Hukum Dasar Kimia

A.    Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) melakukan beberapa penelitian terhadap terhadap proses pembakaran beberapa zat. Dalam percobaan tersebut diamati proses reaksi antara raksa (merkuri) dengan oksigen untuk membentuk merkuri oksida yang berwarna merah dan diperoleh data sebagai berikut:

Logam Merkuri + gas oksigen   →    merkuri oksida

   530 gram         42,4 gram                 572, 4 gram

Jika merkuri oksida dipanaskan akan menghasilkan logam merkuri dan gas oksigen

Merkuri oksida   →     logam merkuri     +  gas oksigen

  572,4 gram                42,4 gram               530 gram

Dari hasil percobaan itu, maka Lavoisier mengemukakan hukum kekekalan massa atau hukum Lavoisier yang menyatakan bahwa:

Didalam suatu reaksi kimia, massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama

Contoh:

1.     logam magnesium seberat 4 gram dibakar dengan gas oksigen akan menghasilkan magnesium oksida padat. Jika massa oksigen yang digunakan 6 gram, berapakah massa magnesium oksida yang dihasilkan?

 Jawab:

Logam magnesium    +   gas oksigen   →    magnesium oksida

 4 gram                             6 gram                    10 gram

2.     Sejumlah logam besi dipijarkan dengan 3,2 gram belerang menghasilkan 8,8 gram senyawa besi(II)sulfida. Berapa gram logam besi yang telah bereaksi?

Jawab:

Logam Besi    +       belerang            →    besi(II)sulfida

          . . .                         . . .                              . . .

          . . .  gram               . . .   gram                   . . . gram

       

B.     HukumPerbandingan Tetap (Hukum Proust)

Joseph Proust (1754-1826) melakukan eksperimen, yaitu mereaksikan unsur hidrogen dan unsur oksigen.

Hasil eksperimen Proust

Massa hidrogen yang direaksikan (gram)	Massa oksigen yang direaksikan (gram)	Massa air yangterbentuk (gram)	Sisa hidrogen atau oksigen (gram)	Perbandingan Hidrogen : oksigen
1 2 1 2	8 8 9 16	9 9 9 18	0 1 gram hidrogen 1 gram oksigen 0	1 : 8 1 : 8 1 : 8 1 ; 8

Ia menemukan bahwa unsur hidrogen dan unsur oksigen selalu bereaksi membentuk senyawa air dengan perbandingan massa yang selalu tetap, yakni 1 : 8  

            Massa hidrogen  : massa oksigen   =  1 : 8

Contoh:

1.     Bila logam magnesium dibakar dengan gas oksigen akan diperoleh senyawa magnesium oksida. Hasil percobaan tertera pada tabel berikut:      

Massa magnesium (gram)	Massa oksigen (gram)	Massa magnesium oksida (gram)	Sisa magnesium atau oksigen (gram)
45 12 6 45	8 20 40 16	20 20 10 40	33 gram magnesium 12 gram oksigen 36 gram oksigen 21 gram magnesium

Apakah data diatas menunjukkan berlakunya hukum perbandingan tetap (Proust)?. Jika berlaku berapa perbandingan massa magnesium dan oksigen dalam senyawa magnesium oksida?

Jawab:

Massa magnesium (gram)	Massa oksigen (gram)	Massa magnesium oksida (gram)	Perbandingan Magnesium : oksigen
12 12 6 24	8 8 4 16	20 20 10 40	3 : 2 3 : 2 3 : 2 3 : 2

2.     Perbandingan massa unsur oksigen dan hidrogen dalam senyawa air adalah 8 : 1. Jika 100 gram unsur oksigen dan 3 gram unsur hidrogen bergabung membentuk senyawa (air), berapa massa  air yang dihasilkan?, apakah ada zat yang bersisa? Kalau ada berapakah jumlahnya?

·         Jika semua unsur O habis,   maka H yang diperlukan             = 100 gram = 12,5 gram ·         Jika semua unsur H habis,   maka O yang diperlukan             = 3 gram    =  24 gram

Jawab:

                               Massa O   :   Massa H

                         8        :        1

Mula-mula     100 gram       3 gram

Bereaksi         24 gram       3 gram

      Bersisa         76  gram            -

      Massa air yang terbentuk =   24 + 3  =  27 gram

      Zat yang bersisa adalah oksigen sebayak 76 gram

      

C.     Hukum Kelipatan Berganda (Hukum Dalton)

Hukum Proust dikembangkan lebih lanjut oleh para ilmuwan untuk unsur-unsur yang dapat membentuk lebih dari 1 jenis senyawa. Salah seorang diantaranya adalah John Dalton (1766-1844). Dalton mengamati adanya suatu keteraturan yang terkait dengan perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa.

Hasil percobaan Dalton

Jenis senyawa	Massa nitrogen yang direaksikan	Massa oksigen yang direaksikan	Massa senyawa yang terbentuk
Nitrogen monoksida Nitrogen dioksida	0,875 gram 1,75 gram	1,00 gram 1,00 gram	1, 875 gram 2,75 gram

=   =

Dengan massa oksigen sama, ternyata perbandingan massa nitrogen dalam senyawa nitrogen di oksida dan nitrogen monoksida adalah …..

  Massa nitrogen dalam senyawa nitrogen dioksida  

Massa nitrogen dalam senyawa nitrogen monoksida

Berdasarkan hasil percobaannya, Dalton menemukan Hukum Kelipatan berganda (Hukum Dalton) yang berbunyi:

Jika dua unsur bergabung membentuk lebih dari satu jenis senyawa, dan jika massa-massa salah satu unsur-unsur dalam senyawa tersebut sama, sedangkan massa-massa unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat sederhana.

Contoh:

1. Seorang ahli kimia mereaksikan unsur karbon dan unsur oksigen. Massa karbon yang direaksikan tetap, sedangkan massa oksigen yang divariasi. Diakhir reaksi, ia memperoleh dua jenis senyawa yang berbeda. Komposisi karbon dan oksigen dalam senyawa pertama adalah 42,9% karbon dan 57,1% oksigen. Sedangkan komposisi pada senyawa kedua adalah 27,3c% dan 72,2%. Tunjukkan bahwa perbandingan massa unsur oksigen dalam kedua senyawa ini sesuai dengan Hukum kelipatan Berganda?

Jawab:

Umpama terdapat 100 gram senyawa I dan 100 gram senyaw II

Jenis senyawa	Massa senyawa	Massa karbon	Massa oksigen	Massa karbon : massa oksigen
Senyawa I Senyawa II	100 gram 100 gram	42,9 gram 27,3 gram	57,1 gram 72,7 gram	42,9 : 57,1  =  1  : 1,33 27,3 : 72,7  =  1  : 2,66

Perbandingan massa oksigen dalam kedua senyawa  =  

	=    =

Perbandingan oksigen dalam senyawa II

Perbandingan oksigen dalam senyawa I

Perbandingan massa oksigen dalam kedua senyawatersebut adalah bilangan bulat sederhana, sesuai dengan Hukum Kelipatan Berganda

2. Reaksi antara unsur belerang dan unsur oksigen menghasilkan dua jenis senyawa dengan komposisi seperti tertera pada tabel berikut. Tunjukkan bahwa perbandingan massa oksigen dalam kedua senyawa sesuai dengan hukum kelipatan Perbandingan.

Jenis senyawa	Unsur belerang	Unsur oksigen
Senyawa I Senyawa II	50% 40%	50% 60%

Jawab :

Jenis senyawa	Unsur belerang	Unsur oksigen	Perb. Belerang : oksigen	Jika oksigen tetap
Senyawa I Senyawa II	50% 40%	50% 60%	1 : 1 2 : 3	2 : 2 2 : 3

Jika belerangnya tetap, perbandingan massa oksigen dalam senyawa II dan senyawa I adalah      2 : 3

D.    Hukum Perbandingan Volume (hukum Gay Lussac)

Dikemukakan oleh Joseph Gay Lussac (1778-1850), ia berhasil melakukan eksperimen terhadap sejumlah gas dan memperoleh data sebagai berikut:

2 liter gas hidrogen + 1 liter gas oksigen  → 2 liter uap air

1 liter gas nitrogen + 3 liter gas hidrogen  → 2 liter gas amonia

1 liter gas hidrogen + 1 liter gas hidrogen  → 2 liter gas hidrogen klorida

Dari percobaan ini gay Lussac merumuskan hukum perbandingan Volume yang berbunyi:

Pada suhu dan tekanan yang sama, volum gas-gas yang bereaksi dan volum gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat sederhana

Jika dihubungkan dengan koefisien reaksi, maka

Hidrogen    +     oksigen   →    uap air

     H₂         +         O₂       →      H₂O    

Setarakan   :        2 H₂         +         O₂       →      2H₂O  

Perb. Koef  :            2           :          1          :           2

Gay lussac   :      2 liter        :        1  liter   :        2 liter

Perb. Volum :           2           :          1          :            2

Kesimpulan :

                  Perb. Koef = perb. Volume

                    =   

Contoh:

1.     Pada reaksi: N₂ (g)  +   3 H₂ (g)    →     2 NH₃ (g), apabila tiap-tiap gas diukur pada suhu dan tekanan yang sama, bagaimanakah perbandingan gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi?

Jawab :

N₂ (g)  +   3 H₂ (g)    →     2 NH₃ (g)

            Perb. Koef   :        1       :       3            :          2

            Perb.volume :        1       :       3            :          2

2.     Gas hidrogen  yang volum nya 10 liter direaksikan dengan gas oksigen yang volumnya 10liter membentuk uap air dengan persamaan reaksi:

H­₂ (g)        +       O₂ (g)      →      H₂O (g)

Bila diukur pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volum maksimum uap air yang dapat dihasilkan?

Jawab:

  H­₂ (g)        +       O₂ (g)      →      H₂O (g)

            Setarakan   :    2H­₂ (g)        +       O₂ (g)      →    2 H₂O (g)

Perb. Koef   :        2          :          1            :          2

Volume         :    10 liter     :         10 liter             ?

Bereaksi      :        . . .                    . . .                   . . .

E.     Hipotesis Avogadro

Hasil percobaan Gay Lussac menunjukkan:

1  Volum  hidrogen  +  1   volum klorin  →    2 volum hidrogen klorida,   

1 liter    hidrogen    +  1   liter   klorin →    2 liter hidrogen klorida,  jika dianggap atom maka,

1  atom hidrogen     +  1 atom korin     →    2  atom hidrogen klorida,  

jika diterapkan pada hidrogen dan oksigen, maka…

2 volum hidrogen  + 1 volum oksigen     →   2 volum air,

2 liter hidrogen   +  1 liter oksigen       →    2 liter air,

1 liter  hidrogen   +  ½ liter oksigen      →    1 liter air, jika dianggap atom, maka

1 atom hidrogen   +  ½ atom hidrogen   →    1 atom air

        Konsep setengah atom bertentangan dengan teori atom dalton, untuk menghindari hal tesebut amanda avogadro mengusulkan,

                  Gas hidrogen   +  gas oksigen  →  air

                     2 molekul        1 molekul          2 molekul

                     1 molekul        ½ molekul          1 molekul

Hipotesis Avogadro,

“Pada suhu dan tekanan yang sama semua gas yang volumnya sama akan mengandung jumlah molekul yang sama”

Menurut Avogadro unsur yang berwujud gas umumnya merupakan molekul dwiatom atau di atom

Gas hidrogen    +    gas oksigen     →     uap air

1 molekul               1  molekul               2 molekul

Perb. Molekul :        1                :               1             :             2

Perb. Koef     :         1                :               1             :             2

Kesimpulan:

“jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volum gas-gas yang bereaksi dan gas-gas hasil reaksi akan sama dengan perbandingan jumlah molekulnya dan sama pula dengan perbandingan koefisiennya”

 Sehingga:

  =    = 

Contoh:

Pada suhu dan tekanan tertentu setiap 1 liter gas nitrogen akan tepat bereaksi dengan 3 liter gas hidrogen membentuk 2 liter gas amonia, tentukan rumus molekul amonia,

Jawab:

Gas nitrogen   +   gas hidrogen     →   amonia

                        N₂  (g)      +     3 H₂ (g)           →     2 N_xH_y (g)

Jumlah atom:

                    N,      2                                    =          2x,    X  =  1                                         

                    H,      2×3                                =          2y,    Y  =   6/2

                                                                                            =    3

Jadi rumus nya, N_xH_y    ≈   N₁H₃   atau NH₃

Latihan

1. Bila 18 gram glukosa dibakar dengan oksigen dihasilkan 26,4 gram gas karbondioksida dan 10,8 gram uap air. Berapa gram oksigen yang diperlukan pada pembakaran tersebut?

2. Perbandingan massa karbon terhadap oksigen dalam karbon dioksida adalah 3 : 8. berapa gram karbon dioksida dapat dihasilkan apabila direaksikan:

a.     6 gram karbon dengan 16 gram oksigen

b.     6 gram karbon dengan 8 gram oksigen

c.     3 gram karbon dengan 10 gram oksigen

d.     6 gram karbon dengan 10 gram oksigen

3. Dalam  senyawa AB perbandingan massa A : massa B = 2 : 1. jika terdapat 120 gram senyawa AB, tentukan massa masing-masing unsur dalam senyawa tersebut.

4. Unsur X dan Y membentuk dua senyawa masing-masing mengandung  60% dan 50% unsur X, tentukan perbandingan massa unsur Y pada X tetap.

5. Setiap 2 liter gas nitrogen tepat habis bereaksi dengan 3 liter gas oksigen dan dihasilkan 1 liter gas oksida nitrogen. Jika volum diukur pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan rumus molekul oksida nitrogen tersebut.
6. Gas hidrogen yang volumnya 10 liter direaksikan dengan gas oksigen yang volumnya 10 liter membentuk uap air dengan persamaan reaksi :

H₂ (g)     +    O₂ (g)    →H₂O (g)

Bila volum diukur pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volum maksimum uap air yang dihasilkan?

7. Berapa liter gas oksigen yang diperlukan untuk membakar 5 liter gas butana (C₄H₁₀) agar semua gas butana tersebut habis bereaksi.

Reaksi yang terjadi:

C₄H₁₀ (g)   +  O₂ (g)   →   CO₂  (g)   +    H₂O  (g)