A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Apabila kita membakar kayu, maka hasil
pembakaran hanya tersisa abu yang massanya lebih ringan dari kayu. Hal ini
bukan berarti ada massa yang hilang. Akan tetapi, pada proses ini kayu bereaksi
dengan gas oksigen menghasilkan abu, gas karbon dioksida, dan uap air. Jika
massa gas karbon dioksida dan uap air yang menguap diperhitungkan, maka hasilnya
akan sama.
Kayu + gas oksigen → abu + gas karbon
dioksida + uap air
Massa (kayu + gas oksigen) = massa (abu
+ gas karbon dioksida + uap air)
Antoine Lavoisier (1743–1794) seorang
pelopor yang percaya pentingnya membuat pengamatan kuantitatif dalam
eksperimen, mencoba memanaskan 530 gram logam merkuri dalam wadah terhubung
udara dalam silinder ukur pada sistem tertutup. Ternyata volume udara dalam
silinder
berkurang 1/5 bagian. Logam merkuri berubah
menjadi merkuri oksida sebanyak 572,4 gram. Besarnya kenaikkan massa merkuri
sebesar 42,4 gram adalah sama dengan 1/5 bagian udara yang hilang yaitu
oksigen.
Logam merkuri + gas oksigen → merkuri
oksida
530 gram + 42,4 gram = 572,4 gram
Antoine Lavoisier (1743–1794) seorang
pelopor yang percaya pentingnya membuat pengamatan kuantitatif dalam
eksperimen, mencoba memanaskan 530 gram logam merkuri dalam wadah terhubung
udara dalam silinder ukur pada sistem tertutup. Ternyata volume udara dalam
silinder
berkurang 
bagian. Logam merkuri berubah menjadi merkuri
oksida sebanyak 572,4 gram. Besarnya kenaikkan massa merkuri sebesar 42,4 gram adalah
sama dengan 
bagian udara yang
hilang yaitu oksigen.
bagian. Logam merkuri berubah menjadi merkuri
oksida sebanyak 572,4 gram. Besarnya kenaikkan massa merkuri sebesar 42,4 gram adalah
sama dengan bagian udara yang
hilang yaitu oksigen.
Logam merkuri + gas oksigen → merkuri
oksida
530 gram + 42,4 gram = 572,4 gram
Antoine Laurent
Lavoisier telah
menyelidiki massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi. Lavoisier menimbang zat
sebelum bereaksi, kemudian menimbang hasil reaksinya. Ternyata massa zat
sebelum dan sesudah reaksi selalu sama. Lavoisier menyimpulkan hasil penemuannya
dalam suatu hokum yang disebut hukum kekekalan massa: “Dalam
sistem tertutup, massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama“.
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 (Fe2O3(s))
yang massanya sama dengan massa besi dan oksigen mula-mula.
Fe(s) + O2(g) → Fe2O3(s)
Contoh soal:
Sebanyak 1,2 gram magnesium dibakar
dengan oksigen menghasilkan magnesium oksida sesuai persamaan reaksi: 2Mg(s) +
O2(g) → 2MgO(s).
Jika massa magnesium oksida yang
dihasilkan sebanyak 2 gram, tentukan massa oksigen yang bereaksi!
Penyelesaian:
Diketahui:
Massa Mg = 1,2 gram
Massa MgO = 2 gram
Ditanyakan : massa gas O2
yang bereaksi= …?
Jawab:
Menurut hukum Lavoisier (hokum kekekalan
massa), massa zat-zat sebelum reaksi sama dengan massa setelah reaksi reaksi.
Massa Mg + massa O2 = massa
MgO
1,2 gram + massa O2 = 2
gram
Massa O2 = 2 gram – 1,2 gram = 0,8 gram
Jadi, massa O2 yang bereaksi
adalah 0,8 gram
B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)
Pada tahun 1799, Joseph Louis Proust menemukan
satu sifat penting dari senyawa, yang disebut hukum perbandingan tetap.
Berdasarkan penelitian terhadap berbagai senyawa yang dilakukannya, Proust
menyimpulkan bahwa “Perbandingan massa unsur-unsur dalam satu senyawa adalah
tertentu
dan tetap.“ Senyawa yang sama meskipun
berasal dari daerah berbeda atau dibuat dengan cara yang berbeda ternyata
mempunyai komposisi yang sama. Contohnya, hasil analisis terhadap garam natrium
klorida dari berbagai daerah sebagai berikut.
Tabel
1. Hasil Analisis Terhadap garam dari berbagai daerah (Utami, et al. ,
2009: 82)
Asal
|
Massa garam
|
Massa Natrium
|
Massa klorida
|
Perbandingan massa Na : Cl
|
Indramayu
|
2 gram
|
0,786 gram
|
1,214 gram
|
1 : 1,54
|
Madura
|
1,5 gram
|
0,59 gram
|
0,91 gram
|
1 : 1,54
|
impor
|
2,5 gram
|
0,983 gram
|
1,517 gram
|
1 : 1,54
|
Sebagaimana ditunjukkan dalam
perhitungan di atas, bahwa perbandingan massa Na terhadap Cl ternyata tetap,
yaitu 1 : 1,54. Jadi, senyawa tersebut memenuhi hukum Proust
Contoh menentukan perbandingan massa
unsur-unsur dalam senyawa sebagai berikut.
Tabel 2 menunjukkan data hasil percobaan
reaksi besi dengan belerang membentuk senyawa besi sulfida (FeS).
Tabel
2. Perbandingan Massa Besi dan Massa Belerang dalam FeS (Utami, et al. ,
2009: 82)
No.
|
Massa Besi (Fe) yang Direaksikan
|
Belerang (S) yang Direaksikan
|
Massa Massa FeS yang Terbentuk
|
Perbandingan Massa Fe dan S pada FeS
|
1.
|
0,42 gram
|
0,24 gram
|
0,66 gram
|
7 : 4
|
2.
|
0,49 gram
|
0,28 gram
|
0,77 gram
|
7 : 4
|
3.
|
0,56 gram
|
0,32 gram
|
0,88 gram
|
7 : 4
|
4.
|
0,71 gram
|
0,40 gram
|
1,11 gram
|
7 : 4
|
Berdasarkan data tersebut ternyata
perbandingan massa besi dan belerang pada senyawa besi sulfida (FeS) selalu
tetap, yaitu 7 : 4.
Tahun 1799 Joseph Proust melakukan
percobaan dengan mereaksikan hidrogen dan oksigen. Ternyata hidrogen dan
oksigen selalu bereaksi membentuk air dengan perbandingan massa yang tetap
yaitu 1 : 8.
Tabel 3. Perbandingan
massa hidrogen dan oksigen membentuk air (Harnanto, 2009: 79)
Massa
hidrogen
yang
direaksikan
(gram)
|
Massa
oksigen
yang
direaksikan
(gram)
|
Massa
air
(gram)
|
Sisa
hidrogen
atau
oksigen
(gram)
|
1
|
8
|
9
|
0
|
2
|
8
|
9
|
1 gram hidrogen
|
1
|
9
|
9
|
1 gram oksigen
|
2
|
16
|
18
|
0
|
Menurut Proust
Contoh:
Gas Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2)
akan bereaksi membentuk air. Perbandingan massa atom hidrogen dengan massa atom
oksigen dalam air adalah 1:8. Jika diketahui massa hidrogen yang bereaksi
sebanyak 10 gram. Berapa massa air (H2O) yang dihasilkan?
Penyelesaian:
Diketahui: Perbandingan massa atom H : O dalam air = 1:8
Massa Hidrogen
yang bereaksi = 10 gram
Ditanyakan:
Massa H2O yang dihasilkan = …?
Jawab:
Terlebih dahulu kita cari massa oksigen dengan persamaan
Massa air yang dihasilkan = massa Hidrogen + massa
Oksigen
Massa air yang dihasilkan = 10 gram + 80 gram
Massa air yang dihasilkan = 90 gram
C. Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac)
Di awal tahun 1781 Joseph Priestley
(1733–1804) menemukan hidrogen dapat bereaksi dengan oksigen membentuk air, kemudian Henry Cavendish (1731–1810)
menemukan volume hidrogen dan oksigen yang bereaksi membentuk uap air mempunyai
perbandingan 2 : 1. Dilanjutkan William Nicholson dan Anthony Carlise berhasil
menguraikan air menjadi gas hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis.
Ternyata perbandingan volume hidrogen dan oksigen yang terbentuk 2 : 1. Pada
tahun 1808 Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850) berhasil mengukur volume uap air
yang terbentuk, sehingga diperoleh perbandingan volume hidrogen : oksigen : uap
air = 2 : 1 : 2.
Gambar 1.
Elektrolisis Air
(Sumber: Ensiklopedi
Sains dan Kehidupan dalam Harnanto et al., 2009: 82)
Gas hidrogen + gas oksigen → uap air
2H2(g)
+ O2(g)
→ 2H2O(g)
Perbandingan tersebut berupa bilangan
bulat sederhana. Berdasarkan hasil percobaan ini, Gay-Lussac menyimpulkan bahwa:
Bunyi Hukum Gay Lussac (Hukum Perbandingan
Volume)
Pada
suhu dan tekanan yang sama, volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas
hasil reaksi berbanding sebagai
bilangan bulat sederhana.
|
Sehingga, dapat dirumuskan untuk mencari volume digunakan
persamaa
 |
Atau
Untuk dua buah gas (misalnya gas A dan
gas B) yang tercantum dalam satu persamaan reaksi, berlaku hubungan:
Contoh
soal:
1.
Sebanyak
2,3 liter gas A bereaksi dengan 1,15 liter gas B menghasilkan 3,45 liter gas C.
Jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama, apakah reaksi ini sesuai dengan
Hukum Perbandingan Volume?
Jawab:
Perbandingan
volume gas A : B : C = 2,3 : 1,15 : 3,45
Perbandingan
volume gas A : B : C = 2 : 1 : 3
Perbandingan
volume gas A : B : C merupakan bilangan bulat sederhana maka reaksi di atas
sesuai Hukum Perbandingan Volume.
2.
Pada
suhu tertentu 6 liter gas nitrogen direaksikan dengan gas hidrogen menghasilkan
gas amonia. Jika pengukuran dilakukan pada suhu dan tekanan yang sama, maka
tentukan:
a.
persamaan reaksi setaranya;
b.
volume gas hidrogen yang bereaksi;
c. volume gas amonia
yang terbentuk!
Penyelesaian:
Diketahui:
V gas N2 = 6
L
Ditanyakan:
a.
Persamaan
reaksi setara=….?
b.
Vgas
H2 bereaksi
c.
Vgas
NH3 yang terbentuk = ….?
Jawab:
a. Persamaan
reaksi setara
N2(g)
+ 3H2(g) → 2NH3(g)
Perbandingan
koefisien = N2 : H2 : NH3 = 1 : 3 : 2
b. Vgas H2
yang bereaksi
c. Vgas NH3
yang terbentuk
D. Hipotesis Avogadro
Pada tahun 1811, Amedeo Avogadro menjelaskan
percobaan Gay Lussac. Menurut Avogadro, partikel unsur tidak selalu berupa atom
tunggal (monoatomik), tetapi berupa 2 atom (diatomik) atau lebih (poliatomik).
Avogadro menyebutkan partikel tersebut sebagai molekul.
Gay Lussac:
2 volume gas hidrogen + 1 volume gas
oksigen → 2 volume uap air
Avogadro:
2 molekul gas hidrogen + 1 molekul gas oksigen → 2 molekul
uap air
Dari sini Avogadro mengajukan
hipotesisnya yang dikenal hipotesis Avogadro yang berbunyi:
“Pada suhu dan
tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama
akan
mengandung jumlah molekul yang sama pula.”
|
Jadi, perbandingan volume gas-gas itu
juga merupakan perbandingan jumlah molekul yang terlibat dalam reaksi. Dengan
kata lain perbandingan volume gas-gas yang bereaksi sama dengan koefisien
reaksinya (Martin S. Silberberg, 2000). Marilah kita lihat bagaimana hipotesis
Avogadro dapat menjelaskan hukum perbandingan volume dan sekaligus dapat
menentukan rumus molekul berbagai unsur dan senyawa.
Contoh Soal:
Gas nitrogen dan gas hidrogen dapat
bereaksi membentuk gas amoniak (NH3) pada keadaan tekanan dan suhu
yang sama. Jika 40 molekul gas nitrogen, berapa molekul gas hidrogen yang
diperlukan dan berapa molekul gas NH3 yang dihasilkan?
Penyelesaian:
Diketahui: Jumlah molekul gas Nitrogen
(N2) = 40 molekul
Ditanyakan:
Jumlah molekul gas H2 yang
diperlukan = ….?
Jumlah molekul gas NH3 yang
dihasilkan = ….?
Jawab:
Persamaan Reaksi : N2(g) + 3H2(g) →2NH3(g)
Perbandingan koefisien : 1 :
3 : 2
Perbandingan volume : 1 vol : 3 vol : 2 vol
Anda dapat menonton video praktikum Hukum Lavoisier dan Gay Lussac berikut.
Daftar Pustaka.
Poppy K. Devi. 2009. Kimia 1: Kelas X SMA dan MA.
Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional
Purba,
Michael. 2017. Kimia untuk SMA/MA Kelas X
Kelompok Peminatan Matematika dan Ilmu-illmu Alam. Jakarta: Erlangga.
Suyahni,
Enik. 2001. Bank Soal CMS (Cepat Menguasai Soal) KIMIA SMA/MA Kelas X, XI,
XII. Jakarta: Bumi Aksara
Utami, Budi et al. 2009. Kimia 1 : Untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta
: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional
0 comments:
Post a Comment