Menyetarakan Persamaan Reaksi Kimia

Dalam reaksi kimia terbentuk zat-zat baru (produk reaksi) yang berbeda dari zat semula (pereaksi). Walaupun terjadi perubahan materi, tetapi hukum kekekalan masa dari Lavoisier dan teori atom Dalton yang menyatakan bahwa atom tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan tetap berlaku. Dengan kata lain, dalam reaksi kimia jumlah atom-atom hasil reaksi sama dengan jumlah atom-atom pereaksi. Untuk menyatakan reaksi kimia dalam penulisan, zat-zat yang terlibat dalam reaksi ditulis dalam bentuk persamaan kimia. Persamaan kimia menyatakan kesetaraan jumlah zat-zat yang bereaksi dan jumlah zat-zat hasil reaksi. Penulisan zat-zat tersebut menggunakan lambang unsur atau rumus kimia.

Baca juga:

• Menentukan Persamaan Reaksi Pembakaran Hidrokarbon
• Persamaan Reaksi Kimia antara Larutan Asam dan Basa
• Penentuan Persamaan Laju Reaksi

1. Cara Menyetarakan Persamaan Reaksi Kimia

Pada penulisan persamaan kimia, rumus pereaksi diletakkan di ruas kiri dan hasil reaksi diletakkan di ruas kanan. Antara kedua ruas dihubungkan oleh tanda panah ( → ) yang menyatakan arah reaksi. Contoh reaksi antara logam natrium Na dengan gas klorin Cl₂, menghasilkan zat baru dengan karakteristik berwarna putih yang dapat larut dalam air serta terasa asin. Setelah dianalisis zat tersebut diketahui sebagai garam dapur atau natrium klorida dengan rumus kimia NaCl. Persamaan kerangkanya:

Na + Cl₂ → NaCl

Atom-atom pada persamaan di atas belum setara, sebab pada hasil reaksi NaCl terdapat satu atom klorin, sedangkan pada pereaksi terdapat dua atom klorin dalam bentuk Cl₂. Untuk menyetarakan persamaan tersebut ada beberapa cara yang mungkin yaitu:

• Mengubah pereaksi menjadi atom klorin:

Na + Cl → NaCl

• Mengubah hasi reaksi menjadi NaCl₂:

Na + Cl₂ → NaCl₂

Kedua persamaan tampak setara, tetapi cara tersebut tidak tepat sebab mengubah fakta yang diperoleh dari percobaan. Gas klorin yang direaksikan berupa molekul diatomik, sehingga harus berupa molekul dengan dua atom klorin. Demikian pula zat yang dihasilkan menunjukkan sifat natrium klorida bukan natrium diklorida.

Cara yang tepat untuk menyatakan persamaan reaksi kimia adalah dengan menambahkan angka di depan masing-masing lambang unsur atau rumus kimia senyawa dengan bilangan yang sesuai, sehingga hukum konservasi massa dapat terpenuhi yaitu jumlah atom zat-zat yang bereaksi sama dengan jumlah atom zat-zat hasil reaksi.

Dengan mempertimbangkan hukum konservasi massa seperti yang telah dijelaskan di atas, dapat dituliskan langkah-langkah menyetarakan persamaan reaksi sebagai berikut:

• Tuliskan persamaan kerangka (belum setara)

Na + Cl₂ → NaCl

• Setarakan jumlah atom Cl dengan cara tambahkan angka 2 di depan NaCl

Na + Cl₂ → 2 NaCl

• Setarakan jumlah atom Na dengan menambahkan angka 2 di depan atom Na

2 Na + Cl₂ → 2 NaCl

Dengan demikian, jumlah atom sebelah kiri (peraksi) persamaan kimia sama dengan jumlah atom sebelah kanan (hasil reaksi). Angka yang ditambahkan di depan lambang unsur atau rumus kimia senyawa disebut dengan koefisien reaksi. Koefisien 1 tidak perlu dituliskan seperti pada Cl₂.

Untuk menentukan unsur apa yang harus disetarakan terlebih dahulu terdapat beberapa teknik yang dapat digunakan yaitu:

• Jika suatu lambang unsur yang terlibat dalam reaksi hanya terdapat dalam satu atau dua rumus kimia baik di sebelah kiri maupun kanan persamaan, maka penyetaraan dapat dimulai dai mana saja, seperti contoh persamaan kimia di atas.
• Jika lambang unsur muncul dalam tiga atau lebih rumus kimia, maka langkah awal yang perlu disetarakan adalah lambang unsur yang muncul paling sedikit pada kedua persamaan kimia tersebut.

2. Penulisan Persamaan Reaksi Kimia

Secara umum, dalam persamaan kimia diperlukan beberapa langkah, walaupun langkah-langkah tersebut sering tidak dituliskan secara lengkap/utuh. Adapun langkah-langkah yang dimaksud adalah sebagai berikut:

• Menuliskan nama-nama pereaksi dan hasil reaksi, ini disebut dengan persamaan nama. Contoh:

nitrogen + hidrogen → amonia

• Menuliskan lambang unsur dan/ rumus kimia sebagai pengganti nama-nama zat pereaksi dan hasil reaksi, ini disebut dengan persamaan kerangka. Contoh:

N₂ + H₂ → NH₃

• Menyetarakan persamaan kerangka sesuai hukum kekalan massa, ini disebut dengan persamaan kimia. Contoh:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃

Persamaan kimia yang lengkap menyertakan juga wujud materi atau fasa materi dari pereaksi dan hasil reaksi dengan menggunakan lambang-lambang khusus seperti (g) untuk gas, (l) untuk liquid, (s) untuk solid, dan (aq) untuk aqueous, sehingga persamaan kimia di atas dapat dituliskan secara lengkap seperti berikut ini:

N_2(g) + H_2(g) → NH_2(g)

Dalam menyelesaikan persamaan kimia, hanya koefisien reaksi yang dapat diubah, sedangkan indeks dalam rumus kimia tidak boleh berubah.

3. Contoh Menyetarakan Persamaan Reaksi Kimia

Berikut beberapa contoh langkah-langkah menentukan persamaan reaksi kimia

3.1. Reaksi pembakaran propana

Reaksi pembakaran gas propana dengan oksigen menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Tuliskan persamaan kimianya!

Langkah 1: Menuliskan persamaan nama

propana + oksigen → karbon dioksida + air

Langkah 2: Menuliskan persamaan kerangka

C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O

Langkah 3: Menyetarakan jumlah atom C.

	kiri	kanan
belum setara	3	1

Agar jumlah C ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom C kanan di kali 3

	kiri	kanan
sudah setara	3	1 x 3

diperoleh koefisien CO₂ = 3, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

C₃H₈ + O₂ → 3 CO₂ + H₂O

Langkah 4: Menyetarakan jumlah atom H

	kiri	kanan
belum setara	8	2

Agar jumlah H ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom H ruas kanan di kali 4

	kiri	kanan
sudah setara	8	2 x 4

diperoleh koefisien H₂O = 4, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

C₃H₈ + O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O

Langkah 5: Menyetarakan jumlah atom O

	kiri	kanan
belum setara	2	(2 x 3) + (1 x 4) = 10

Agar jumlah atom O ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom O kiri di kali 5

	kiri	kanan
sudah setara	2 x 5	10

diperoleh koefisien O₂ = 5, sehingga reaksinya menjadi:

C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O

Langkah 6: Periksa kembali jumlah atom masing-masing unsur pada kedua ruas.

	kiri	kanan
C	3	3
H	8	4 x 2
O	5 x 2	(3 x 2) + (4 x 1)

Langkah 7: Jika semua jumlah atom pada ruas kiri dan kanan sudah setara, langkah selanjutnya adalah menambahkan wujud materi, sehingga diperoleh persamaan reaksi kimia lengkap:

C₃H_8(g) + 5 O_2(g) → 3 CO₂ + 4 H₂O_(g)

3.2. Reaksi dikloro pentaoksida dengan air

Reaksi antara dikloro pentaoksida dengan air menghasilkan asam perklorat. Tuliskan persamaan kimianya!

Langkah 1: Menuliskan persamaan nama

dikrolor pentaoksida + air → asam perklorat

Langkah 2: Menuliskan persamaan kerangka

Cl₂O₇ + H₂O → HClO₄

Langkah 3: Menyetarakan jumlah atom Cl.

	kiri	kanan
belum setara	2	1

Agar jumlah atom Cl ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom Cl ruas kanan di kali 2

	kiri	kanan
sudah setara	2	1 x 2

diperoleh koefisien HClO₄ = 2, sehingga reaksinya menjadi:

Cl₂O₇ + H₂O → 2 HClO₄

Langkah 3: Memeriksa jumlah atom H dan O apakah sudah setara atau belum

	kiri	kanan
H	2	1 x 2 = 2
O	7 + 1 = 8	4 x 2 = 8

Langkah 4: Jika semua jumlah atom pada ruas kiri dan kanan sudah setara, langkah selanjutnya adalah menambahkan wujud materi, sehingga diperoleh persamaan reaksi kimia lengkap:

Cl₂O_7(l) + H₂O_(l) → 2 HClO_4(l)

3.3. Reaksi kalium permanganat dengan hidrogen peroksida dan asam sulfat

Reaksi antara kalium permanganat dengan hidrogen peroksida dan asam sulfat menghasilkan mangan sulfat, kalium sulfat, air, dan oksigen. Tuliskan persamaan kimianya!

Langkah 1: Menuliskan persamaan nama

kalium permanganat + hidrogen peroksida + asam sulfat → mangan sulfat + kalium sulfat + air + oksigen

Langkah 2: Menuliskan persamaan kerangka

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O + O₂

Selain membentuk molekul sendiri, atom O juga muncul pada setiap rumus sehingga penyetaraan atom O disetarakan setelah atom lain setara. Atom yang paling sedikit muncul adalah K dan Mn. Karena Mn tidak mengalami perubahan jumlah, maka K akan disetarakan terlebih dahulu.

Langkah 3: Menyetarakan jumlah atom K

	kiri	kanan
	KMnO4	K2SO4
belum setara	1	2

Agar jumlah atom K ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom K ruas kiri di kali 2

	kiri	kanan
	KMnO4	K2SO4
sudah setara	1 x 2	2

diperoleh koefisien KMnO₄ = 2, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

2 KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O + O₂

Langkah 4: Menyetarakan jumlah atom Mn

	kiri	kanan
	KMnO4	MnSO4
belum setara	2	1

Agar jumlah atom Mn ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom Mn ruas kanan di kali 2

	kiri	kanan
	KMnO4	MnSO4
sudah setara	2	1 x 2

diperoleh koefisien MnSO₄ = 2, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

2 KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O + O₂

Langkah 5: Menyetarakan jumlah atom S. Atom S muncul bersamaan dengan atom O sebagai SO₄ baik di ruas kiri dan kanan, sehingga disetarakan bersamaan dengan empat atom O

	kiri	kanan
	H2SO4	2 MnSO4 ; K2SO4
belum setara	1	(1 x 2) + 1 = 3

Agar jumlah atom S ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom S ruas kiri di kali 3

	kiri	kanan
	H2SO4	2 MnSO4 ; K2SO4
sudah setara	1 x 3	3

diperoleh koefisien H₂SO₄ = 3, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

2 KMnO₄ + H₂O₂ + 3 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O + O₂

Langkah 6: Menyetarakan jumlah atom H

	kiri	kanan
	H2O2 ; 3 H2SO4	H2O
belum setara	2 + (2 x 3) = 8	2

Agar jumlah atom H ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom H ruas kanan di kali 4

	kiri	kanan
	H2O2 ; 3 H2SO4	H2O
sudah setara	8	2 x 4

diperoleh koefisien H₂O = 4, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

2 KMnO₄ + H₂O₂ + 3 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 4 H₂O + O₂

Langkah 7: Menyetarakan jumlah atom O

	kiri	kanan
	2 KMnO4 ; H2O2	4 H2O ; O2
belum setara	(4 x 2) + 2 = 10	(1 x 4) + 2

Agar jumlah atom O ruas kanan sama dengan ruas kiri, maka atom O ruas kanan di kali 3 khusus untuk molekul O₂

	kiri	kanan
	2 KMnO4 ; H2O2	4 H2O ; O2
sudah setara	10	4 + (2 x 3)

diperoleh koefisien O₂ = 3, sehingga persamaan reaksinya menjadi:

2 KMnO₄ + H₂O₂ + 3 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 4 H₂O + 3 O₂

Langkah 8: Periksa kembali jumlah atom masing-masing unsur pada kedua ruas

	kiri	kanan
K	2	2
Mn	2	2
S pada SO4	3	3
H	8	8
O	10	10

Langkah 9: Jika semua jumlah atom pada ruas kiri dan kanan sudah setara, langkah selanjutnya adalah menambahkan wujud materi, sehingga diperoleh persamaan reaksi kimia lengkap:

2 KMnO_4(aq) + H₂O_2(aq) + 3 H₂SO_4(aq) → 2 MnSO_4(aq) + K₂SO_4(aq) + 4 H₂O_(l) + 3 O_2(g)

Sumber:

Sunarya, Y. 2010. Kimia Dasar 1. Bandung: Yrama Widya.

Thumbnail: Background vector created by freepik – www.freepik.com