Perbandingan Koefisien dalam Reaksi Kimia yang Unik

Berikut ini adalah salah satu keunikan yang selama ini saya belum pernah jumpai. Harap maklum jam terbang saya melahap soal kimia sangat minim.

Semula saya mendapati soal dari buku pelajaran kimia sma dimana soalnya berbunyi:

Jika 5 mol H2SO4 direaksikan dengan X mol NH3  membentuk 3 mol (NH4)HSO4 dan Y mol (NH4)2SO4 maka nilai X dan Y sebesar ….

A. X = 7 dan Y = 2     B. X = 5 dan Y = 2      C. X = 3 dan Y = 5     D. X = 7 dan Y = 5     E. X = 3 dan Y = 2

Semula saya kira ada yang keliru dalam alternatif jawaban, dan ternyata dengan sedikit melakukan simulasi logis itu didapat jawaban yang A.

Saya berpikir bahwa jika tersedia 5 mol H2SO4 maka berdasarkan perbandingan koefisien yang paling sederhana (saya kira paling sederhana adalah perbandingan 2:3:1:1) ternyata tidak dapat diperoleh alternatif jawaban yang pas dari yang tersedia.

Artinya dengan perbandingan tersebut  jika tersedia 5 mol H2SO4 maka akan diperlukan 7,5 mol NH3  dan dihasilkan 2,5 mol  (NH4)HSOdan 2,5 mol (NH4)2SO4. Sampai akhirnya saya mendapatkan jawaban dari seorang teman di facebook bahwa kombinasinya adalah seperti pada persamaan reaksi setara nomor 6 berikut ini. Ini jelas tepat seperti yang dimaui pada soal tersebut.

  1. 2 H2SO4 + 3 NH3  →  (NH4)HSO4 + (NH4)2SO4
  2. 3 H2SO4 + 5 NH3  →  (NH4)HSO4 + 2(NH4)2SO4
  3. 3 H2SO4 + 4 NH3  →  2 (NH4)HSO4 + (NH4)2SO4
  4. 4 H2SO4 + 5 NH3  →  3 (NH4)HSO4 + (NH4)2SO4
  5. 4 H2SO4 + 7 NH3  →  (NH4)HSO4 + 3 (NH4)2SO4
  6. 5 H2SO4 + 7 NH3  → 3 (NH4)HSO4 + 2 (NH4)2SO4
  7. 5 H2SO4 + 9 NH3  → (NH4)HSO4 + 4 (NH4)2SO4
  8. 5 H2SO4 + 8 NH3  →  2 (NH4)HSO4 + 3 (NH4)2SO4
  9. dan lain-lain kombinasi yang mungkin

Sampai akhirnya saya membuat beberapa simulasi koefisien seperti reaksi setara di atas. Namun secara matematis saya sendiri belum bisa memberikan penjelasan logis mengapa itu bisa terjadi. Mengapa dalam suatu persamaan reaksi zat yang sama diperoleh kombinasi yang berbeda-beda? Mudahan kelak ada rekan yang dapat memberikan penjelasan tentang hal tadi.

Mulai sekarang saya sedikit terbuka bahwa perbandingan koefisien zat-zat dalam reaksi kimia tidak selalu tetap meskipun zat yang terlibat itu adalah zat yang sama. Tinggal dicoba saja peluang yang mungkin sehingga kita tidak terpaku pada satu alternatif.

Menjelajah halaman rumah ternyata mengasyikkan, masih ada saja hal yang terlewatkan selama ini. Demikian juga soal-soal kimia di level SMA tadi.

Demikian.

Wassalam,

Urip Kalteng

Iklan

8 responses

  1. a H2SO4 + b NH3 → c (NH4)HSO4 + d (NH4)2SO4

    maka berlaku:
    d = b – a
    c = 2a – b

  2. secara matematis itu terjadi karena sistem persamaan linear homogen yang terbentuk memiliki solusi nontrivial (lebih dari satu penyelesaian), yaitu jika sistem tersebut melibatkan lebih banyak faktor yg tidak diketahui dibandingkan jumlah persamaan yg ada.

    Pada sistem persamaan linear yang terbentuk pada soal memiliki 4 variabel, yaitu a, b, c, d sementara persamaan yang terbentuk adalah 3 persamaan.

    1. Oh begitu … terima kasih penjelasannya. Sepertinya dari persamaan reaksi ini dapat digunakan membuat soal lebih menantang yah 🙂

  3. betul sekali….!

  4. bisa pake penyelesaian matrik tp y panjang pak hehe

  5. Turut nimbrung nih, bisa kan ?!

    Pendapat saya berdasar pada hukum kekekalan massa (hk. Lavoisier)
    untuk persamaan reaksi :

    5 H2SO4 + x NH3 → 3 (NH4)HSO4 + y (NH4)2SO4
    berlaku :

    Jumlah atom sebelah kiri tanda panah = jumlah atom sebelah kanan tanda panah

    jadi :
    untuk atom H : 10 + 3x = 15 + 8y
    3x – 8y = 5
    untuk atom N : x = 3 + 2d
    untuk atom S : 5 = 3 + y
    y = 2

    Dari persamaan untuk atom H dan atom S maka diperoleh :
    3x – 8*2 = 5
    3x = 5 + 16
    x = 21/3
    x = 7

    Jadi himpunan penyelesaiannya adalah :
    x = 7 dan y = 2
    JAWABANNYA A

    PAK URIP, MOHON IZIN COPAS ISI BLOG INI UNTUK DIBAGIKAN KEPADA MGMP KIMIA KABUPATEN MAROS. (Sulawesi Selatan)

    Syukran

  6. fisika tumbang samba berkata

    Pak Urip, untuk siswa pemula kayaknya pake tabel jadi lebih mudah:
    5 H2SO4 + x NH3 → 3 (NH4)HSO4 + y (NH4)2SO4

    Bikin sistem persamaan dasar berdasarkan hukum kekekalan atom:
    5 H2SO4 + x NH3 = 3 (NH4)HSO4 + y (NH4)2SO4
    H : 5.2 + x.3 = 3.(4+1) + y.4.2
    N : 5.0 + x.1 = 3.1 + y.1.2
    S : 5.1 + x.0 = 3.1 + y.1

    Menyederhanakan sistem persamaan dengan membuat semua variabel di sebelah kiri dan semua konstanta di sebelah kanan (sambil melancarkan matematikanya Pak):
    H : 10 + 3x = 15 + 8y
    3x – 8y = 15 – 10
    3x – 8y = 5
    N : x = 3 + 2y
    x – 2y = 3
    S : 5 = 3 + y
    – y = 3 – 5
    – y = – 2
    y = (-2)/(-1)
    y = 2

    Menyelesaikan sistem persamaan yang sudah disederhanakan tadi dengan cara subtitusi, eliminasi, atau gabungannya (pada kasus ini cukup subtitusi saja):
    H : 3x – 8y = 5
    N : x – 2y = 3
    S : y = 2

    Subtitusi y=2 pada persamaan H atau N (hasilnya sama saja):
    H : 3x – 8y = 5
    3x – 8.2 = 5
    3x – 16 = 5
    3x = 5 + 16
    3x = 21
    x = 21/7
    x = 7
    N : x – 2y = 3
    x – 2.2 = 3
    x – 4 = 3
    x = 3 + 4
    x = 7

    Penyimpulan hasil:
    y = 2
    x = 7

    Kelihatannya agak panjang Pak, tapi prosesnya sistematis dan dapat diringkas menjadi hanya beberapa baris saja (tergantung kemampuan aljabar siswa).

    Pak, mohon ijin sekali untuk download berulang kali ya?
    Saya berkepentingan dengan hasil OSN SMP 2014 tingkat kabupaten Provinsi Kalimantan Tengah. Kapan Pak kira-kira?