5 Hukum Dasar Kimia, Bunyi, Rumus, Contoh Soal dan Pembahasan 1
https://blogmipa-kimia.blogspot.com/2018/06/hukum-dasar-kimia-1.html
Daftar Materi Kimia
Advertisement
Kayu dengan massa tertentu apabila dibakar, maka massanya menjadi jauh berkurang setelah menjadi abu. Mengapa massa kayu dapat berkurang? Besi yang mengalami korosi (perkaratan) massanya menjadi bertambah, apa yang terjadi dengan besi? Pertanyaan tentang apa dan bagaimana dalam reaksi kimia dapat dijelaskan dengan hukum kimia.
Hukum kimia yang diperoleh dari pengamatan dan eksperimen secara terus-menerus untuk mengumpulkan fakta atau data. Metode ilmiah dalam ilmu kimia dipelopori oleh Antoine Lavoisier, J. L. Proust, John Dalton, J. L. Gay Lussac, dan Amedeo Avogadro. Hukum-hukum yang dihasilkan oleh ilmuwan-ilmuwan terdahulu itu disebut hukum dasar kimia. Hukum dasar tersebut dapat digunakan untuk menyelesaikan perhitungan 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. Untuk itu, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan berikut ini.
Hukum Perbandingan Tetap (Proust)
Pada tahun 1799, seorang ahli kimia Prancis bernama Joseph Louis Proust (1754 – 1826) melakukan eksperimen yaitu dengan 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. Berikut ini adalah tabel hasil percobaan Proust.
Tabel Hasil Eksperimen Proust
Massa zat sebelum reaksi
|
Massa zat setelah reaksi
| ||
Hidrogen (gram)
|
Oksigen (gram)
|
Air (gram)
|
Sisa unsur yang tidak
bereaksi
|
1
|
8
|
9
|
0
|
2
|
8
|
9
|
1 gam hidrogen
|
1
|
9
|
9
|
1 gram oksigen
|
2
|
16
|
18
|
0
|
Berdasarkan tabel di atas, terlihat bahwa setiap 1 gram gas hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen menghasilkan 9 gram air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yang terbentuk.
Dari percobaan yang telah dilakukannya, Proust mengemukakan teorinya yang terkenal dengan sebutan Hukum Perbandingan Tetap atau Hukum Komposisi Tetap, yang berbunyi sebagai berikut.
Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tertentu dan tetap.
|
Dengan memakai pemahaman Hukum Perbandingan Tetap, definisi senyawa dapat diperluas sebagai berikut.
Senyawa adalah zat yang terbentuk oleh dua atau lebih unsur yang berbeda jenis dengan perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya adalah tetap.
|
Contoh Soal:
1. 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!
Penyelesaian
Langkah-langkah
|
Massa Kalsium
|
Massa Oksigen
|
Massa CaO
yang terbentuk
|
Massa Sisa
Pereaksi
|
Mula-mula
|
10 gram
|
12 gram
|
-
|
-
|
Perbandingan massa
|
10/5 = 2
(pilih angka kecil)
|
12/2 = 6
| ||
Bereaksi
|
2 × 5 = 10 gram
|
2 × 2 = 4 gram
|
10 + 4 = 14 gram
| |
Sisa
|
10 – 10 = 0 gram
|
12 – 4 = 8 gram
|
8 gram oksigen
|
2. Berapa gram NH3 yang terbentuk dari 14 g N2 dan 14 g H2? Diketahui NH3 tersusun atas 82% N dan 18% H.
Penyelesaian
82% N2(g) + 18% H2(g) → 100% NH3(g)
Persen massa dapat diartikan sebagai perbandingan massa unsur-unsur yang bersenyawa sesuai Hukum Kekekalan Massa, yaitu
82 g N2 tepat bereaksi dengan 18 g H2 membentuk 100 g NH3 .
Jika 14 g N2 yang bereaksi maka gas H2 yang diperlukan sebanyak:
14 g N2
|
× 18 g H2 = 3 g H2
|
82 g N2
|
Berdasarkan persamaan reaksinya:
14g N2(g) + 3g H2(g) → 17g NH3(g)
(sesuai Hukum Kekekalan Massa)
Jadi, berat NH3 yang dihasilkan dari reaksi 14 g N2 dan 14 g H2 sama dengan 17 g. Menurut Hukum Proust, senyawa memiliki komposisi yang tetap. Jadi, berapapun H2 ditambahkan, yang bereaksi hanya 3 g berat dari H2. Sisanya, tetap sebagai gas H2 sebanyak 11 g tidak bereaksi.
Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier)
Antonie Laurent Lavoisier menerbitkan bukunya yang berjudul Traite Elementaire de Chemie.Dalam buku tersebut, Lavoisier mengemukakan bahwa jika suatu reaksi kimia dilakukan dalam tempat tertutup, sehingga tidak ada hasil reaksi yang keluar dari tempat tersebut, ternyata massa zat sebelum reaksi dan sesudah reaksi adalah tetap. Inilah yang disebut sebagai Hukum Kekekalan Massa. Hukum Kekekalan Massa berbunyi:
Dalam sistem tertutup untuk setiap reaksi kimia, jumlah massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.
|
Setelah menyatakan Hukum Kekekalan Massa, Lavoisier kemudian dikenal sebagai Bapak Kimia Modern karena ia merupakan orang yang pertama kali menggunakan metode ilmiah dalam ilmu kimia dan menekankan pentingnya pengamatan kuantitatif dalam eksperimen.
Perubahan materi yang kita amati dalam kehidupan sehari-hari umumnya berlangsung dalam wadah terbuka. Jika hasil reaksi ada yang berupa gas (seperti pada pembakaran kertas), maka massa zat yang tertinggal menjadi lebih kecil daripada massa semula.
Sebaliknya, jika reaksi mengikat sesuatu dari lingkungannya (misalnya oksigen), maka hasil reaksi akan lebih besar daripada massa semula. Misalnya, reaksi perkaratan besi (besi mengikat oksigen dari udara) sebagai berikut.
Besi yang mempunyai massa tertentu akan bereaksi dengan sejumlah oksigen di udara membentuk senyawa baru besi oksida atau Fe2O3(s) yang massanya sama dengan massa besi dan oksigen mula-mula.
Fe(s) + O2(g) → Fe2O3(s)
Contoh Soal:
1. Kawat tembaga dibakar dalam pembakaran bunsen sehingga terbentuk tembaga oksida (CuO). Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.
2Cu(s) + O2(g) → 2CuO(s)
Jika berat Cu semula adalah 32 g dan CuO yang terbentuk 40 g, berapakah berat O2 yang bereaksi?
Jawab
Menurut Hukum Kekekalan Massa, dalam reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa. Oleh karena itu, berat O2 yang bereaksi adalah 40 g – 32 g = 8 g.
32 g Cu(s) + 8 g O2(g) → 40 g CuO(s)
2. Unsur hidrogen dan oksigen bereaksi membentuk air (H2O) dengan perbandingan 1 : 8. Apabila diketahui massa hidrogen yang bereaksi adalah 10 gram, 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 = 8/1 × 10 gram = 80 gram.
Jadi, massa air yang dihasilkan = 10 gram + 80 gram = 90 gram.
10 g H2(g) + 80 g O2(g) → 90 g H2O(l)
Hukum Kelipatan Perbandingan Dalton
Dalton melakukan percobaan dengan mereaksikan unsur nitrogen yang massa diubah-ubah dengan unsur oksigen yang massanya dibuat tetap. Data hasil percobaan Dalton diperlihatkan dalam Tabel berikut ini.
Tabel Reaksi antara Nitrogen dengan Oksigen
Jenis Senyawa
|
Massa Nitrogen
yang Direaksikan |
Massa Oksigen
yang Direaksikan |
Massa Senyawa
yang Terbentuk |
Nitrogen monoksida
|
0,875 gram
|
1,00 gram
|
0,875 gram
|
Nitrogen dioksida
|
1,75 gram
|
1,00 gram
|
2,75 gram
|
Dengan massa oksigen yang sama, ternyata perbandingan massa nitrogen dalam senyawa nitrogen dioksida dan senyawa nitrogen monoksida merupakan bilangan bulat dan sederhana. Perbandingannya adalah sebagai berikut.
Massa nitrogen dalam senyawa NO2
|
=
|
1,75 gram
|
=
|
2
|
Massa nitrogen dalam senyawa NO2
|
0,87 gram
|
1
|
Berdasarkan hasil eksperimennya, John Dalton merumuskan Hukum Kelipatan Perbandingan atau Hukum Perbandingan Berganda yang bunyinya adalah sebagai berikut.
Jika dua jenis unsur bergabung membentuk lebih dari satu senyawa dan jika massa-massa salah satu unsur dalam senyawa-senyawa tersebut sama (tetap) sedangkan massa-massa unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana.
|
Contoh Soal:
1. Perbandingan massa N dan O dalam senyawa NO dan NO2 adalah sebagai berikut.
Senyawa
|
Massa Pembentuk (gram)
| |
N
|
O
| |
NO
|
21
|
24
|
NO2
|
28
|
64
|
Buktikan apakah kedua rumus senyawa tersebut memenuhi Hukum Kelipatan Perbandingan?
Jawab
Jika massa N pada senyawa NO disamakan dengan massa N pada senyawa NO2 yaitu 28 gram, maka massa O pada NO dapat dihitung dengan rumus berikut ini.
Massa O pada NO = 28/21 × 24 gram = 32 gram
Dengan demikian, perbandingan massa menjadi seperti berikut.
Senyawa
|
Massa Pembentuk (gram)
| |
N
|
O
| |
NO
|
28
|
32
|
NO2
|
28
|
64
|
Dari perbandingan ini, untuk perbandingan massa N yang sama ternyata perbandingan massa oksigennya 32 : 64 atau 1 : 2 yang merupakan bilangan bulat dan sederhana. Dengan demikian, kedua rumus tersebut telah memenuhi Hukum Kelipatan Perbandingan.
2. Dua buah senyawa dibentuk oleh unsur P dan Q dengan perbandingan massa sebagai berikut.
Senyawa
|
% Massa Unsur
| |
P
|
Q
| |
I
|
80
|
20
|
II
|
66,5
|
33,5
|
Apakah rumus senyawa sesuai dengan Hukum Perbandingan Berganda?
Jawab
Misalkan massa senyawa = 100 gram, maka
Untuk Senyawa I
Massa P = 80/100 × 100 gram = 80 gram
Massa Q = 20/100 × 100 gram = 20 gram
Untuk Senyawa II
Massa P = 66,5/100 × 100 gram = 66,5 gram
Massa Q = 33,5/100 × 100 gram = 33,5 gram
Dengan demikian, data di atas menjadi seperti berikut.
Senyawa
|
Massa Unsur (gram)
| |
P
|
Q
| |
I
|
80
|
20
|
II
|
66,5
|
33,5
|
Agar salah satu unsur massanya sama, misalkan unsur Q disamakan menjadi 20 gram, maka:
Massa P pada senyawa II = 20/33,5 × 66,5 gram = 40 gram
Sehingga data tersebut menjadi.
Senyawa
|
Massa Unsur (gram)
| |
P
|
Q
| |
I
|
80
|
20
|
II
|
40
|
20
|
Untuk massa Q yang sama, perbandingan PI dan PII adalah 80 : 40 atau 2 : 1 yang merupakan bilangan bulat dan sederhana. Jadi, rumus senyawa tersebut memenuhi Hukum Kelipatan Perbandingan.
