HUKUM-HUKUM DASAR
Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Antoine
Laurent Lavoisier (1743–1794) seorang ahli kimia berkebangsaan Prancis telah
menyelidiki hubungan massa zat sebelum dan sesudah reaksi. Lavoisier menimbang
zat-zat sebelum bereaksi kemudian menimbang hasil-hasil reaksinya. Ternyata
massa zat sebelum dan sesudah bereaksi selalu sama. Akan tetapi,
perubahan-perubahan materi umumnya berlangsung dalam system terbuka sehingga
apabila hasil reaksi ada yang meninggalkan sistem (seperti pembakaran lilin)
atau apabila sesuatu zat dari lingkungan diikat (seperti proses perkaratan besi
yang mengikat oksigen dari udara) maka seolah-olah massa zat sebelum dan
sesudah reaksi menjadi tidak sama. Dari percobaan yang dilakukan Lavoisier
terhadap merkuri cair dan oksigen hingga terbentuk merkuri oksida yang berwarna
merah, Lavoiser mengambil kesimpulan yang dikenal dengan hukum kekekalan
massa yaitu: "Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah
tetap".
Contoh:
- hidrogen + oksigen →
air
(4g) (32g) (36g)
- Logam magnesium dibakar
dengan gas oksigen akan menghasilkan senyawa magnesium oksida. Jika massa gas
oksigen yang digunakan 6 gram, maka massa senyawa magnesium oksida yang
dihasilkan dapat dihitung sebagai berikut.
massa
zat-zat sebelum reaksi = massa zat-zat hasil reaksi
m magnesium oksida = m
magnesium + m oksigen
=
4 gram + 6 gram
=
10 gram
Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Pada tahun 1799, Joseph Louis proust (1754-1826)
dari Perancis melakukan eksperimen, yaitu mereaksikan unsur hidrogen dan unsur
oksigen. Ia menemukan bahwa unsur hidrogen dan unsur oksigen selalu bereaksi
membentuk senyawa air dengan perbandingan massa yang tetap, yaitu 1 : 8. Proust
juga meneliti beberapa senyawa yang lain dan memperoleh kesimpulan yang
sama, yaitu perbandingan berat unsur-unsur yang menyusun suatu senyawa tidak
pernah berubah. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust
mengemukakan teorinya yang terkenal dengan sebutan hukum perbandingan tetap,
yang berbunyi: "Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa
selalu tetap".
Contoh Soal
- Jika
kita mereaksikan 4 g hidrogen dengan 40 g oksigen, berapa g air yang terbentuk?
Jawab:
Perbandingan
massa hidrogen dengan oksigen = 1 : 8.
Perbandingan
massa hidrogen dengan oksigen yang dicampurkan = 4 : 40.
Oleh
karena perbandingan hidrogen dan oksigen = 1 : 8 maka 4 gr hidrogen memerlukan
4 x 8 g oksigen yaitu 32 g. Pada kasus ini oksigen yang dicampurkan tidak
bereaksi semuanya, oksigen masih bersisa sebanyak ( 40 – 32 ) g = 8 g. Nah,
sekarang kita akan menghitung berapa massa air yang terbentuk dari 4 g hidrogen
dan 32 g oksigen. Jawabannya tentu saja 36 g.
Ditulis sebagai H2 + O2 → H2O
Perbandingan massa 1 g 8 g 9 g
Jika awal reaksi 4 g 40 g . . . g
Yang bereaksi 4 g 32 g 36 g
Oksigen bersisa 8 g
- Ketika 0,1 g sampel
magnesium direaksikan dengan oksigen akan dihasilkan 0,166 g magnesium oksida.
Jika 0,144g sampel magnesium yang lainnya juga direaksikan dengan oksigen, maka
berpakah magnesium oksida yang dihasilkan?
Jawab:
Proporsi magnesium dalam
magnesium oksida = 0,1g magnesium/0,166g magnesium oksida
Perbandingan ini harusnya
sama pada semua sampel magnesium oksida. Karenanya pada sampel kedua akan
dihasilkan magnesium oksida sebesar =
0,144 g X (0,166 g / 0,1
g) = 0,239 magnesium
contoh soal:
1. Ketika campuran padatan yang ,engandung 10,5
g kalsiumhidroksida dan 11,125 g ammonium klorida dipanaskan, maka akan
terbentuk gas dan meninbulkan sisa padatan seberat 14,336 g. Jika gas yang
dihasilkan tersebut dilewatkan kedalam 62,316 g air, maka berat airnya menjadi
69,605 g. dengan mempertimbangkan batas kesalahan eksperimen, tunjukkanlah
bahwa eksperimen ini mendukung hukum kekekalan massa!
2. Diketahui
perbandingan massa kalsium dan oksigen dalam membentuk senyawa kalsium oksida
adalah 5 : 2. Bila direaksikan 10 gram kalsium dan 12 gram oksigen,
tentukan massa kalsium oksida (CaO) yang terbentuk dan sisa pereaksi!
Hukum Perbandingan Berganda
(Hukum Dalton)
Komposisi
kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya. Dalam senyawa, seperti air, dua unsur
bergabung dan masing-masing menyumbangkan sejumlah atom tertentu untuk
membentuk suatu senyawa. Dari dua unsur dapat dibentuk beberapa senyawa dengan
perbandingan berbeda-beda. Misalnya, belerang dengan oksigen dapat membentuk
senyawa SO2 dan SO3. Dari unsur hidrogen dan oksigen
dapat dibentuk senyawa H2O dan H2O2.
Dalton
menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan
mendapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai hukum
perbandingan berganda yang bunyinya: "Apabila dua unsur dapat
membentuk lebih dari satu senyawa, massa salah satu unsur tersebut tetap (sama)
maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut
merupakan bilangan bulat dan sederhana".
Contoh:
Nitrogen dan oksigen dapat membentuk
senyawa-senyawa N2O, NO, N2O3, dan N2O4 dengan komposisi massa terlihat dalam
tabel berikut.
|
Senyawa
|
Massa Nitrogen (g)
|
Massa Oksigen (g)
|
Perbandingan
|
|
N2O
NO
N2O3
N2O4
|
28
14
28
18
|
16
16
48
64
|
7:4
7:8
7:12
7:16
|
Dari tabel tersebut, terlihat bahwa
apabila massa N dibuat tetap (sama) sebanyak 7 g maka perbandingan massa
oksigen dalam:
N2O : NO : N2O3
: N2O4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau 1 : 2 : 3 : 4
Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac)
Menurut
Gay Lussac, 2 volume gas hidrogen bereaksi dengan 1 volume gas oksigen
membentuk 2 volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air, agar reaksi
sempurna, untuk setiap 2 volume gas hidrogen diperlukan 1 volume gas oksigen,
menghasilkan 2 volume uap air. "Semua gas yang direaksikan dengan hasil
reaksi, diukur pada suhu dan tekanan yang sama atau (T,P) sama."
Hukum perbandingan volume (Gay
Lussac):
dengan P dan T tetap
Keterangan : P = tekanan gas (atm)
T = suhu (K)
V = volume gas (L)
N= banyaknya gas (mol)
Hukum perbandingan volume atau dikenal dengan hukum Gay Lussac menyatakan
bahwa: "Pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume
gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat".
Contoh:
Pembakaran gas etana menurut
persamaan reaksi sebagai berikut.
2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6H2O. Volume
gas CO2 yang terbentuk pada pembakaran 3 L gas etana adalah…L
Jawab:
Perbandingan volume = perbandingan
koefisien.
V CO2 : V C2H6 = 4: 2
V CO2 = 4/2 x V C2H6
=
4/2 x 3L
=
6 L
Hipotesis Avogadro
Pada
hukum perbandingan volume, yang menyatakan bahwa : volume gas yang bereaksi dan
volume gas asil reaksi, jika diukur pada suhu dan tekanan yang sam (T,P),
merupakan perbandingan bilangan bulat dan sederhana (Hukum Gay Lussac).
Penemuan ini digunakan oleh Amadeo Avogadro untuk mengajukan hipotesisnya yang
terkenal dan disebut hipotesis Avogadro. Menurut Avogadro:
“Gas-gas yang volumenya sama, jika
diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan memiliki jumlah molekul yang sama
pula”
Ternyata
perbandingan volume gas dalam suatu reaksi sesuai dengan koefisien reaksi
gas-gas tersebut. Hal ini berarti bahwa, jika volume salah satu gas diketahui, maka
volume gas yang lain dapat ditentukan dengan cara membandingkan koefisien
reaksinya.
Hubungan
volume gas, jumlah partikel dan koefisien reaksi dar suatu reksi kimia dalam
fasa gas adalah sebagai berikut.
Volume yang dicari =
x volume yang diketahui
Jumlah molekul yang dicari =
x jumlah molekul yang diketahui
Contohnya: Pada reaksi pembentukkan uap air.
2 H2 (g) + O2
(g) 2 H2O (g)
Jika volume gas H2 yang
diukur pada suhu 25o C dan tekanan 1 atm adalah 10 liter, maka
volume gas O2 dan H2O pada tekanan dan suhu yang sama
dapat ditentukan dengan cara sebagai berikut :
Volume H2 : Volume O2
= Koefisien H2 : Koefisien O2
Volume O2 = ½ x volume H2
Volume O2 = ½ x 10 L = 5
Liter
Tentukan volume H2O!
Jawab :
Volume H2O = 2/2 x 10 L =
10L
contoh soal :
1. Tembaga (Cu) dapat membentuk dua
oksida. Salah satu oksida mengandung 1,26 gram oksigen yang bergabung dengan
10,00 gram Cu. Oksida yang lain mengandung 2,52 gram oksigen yang bergabung
dengan 10,00 gram Cu. Tunjukan bahwa data tersebut menunjukan hokum
perbandingan berganda. Sebutkan juga nama senyawa kedua tembaga oksida
tersebut.
2. Pada suhu dan tekanan tertentu, gas N2 direaksikan
dengan gas H2 menjadi gas NH3. Jika gas H2
yang bereaksi sebanyak 10,5 × 1023 molekul, berapakah jumlah molekul
NH3 yang terbentuk?