diperhatikan sobat Materi Kimia SMA  dalam mempelajari stoikiometri larutan adalah apa yang diketahui dan yang ditanyakan, kemudian diselesaikan dengan empat langkah berikut.

1. Tuliskan persamaan reaksi setara.
2. Ubah besaran yang diketahui ke satuan mol.
3. Gunakan perbandingan koefisien dari persamaan kimia setara untuk menentukan besaran yang tidak diketahui dalam mol.
4. Ubah satuan mol ke dalam besaran yang ditanyakan.

Contoh: Jika 25 mL larutan BaCl₂ 0,1 M direaksikan dengan 25 mL larutan Na₂SO₄ 0,25 M, berapakah massa BaSO₄ yang diendapkan?
Jawab:
Tahap 1: Tuliskan persamaan kimia: BaCl₂(aq) + Na₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2NaCl(aq)
Tahap 2–3: Ubah konsentrasi masing-masing pereaksi ke dalam satuan mol, tentukan pereaksi pembatas, tentukan nilai RS, dan hitung jumlah mol BaSO₄.

Jumlah mol pereaksi paling sedikit menjadi pereaksi pembatas. Dalam reaksi ini adalah BaCl₂. Oleh karena itu, jumlah mol BaSO4 ditentukan oleh BaCl₂.
Jumlah mol BaSO₄ = RS × mol BaCl₂
(Ket: RS = Rasio Stoikiometri)
Jumlah mol BaSO₄ = 1/1 × mol BaCl₂ = 1/1 × 2,5 × 10^-3 mol = 2,5 × 10^-3 mol
Tahap 4: Hitung massa BaSO₄ yang terbentuk
Massa molar BaSO₄ = 233 g mol^–1
Massa BaSO₄ = 233 g mol^–1 × 2,5 × 10^–3mol = 0,58 g
Jadi, massa BaSO₄ yang terbentuk adalah 0,58 g

Perhitungan pH Campuran

Jika larutan asam atau basa dicampurkan dengan larutan asam atau basa yang sejenis atau berbeda jenis maka konsentrasi asam atau basa dalam larutan itu akan berubah. Perubahan konsentrasi ini tentu akan mengubah pH larutan hasil pencampuran.
Contoh: Sebanyak 50 mL larutan HCl 0,1 M dicampurkan dengan 100 mL larutan HCl 0,5 M. Berapakah pH larutan sebelum dan sesudah dicampurkan?
Jawab:
pH 50 mL larutan HCl 0,1 M = –log [H⁺] =  –log (0,1) = 1,0
pH 100 mL larutan HCl 0,5 M = –log [H⁺] = –log (0,5) = 0,3
Setelah dicampurkan, volume campuran menjadi 150 mL. Jumlah mol HCl dalam campuran sebagai berikut.
50 mL × 0,1 mmol mL^–1 HCl = 5 mmol
100mL × 0,5 mmol mL^–1 HCl = 50 mmol
Konsentrasi molar HCl dalam campuran = 55mmol/150mL = 0,367 M
Jadi, pH campuran = –log [0,367] = 0,44
Pencampuran larutan asam dan basa akan membentuk reaksi penetralan. Jika jumlah mol asam dan basa dalam campuran itu sama, terjadilah penetralan sempurna sehingga pH larutan sama dengan 7. Tetapi, jika terdapat salah satu pereaksi berlebih, kelebihannya akan menentukan pH larutan hasil pencampuran.
Contoh: Jika 25 mL HCl 0,5 M dicampurkan dengan 50 mL NaOH 0,1M, bagaimanakah pH hasil pencampuran?
Jawab:
Untuk mengetahui nilai pH campuran asam basa, perlu ditentukan jumlah mol asam atau basa yang berlebih setelah terjadi reaksi penetralan.
H⁺(aq) + OH^–(aq) →H₂O(l)
Jumlah mol ion H⁺ dalam HCl = 25 mL × 0,5 mmol mL^–1 = 12,5 mmol
Jumlah mol ion OH^– dalam NaOH = 50 mL × 0,1 mmol mL^–1 = 5 mmol
Seluruh ion OH^– dinetralkan oleh ion H⁺ sehingga sisa ion H⁺ dalam larutan sebanyak 7,5 mmol. Karena volume campuran 75 mL maka konsentrasi molar ion H⁺ sisa: [H⁺] = 7,5mmol/75mL =  0,1 M
Dengan demikian, pH campuran = –log (0,1) = 1.
Materi kelas XI selanjutnya yang akan sobat pelajari yaitu indikator asam basa