Struktur Molekul Asam Sitrat (C6H8O7) dan Persamaan Reaksinya dengan NaHCO3

Selasa, 24 Maret 2020 edit

Soal: Setarakan jumlah atom-atom dalam persamaan reaksi asam sitrat dengan natrium bikarbonat yang menghasilkan natrium sitrat, molekul air dan karbon dioksida. Berapa perbandingan jumlah natrium bikarbonat dan asam sitrat agar diperoleh CO2 paling banyak?

Penyelesaian dan analisis
Hasil konversi nama zat-zat yang terlibat dalam persamaan reaksi dapat dituliskan sebagai berikut.

C6H8O7 + NaHCO3 → Na3C6H5O7 +  H2O +  CO2

Penyetaraan jumlah atom di ruas kanan dan ruas kiri persamaan reaksi dengan menggunakan metode aljabar.
a C6H8O7 + b NaHCO3 + kalor → c Na3C6H5O7 +  d H2O +  e CO2

Membuat persamaan setiap atom dalam persamaan reaksi
C → 6a + b = 6c + e
H → 8a + b = 5c + 2d
O → 7a + 3b = 7c + d + 2e
Na → b = 3c

Dimisalkan c = 1;
dari persamaan atom Na → b = 3c → b = 3.1 → b = 3;

Persamaan baru dari C bila b = 3 dan c = 1;
→ 6a + b = 6c + e
→ 6a + 3 = 6.1 + e
→ 6a + 3 = 6 + e
→ e = 6a – 3 ..... persamaan-1

Persamaan baru dari H bila b = 3 dan c = 1;
→ 8a + b = 5c + 2d
→ 8a + 3 = 5.1 + 2d
→ 8a + 3 = 5 + 2d
→ 8a = 2 + 2d
→ 4a = 1 + d
→ d = 4a – 1 ......persamaan-2

Persamaan baru dari O bila b = 3; c = 1; e = 6a – 3; d = 4a – 1
→ 7a + 3b = 7c + d + 2e
→ 7a + 3.3 = 7.1 + (4a – 1) + 2(6a – 3)
→ 7a + 9 = 7 + 4a – 1 + 12a – 6
→ 7a + 9 = 16a
→ 9 = 9a
→ a = 1

Dari persamaan-1 (e = 6a – 3) bila a = 1
→ e = 6a – 3
→ e = 6.1 – 3
→ e = 6 – 3
→ e = 3

Dari persamaan-2 (d = 4a – 1) bila a = 1
→ d = 4a – 1
→ d = 4.1 – 1
→ d = 4 – 1
→ d = 3

Jadi a = 1; b = 3;  c = 1;  d = 3; e = 3
a C6H8O7 + b NaHCO3 → c Na3C6H5O7 +  d H2O +  e CO2
1 C6H8O7 + 3 NaHCO3 → 1 Na3C6H5O7 +  3 H2O +  3 CO2
C6H8O7 + 3 NaHCO3 → Na3C6H5O7 +  3 H2O +  3 CO2


Analisis per-zat sesuai teori asam-basa.
Penguraian asam sitrat
Asam sitrat (C6H8O7) atau C3H5O(COOH)3 merupakan asam dengan triprotik (tiga proton), suatu asam yang memungkinkan untuk melepaskan 3 ion H+, seperti H3PO4.
C3H5O(COOH)3 → C3H5O(COO)3 + 3H+

Atau bila ditulis berdasarkan rumus molekulnya:
C6H8O7 → 3H+ + C6H5O73–

Disosiasi NaHCO3
Disosiasi NaHCO3 ini mirip dengan disosiasi larutan H2CO3 menjadi H2O + CO2.
H2O dapat juga diurai menjadi H+ + OH.

H2CO3 → H+ + OH + CO2
NaHCO3 → Na+ + OH + CO2

Detail reaksi substitusi yang terjadi:
C6H8O7 + NaHCO3 → 3H+ + C6H5O73– + Na+ + OH + CO2
C6H8O7 + NaHCO3 → Na+ + C6H5O73– + 3 H+ + OH + CO2

Karena terbentuk H2O maka jumlah OH harus sama dengan jumlah H+, dan OH berasal dari NaHCO3 maka koefisien menjadi seperti berikut.
C6H8O7 + 3 NaHCO3 → 3 Na+ + C6H5O73– + 3 H+ + 3OH + 3CO2

Hasil persamaan reaksi substitusi (pertukaran pasangan) ion:
C6H8O7 + 3 NaHCO3 → Na3C6H5O7 + 3 H2O + 3 CO2


Penyetaraan dengan menggunakan metode aljabar sederhana
Prioritaskan atom yang muncul sekali di ruas kiri dan ruas kanan (dalam hal ini Na), atom Na yang jumlahnya lebih banyak diprioritaskan untuk diberi koefisien, misal a.
C6H8O7 + NaHCO3a Na3C6H5O7 + H2O + CO2

Selanjutnya setarakan jumlah Na di ruas kiri sejumlah Na di ruas kanan.
C6H8O7 + 3a NaHCO3a Na3C6H5O7 + H2O + CO2

Natrium sitrat (Na3C6H5O7) berasal dari asam sitrat (C6H8O7) maka koefisien C6H8O7  pasti sama dengan koefisien Na3C6H5O7
a C6H8O7 + 3a NaHCO3a Na3C6H5O7 + H2O + CO2

CO2 berasal dari penguraian NaHCO3 maka koefisien CO2 sama dengan koefisien NaHCO3
a C6H8O7 + 3a NaHCO3a Na3C6H5O7 + H2O + 3a CO2

Koefisien H2O diberi koefisien b, ini tanpa ada pertimbangan lain karena satu-satunya zat yang belum mempunyai koefisien sehingga dapat dibuat persamaan guna menentukan perbandingan a dan b.
a C6H8O7 + 3a NaHCO3a Na3C6H5O7 + b H2O + 3a CO2

Memilih atom yang tidak diperhatikan sejak awal untuk memperoleh persamaan penentu nilai a dan b, dalam hal ini atom O.

Jumlah atom O di ruas kiri = Jumlah atom O di ruas kanan
a.7 + 3a.3 = a.7 + b.1 + 3a.2
7a + 9a = 7a + 1b + 6a
7a + 9a – 7a – 6a = 1b
3a = 1b

Diperoleh perbandingan a = 1 dan b = 3

1 C6H8O7 + 3.1 NaHCO3 → 1 Na3C6H5O7 + 3 H2O + 3.1 CO2
C6H8O7 + 3 NaHCO3 → Na3C6H5O7 + 3 H2O + 3 CO2

Rasio molar
Rasio molar NaHCO3 : C6H8O7 agar diperoleh CO2 maksimal secara stoikiometri adalah 3 : 1.

CMIIW.
Bagikan di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

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