PERSAMAAN REAKSI KIMIA

Pengertian Persamaan Reaksi Kimia, Contoh, Syarat-syarat, Aturan, Koefisien Reaksi - Persamaan reaksi adalah persamaan yang menggambarkan hubungan zat-zat kimia yang terlibat sebelum dan sesudah reaksi kimia. Persamaan reaksi dinyatakan dengan rumus kimia zat-zat yang bereaksi dan hasil reaksi, angka koefisien, dan fase/wujud zat. [1]
Dalam penyetaraan persamaan reaksi ada dua cara yaitu cara aljabar dan cara pimpong.

Pada tahap pertama nanti kita akan membahas dengan cara aljabar kemudian pada tahap kedua dengan cara pimpon

Zat-zat yang bereaksi disebut pereaksi/reaktan dituliskan di sebelah kiri tanda anak panah, sedangkan zat-zat hasil reaksi atau produk reaksi dituliskan di sebelah kanan tanda anak panah. [1]

Suatu persamaan reaksi kimia dapat ditulis dengan dua cara, yaitu persamaan perkataan dan persamaan simbol. Persamaan perkataan adalah persamaan kimia yang memberi nama pereaksi-pereaksi dan nama hasil reaksinya, misalnya hidrogen bereaksi dengan oksigen menghasilkan air.

hidrogen bereaksi dengan oksigen menghasilkan air

Persamaan simbol adalah suatu singkatan dalam menguraikan suatu reaksi kimia. Simbol ini menggunakan rumus kimia dari pereaksi-pereaksi dan hasil reaksi, serta menggunakan tanda tambah (+) dan tanda panah (→). Persamaan reaksi ini menggambarkan hubungan zat-zat yang terlibat sebelum dan sesudah reaksi, baik secara kualitatif maupun secara kuantitatif.

Perubahan dari pereaksi menjadi hasil reaksi digambarkan dengan tanda anak panah. Angka koefisien menyatakan jumlah partikel dari setiap pereaksi dan hasil reaksi. Angka koefisien dituliskan di depan rumus kimia zat, agar reaksi menjadi setara. Reaksi dikatakan setara jika jumlah atom di kiri sama dengan jumlah atom di kanan tanda anak panah, sehingga sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa. [1]

Contoh: natrium hidroksida direaksikan dengan asam klorida menghasilkan natrium klorida dan air.

Maka persamaan reaksinya:

natrium hidroksida + asam klorida → natrium klorida + air

NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O (aq)

NaOH dan HCl disebut pereaksi/reaktan

NaCl dan H2O disebut hasil reaksi

Persamaan reaksi yang sempurna disebut juga persamaan reaksi yang telah setara. Syarat-syarat persamaan reaksi setara sebagai berikut. [2]

Jenis unsur-unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama.

Jumlah masing-masing atom sebelum dan sesudah reaksi selalu sama (memenuhi hukum kekekalan massa).

Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol (khusus yang berwujud gas perbandingan koefisien juga menyatakan perbandingan volume asalkan suhu dan tekanannya sama).

Pereaksi dan hasil reaksi dinyatakan dengan rumus kimia yang benar.

Wujud zat-zat yang terlibat reaksi harus dinyatakan dalam tanda kurung setelah rumus kimia.

Untuk membuat persamaan reaksi menjadi setara diperbolehkan mengubah jumlah rumus kimia (jumlah molekul atau satuan rumus), tetapi tidak boleh mengubah rumus kimia zat-zat yang terlibat persamaan reaksi. Jumlah satuan rumus kimia disebut koefisien. [2]

Berikut ini adalah penjelasan mengenai aturan persamaan reaksi kimia : [3]

Persamaan reaksi menyatakan kesetaraan jumlah zat-zat yang bereaksi dengan jumlah zat-zat hasil reaksi. Unutuk menyatakannya digunakan rumus kimia zat-zat, koefisien reaksi, dan wujud zat. Perhatikan contoh berikut:

2Na (s) + Cl2 (g) → 2NaCl (s)

a. Rumus kimia zat-zat

Zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia dinyatakan oleh rumus kimianya. Rumus pereaksi diletakkan di ruas kiri dan hasil reaksi diletakkan di ruas kanan. Kedua ruas dihubungkan oleh tanda panah yang menyatakan arah reaksi.

b. Koefisien reaksi

Koefisien reaksi menyatakan jumlah partikel dari setiap pereaksi dan produk reaksi. Pada contoh di atas, 2 molekul Na bereaksi dengan 1 molekul Cl2 menghasilkan 2 molekul NaCl. Koefisien reaksi 1 umumnya tidak ditulis.

Koefisien reaksi diberikan agar persamaan reaksi sesuai dengan Hukum Kekekalam Massa dari Lavoisier, yang menyatakan bahwa:

“ Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama”

Karena massa suatu zat berbanding lurus dengan jumlah partikel (atom), maka hukum tersebut dapat pula berarti :

Ini berbeda dengan metode aljabar yang selama ini saya ajarkan ke siswa. Biasanya jika menggunakan cara aljabar maka huruf koefisien dibuat berbeda-beda pada setiap zat pada persamaan reaksi yang akan dijadikan persamaan matematis.
Misalnya:
a Pereaksi-1 + b Pereaksi-2 + .... → c Produk-1 + d Produk-2 + ...

Alternatif metode penyetaraan reaksi kimia ini bukanlah metode baru, hanya dilakukan sedikit penyederhanaan dari metode aljabar yang selama ini digunakan. Selanjutnya metode ini diberi nama metode aljabar yang disederhanakan untuk penyetaraan reaksi kimia. Metode ini dapat digunakan untuk menyetarakan persamaan reaksi kimia biasa maupun reaksi redoks. 

A. Langkah penyetaraan reaksi dengan metode aljabar yang disederhanakan adalah sebagai berikut:

1.     Buat garis bawah pada setiap zat pada persamaan reaksi (akan digunakan sebagai tempat koefisien).

2.     Pilih unsur (atau ion) yang simbolnya muncul sekali di ruas kiri dan ruas kanan. Boleh ditandai dengan tanda tertentu agar mudah melihat unsur atau ion yang terpilih.

a.Jika unsur yang terpilih sudah setara antara ruas kiri dan kanan letakkan koefisien huruf yang sama pada tanda garis bawah koefisien.

b.  Jika unsur tersebut belum setara, letakkan koefisien huruf pada sisi dengan jumlah atom lebih banyak untuk unsur tersebut, dan setarakan sisi lain dengan menggunakan huruf koefisien yang sama. Misal koefisien huruf-nya “a” dan koefisien sisi lainnya “2a".

c. Ulangi langkah 2 ini, jika diperlukan dengan menggunakan huruf koefisien yang berbeda. Isilah garis bawah yang masih kosong dengan menggunakan koefisien huruf yang lain, jika mungkin, gunakan pernyataan yang terkait dengan huruf koefisien yang telah digunakan sebelumnya. Contohnya, karena sebelumnya telah menggunakan huruf koefisien a dan b maka boleh digunakan “2b – 2a" daripada menggunakan koefisien huruf “c”. Ini akan mengurangi jumlah persamaan yang diperlukan.

Catatan: 

Usahakan tidak menggunakan banyak macam huruf koefisien, cukup DUA huruf koefisien, biasanya “a” dan “b”. Toh kebanyakan persamaan kimia dapat disetarakan menggunakan 2 huruf koefisien saja; meskipun beberapa persamaan kadang memerlukan penggunaan 4 huruf koefisien huruf (a, b, c, d). Usahakan hanya menggunakan bilangan bulat yang paling sederhana. 

Catatan: Usahakan tidak menggunakan banyak macam huruf koefisien, cukup DUA huruf koefisien, biasanya “a” dan “b”. Toh kebanyakan persamaan kimia dapat disetarakan menggunakan 2 huruf koefisien saja; meskipun beberapa persamaan kadang memerlukan penggunaan 4 huruf koefisien huruf (a, b, c, d). Usahakan hanya menggunakan bilangan bulat yang paling sederhana. 

4.     Tinjau jumlah atom melalui persamaan huruf-huruf sehingga diperoleh angka pengganti huruf koefisien.

5.     Gantikan huruf koefisien dengan angka yang diperoleh tadi.

Berikut contoh penerapan untuk penyetaraan reaksi:
   Cu +      HNO₃ ➡      Cu(NO₃)₂ +      NO +      H₂O

Pilih unsur yang muncul hanya sekali di ruas kiri dan sekali di ruas kanan

Tinjau Cu:
Jumlah Cu di ruas kiri harus sama dengan jumlah Cu di ruas kanan
a Cu +      HNO₃ ➡      Cu(NO₃)₂ +      NO +      H₂O
a Cu +     HNO₃ ➡ a Cu(NO₃)₂ +      NO +      H₂O

Tinjau H:
Jumlah H di ruas kiri harus sama dengan jumlah H di ruas kanan, H di ruas kanan (H₂O) sebanyak 2 atom maka ia mendapat prioritas di beri huruf koefisien (dalam hal ini digunakan huruf b)
a Cu +     HNO₃ ➡ a Cu(NO₃)₂ +      NO + b H₂O
a Cu + 2b HNO₃ ➡ a Cu(NO₃)₂ +      NO + b H₂O

Tinjau N:
Jumlah N di ruas kiri harus sama dengan jumlah N di ruas kanan, N di ruas kiri = 2b + 2a maka di ruas kanan N juga harus sebanyak 2a + 2b
a Cu + 2b HNO₃ ➡ a Cu(NO₃)₂ + (2b - 2a) NO + b H₂O

B. Cara pimpong 

Diantara beberapa metode atau cara menyetarakan reaksi redoks ada satu yang saya rekomendasikan untuk dipilih siswa. Metode penyetaraan persamaan reaksi redoks tersebut adalah dengan menggunakan metode setengah rekasi yang dimodifikasi. Bagian yang dimodifikasi adalah pada bagian menyetarakan jumlah atom O.

Jika metode setengah reaksi adalah dengan menambahkan H₂O pada ruas atau sisi yang kekurangan O. Pada metode setengah reaksi yang dimodifikasi ini adalah dengan menambahkan ion OH^– untuk sisi yang kekurangan atom O, apapun suasana reaksinya. Urusan suasana akan disesuaikan pada tahap akhir penyetaraan.  Pada metode ini tidak memerlukan perhitungan bilangan oksidasi yang untuk sebagian siswa ini kadang merasa menyulitkannya.

Adapun langkah-langkah atau tahapan penyetaraannya adalah sebagai berikut:

1. Membagi reaksi menjadi 2 bagian setengah reaksi, kumpulkan spesi-spesi yang memiliki kesamaan atom (kecuali O dan H tidak perlu untuk diperhatikan). Diperbolehkan menambahkan zat yang sama pada dua bagian setengah reaksi jika diperlukan;

2.     Menyetarakan jumlah atom selain atom O dan H;

3.     Menyetarakan jumlah atom O dengan menambahkan OH^– untuk sisi yang kekurangan O dalam suasana apapun, dan menyetarakan jumlah atom H dengan menambahkan H⁺untuk sisi yang kekurangan H;

4.     Menyetarakan jumlah muatan dengan menambahkan e^–;

5.     Bila perlu mengalikan setiap setengah reaksi dengan bilangan bulat agar elektron yang dilepas sama dengan yang diterima. Ingat reaksi redoks kan reaksi serah terima elektron.

6.     Menjumlahkan kedua setengah reaksi, dan menuliskan sisa selisih jika dijumpai spesi sama yang ada di ruas kiri dan ruas kanan;

7.     Menambahkan H⁺ atau OH^– (sesuai dengan suasana yang diminta) pada ruas kiri dan kanan jika diperlukan;

8.     Jika pada satu ruas terdapat ion H⁺ dan juga OH^– maka perlu mengonversinya jadi molekul H₂O;

9.     Memastikan jumlah atom dan muatan sudah setara.

  Contoh 1. Setarakan reaksi berikut:

Na₂Cr₂O₇ + SnI₂ + HI  →  CrI₃ + SnI₄ + NaI + H₂O

1. Pisahkan reaksi menjadi 2 setengah reaksi, pastikan senyawa yang berpasangan itu memiliki kesamaan atom (kecuali O dan H)

Na₂Cr₂O₇ + HI  →  CrI₃ + NaI + H₂O
SnI₂ → SnI₄ …. (bagian ini pasti akan bermasalah karena jumlah I tidak akan pernah sama kalau kondisinya begitu. Oleh karena itu boleh “diakali” dengan menambahkan HI  juga pada ruas kiri. Mengapa dipilih HI , karena ini yang paling mungkin). Sehingga penulisannya menjadi seperti di bawah ini.

Na₂Cr₂O₇ + HI  →  CrI₃ + NaI  + H₂O
SnI₂ + HI → SnI₄

2.     Setarakan jumlah atom (selain O dan H) yang ada di ruas kanan dan kiri

Na₂Cr₂O₇ + 8HI  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O
SnI₂ + 2HI  →  SnI₄

3.     Setarakan jumlah atom O dan H yang ada di ruas kanan dan kiri

Menyetarakan atom O adalah dengan menambahkan OH^– pada ruas yang kekurangan atom O
Menyetarakan atom H adalah dengan menambahkan H⁺ pada ruas yang kekurangan atom H

Na₂Cr₂O₇ + 8HI  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^–

SnI₂ + 2HI  →  SnI₄ + 2H⁺

4.     Setarakan muatan ruas kiri dan kanan dengan menambahkan e^– pada ruas yang lebih positif

Na₂Cr₂O₇ + 8HI + 6e^–  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^–
SnI₂ + 2HI  →  SnI₄ + 2H⁺ + 2e^–

5.     Samakan jumlah elektron yang dilepas dengan yang diterima

|x1| Na₂Cr₂O₇ + 8HI  + 6e^–  →  2CrI₃ + 2NaI  + H₂O + 6OH^–
|x3| SnI₂ + 2HI  →  SnI₄ + 2H⁺ + 2e^–

Na₂Cr₂O₇ + 8HI  + 6e^–  → 2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^–
3 SnI₂ + 6HI  → 3 SnI₄ + 6H⁺ + 6e^–

6.     Jumlahkan spesi (molekul, ion, elektron) yang berada pada ruas yang sama dari kedua reaksi, dan tuliskan sisa hasil selisih untuk spesi yang ada pada kedua ruas

       Na₂Cr₂O₇ + 8HI  + 6e^–  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^–

 3 SnI₂ + 6HI  →  3 SnI₄ + 6H⁺ + 6e^–

hasil reaksinya adalah 

Na₂Cr₂O₇ + 8HI + 6e^–  + 3SnI₂ + 6HI  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^– + 3SnI₄ + 6H⁺+ 6e^–

Tuliskan sisa hasil selisih untuk spesi yang ada pada kedua ruas

Na₂Cr₂O₇ + 8HI + 6e^– + 3 SnI₂ + 6HI  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^– + 3SnI₄ + 6H⁺+ 6e^–
Na₂Cr₂O₇ + 8HI + 3SnI₂ + 6HI  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^– + 3SnI₄ + 6H⁺

7.     Pada langkah ini tidak diperlukan penambahan ion H⁺  atau OH^– karena reaksi di atas termasuk reaksi yang telah lengkap, jadi secara otomatis atom H dan OH akan sama (biasanya akan begitu, seperti reaksi ini). Penerapannya coba lihat contoh 2.

8.     Jika terdapat spesi H⁺  dan OH^–  dalam satu ruas dapat di konversi menjadi H₂O dan spesi yang sama digabungkan.

Na₂Cr₂O₇ + 8HI + 3SnI₂ + 6HI  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6OH^– + 3SnI₄ + 6H⁺
Na₂Cr₂O₇ + 14HI + 3SnI₂  →  2CrI₃ + 2NaI + H₂O + 6H₂O  + 3SnI₄
Na₂Cr₂O₇ + 14HI + 3SnI₂  →  2CrI₃ + 2NaI + 7H₂O  + 3SnI₄

Jadi hasil penyetaraannya adalah:

Na₂Cr₂O₇ + 14HI + 3SnI₂  →  2CrI₃ + 2NaI + 7H₂O + 3SnI₄

Contoh 2. Setarakan reaksi berikut :
Bi₂O₃  + ClO^–→ BiO₃^–  +  Cl^–

1.     Pemecahan menjadi setengah reaksi:

2.     Bi₂O₃ → BiO₃^–
ClO^– → Cl^–

2.     Menyamakan jumlah atom selain O dan H:

Bi₂O₃ → 2BiO₃^–
ClO^– → Cl^–

3.     Menyamakan jumlah atom O dengan menambahkan OH^– dan menyamakan H dengan menambahkan H⁺  serta muatan:

Reaksi Oksidasi: Bi₂O₃  + 3OH^– → 2BiO₃^–  + 3H⁺
Reaksi Reduksi: ClO^– + H⁺ → Cl^–+ OH^–

4.     Menyamakan jumlah muatan dengan menambahkan e^– dan menyamakan elektron yang dilepas dan yang diterima dengan mengalikan ruas dengan bilangan bulat yang sesuai:

|x1| Bi₂O₃ + 3OH^– → 2BiO₃^– + 3H⁺ + 4e^–
|x2| ClO^– + H⁺ + 2e^– → Cl^–+ OH^–

5.     Menjumlahkan semua spesi yang ada di setiap ruas dengan membandingkan ruas kiri dan kanan:

      Bi₂O₃  + 3OH^– → 2BiO₃^–  + 3H⁺ + 4e^–
2ClO^– + 2H⁺ + 4e^–  → 2Cl^–+ 2OH^– 

     jadi hasil reakainya adalah:

    Bi₂O₃  + 3OH^– + 2ClO^– + 2H⁺ + 4e^– → 2BiO₃^–  + 3H⁺ + 2Cl^– + 2OH^– + 4e^–

6.     Hilangkan setiap ruas jika dijumpai spesi yang sama, biasanya berupa e^–  dan ion H⁺  atau ion OH^– :

Bi₂O₃ + 3OH^– + 2ClO^– + 2H⁺ + 4e^– → 2BiO₃^– + 3H⁺ + 2Cl^– + 2OH^– + 4e^–
Bi₂O₃  + OH^– +  2ClO^–  →  2BiO₃^–  + H⁺ + 2Cl^–

7.     Reaksi dalam suasana asam atau basa?

Asam….Jika reaksi berlangsung dalam suasan ASAM maka perlu

 menambahkan sejumlah H⁺ pada kedua ruas untuk menetralkan OH^– :

Bi₂O₃  + OH^– + 2ClO^– + H⁺ → 2BiO₃^–  + H⁺ + 2Cl^–+ H⁺
Bi₂O₃  + 2ClO^– + H₂O   →    2BiO₃^–  + 2Cl^– + 2H⁺

Basa…. Jika reaksi berlangsung dalam suasan BASA maka perlu menambahkan sejumlah OH^– pada kedua ruas untuk menetralkan H⁺ :

Bi₂O₃  + OH^– + 2ClO^– + OH^– → 2BiO₃^–  + H⁺ + 2Cl^– + OH^–
Bi₂O₃  + 2ClO^– + 2OH^–  →  2BiO₃^–  + 2Cl^– + H₂O

Disebut metode ping pong karena pada proses penyetaraan reaksi kita seolah-olah sedang main ping pong, yaitu mengisi koefisien dari satu ruas kemudian pindah ke ruas lainnya terus menerus sampai semua senyawa mendapatkan koefisien. 

semoga demgan penjelasan dan materi singkat tentang ini dapat membantu pembaca untuk menyelesaikan soal-soal yang berkaitan denggan penyetaraan reaksi

daftar pustaka

Endang Susilowati. 2015. kimia 2 untuk kelas X SMA dan MA. Global : Solo
Michael Purba. 2012. Kimia kelas X. Erlangga : Jakarta
Sunardi, Dini Kurniawati. 2012. Kimia berbasis pendidikan karakter bangsa untuk SMA/MA kelas I. Sewu : Bandung
Unggulan sudarmo.2006.kimia kelas X .Phibeta
http://www.nafiun.com/2013/03/pengertian-persamaan-reaksi-kimia-contoh-