Jika direaksikan besi sebanyak 60 gram dan belerang 24 gram, berapakah massa besi II sulfida yang dihasilkan?

Hukum Perkadaran Tetap: Kajian Kes Reaksi Besi dan Belerang

Dalam kimia, kita seringkali berhadapan dengan persoalan tentang berapa banyak hasil yang terbentuk daripada tindak balas antara bahan-bahan tertentu. Salah satu konsep penting yang mengawal proses ini ialah Hukum Perkadaran Tetap. Hukum ini menyatakan bahawa sesuatu sebatian kimia sentiasa terdiri daripada unsur-unsur yang sama dalam nisbah jisim yang tetap, tanpa mengira kaedah penyediaannya. Mari kita terokai konsep ini dengan lebih lanjut melalui reaksi antara besi dan belerang.

Katakan kita menjalankan eksperimen dengan mereaksikan 60 gram besi (Fe) dengan 24 gram belerang (S). Persamaan kimia untuk tindak balas pembentukan besi(II) sulfida (FeS) adalah seperti berikut:

Fe + S → FeS

Berdasarkan persamaan ini, satu atom besi bertindak balas dengan satu atom belerang untuk menghasilkan satu molekul besi(II) sulfida. Jisim atom relatif besi ialah 56 dan sulfur ialah 32. Ini bermakna 56 gram besi akan bertindak balas sepenuhnya dengan 32 gram sulfur untuk menghasilkan 88 gram besi(II) sulfida.

Dalam eksperimen kita, hanya terdapat 24 gram sulfur. Oleh itu, sulfur merupakan reagen pengehad, yang bermaksud jumlah sulfur yang ada akan menentukan jumlah maksimum besi(II) sulfida yang boleh dihasilkan. Untuk menentukan berapa banyak besi yang akan bertindak balas dengan 24 gram sulfur, kita boleh menggunakan nisbah jisim berikut:

(Jisim Fe yang bertindak balas) / (Jisim S) = (Jisim atom relatif Fe) / (Jisim atom relatif S)

(Jisim Fe yang bertindak balas) / 24 g = 56 / 32

(Jisim Fe yang bertindak balas) = (24 g x 56) / 32 = 42 g

Ini bermakna hanya 42 gram besi akan bertindak balas dengan 24 gram sulfur untuk menghasilkan 42 g + 24 g = 66 gram besi(II) sulfida. Baki besi sebanyak 60 g – 42 g = 18 gram tidak akan bertindak balas dan akan tertinggal sebagai besi yang tidak bertindak balas.

Eksperimen ini membuktikan Hukum Perkadaran Tetap. Walaupun kita menggunakan 60 gram besi, hanya sebahagian daripadanya yang bertindak balas kerana jumlah sulfur yang terhad. Nisbah jisim besi dan sulfur dalam besi(II) sulfida yang terhasil sentiasa tetap, iaitu 56:32 atau 7:4. Ini menunjukkan bahawa komposisi besi(II) sulfida sentiasa malar, tanpa mengira jumlah bahan tindak balas yang digunakan. Sebarang lebihan salah satu reagen akan kekal tidak bertindak balas.