Hukum-Hukum Dasar Kimia
Sumber: da-Lopez, Y. F. (2020). Bahan Ajar Kimia (MLK22203/2(1-1)) untuk Program Studi Manajemen Pertanian Lahan Kering. Pusat Pengembangan Pembelajaran dan Penjaminan Mutu (P4M), Politeknik Pertanian Negeri Kupang. https://mplk.politanikoe.ac.id/index.php/info-ps-mplk/course-materials/mata-kuliah-kimia-mplk
Pendahuluan
Hukum dasar kimia adalah hukum yang digunakan untuk mendasari hitungan kimia dan hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam persamaan kimia. Aspek kuantitatif dapat diperoleh dari pengukuran massa, volume, konsentrasi yang terkait dengan jumlah partikel atom, ion, molekul atau rumus kimia yang terkait dalam persamaan reaksi kimia.
Pada perhitungan kimia secara stoikiometri memerlukan hukum-hukum dasar yang relevan. Ada beberapa hukum dasar yang penting diantaranya adalah:
- Hukum Kekekalan Massa
- Hukum Perbandingan Tetap
- Hukum Perbandingan Berganda
- Hukum Perbandingan Volume
- Hukum Hipotesis Avogadro
Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Hukum Lavoisier juga dikenal sebagai hukum kekekalan massa. Teori ini dicetuskan oleh ilmuwan asal Prancis, Antoine Laurent Lavoisier. Hukum itu ditemukan saat Lavoisier saat membakar merkuri cair putih dengan oksigen hingga berubah menjadi merkuri oksida berwarna merah. Kemudian, Lavoisier juga memanaskan merkuri oksida merah itu sampai kembali terbentuk merkuri cari putih dan oksigen.
Dalam penelitian itu Lavoisier lantas menemukan bahwa ada peran dari gas oksigen dalam reaksi pembakaran. Massa oksigen pada saat proses pembakaran ternyata sama dengan massa oksigen yang terbentuk setelah merkuri oksida dipanaskan.
Bunyi dari Hukum Lavoisier adalah: "Massa total zat sebelum reaksi sama dengan massa total setelah zat reaksi."
Hal tersebut lantas disebut sebagai hukum kekekalan massa karena di dalam reaksi kimia tidak mengubah massa.
Contoh Soal-1
5 gram Oksigen direaksikan dengan 5 gram logam Magnesium sehingga membentuk senyawa Magnesium oksida. Dari reaksi tersebut berapa massa magnesium oksida yang dihasilkan?
Penyelesaian:
Jadi massa Magnesium oksida yang dihasilkan adalah sebanyak 10 gram
Contoh Soal-2
Sebuah oksigen memiliki massa 6 gram kemudian direaksikan dengan logam magnesium sehingga membentuk 8 gram senyawa oksida. Berapakah massa magnesium yang bereaksi?
Penyelesaian:
Jadi massa logam Magnesium yang bereaksi sebanyak 2 gram
Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Hukum Proust juga dikenal sebagai “Hukum Perbandingan Tetap”. Ini dikarenakan pada 1799 Joseph Louis Proust menemukan bahwa setiap senyawa disusun oleh unsur dengan komposisi tertentu dan tetap. Oleh karena itu, hukum tersebut berbunyi: "Perbandingan massa unsur-unsur setiap senyawa berisi komposisi tertentu dan tetap".
Salah satu contoh eksperimennya adalah reaksi unsur hidrogen dengan oksigen membentuk senyawa air dan kemudian hasilnya menunjukkan perbandingan massa hidrogen dengan oksigen beraksi tetap, yakni 1:8.
Contoh Soal-1
Massa karbon (C) dan oksigen (O) memiliki perbandingan 3:8. Jika karbon yang bereaksi 1,5 gram, berapa massa oksigen bereaksi dan massa karbondioksida yang terbentuk?
Penyelesaian:
Perbandingan Massa:
|
Karbon
|
= | 3 | = | 1,5 | gram |
|
Oksigen
|
= | 8 | = | ? | gram |
|
Karbondioksida
|
= | 11 | = | ? | gram |
Contoh Soal-2
Perbandingan massa besi dan belerang dalam senyawa besi sulfida adalah 7:4 berapakah massa besi dan massa belerang yang dibutuhkan untuk membentuk senyawa besi sulfida dengan 21 gram besi tanpa sisa reaksi?
Penyelesaian:
Perbandingan Massa:
| Besi | = | 7 | = | ? | gram |
| Belerang | = | 4 | = | ? | gram |
| Besi Sulfida | = | 11 | = | 21 | gram |
Contoh Soal-3
Jika direaksikan besi sebanyak 60 gram dan belerang 24 gram berapakah massa besi(II) sulfida yang dihasilkan ?
Penyelesaian:
Perbandingan Massa:
| Besi | = | 7 | = | 60 | gram |
| Belerang | = | 4 | = | 24 | gram |
| Besi Sulfida | = | 11 | = | ? | gram |
Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)
Hukum Dalton pertama kali dicetuskan oleh ilmuwan asal Inggris bernama John Dalton. Dalam penelitiannya, John Dalton membandingkan unsur-unsur yang terkandung dalam beberapa senyawa.
Hasilnya ditemukanlah Hukum Perbandingan Ganda yang berbunyi: "Jika ada dua unsur bisa membentuk lebih dari satu senyawa dengan salah satu massa unsur dibuat tetap, maka perbandingan massa yang lain dalam senyawa itu merupakan bilangan bulat sederhana". Contohnya adalah belerang dan oksigen yang dapat membentuk dua senyawa.
Contoh Soal
Unsur fosfor dan oksigen yang direaksikan membentuk dua jenis senyawa. Dalam 55 gram senyawa I terdapat 31 gram fosfor dan 71 gram senyawa II mengandung 40 gram oksigen. Apakah senyawa tersebut termasuk ke dalam hukum Dalton?
Penyelesaian:
|
|
Massa fosfor
|
Massa Oksigen
|
Massa Senyawa
|
|
Senyawa I
|
31 gram
|
?
|
55 gram
|
|
Senyawa II
|
?
|
40 gram
|
71 gram
|
Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac)
Hukum yang juga dikenal sebagai Hukum Perbandingan Volume ini ditemukan oleh ilmuwan asal Prancis, yaitu Joseph Gay Lussac. Dalam penelitiannya, ia ingin membuktikan tentang volume gas dalam suatu reaksi kimia. Hasil dari penelitian itu mendapat kesimpulan bahwa suhu dan tekanan mempengaruhi perubahan gas.
Percobaan sederhana yang dilakukan menghasilkan perbandingan volume hidrogen : oksigen : uap air adalah 2 : 1 : 2. Nampak bahwa perbandingan volume sesuai dengan perbandingan koefisien unsur atau senyawa pada persamaan reaksi setara, yaitu persamaan reaksi dengan jumlah atom di sebelah kiri sama dengan di sebelah kanan.
Reaksi pembentukan air: 2H2 + O2 → 2H2O
Perbandingan Volume: 2 : 1 : 2
Bunyi hukum perbandingan ialah sebagai berikut: "Jika diukur pada Suhu dan Tekanan yang sama, maka Volume gas yang bereaksi dan gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana."
Contoh Soal
2 Liter gas hidrogen bereaksi dengan 2 liter gas klorin sehingga menghasilkan 4 gas hidrogen klorida. Apabila gas hidrogen yang direaksikan sebesar 10 liter, berapakah gas hidrogen klorida yang dihasilkan?
Penyelesaian:
| Volume | Perbandingan | |
| Hidrogen | 2 | 1 |
| Klorin | 2 | 1 |
| Hidrogen Klorida | 4 | 2 |
Hukum Hipotesis Avogadro
Hipotesis Avogadro merupakan teori yang ditemukan oleh Amedeo Avogadro pada tahun 1811. Dalam penelitiannya, Avogadro menemukan bahwa partikel unsur tidak harus selalu berupa atom tunggal, tetap dapat juga berupa molekul unsur atau dua atom atau lebih.
Hipotesis dari Avogadro itu lantas mengatakan: "Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan gas yang bervolume sama memiliki jumlah molekul yang sama juga".
Rumus matematis dari hukum Avogadro sebagai berikut:
(V1 ÷ N1) = (V2 ÷ N2)
Dimana: N = jumlah molekul gas tertentu, V = volume ruang gas
Contoh Soal
Sebuah tabung 5 liter berisi 2×1022 molekul gas karbon dioksida. Pada suhu dan tekanan yang sama, berapakah jumlah molekul gas nitrogen dalam tabung bervolume 4 Liter?
Penyelesaian:
