Hukum – Hukum Dasar Kimia

 

Hukum – Hukum Dasar Kimia

Hukum dasar kimia adalah hukum yang menjelaskan tentang dasar – dasar perhitungan kimia dalam aplikasi kimia, dikarenakan dalam setiap reaksi kimia yang kita buat dan tentukan berdasarkan atas hukum – hukum dasar kimia. Berikut ini akan saya jabarkan dan saya jelaskan mengenai hukum – hukum dasar kimia.

A.              Hukum Kekekalan Massa ( Hukum Lavoiser)

Hukum kekelan massa ini pertama kali diamati dan dikemukakan oleh Antoine Laurent Lavoiser pada tahun 1785 menemukan fakta bahwasanya pada reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa suatu zat, massa zat sebelum dan sesuadah reaksi adalah sama dan selalu tetap.

Perubahan materi yang kita amati umumnya berlangsung dalam wadah terbuka. Jika hasil reaksi ada yang berupa gas (seperti pembakaran kertas) maka zat yang tertinggal menjadi lebih kecil daripada massa semula dan begitu pula sebaliknya.

 Untuk lebih jelasnya perhatikan table pengamatan dibawah ini reaksi antara besi dan sulfur yang menghasilkan besi (II) sulfide

Massa Zat yang bereaksi ( gr)		Massa Zat hasil Reaksi Besi (II) Sulfida (gr)
Massa Besi	Massa Sulfur
14	8	22
28	16	44
42	24	66
56	32	88

Dari percobaan diatas maka dapat disimpulkan bahwasanya massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama ini dinamakan dengan hukum kekelan massa (hukum lavoiser)

Cotoh Soal 1 :

Dalam wadah tertutup  4 gram logam Natrium dibakar denagn oksigen menghasilkan natrium oksida, jika massa natrium oksida yang dihasilkan adalah 5,6 gram, berapakah massa oksigen yang dibutuhkan ?

Solusi :

 mNa    = 4 gram

mNaO = 5,6 gram

berdasarkan hukum kekekalan massa  maka

Massa sebelum reaksi = Massa sesudah reaksi

mNa +mO₂ = mNaO

mO₂              = mNaO – mNa

= (5,6 – 4) gram

= 1,6 gram

Contoh soal 2 :

Pada pembakaran 2,4 gram magnesium di udara dihasilkan 4 gram oksida magnesium, berapa gram oksigen yang terpakai dalam reaksi itu ?

Solusi:

mMg   = 2,4 gram

mMgO = 4 gram

Massa sebelum reaksi = Massa sesudah reaksi

m Mg + m O₂ = m MgO

m O₂    = m MgO – m Mg

= (4 – 2,4) gram

= 1,6 gram

B.        Hukum Proust ( Hukum Perbandingan Tetap )

Hukum proust pertama kali dikemukakan oleh Joseph Louis Proust pada tahun 1799 menyatakan bahwa perbandingan massa unsure – unsure dalam suatu senyawa adalah tertentu dan tetap.

Bagaimanakah dengan proses pembentukkan senyawa? Apakah perbandingan zat – zat yang beraksi juga tetap?perhatikan data pembentukkan senyawa air dari gas hidrogen dan oksigen pada table berikut.

Massa unsur – unsur pembentuk (gram)		Massa senyawa air (gram)
Massa Hidrogen	Massa Oksigen
1,0	8,0	9
1,5	12	13,5
2,0	16	18,0
2,5	20	22,5
3,0	24	27,0

 Dari data diatas di dapatkan rumus antara lain

Massa B dalam A_xB_y   =  y x Ar B    x Masa A_xB_y

                                                         MrA_xB_y

% B dalam A_xB_y                    =          y x Ar B    x % A_xB_y

                                                                        MrA_xB_y

 % Zat dalam campuran    =  Banyaknya zat                 x    100 %

                                                                 Banyaknya Campuran

Contoh soal 1 :

Pada reaksi antara logam magnesium sebanyak 10 gram dengan 6 gram oksigen sesuai persamaan reaksi :

2 Mg (s) + O₂ (g) ——– > 2 MgO (s)

Ternyata dari percobaan dihasilkan 15 gram magnesium oksida dan sisa logam magnesium sebanyak 1 gram, berapakah massa oksigen dan massa Magnesium pada magnesium oksida ? ( Ar Mg = 24, Ar O = 16)

Solusi :

Dari persamaan reaksi diatas maka kita bisa tentukan menggunakan rumus hukum proust yaitu.

Massa O dalam MgO =   = (Ar O)/(Mr MgO) x massa MgO

=    16/40  x 15 gram

=  6 gram

MassaMg dalam MgO            =   (Ar Mg) / (Mr MgO) x massa MgO

=    24/40 x 15 gram

=  9 gram

Jadi massa magnesium yang bereaksi adalah 9 gram (tersisa 1 gram) dan massa oksigen yang bereaksi adalah 6 gram

Contoh soal 2 :

Suatu senyawa oksida besi (FeO) memiliki perbandingan massa besi dan oksigen sebesar 7 : 2. Tentukan persen massa dari besi dan oksigen dalam senyawa tersebut.

Solusi :

Total perbandingan  7 + 2 = 9

 

Persen massa besi                      =   (perbandingan Besi)/(total perbandingan)x 100 %

=   7/9 x 100 %

=  77,8 %

Persen massa oksigen = (perbandingan oksigen)    ∕   (total perbandingan) x 100 %

= 2/9 x 100 %

= 22,2 %

Contoh Soal 3 :

Perbandingan massa carbon terhadap oksigen dalam karbon dioksida adalah 3 : 8. Berapa gram karbon dioksida dapat dihasilkan apabila 6 gram karbon dengan 16 gram oksigen ?

Solusi :

Reaksi yang terjadi adalah  C  + 2 O ——– > CO₂

Maka massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama

C : 2 O = 6 : 16 sehingga C : O = 6 : 8

Oksigen berlebih sehingga karbon habis bereaksi

Massa karbon yang bereaksi ( C ) = 6 gram

Massa oksigen yang bereaksi ( O ) = 8/3 x 6 gram

= 16 gram

Maka karbon dioksida yang dapat dihasilkan adalah 6 gram C + 16 gram O₂ =  22 gram

C.                   Hukum Dalton (Hukum Perbandingan Berganda )

Hukum dalton berbunyi jika dua unsure membentuk dua macam senyawa atau lebih, untuk massa salah satu unsure yang sama banyaknya, maka massa unsure ke dua dalam senyawa – senyawa itu akan berbanding sebagai bilangan bulat sederhana.

Menurut teori atom Dalton senyawa terbentuk dari gabungan atom – atom dalam perbandingan sederhana. Misalkan unsure X dan Y membentuk dua jenis senyawa XY dan X₂Y₃. Jika massa unsure X dibuat sama  ( berarti jumlah atomnya sama) maka rumus senyawa XY dapat ditulis sebagai X₂Y₂.

XY             ——- >      X₂Y₂

X₂Y₂  tetap sebagai   X₂Y₃

Berarti perbandingan unsure Y dalam senyawa I dan II adalah 2 : 3

Untuk lebih jelas bisa perhatikan contoh soal dibawah ini.

Contoh 1 :

Karbon dapat bergabung  denganhidrogen dengan perbandingan 3 : 1 membentuk gas metana berapa massa hidrogen yang diperlukan untuk bereaksi dengan 900 gram C pada metana ?

Solusi :

C : H = 3 : 1

Maka massa H  = 1/3 x 900 gram

=  300 gram.

Contoh 2 :

Unsur A dan unsure B membentuk 2 senyawa yaitu X dan Y. Massa unsure A dalam senyawa X dan Y berturut – turut adalah  46,7 % dan 30,4 %. Tunjukkanlah bahwa hukum Dalton berlaku pada kedua senyawa tersebut ?

Solusi :

Senyawa	%  A	% B = 100 – % A
X	46,7 %	100 – 46,7 % = 53,3 %
Y	30,4 %	100 – 30,4 % = 69,6 %

Agar persentase A sama maka senyawa X dikalikan factor 2,14 dan senyawa Y dikalikan factor 3,28 sehingga diperoleh perbandingan massa X dan Y sebagai berikut :

Senyawa	Massa X (gr)	Massa Y (gr)
X	46,7 x 2,14 = 100	53,3 x 2,14 = 114,06
Y	30,4 x 3,28 = 100	69,6 x 3,28 = 228,28

Jadi dapat diketahui perbandingannya  X : Y = 114,06 : 228,28 = 1 : 2

Berdasarkan tiga hukum diatas yaitu hukum kekelan massa, hukum perbandingan tetap, hukum kelipatan perbandingan maka pada tahun 1803 Jhon Dalton mengemukakan suatu teori yang kita kenal dengan teori atom Dalton. Antara lain postulatnya sebagai berikut :

• Materi terdiri dari partikel yang sudah tidak terbagi, yaitu atom
• Atom – atom dari unsure yang sama adalah identik tetapi berbeda dengan atom unsure lain.
• Reaksi kimia adalah penggabungan, pemisahan atau penataan ulang dari atom – atom dalam jumlah sederhana.

D.         Hukum Gay – Lussac ( Hukum Perbandingan Volume )

Hukum ini menjadi dasar bagi stoikiometri raeksi – reaksi gas. Yaitu yang berbunyi Volume gas – gas yang bereaksi dan volume gas hasil reaksi , jika diukur dalam tekanan dan suhu yang sama maka akan berbanding lurus sebagai bilangan – bilangan bulat sederhana.

Perbandingan volume gas sesuai dengan perbandingan koefisien reaksinya.

Maka akan di dapatkan rumus seperti berikut ini.

Volume gas yg dicari   = (koefisien yang dicari)/(koefisien yang diketahui) X volume yang diketahui

Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh soal dibawah ini.

Contoh 1 :

Sebanyak 8 L C₃H₈ dibakar habis dengan oksigen sesuai dengan persamaan reaksi

C₃H₈ + 5O₂ ———- >  3CO₂ + 4 H₂O pada suhu dan tekanan yang sama volume gas CO₂ yang dihasilkan adalah ?

Solusi :

Volume CO₂  =  (koefisien CO2)/(koefisien C3H8) X volume C₃H₈

=  3/1 X 8 L

=   24 L

Contoh 2 :

Jika 50 mL gas C_xH_y dibakar dengan 250 mL oksigen, dihasilkan 150 mL karbon dioksida dan sejumlah uap air. Semua gas diukur pada suhu dan tekanan yang sama. Tentukan rumus C_xH_y.

Solusi :

Perbandingan volume gas sesuai dengan perbandingan koefisiennya.Perbandingan volume yang ada disederhanakan, kemudian dijadikan sebagai koefisien. Perhatikan reaksi berikut ini.

C_xH_y    +   O₂     ———– >   CO₂   + H₂O

50 mL               250 mL                         150 mL

1                            2                                       3

Karena koefisien H₂O belum diketahui , dimisalkan koefisien H₂O adalah z maka didapatkan persamaan reaksi

C_xH_y  +   5 O₂     ———- >  3 CO₂   +  z H₂O

∑  atom ruas kiri         =          ∑ atom ruas kanan

Berdasarakan jumlah atom O, 10 = 6 + z

z     = 10 – 6 = 4

Sehingga persamaan reaksinya menjadi :

C_xH_y   +   5 O₂     ———- >  3 CO₂   +  4 H₂O

Untuk menentukan x dan y dilakukan penyetaraan jumlah atom C dan H

∑  atom ruas kiri         =          ∑ atom ruas kanan

Jumlah atom C = x =3

Jumlah atom H = y = 8

Jadi didapati rumus C_xH_y adalah C₃H₈

Contoh 3 :

Suatu campuran yang terdiri dari metana (CH₄) dan etena (C₂H₄) dibakar sempurna menghasilkan karbon dioksida  dan air.  Pada suatu percobaan pembakaran 10 mL (T,P) campuran menghasilkan 16 mL (T,P) karbon dioksida. Tentukanlah susunan campuran tersebut.

Solusi :

Dari soal diatas pertama kita buat persaman reaksinya terlebih dahulu

CH₄  +  O₂     —————– >  CO₂ + 2 H₂O

C₂H₄  + 3 O₂   —————– >  2 CO₂ + 2 H₂O

Lalu kita misalkan :

V C₂H₄  =  x mL

V CH₄   =   ( 10 – x ) mL

Maka x mL C₂H₄ akan menghasilkan gas CO₂ sebanyak = 2/1 .  x mL  =  2x mL

Sedangkan  (10 – x ) mL CH₄ akan menghasilkan gas CO₂ sebanyak (10 – x)mL, dikarenakan hasil pembakaran kedua jenis gas adalah 16 mL maka akan didapatkan persamaan sebagai berikut :

2x mL – (10 – x) mL    = 16 mL

2x mL – x mL                 = 16 – 10

X              =  6 mL

Jadi campuran tadi akan menghasilkan gas antara lain 6 mL C₂H₄ dan 4 mL CH₄ ( didapatkan dengan memasukkan harga x kedalam persamaan tiap gas yang telah dibuat di awal ).

E.         Hukum Avogadro ( Hipotesis Avogadro )

Pada tahun 1811 seorang ilmuan dari Italia Amedeo Avogadro mengemukakan bahwasanya partikel unsur tidak harus berupa atom yang berdiri senidri akan tetapi dapat juga berupa gabungan dari beberapa atom yang disebut dengan molekul unsure.

Avogadro mengemukakan suatu hipotesis sebagai berikut “ Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas bervolume sama mengandung jumlah molekul yang sama pula.”

Sebagai contoh saya asumsikan sebagai berikut apabila saya mempunyai 2 buah tempe dan satu buah minyak goreng maka yang terbentuk adalah dua buah tempe goreng. Hipotesis ini menyerupai seperti yang dilakukan oleh Avogadro

Berdasarakan analogi diatas maka Avogadro mengemukakan rumusan tentang hukum Avogadro seperti berikut ini.

(Jumlah molekul x) / (Jumlah molekul y)  = (Volume gas x ) / (volume gas y)

Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas sesuai dengan perbandingan jumlah molekul dan sesuai dengan perbandingan  koefisien reaksinya.

Dari pernyataan diatas maka didapatkan rumus

Volume yang dicari   =   (koefisien yang dicari) / (koefisien yang diketahui)  X  volume yang diketahui

Jumlah molekul yg dicari =  (koefisien yang dicari) / (koefisien yang diketahui)  X  Jumlah molekul yang diketahui

Agar lebih jelas perhatikan contoh soal berikut ini :

Contoh soal 1 :

Sebanyak 35 L gas karbon dioksida mengandung 4,5 x 10²³ molekul pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan :

1. Jumlah molekul 7 L gas hidrogen
2. Volume gas amoniak yang mengandung 9 x 10²³ molekul

Solusi :

1. Jumlah molekul H₂ = (volume H2) / (Volume CO2)  X  jumlah molekul CO2

=  (7 L) / (35 L) X  4,5 x 10²³ molekul

= 0,9 x 10²³ molekul

= 9 x 10²² molekul

Jadi 7 L hidrogen mengandung 9 x 10²² molekul

2. Volume NH₃            =    (jumlah molekul NH3)/(jumlah molekul CO2)   X volume CO₂

=              9 x 10²³ molekul /  4,5 x 10²³ molekul X             35 L

= 70 L

Jadi 9 x 10 ²³ molekul gas amoniak memiliki vlume sebesar 70 L