Persamaan Reaksi dengan Banyak Peluang Penyelesaian

Jumat, 10 April 2020 edit

Persamaan reaksi memiliki setidaknya dua kemungkinan dalam hal jumlah atom/unsur setara untuk setiap zat. Kemungkinan pertama persamaan reaksi hanya memiliki satu penyelesaian-konsisten-independen, dan kemungkinan kedua banyak penyelesaian-konsisten-dependen. Untuk reaksi yang melibatkan zat yang sama dan hasil yang sama kadang memiliki koefisien yang tidak sebanding ketika dikalikan dengan suatu bilangan. Bagaimana ini bisa terjadi dan seolah tidak mengikuti hukum-hukum dasar kimia? Berikut contoh dan penjelasannya.
Misal ada persamaan reaksi: 3A + 2B → 2C + 4D. Kejadian berbeda ternyata ada reaksi 4A + 3B → 3C + 5D. Ini seolah menyalahi kebiasaan dalam aturan kimia. Tunggu dulu, kalau sebatas persamaan reaksi hal tersebut sangat mungkin terjadi.
Persamaan reaksi di atas dan yang berikut sesungguhnya tetap patuh dengan perbandingan koefisien sesuai dengan perbandingan jumlah masing-masing zat yang ia miliki. Tetap sesuai dengan hukum konservasi massa dan lain-lain. Dengan catatan kita tahu dan menyadari reaksi tersebut merupakan kombinasi atau penggabungan dua atau lebih persamaan reaksi yang saling terkait.

Dalam aljabar linier memang ada 3 peluang hasil penyelesaian persamaan. Persamaan dengan: hanya 1 penyelesaian-konsisten-independen, banyak penyelesaian-konsisten-dependen, dan tanpa penyelesaian-inkonsisten-independen.

Mari simak tiga persamaan yang melibatkan zat-zat yang sama persis berikut:

Reaksi-1a: 
2KMnO4 + H2O2 + 3H2SO4 →
3O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O

Reaksi-1b: 
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 →
5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Reaksi-2a:
2TiO2 + 3C + 4Cl2 →
2TiCl4 + 2CO + CO2

Reaksi-2b: 
3TiO2 + 5C + 6Cl2 →
3TiCl4 + 4CO + CO2

Reaksi-3a:
2C4H10 + 12O2 + 2Cl2 →
7CO2 + 10H2O + CCl4

Reaksi-3b:
4C4H10 + 25O2 + 2Cl2 →
15CO2 + 20H2O + CCl4

Model-model reaksi seperti di atas jika diselesaikan dengan kalkulator kimia yang berbasis matriks atau persamaan linier akan menghasilkan kesimpulan penyelesaian jumlah tak terbatas. Keterangan yang diberikan adalah kemungkinan persamaan reaksi tersebut merupakan kombinasi beberapa reaksi.

Benar saja kalau dianalisis memang seperti itu. Kemampuan deteksi dini untuk persamaan yang dapat memberikan perbandingan berbeda namun tetap stoikiometris tentu diperlukan. Tidak cukup percaya bahwa jawaban yang diperoleh hanya satu-satunya yang mungkin.


Analisis dari beberapa kemungkinan; ya hanya beberapa karena di sini tidak semua ditampilkan proporsi setiap kombinasi.

Persamaan Reaksi-1a dan 1b
Persamaan reaksi yang akan disetarakan jumlah atom sejenis di ruas kanan dan di ruas kiri:
KMnO4 + H2SO4 + H2O2 → MnSO4 + K2SO4 + H2O + O2

Persamaan reaksi yang mungkin:
1) 4KMnO4 + 6H2SO4 → 4MnSO4 + 2K2SO4 + 6H2O + 5O2

2) 2H2O2 → O2 + 2H2O

Kombinasi langsung persamaan reaksi 1) dan 2):
4KMnO4 + 6H2SO4 + 2H2O2
4MnSO4 + 2K2SO4 + 8H2O + 6O2

Hasil penyederhanaan koefisien:
2KMnO4 + 3H2SO4 + H2O2
2MnSO4 + K2SO4 + 4H2O + 3O2
Hasil ini sesuai dengan persamaan reaksi-1a.

Proporsi lain, persamaan reaksi pertama tetap, reaksi kedua dikali 5
1) 4KMnO4 + 6H2SO4 → 4MnSO4 + 2K2SO4 + 6H2O + 5O2

2) 10H2O2 → 5 O2 + 10H2O

Kombinasi persamaan reaksi-1 dan persamaan reaksi-2:
4KMnO4 + 6H2SO4 + 10H2O2
4MnSO4 + 2K2SO4 + 16H2O + 10O2

Hasil penyederhanaan:
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2
2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2
Ini sesuai dengan persamaan reaksi-1b.


Reaksi-2a dan 2b
Persamaan reaksi yang akan disetarakan jumlah atom sejenis di ruas kanan dan di ruas kiri:
TiO2 + C + Cl2 → TiCl4 + CO + CO2

Reaksi yang mungkin:
1) TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO
2) TiO2 + C + 2Cl2 → TiCl4 + CO2

Proporsi lain, persamaan reaksi pertama dikali 2, reaksi kedua tetap
1) 2TiO2 + 4C + 4Cl2 → 2TiCl4 + 4CO
2) TiO2 + C + 2Cl2 → TiCl4 + CO2

Kombinasi persamaan reaksi 1) dan 2):
3TiO2 + 5C + 6Cl2 → 3TiCl4 + 4CO + CO2
Ini sesuai persamaan reaksi 2a.

Proporsi lain, persamaan reaksi pertama tetap, reaksi kedua dikali 2
1) TiO2 + 2C + 2Cl2 → TiCl4 + 2CO
2) 2TiO2 + 2C + 4Cl2 → 2TiCl4 + 2CO2

Kombinasi persamaan reaksi 1) dan 2):
3TiO2 + 4C + 6Cl2 → 3TiCl4 + 2CO + CO2
Ini sesuai persamaan reaksi 2b.



Reaksi-3a dan 3b
Persamaan reaksi yang akan disetarakan jumlah atom sejenis di ruas kanan dan di ruas kiri:
C4H10 + O2 + Cl2 →  CO2 + H2O + CCl4

Persamaan reaksi yang paling mungkin:
1) 2Cl2 + CO2 →  O2 + CCl4
2) 2C4H10 + 13O2 →  8CO2 + 10H2O

Kombinasi persamaan reaksi 1) dan 2):
2C4H10 + 13O2 + 2Cl2 + CO2
8CO2 + 10H2O + O2 + CCl4

Hasil penyederhanaan koefisien:
2C4H10 + 12O2 + 2Cl2
7CO2 + 10H2O + CCl4
Ini sesuai persamaan reaksi 3a.

Proporsi lain, persamaan reaksi pertama dikali 2, reaksi kedua tetap
1) 4Cl2 + 2CO2 →  2O2 + 2CCl4
2) 2C4H10 + 13O2 →  8CO2 + 10H2O

Kombinasi persamaan reaksi 1) dan 2):
2C4H10 + 13O2 + 4Cl2 + 2CO2
8CO2 + 10H2O + 2O2 + 2CCl4

Hasil penyederhanaan koefisien:
2C4H10 + 11O2 + 4Cl2
6CO2 + 10H2O + 2CCl4

Proporsi lain, persamaan reaksi pertama tetap, reaksi kedua dikali 2
1) 2Cl2 + CO2 →  O2 + CCl4
2) 4C4H10 + 26O2 →  16CO2 + 20H2O

Kombinasi persamaan reaksi 1) dan 2):
4C4H10 + 26O2 + 2Cl2 + CO2
16CO2 + 20H2O + O2 + CCl4

Hasil penyederhanaan koefisien:
4C4H10 + 25O2 + 2Cl2
15CO2 + 20H2O + CCl4
Ini sesuai persamaan reaksi 3b.

Model persamaan reaksi di atas merupakan pengayaan bagi siswa atau pengalaman baru bagi yang selama berpikir bahwa persamaan reaksi itu hanya berlangsung satu tahap, satu proses. Persamaan bisa saja merupakan kombinasi dari berbagai persamaan reaksi yang lain kemudian diringkas menjadi persamaan reaksi yang tampak kompleks.

Yang menjadi ciri apakah suatu persamaan reaksi memiliki penyelesaian tidak terbatas, bila diselesaikan dengan metode aljabar akan menghasilkan persamaan, misalnya 0 = 0 atau a = a atau x = x dan x seterusnya.

Metode inspeksi dan metode penyetaraan reaksi redoks biasa akan menganggap koefisien yang diperoleh adalah satu-satunya penyelesaian yang valid. Untuk model reaksi yang dibahas di sini tentu saja itu menjadi tidak sesuai, karena nyatanya ada beberapa kemungkinan koefisien yang tidak menyalahi hukum kimia dan matematika.

Untuk latihan sila analisis zat-zat yang mungkin terlibat dalam persamaan reaksi yang sudah setara berikut:

Latihan A-1
HNO2 + HN3 → N2 + N2O + H2O

Latihan A-2
4HNO2 + 6HN3 → 8N2 + 3N2O + 5H2O

Latihan B-1
4I4O9 → 3I2O6 + 5I2 + 9O2

Latihan B-2
2I4O9 → 2I2O6 + 2I2 + 3O2


Untuk memudahkan memahami latihan tersebut dapat menggunakan petunjuk pada kalkulator penyetaraan persamaan reaksi kimia di blog ini. Klik di sini untuk membuka kalkulator tersebut.

Tentang bagaimana cara mendeteksi suatu persamaan reaksi setara akan memiliki perbandingan koefisien yang bervariasi dapat dibaca di sini.

CMIIW.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

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