Kimia adalah cabang ilmu pengetahuan alam yang mempelajari tentang susunan, struktur, sifat, dan perubahan materi. Salah satu pokok bahasan yang cukup mendasar dalam kimia adalah tentang reaksi kimia. Dalam sebuah reaksi kimia, zat-zat pereaksi mengalami perubahan struktur dan sifat menjadi zat baru yang disebut produk. Sebagai contoh, dalam ruangan tertutup dengan volume 10 liter, kita dapat melakukan reaksi antara 0,1 mol gas N2 (nitrogen) dan 0,1 mol gas H2 (hidrogen).
Reaksi Kimia antara Gas N2 dan H2
Gas nitrogen dan gas hidrogen seringkali bereaksi membentuk amonia (NH3) melalui reaksi Haber. Proses ini merupakan salah satu proses industri yang paling penting dan digunakan untuk memproduksi pupuk, plastik, pewarna, dan bahan kimia lainnya. Reaksi antara gas nitrogen dan hidrogen dapat ditulis sebagai:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Dalam persamaan di atas, satu molekul gas nitrogen (N2) bereaksi dengan tiga molekul gas hidrogen (H2) untuk membentuk dua molekul NH3 (amonia). Hal ini berarti rasio mol untuk reaksi ini adalah 1:3:2.
Dalam artikel ini, kita mencoba untuk memprediksi hasil reaksi jika kita memulai dengan 0,1 mol gas nitrogen dan 0,1 mol gas hidrogen dalam ruang berkapasitas 10 liter.
Kalkulasi
Jumlah mol gas nitrogen (N2) dan hidrogen (H2) adalah sama, yaitu 0,1 mol. Berdasarkan rasio stoikiometri 1:3:2 (N2:H2:NH3), kita dapat dengan mudah melihat bahwa produksi amonia akan dibatasi oleh jumlah gas hidrogen yang ada. Karena rasio nitrogen ke hidrogen adalah 1:3, maka kita akan membutuhkan 0,3 mol gas hidrogen untuk bereaksi sepenuhnya dengan 0,1 mol gas nitrogen.
Namun, kita hanya memiliki 0,1 mol gas hidrogen yang tersedia, yang berarti hanya sepertiga dari nitrogen yang dapat bereaksi. Hasilnya, kita akan mendapatkan 0,1 * 2/3 = 0,067 mol amonia.
Sedangkan, gas nitrogen dan hidrogen yang tidak bereaksi akan tetap berada dalam ruangan.
Kesimpulan
Dengan melakukan perhitungan berdasarkan reaksi stoikiometri dan batasan reaktan, kita dapat memprediksi hasil dari reaksi kimia antara gas nitrogen dan gas hidrogen dalam suatu ruangan. Dalam kasus ini, berdasarkan jumlah mol awal dan rasio stoikiometri, kita dapat menghasilkan sekitar 0,067 mol amonia, dengan sisa nitrogen dan hidrogen yang tidak bereaksi tetap berada di dalam ruangan.
