Pereaksi Pembatas

 

Selain menunjukkan jenis zat-zat pereaksi dan hasil reaksi, persamaan reaksi juga menunjukkan jumlah partikel-partikel yang terlibat dalam reaksi. Perbandingan jumlah molekul-molekul yang bereaksi dan yang dihasilkan dari reaksi ditunjukkan oleh koefisien persamaan reaksi tersebut.

Contoh

Reaksi pembakaran etana:
2C₂H₆(g) + 7O₂(g) → 4CO₂(g) + 6H₂O(g)
Koefisien 2, 7, 4, dan 6 menunjukkan bahwa setiap 2 molekul C₂H₆ tepat habis bereaksi dengan 7 molekul gas O₂ dan menghasilkan 4 molekul CO₂ dan 6 molekul H₂O. Dari reaksi tersebut terlihat bahwa koefisien persamaan reaksi menunjukkan perbandingan jumlah mol zat yang terlibat reaksi, tetapi tidak menunjukkan perbandingan massa zat yang terlibat pada reaksi tersebut.

Contoh Soal
Sebanyak 5,4 gram logam aluminium direaksikan dengan larutan asam klorida 2 M hingga semua aluminium habis bereaksi dengan reaksi:
Al(s) + HCl(aq) → AlCl₃(aq) + H₂(g) (belum setara)
a. berapa liter gas hidrogen yang dihasilkan diukur pada STP? (Ar Al=27; Cl=35,5; dan H=1)
b. berapa volume HCl 2 M paling sedikit yang harus direaksikan agar semua aluminium habis bereaksi?

Jawab

Langkah-langkah penyelesaian:

• setarakan terlebih dahulu persamaan reaksinya
  2Al(s) + 6HCl(aq) → 2AlCl₃(aq) + 3H₂(g)
• tentukan apa yang diketahui, ubahlah menjadi mol
  diketahui massa Al = 5,4 gam
  Jumlah mol Al = ^{(5,4 gram)}/_{(27 gram/mol)}=0,2 mol
• carilah perbandingan mol zat yang didasarkan pada persamaan reaksi setara.
  dari persamaan reaksi, mol Al : mol HCl : mol H₂ = 2 : 6 : 3
  perbandingan tersebut menunjukkan bahwa setiap 2 mol Al akan menghasilkan 3 mol gas H₂ sehingga untuk 2 mol Al akan:
  menghasilkan gas H₂ = ³/₂ x 0,2 mol = 0,3 mol
  memerlukan larutan HCl = ⁶/₂ x 0,2 mol = 0,6 mol
• ubahlah satuan zat yang ditanyakan dari mol menjadi satuan yang dikehendaki.
  pada soal ini, gas hidrogen dinyatakan dalam satuan liter pada STP.
  V = n x volume molar
  V = 0,3 mol x 22,4 liter/mol
  V = 6,72 liter
  volume HCl yang diperlukan minimal 0,6 mol. oleh karena konsentrasi HCl 2 mol/liter, maka:
  V HCl =^{(0,6 mol)}/_{(2 mol/l)}
  = 0,3 liter atau 300 ml.

Pereaksi Pembatas
Bila dua zat direaksikan akan didapat dua kemungkinan. Pertama, kedua pereaksi tepat habis bereaksi, dan kedua, salah satu pereaksi habis sedangkan pereaksi yang lain tersisa. Pereaksi yang habis akan mematasi hasil reaksi yang didapat. Pereaksi yang membatasi hasil reaksi ini disebut dengan pereaksi batas (pereaksi pembatas).

---

BACA JUGA
Persamaan Reaksi
Kadar Zat Dalam Campuran

---

Contoh soal
Sebanyak 10 gram tembaga direaksikan dengan 20 gram belerang dengan reaksi :
Cu(s) + S(s) → CuS(s)
(Ar Cu=63,4; dan S=32)
a. manakah pereaksi pembatasnya?
b. berapa gram CuS yang terbentuk?
c. manakah zat yang bersisa dan berapa gram massanya?

Langkah-langkah penyelesaian:
menentukan pereaksi pembatas:
Untuk menentukan pereaksi pembatas, selidiki salah satu pereaksi dengan mengambil perbandingan mol zat dari reaksi setara. Kemudian, dari perbandingan tersebut dapat diketahui jumlah zat yang tersedia cukup atau tidak.
Dalam reaksi kimia, tidak mungkin zat yang bereaksi melebih zat yang tersedia. Jadi, pereaksi pembatas adalah zat yang pasti habis dalam reaksi tersebut.
mol Cu = ^{(10 gram)}/_{(63,6 gram/mol)} = 0,157 mol
mol S = ^{(20 gram)}/_{(32 gram/mol)} = 0,625 mol
dari perbandingan koefisien, jika 0,157 mol Cu bereaksi semuanya, maka diperlukan 0,157 mol S, sedangkan mol S tersedia 0,625 mol, sehingga jumlah belerang yang tersedia mencukupi. Tetapi sebaliknya, tidak mungkin bila belerang bereaksi semuanya, sebab akan memerlukan Cu sebanyak 0,625 mol, sedangkan Cu yang tersedia hanya 0,157 mol.
Jadi pereaksi pembatasnya adalah Cu.

Cara lain yang biasa digunakan untuk mencari pereaksi pembatas adalah dengan membagi jumlah mol zat yang diketahui dengan koefisien masing-masing dan hasil yang didapat dibandingkkan, maka pereaksi yang hasil baginya kecil akan habis atau sebagai pereaksi pembatas.
Pada soal di atas, perbandingannya:
Cu : S =[ ^0,157/₁ ] ∶ [ ^0,625/₁ ]
Karena hasil bagi mol dengan koefisien dari Cu lebih kecil, maka Cu habis bereaksi atau sebagai pereaksi pembatas.

Gunakan perhitungan selanjutnya berdasarkan jumlah zat pereaksi pembatas. Oleh karena tembaga yang menjadi pereaksi pembatas, maka kita gunakan untuk menghitung CuS yang terbentuk.
mol CuS = (koefisien CuS)/(koefisien Cu ) x mol Cu
= ¹/₁ x 0,157 mol = 0,157 mol
massa CuS = 0,157 mol x 95,5 gram/mol = 14,99 gram
mol S yang bereaksi = ¹/₁ x 0,157 mol = 0,157 mol
massa S yang bereaksi = 0,157 mol x 32 gram/mol = 5,024 gram
Jadi, massa S yang tersisa =(20 – 5,024) gram = 14,976 gram

Latihan Soal

1. Logam magnesium dengan massa 3 gram direaksikan dengan larutan asam klorida yang mengandung HCl 40 gram. Reaksi yang terjadi adalah:
   Mg(s) + HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g) (belum setara)
   Tentukan:
   a. pereaksi pembatas
   b. gas hidrogen yang dihasilkan, diukur pada suhu 20^oC, 1 atm.
2. Reaksi 0,5 mol gas N₂ dengan 2,5 mol gas H₂ menurut persamaan reaksi:
   N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)
   Jika Ar N=14, dan H=1, tentukan:
   a. pereaksi pembatasnya
   b. zat yang tersisa dalam gram
3. Sebanyak 2,7 gram aluminium dibakar dengan 3,2 gram oksigen menurut reaksi :
   4Al(s) + 3O₂(g) → 2Al₂O₃(s)
   Tentukan:
   a. pereaksi pembatasnya
   b. massa Al₂O₃ yang terbentuk
   c. massa zat yang tersisa
4. 100 ml larutan KI 1M direaksikan dengan 75 ml larutan Pb(NO₃)₂ 1 M dengan reaksi:
   KI(aq) + Pb(NO₃)₂(aq) → PbI₂(s) + KNO₃(aq) (belum setara)
   a. tentukan pereaksi pembatasnya
   b. hitunglan massa endapan PbI₂ yang dapat dihasilkan jika diketahui Ar Pb=207, dan I=127
   tentukan zat yang tersisa dan jumlahnya dalam gram.
5. Mangan dioksida yang masanya 72,5 gram direaksikan dengan 58,6 gram asam klorida hingga membentuk mangan (II) klorida, gas klorin, dan uap air.
   a. tuliskan persamaan reaksinya
   b. tentukan pereaksi pembatasnya
   c. berapa massa mangan (II) klorida yang dihasilkan
   d. berapa liter volume gas klorin yang dihasilkan, diukur pada 27^oC, 1 atm?