Cara Memilih Metode Penyetaraan Persamaan Reaksi

Minggu, 05 April 2020 edit

Pengalaman adalah guru terbaik. Semakin banyak berlatih akan semakin terampil dan cekatan dalam menyetarakan persamaan reaksi kimia. Kita tidak boleh terpaku hanya satu metode sebab kadang persamaan reaksi sulit diselesaikan dengan metode tertentu namun relatif mudah disetarakan dengan metode lain. Beberapa metode penyetaraan reaksi dapat dijadikan pilihan, metode inspeksi, metode aljabar, metode aljabar sederhana, metode matriks, dan untuk reaksi redoks dapat pula digunakan metode PBO dan metode ion elektron.
Contoh:
Al + KOH + H2O → KAl(OH)4 + H2

Pada contoh persamaan reaksi di atas atom O muncul dua kali dalam KOH dan H2O, sementara atom H muncul dua kali di ruas kanan dalam KAl(OH)4 dan H2. Persamaan reaksi yang atom-atom sejenis muncul lebih dari satu kali baik di ruas kiri atau di ruas kanan biasa akan sulit diselesaikan dengan metode inspeksi-cek/recek-pingpong yang konsisten. Kecuali kita sudah familiar atau terbiasa dengan bilangan pecahan dan mau menggunakannya, bagaimanapun persamaan reaksi yang dihadapi dapat diselesaikan.


Perlu diketahui bahwa semua metode penyetaraan persamaan reaksi basisnya adalah hitungan persamaan linier yang dalam matematika sering dimasukkan pada cabang aljabar yang kemudian untuk penyetaraan reaksi ini disebut metode aljabar. Bedanya adalah dalam metode inspeksi atau metode pingpong ini perhitungan untuk persamaan dibuat secara mencongak, tidak ditulis dalam bentuk variabel a/b/c/x/y/z, tetapi langsung dituliskan sebagai bilangan tertentu atau dengan memisalkan.

Untuk persamaan reaksi yang memiliki atom-atom sejenis yang muncul lebih dari satu kali baik di ruas kiri atau di ruas kanan biasa akan menjadi lebih mudah diselesaikan dengan metode aljabar, baik metode aljabar biasa (menggunakan koefisien a, b, c, d, dan seterusnya) maupun aljabar sederhana (menggunakan koefisien a dan b saja).

Untuk menghindari bilangan pecahan sebaiknya bila muncul segera diubah menjadi bilangan bulat dengan mengalikan semua koefisien dengan penyebut dari bilangan pecahan itu.

Metode Aljabar Sederhana
Contoh penyetaraan persamaan reaksi:
Al + KOH + H2O → KAl(OH)4 + H2

Seperti biasa fokus pada atom/unsur yang muncul sekali di kiri dan kanan, dalam persamaan ini adalah Al dan K.
Berikan koefisien a, utamakan pada fokus atom yang berjumlah lebih banyak dan diikuti atom yang berjumlah lebih sedikit. Bila jumlah atom di ruas kanan dan kiri sama maka tidak ada ketentuan untuk diprioritaskan.

Al + KOH + H2O → a KAl(OH)4 + H2
a Ala KOH + H2O → a KAl(OH)4 + H2

Berikutnya fokus pada atom H, atom H pada H2O boleh langsung dibubuhkan koefisien b.
a Al + a KOH + b H2O → a KAl(OH)4 + H2

Untuk zat yang belum mendapat koefisien (dalam hal ini H2), karena sudah dua macam koefisien (a dan b) digunakan maka dibuat persamaan sederhana, dengan tetap menganut prinsip jumlah atom di ruas kiri dan kanan harus sama.
H di kiri sebanyak a + 2b; H di ruas kanan 4a + koef dari H2
Koefisien H2 =  (a+2b–4a)/2

a Al + a KOH + b H2O → a KAl(OH)4 + (a+2b–4a)/2 H2
a Al + a KOH + b H2O → a KAl(OH)4 + (2b–3a)/2 H2
a Al + a KOH + b H2O → a KAl(OH)4 + (2b–3a)/2 H2 |×2|
2a Al + 2a KOH2b H2O → 2a KAl(OH)4 + (2b–3a) H2

Periksa atom yang belum menjadi fokus, dalam hal ini adalah atom O, ini akan dibuat persamaan sederhana untuk atom O, jumlah atom O di ruas kanan dan kiri harus sama.
2a Al + 2a KOH + 2b H2O → 2a KAl(OH)4 + (2b–3a) H2
2a + 2b = 2a.4
2a + 2b = 8a
2b = 6a
1b = 3a 
Diperoleh hasil perbandingan
a = 1 dan b = 3

Substitusi a = 1 dan b = 3 ke dalam persamaan
2a Al + 2a KOH + 2b H2O → 2a KAl(OH)4 + (2b–3a) H2
2.1 Al + 2.1 KOH + 2.3 H2O → 2.1 KAl(OH)4 + (2.3–3.1) H2
2 Al + 2 KOH + 6 H2O → 2 KAl(OH)4 + (6–3) H2
2 Al + 2 KOH + 6 H2O → 2 KAl(OH)4 + 3 H2

Catatan untuk menentukan nilai a dan b:
Mengapa 1b = 3a dapat dikatakan sebagai perbandingan a : b = 1 : 3?
Persamaan 1b = 3a kalau diubah ke bentuk pecahan akan menjadi $\mathsf{\dfrac{b}{a}=\dfrac{3}{1}}$ atau kalau ditulis  a = 1 dan b = 3

Sekali lagi metode ini terlihat panjang dan banyak yang harus ditulis. Kelihatannya memang begitu tetapi di sini memang sengaja dibuat mendetail agar mudah dipahami prosesnya. Bila sudah paham mungkin cukup membuat selarik atau dua larik maka akan diketahui berapa a dan b-nya dan tinggal disubstitusikan langsung.

Agar lebih jelas silakan simak tutorial dalam bentuk video di bawah ini.


Metode Inspeksi
Kalau hendak menggunakan metode inspeksi, tentu saja tetap dapat diselesaikan, dimulai atau diprioritaskan pada atom/unsur tertentu yang muncul sekali pada setiap ruas.

Awali dengan atom/unsur yang muncul sekali di kedua ruas dalam hal ini Al dan K, misal dengan memberi koefisien 1.
1 Al + 1 KOH + H2O → 1 KAl(OH)4 + H2
Zat yang sudah memperoleh koefisien untuk sementara tidak boleh diubah.

1 Al + 1 KOH + H2O → 1 KAl(OH)4 + H2

Fokus ke atom O, karena atom O di ruas kanan dan kiri harus sama maka O pada H2O perlu dikali 3. Perhatikan selisih O di ruas kanan dan kiri, 4 – 1 = 3.
1 Al + 1 KOH + 3H2O → 1 KAl(OH)4 + H2

Fokus ke atom H, atom H di kedua ruas harus sama jumlahnya.
Atom H di kiri  = 1 + 3.2 = 7, maka jumlah atom H di ruas kanan juga harus sama dengan 7.
Karena H pada 1 KAl(OH)4 sebanyak 4, berarti selisih 3 (diperoleh dari 7–4) maka untuk H2 perlu dikalikan 3/2
1 Al + 1 KOH + 3 H2O → 1 KAl(OH)4 + 3/2 H2

Agar diperoleh koefisien berupa bilangan bulat, bukan pecahan maka semua koefisien dikalikan sebanyak penyebut dari pecahan pada H2 yaitu 2.
1 Al + 1 KOH + 3 H2O → 1 KAl(OH)4 + 3/2 H2 |×2|

Persamaan reaksi yang sudah setara:
2 Al + 2 KOH + 6 H2O → 2 KAl(OH)4 + 3 H2

Saran untuk siswa kelas-10 yang baru belajar penyetaraan persamaan reaksi
Untuk persamaan reaksi sederhana (reaksi yang melibatkan sedikit atom dan zat) boleh diselesaikan dengan metode inspeksi (periksa jumlah atom di ruas kiri dan kanan). Bila ada unsur/atom sejenis yang muncul lebih dari 2 kali biasanya metode inspeksi ini akan sulit untuk diselesaikan.

Bila kesulitan dapat langsung menggunakan metode aljabar biasa (menggunakan a-b-c-d-dan seterusnya) atau metode aljabar sederhana (cukup menggunakan a dan b).

Untuk persamaan reaksi cukup rumit/kompleks terutama bila dijumpai unsur/atom sejenis yang muncul beberapa kali di salah satu atau kedua ruas dan belum terbiasa menggunakan metode inspeksi dapat langsung menggunakan metode aljabar biasa atau aljabar sederhana.

Tutorial dalam bentuk teks dan video tentang metode aljabar sederhana dapat disimak di sini. Keunggulan tersendiri bila menguasai betul metode aljabar sederhana ini untuk menyetarakan persamaan reaksi. Metode aljabar sederhana tidak terbatas hanya untuk reaksi molekuler tetapi juga dapat digunakan menyetarakan persamaan reaksi redoks dalam bentuk ion.

Catatan:
Metode penyetaraan persamaan reaksi secara manual dapat disesuaikan dengan kebiasaan dan kemampuan pemahaman numerik masing-masing. Tidak satupun yang lebih praktis dan lebih baik, karena basisnya sama, matematika. Hanya kemampuan berhitung yang membedakan lantas mengklaim ini lebih mudah dan itu lebih rumit, padahal ini murni soal persamaan matematika yang dikaitkan dengan hukum kimia.

Bila dijumpai aplikasi penyetaraan reaksi kimia semua basisnya adalah metode aljabar dengan memanfaatkan persamaan linier yang dikonversi ke dalam bentuk matriks. Matriks inilah kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa pemrograman.

Bila di komputer sudah memiliki aplikasi semacam Microsoft Excel juga dapat digunakan menyelesaikan persamaan reaksi yang kompleks. Pada blog ini terdapat tutorial cara menyetarakan persamaan reaksi dengan menggunakan excel.

Di blog ini juga tersedia aplikasi penyetaraan persamaan reaksi. Ketik persamaan reaksi yang akan disetarakan dan tekan tombol hitung maka persamaan reaksi akan disajikan dalam bentuk setara dengan koefisien otomatis.

Selamat belajar dan mencoba.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

 
Copyright © 2015-2020 Urip dot Info | Disain Template oleh Herdiansyah Dimodivikasi Urip.Info