HUKUM DASAR KIMIA

Hukum Dasar Kimia

Pada awal abad ke-18 para ilmuwan telah melakukan percobaan-percobaan yang mempelajari secara kuantitatif susunan zat dari beberapa reaksi kimia. Mereka menemukan adanya keteraturan-keteraturan yang dinyatakan sebagai hukum-hukum dasar kimia. Hukum dasar kimia yang akan dibahas di sini adalah Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier), Hukum Perbandingan Tetap (Proust), Hukum Kelipatan Perbandingan (Dalton), Hukum Perbandingan Volum (Gay Lussac), dan Hipotesis Avogadro.

A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Dalam suatu reaksi kimia, materi bisa berubah menjadi materi yang lain. Materi yang berubah dalam suatu reaksi disebut pereaksi dan materi yang terbentuk disebut hasil reaksi. Apakah terjadi perubahan massa selama perubahan materi tersebut? Selidikilah dari percobaan berikut.

Tujuan
Mengamati dan membuktikan reaksi kimia berdasarkan data percobaan Hukum Kekekalan Massa.
Alat dan Bahan
Data percobaan
Langkah Kerja
Cermati percobaan berikut.
Reaksi Mg(s) + Cl2(g) → MgCl₂(s)

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.
1. Hitunglah jumlah massa magnesium dan klor pada percobaan 1 dan bandingkan dengan jumlah massa magnesium klorida pada percobaan 1 tersebut.
2. Dengan cara yang sama seperti percobaan 1 hitunglah untuk percobaan 2.
3. Hitunglah jumlah massa magnesium dan klor yang bereaksi pada percobaan 3. Kemudian, bandingkan dengan jumlah massa magnesium klorida dan klor sisa pada percobaan 3 tersebut.
4. Hitunglah jumlah massa magnesium dan klor yang bereaksi pada percobaan 4 dan bandingkan dengan jumlah massa magnesium klorida dan magnesium sisa pada percobaan 4 tersebut.
5. Apakah jumlah massa sebelum reaksi dan sesudah reaksi pada keempat percobaan sama?
Kerjakanlah secara berkelompok dan diskusikanlah hasil yang diperoleh.

Bagaimana hasil penyelidikan Anda dari kegiatan tersebut? Bandingkanlah penyelidikan Anda dengan penjelasan berikut.
Seorang ahli kimia Prancis bernama Anthony Laurent Lavoisier melakukan percobaan. Ia menimbang massa zat sebelum dan setelah reaksi pemanasan oksida raksa secara teliti, ternyata terjadi pengurangan massa oksida raksa. Menurut Lavoisier, ketika oksida raksa dipanaskan menghasilkan gas oksigen, massa dari oksida raksa berkurang. Lavoisier juga membuktikan kebalikannya, jika sebuah logam dipanaskan di udara, massanya akan bertambah sesuai dengan jumlah oksigen yang diambilnya dari udara. Kesimpulan Lavoisier ini dikenal dengan nama Hukum Kekekalan Massa.


Contoh:
Unsur hidrogen dan oksigen bereaksi membentuk air (H2O) dengan perbandingan 1 : 8. Jika diketahui massa hidrogen yang bereaksi 10gram, hitunglah berapa massa air yang dihasilkan.
Jawab
massa H : massa O = 1 : 8
massa hidrogen yang bereaksi = 10 gram
sehingga perbandingannya 10 gram : massa O = 1 : 8
massa O = × 10 gram = 80 gram
Jadi, massa air yang dihasilkan = 10 gram + 80 gram = 90 gram.

B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Penguraian senyawa air (H2O) pada sumber air seperti air hujan, airsumur, dan air sungai dapat dilakukan melalui proses elektrolisis. Bagaimanakah perbandingan dari massa dua unsur yang bersenyawa? Bagaimana pula perbandingan massa dari natrium dan klorin pada senyawa garam dapur?


C. Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)
Sebelumnya Anda telah mempelajari Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) mengenai perbandingan dua unsur yang bersenyawa. Bagaimana dengan Hukum Kelipatan Perbandingan? Pelajari dan selidikilah data percobaan Hukum Kelipatan Perbandingan berikut.

Tujuan
Mengamati dan membuktikan berdasarkan data percobaan Hukum Kelipatan
Perbandingan
Alat dan Bahan
Data percobaan
Langkah Kerja
Cermati data percobaan berikut.
Nitrogen dan oksigen dapat membentuk beberapa macam senyawa.


Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.
1. Hitunglah perbandingan massa nitrogen terhadap massa oksigen pada senyawa 1 dan senyawa 2.
2. Lengkapi persentase massa oksigen pada senyawa 3 dan 4 dan hitunglah perbandingan massa nitrogen terhadap massa oksigen pada senyawa 3 dan senyawa 4 (seperti untuk senyawa 1 dan 2).
3. Lengkapi persentase massa nitrogen pada senyawa 5 dan senyawa 6 dan hitunglah perbandingan massa nitrogen terhadap massa oksigen pada senyawa 5 dan senyawa 6.
4. Hitunglah massa nitrogen dan massa oksigen senyawa 1 sampai dengan senyawa 6 jika massa nitrogen dibuat sama (1 bagian massa nitrogen) seperti tabel berikut.


5. Hitunglah perbandingan persentase massa oksigen senyawa 1 sampai dengan senyawa 6.


6. Apakah perbandingan massa oksigen merupakan bilangan sederhana?
Kerjakanlah secara berkelompok dan diskusikanlah hasil yang diperoleh.

Bagaimana penyelidikan yang Anda lakukan tersebut? Bandingkanlah hasil kegiatan Anda dengan penjelasan berikut.
Dari hasil percobaan, Dalton menyimpulkan:


Perhatikan tabel perbandingan massa dari unsur-unsur dalam senyawa NO, N2O, dan NO2 berikut.


Dalam senyawa NO, perbandingan massa nitrogen dan massa oksigen yaitu 7 : 8. Dalam senyawa N2O, perbandingan massa nitrogen dan massa oksigen yaitu 14 : 8, sedangkan dalam NO2 yaitu 7 : 16.
Perbandingan massa oksigen dalam NO dan massa oksigen dalam N2O memiliki nilai yang sama yaitu 8, sedangkan perbandingan massa nitrogen dalam NO dan nitrogen dalam N2O berbeda.


Dapat disimpulkan bahwa perbandingan massa NI dan NII yaitu 7 : 14 = 1 : 2. Bagaimanakah dengan perbandingan massa oksigen dalam NO dengan massa oksigen dalam NO2?

Contoh soal:
Karbon dan oksigen dapat membentuk dua macam senyawa yaitu CO dan CO2. Jika kandungan karbon pada senyawa CO dan CO2 berturut-turut 42,85% dan 27,2%. Apakah data ini sesuai hukum Dalton?
Jawab:
Dimisalkan senyawa CO dan CO2 masing-masing 100 gram.




Perbandingan massa oksigen dalam CO2 dan CO = 2,66 : 1,33 = 2 : 1. Perbandingan massa oksigen dalam kedua senyawa adalah bulat sederhana, sesuai dengan hukum Dalton.

D. Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac)
Telah banyak ilmuwan sebelum Gay Lussac yang menemukan bahwa gas hidrogen bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Di antaranya Henry Cavendish, William Nicholson, dan Anthony Carlise yang menemukan perbandingan volume hidrogen dan oksigen, tetapi belum menemukan perbandingan volume air yang dihasilkan dari reaksi antara gas hidrogen dan oksigen.
Bagaimana hasil penemuan dari Gay Lussac? Apakah Hukum Perbandingan Volume itu? Amati dan selidikilah dengan melakukan kegiatan berikut.

Tujuan
Mengamati dan membuktikan Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac) berdasarkan data percobaan
Alat dan Bahan
Data percobaan
Langkah Kerja
Cermati data reaksi hidrogen dan oksigen membentuk uap air berikut. Percobaan dilakukan pada kondisi temperatur dan tekanan yang sama.



Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.
1. Tentukan perbandingan volume hidrogen; oksigen; uap air untuk percobaan 1 dan percobaan 2.
2. Tentukan volume hidrogen pada percobaan 3 sesuai dengan perbandingan volume percobaan 1 dan percobaan 2.
3. Tentukan volume oksigen pada percobaan 4.
4. Tentukan volume uap air pada percobaan 5.
5. Bandingkan perbandingan volume hidrogen; oksigen; uap air dengan perbandingan koefisien reaksi H2(g) + O2(g) → H2O(g) setelah disetarakan.
6. Apakah menunjukkan perbandingan yang sama?
Diskusikan hasil yang Anda peroleh dengan teman Anda.

Untuk memahami apa Hukum Perbandingan Volume itu, pelajarilah penjelasan berikut.
Joseph Louis-Gay Lussac, seorang ahli kimia Prancis pada 1808 mengamati volume gas-gas yang terlibat dalam suatu reaksi. Pengamatan menunjukkan bahwa pada reaksi pengukuran temperatur dan tekanan yang sama diperoleh hasil sebagai berikut.
a. Satu bagian volume gas hidrogen bereaksi dengan satu bagian volume gas klorin menghasilkan dua volume gas hidrogen klorida:
H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)
b. Dua bagian volume gas hidrogen bereaksi dengan satu bagian volume gas oksigen menghasilkan 2 bagian volume air:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g)

Dari data tersebut, Gay Lussac menyimpulkan Hukum Perbandingan Volume.

Coantoh soal:
Pada suhu tertentu 6 liter gas nitrogen direaksikan dengan gas hidrogen menghasilkan gas amonia. Jika pengukuran dilakukan pada suhu dan tekanan yang sama, maka tentukan:
a. persamaan reaksi setaranya;
b. volume gas hidrogen yang bereaksi;
c. volume gas amonia yang terbentuk!
Jawab:
a. Persamaan reaksinya: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
b. Volume H2 =   x volume N2
         =  x 6  
         = 18 liter
c. Volume NH3 =  x volume N2
           =   x 6    
           = 12 liter

Perbandingan gas N2 : H2 : NH3 = 6 : 18 : 12
            = 1 : 3 : 2
Perbandingan volume gas N2 : H2 : NH3 merupakan bilangan bulat dan sederhana maka sesuai Hukum Perbandingan Volume.

E. Hipotesis Avogadro
Pada tahun 1811, seorang ahli fisika dari Italia bernama Amadeo Avogadro berpendapat bahwa ada hubungan antara jumlah partikel-partikel dalam gas dan volum gas, yang tidak bergantung pada jenis gas.


Contoh soal:
Pada suhu dan tekanan tertentu dalam 1 L gas O2 terdapat 3 x 1022 molekul. Berapa jumlah molekul yang terdapat di dalam 2 liter gas CO2 pada suhu dan tekanan tersebut?
Penyelesaian:

Jumlah molekul CO2 =   x 3.1022 molekul = 6.1022 molekul.

Bagaimana perbandingan jumlah molekul zat pada reaksi gas? Jika satu volum gas hidrogen direaksikan dengan satu volum gas klor akan dihasilkan dua volum gas hidrogen klorida dengan perbandingan 1 : 1 : 2. Amati jumlah molekul pada diagram berikut.

Perbandingan molekul H : Cl2  : HCl adalah 5 : 5 : 10 = 1 : 1 : 2 atau 1 molekul gas hidrogen dengan 1 molekul gas klor akan menghasilkan 2 molekul gas hydrogen klorida.
Reaksinya dapat ditulis:
H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g)

Berdasarkan uraian tentang hipotesis ini, maka perbandingan jumlah molekul pada reaksi ini sama dengan perbandingan koefisien reaksinya.

Share :