Hukum dasar kimia adalah teori yg merumuskan fakta-fakta empiris dr berbagai observasi & eksperimen kimia berulang-ulang memakai metode ilmiah. Hukum-aturan dasar kimia penting untuk dipahami sebelum mempelajari faktor kuantitatif & kualitatif ilmu kimia. Aspek kuantitatif mencakup keterkaitan jumlah zat-zat yg terlibat dlm reaksi kimia. Aspek kualitatif meliputi penentuan zat.
Daftar Isi
1. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Berdasarkan pengamatan kuantitatif terhadap eksperimen-eksperimen kimia yg dilakukannya, Antoine Laurent Lavoisier memperoleh bahwa: “Dalam sistem tertutup, massa zat sebelum & sehabis reaksi adalah sama”. Dengan kata lain, dlm reaksi kimia atom-atom tak dimusnahkan, tak diciptakan, ataupun diubah menjadi atom lain, namun hanya mengalami pergeseran susunan menjadi partikel zat yg berlawanan.
Dari eksperimen-eksperimen tersebut, Lavoisier pula memperoleh peranan gas oksigen dlm reaksi-reaksi pembakaran. Massa gas oksigen yg bereaksi dlm reaksi pembakaran pula perlu dipertimbangkan. Gas-gas yg terlibat dlm sebuah reaksi kimia sebagai pereaksi ataupun hasil reaksi pula memiliki massa yg harus ikut dipertimbangkan dlm pengamatan kuantitatif setiap reaksi dlm eksperimen kimia.
Pada eksperimen reaksi pemanasan 572,4 g calx merkuri (HgO) menghasilkan 530 g logam merkuri (Hg) & 42,4 g gas oksigen (O2), terlihat bahwa total massa zat sebelum reaksi (572,4 g) sama dgn total massa zat sesudah reaksi (530 g + 42,4 g). Hal ini sesuai dgn hukum kekekalan massa, di mana pada reaksi kimia tak terjadi pergeseran massa.
2. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Pada tahun 1799, Joseph Louis Proust memperoleh bahwa: “Perbandingan massa komponen-unsur dlm sebuah senyawa adalah tertentu & tetap”. Suatu senyawa yg sama walaupun dihasilkan dr reaksi kimia yg berlawanan pula akan mempunyai komposisi bagian yg sama.
Pada eksperimen reaksi bagian hidrogen (H2) dgn komponen oksigen (O2) membentuk senyawa air (H2O), diperoleh bahwa perbandingan massa hidrogen dgn massa oksigen yg bereaksi senantiasa tetap, yakni 1 : 8.
| massa hidrogen yg direaksikan | massa oksigen
yang direaksikan |
massa air
yang terbentuk |
massa pereaksi
yang tersisa |
massa H2 : massa O2
yang bereaksi |
| 1 g | 8 g | 9 g | − | 1 : 8 |
| 1 g | 9 g | 9 g | 1 g oksigen | 1 : (9 – 1) = 1 : 8 |
| 2 g | 8 g | 9 g | 1 g hidrogen | (2 − 1) : 8 = 1 : 8 |
| 2 g | 16 g | 18 g | − | 2 : 16 = 1 : 8 |
| 5 g | 24 g | 27 g | 2 g hidrogen | (5 – 2) : 24 = 1 : 8 |
3. Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)
Senyawa merupakan zat yg terbentuk dr campuran dua atau lebih komponen berlainan dgn komposisi tertentu & tetap. Gabungan dr dua bagian berlawanan memungkinkan dibentuknya beberapa senyawa yg berlainan komposisi masing-masing unsurnya. Misalnya, komponen karbon (C) & bagian oksigen (O) mampu bergabung membentuk senyawa CO & CO2.
John Dalton memperhatikan adanya suatu pola keteraturan terkait dgn perbandingan bagian dlm senyawa-senyawa tersebut. Pola keteraturan tersebut kemudian dirumuskan selaku Hukum Kelipatan Perbandingan yg berbunyi: “Bila dua unsur mampu membentuk lebih dr satu senyawa & bila massa salah satu unsur tersebut dlm senyawa-senyawa tersebut adalah sama, maka perbandingan massa unsur yg lain dlm senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat & sederhana”.
Sebagai contoh, bagian welirang & komponen oksigen dapat membentuk dua jenis senyawa. Komposisi senyawa I yakni 50% sulfur & 50% oksigen. Komposisi senyawa II yakni 40% belerang & 60% oksigen.
| massa senyawa | massa belerang | massa oksigen | perbandingan massa
sulfur : oksigen |
|
| senyawa I | 100 g | 50 g | 50 g | 50 : 50 = 1 : 1 |
| senyawa II | 100 g | 40 g | 60 g | 40 : 60 = 1 : 1,5 |
Jika dimisalkan masing-masing terdapat 100 g senyawa I & senyawa II, terlihat bahwa perbandingan massa sulfur dgn massa oksigen pada senyawa I & senyawa II berturut-turut adalah 1 : 1 & 1 : 1,5. Bila massa belerang dlm senyawa I & senyawa II adalah sama, misalnya sama-sama sebanyak 1 g, maka perbandingan massa oksigen dlm senyawa I dgn senyawa II yaitu 1 g : 1,5 g atau sama dgn 2 : 3. Nilai perbandingan massa bagian oksigen dlm senyawa I dgn senyawa II tatkala massa komponen belerang dlm senyawa I & senyawa II sama tersebut merupakan bilangan lingkaran & sederhana. Hal ini menunjukkan bahwa kedua senyawa tersebut menyanggupi Hukum Kelipatan Perbandingan.
4. Hukum Perbandingan Volum (Hukum Gay-Lussac)
Berdasarkan hasil eksperimen terhadap banyak sekali reaksi kimia dr gas-gas, Joseph Louis Gay-Lussac menyimpulkan bahwa: “Pada suhu & tekanan yg sama, volum gas-gas yg bereaksi & volum gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan lingkaran & sederhana”. Ia menemukan bahwa bila diukur pada suhu & tekanan yg sama, untuk setiap dua satuan volum gas hidrogen (H2) yg bereaksi dgn satu satuan volum gas oksigen (O2) akan menghasilkan dua satuan volum uap air (H2O). Hasil ini menawarkan bahwa perbandingan volum gas hidrogen : oksigen : uap air adalah 2 : 1 : 2 yg merupakan bilangan bulat & sederhana. Namun, aturan perbandingan volum tersebut hanya berlaku untuk reaksi-reaksi dlm wujud gas saja.
5. Hipotesis Avogadro (Hukum Avogadro)
Hasil eksperimen Gay-Lussac wacana perbandingan volum gas sebagai bilangan bundar sederhana tak dapat diterangkan dgn teori atom Dalton. Dalton gagal menerangkan perbandingan volum gas hidrogen & gas oksigen yg menciptakan uap air yaitu 2 : 1 : 2. Menurut teori atom Dalton, perbandingan volum gas hidrogen : oksigen : uap air seharusnya 1 : 1 : 1. Hal ini dikarenakan perkiraan Dalton bahwa partikel bagian senantiasa berupa atom tunggal (monoatomik).
Pada tahun 1811, Amedeo Avogadro menyatakan bahwa partikel komponen tak mesti selalu berupa atom tunggal (monoatomik), tetapi mampu berbentukdua atom (diatomik) atau lebih (poliatomik). Partikel komponen yg terdiri dr dua atom atau lebih tersebut disebutnya sebagai molekul unsur. Berdasarkan hal tersebut, Avogadro mengajukan sebuah hipotesis yg dikenal dgn Hipotesis Avogadro (kadang disebut pula Hukum Avogadro), yg berbunyi: “Pada suhu & tekanan yg sama, semua gas yg volumnya sama akan mengandung jumlah molekul yg sama pula”. Jadi, perbandingan volum gas-gas akan sama dgn perbandingan jumlah molekul gas-gas tersebut. Dengan kata lain, nilai perbandingan volum gas-gas yg terlibat dlm reaksi sama dgn koefisien reaksi masing-masing gas dlm persamaan reaksi. Untuk lebih jelasnya, amati ilustrasi berikut.
Contoh Soal Hukum Dasar Kimia & Pembahasan
Sebanyak 50 mL (100°C, 1 atm) gas dinitrogen pentaoksida terurai menjadi 100 mL (100°C, 1 atm) gas nitrogen dioksida & 25 mL (100°C, 1 atm) gas oksigen.
a. Apakah hasil percobaan tersebut memenuhi aturan perbandingan volum?
b. Berapa banyak gas nitrogen dioksida & oksigen yg dapat dihasilkan jika 0,4 L (100°C, 1 atm) gas dinitrogen pentaoksida terurai?
Pembahasan:
a. Perbandingan volum gas-gas yg terlibat dlm reaksi
gas dinitrogen pentaoksida → gas nitrogen dioksida + gas oksigen
50 mL : 100 mL : 25 mL
2 : 4 : 1
Ya, memenuhi aturan perbandingan volum, karena nilai perbandingan volum gas-gas tersebut bilangan bundar & sederhana.
b. Perbandingan volum gas dinitrogen pentaoksida : gas nitrogen dioksida : gas oksigen = 2 : 4 : 1
untuk 0,4 L gas dinitrogen pentaoksida yg terurai akan dihasilkan:
volum gas nitrogen dioksida .
volum gas oksigen .
Referensi:
Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2009. Kimia Sekolah Menengan Atas & MA untuk Kelas X Jilid 1. Jakarta: Esis
Purba, Michael. 2007. Kimia 1B untuk Sekolah Menengan Atas Kelas XII. Jakarta: Erlangga
Sudarmo, Unggul. 2007. Kimia SMA 1 untuk Sekolah Menengan Atas Kelas X. Jakarta: Phibeta
Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.
Alumni Kimia FMIPA UI
Materi Wargamasyarakat.org yang lain: