HUKUM-HUKUM DASAR KIMIA

1.      Hukum Kekekalan Massa ( Hukum Lavoisier ).

Lavoisier menyimpulkan bahwa : Jika suatu reaksi kimia dilakukan di ruang tertutup sehingga tidak ada zat-zat yang hilang, maka massa zat-zat sebelum reaksi dan sesudah reaksi tidak berkurang atau tidak bertambah ( tetap ).

Dalam tabung tertutup ditimbang 32 gram belerang dan 63,5 gram tembaga. Setelah dicampur lalu dipanaskan dalam tabung tertutup dan reaksi berjalan sempurna maka terjadi zat baru, yaitu tembaga ( II ) sulfida. Berapa massa zat baru tersebut ?

jawab : 

ternyata massa zat baru tersebut sama dengan massa total zat-zat sebelum reaksi.

Bunyi Hukum Kekekalan Massa :”Jumlah Massa Zat-Zat Sebelum Dan Sesudah Reaksi Adalah Sama ”.

Hukum kekekalan Massa dikemukakan oleh Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Hukum kekekalan massa atau dikenal juga sebagai hukum Lomonosov-Lavoisier adalah suatu hukum yang menyatakan massa dari suatu sistem tertutup akan konstan meskipun terjadi berbagai macam proses di dalam sistem tersebut.                                           Pernyataan yang umum digunakan untuk menyatakan hukum kekekalan massa adalah massa dapat berubah bentuk tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Untuk suatu proses kimiawi di dalam suatu sistem tertutup, massa dari reaktan harus sama dengan massa produk. 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)

            Berdasarkan ilmu relativitas spesial, kekekalan massa adalah pernyataan dari kekekalan energi. Massa partikel yang tetap dalam suatu sistem ekuivalen dengan energi momentum pusatnya. Pada beberapa peristiwa radiasi, dikatakan bahwa terlihat adanya perubahan massa menjadi energi. Hal ini terjadi ketika suatu benda berubah menjadi energi kinetik/energi potensial dan sebaliknya. Karena massa dan energi berhubungan, dalam suatu sistem yang mendapat/mengeluarkan energi, massa dalam jumlah yang sangat sedikit akan tercipta/hilang dari sistem. Namun demikian, dalam hampir seluruh peristiwa yang melibatkan perubahan energi, hukum kekekalan massa dapat digunakan karena massa yang berubah sangatlah sedikit.                 

Contoh

            Hukum kekekalan massa berlaku pada reaksi kimia, dimana massa pereaksi harus sama dengan massa produk. Hukum kekekalan massa dapat terlihat pada reaksi pembentukan hidrogen dan oksigen dari air. Bila hidrogen dan oksigen dibentuk dari 36 g air, maka bila reaksi berlangsung hingga seluruh air habis, akan diperoleh massa campuran produk hidrogen dan oksigen sebesar 36 g. Bila reaksi masih menyisakan air, maka massa campuran hidrogen, oksigen dan air yang tidak bereaksi tetap sebesar 36 g.

Air -> Hidrogen + Oksigen (+ Air)

(36 g)              (36 g)

S_(s) +  O_2(g) →  SO_2(g)

1 mol S bereaksi dengan 1 mol O₂ membentuk 1 mol SO_2. 32 gram S bereaksi dengan 32 gram O₂ membentuk 64 gram SO₂. Massa total reaktan sama dengan massa produk yang dihasilkan.

H_2(g) +  ½ O_2(g) →  H₂O_(l)

1 mol H₂ bereaksi dengan ½ mol O₂ membentuk 1 mol H₂O. 2 gram H₂ bereaksi dengan 16 gram O₂ membentuk 18 gram H₂O. Massa total reaktan sama dengan massa produk yang terbentuk.

a.       Pada wadah tertutup, 4 gram logam kalsium dibakar dengan oksigen, menghasilkan kalsium oksida. Jika massa kalsium oksida yang dihasilkan adalah 5,6 gram, maka berapa massa oksigen yang diperlukan?

Jawab :

m Ca = 4 gram

m CaO = 5,6 gram

m O₂ = ..?

Berdasarkan hukum kekekalan massa :

Massa sebelum reaksi = massa sesudah reaksi

m Ca + m O₂ = m CaO

m O₂    = m CaO – m Ca

= (5,6 – 4,0) gram

= 1,6 gram

Jadi massa oksigen yang diperlukan adalah 1,6 gram.

b.       2g NaOH(s) + 10g CH₃COOH(aq) →12g produk

c.       4g NaOH(s) + 10g CH₃COOH(aq) →14g produk

d.      8g NaOH(s) + 10g CH₃COOH(aq) →18g produk

2.      Hukum Perbandingan Tetap ( Hukum Proust )

Bunyi Hukum Perbandingan Tetap :

” Dalam suatu senyawa, perbandingan massa unsur - unsur penyusunnya selalu tetap ”

Pada percobaan 1 gram hidrogen dicampur dengan 8 gram oksigen hasilnya ialah 9 gram air. Dan ternyata 8 gram oksigen hanya dapat bereaksi dengan 1 gram hidrogen saja.

Data Percobaan Hidrogen dan Oksigen

H2 (gram)	O2 (gram)	H2O (gram)	Sisa H2 (gram)	Sisa O2 (gram)
1	8	9	-	-
2	8	9	1	-
1	10	9	-	2
3	8	9	1	-

Contoh soal :

Jika kita mereaksikan 4 gram hidrogen dengan 40 gram oksigen, berapa gram air yang terbentuk?

jawab :

perbandingan massa hydrogen dengan oksigen = 1:8

perbandingan massa hydrogen dengan oksigen yang dicampurkan = 4:40

karena perbandingan hydrogen dan oksigen =1:8, maka 4 gram hydrogen yang diperlukan 4 × 8 gram oksigen yaitu 32 gram.

Untuk hal ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi semuanya, oksigen masih bersisa sebanyak (40 – 32) gram. Nah, sekarang kita akan menghitung berapa gram air yang terbentuk dari 4 gram hydrogen dan 32 gram oksigen? Tentu saja 36 gram.

Ditulis sebagai	H2 + O2 ® H20
Perbandingan massa	1 gram : 8 gram	9 gram
Jika awal reaksi	4 gram : 40 gram…	gram ?
Yang bereaksi	4 gram : 32 gram	36 gram

Oksigen yang bersisa = 8 gram

3.      Hukum Perbandingan Berganda ( Hukum Dalton )

” Bila unsur-unsur dapat membentuk dua macam senyawa atau lebih, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat  dan sederhana ”

Contoh :

Nitrogen dan oksigen dapat membentuk  senyawa-senyawa N₂O, NO, N₂O₃, dan N₂O₄ dengan komposisi massa terlihat pada tabel berikut.

Tabel perbandingan nitrogen dan oksigen dalam senyawanya.

Senyawa	Massa nitrogen (gram)	Massa oksigen (gram)	perbandingan
N2O	28	16	7:4
NO	14	16	7:8
N2O3	28	48	7:12
N2O4	28	64	7:16

Dari table tersebut, terlihat bahwa bila massa N dibuat tetap (sama), sebanyak 7 gram, maka perbandingan massa oksigen dalam:

N₂O : NO : N₂O₃ : N₂O₄ = 4 : 8 : 12 : 16 atau 1 : 2 : 3 : 4.

4.      Hukum Perbandingan Volume ( Hukum Gay Lussac )

 ” Pada temperatur dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas hasil reaksi merupakan perbandingan bilangan bulat  dan sederhana “

      Pada reaksi zat yang wujudnya gas, perbandingan koefisien reaksi ekuivalen dengan perbandingan volume jika reaksi tersebut

      dilakukan pada temperatur dan tekanan yang sama.

Jawab :

1.      Tulis persamaan reaksi sebagai berikut:

3H₂ (g) + N₂ (g) ® 2 NH₃ (g)

2.      Sesuai dengan hokum Gay Lussac, harga koefisien reaksi dapat dipakai perbandingan volume:

H₂ : N₂ : NH₃ = 3 : 1 : 2

3.      Dengan melihat perbandingan oefien NH₃ dengan H₂, maka dapat ditentukan volume gas NH₃ yang terbentuk yaitu:

atau

Dengan melihat perbandingan koefisien NH­₃  dengan N_2, dapat pula ditentukan volume NH₃ (g) sebagai berikut:

5.      Hipotesis Avogadro

  ”  Gas-gas yang volumenya sama, jika diukur pada temperatur dan tekanan yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama pula ”

Avogadro menjelaskan percobaan Gay Lussac dengan menganggap partikel – partikel gas tidak sebagai atom-atom, tetapi sebagai molekul-molekul

Perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan gas-gas hasil reaksi jika diukur pada temperatur dan tekanan yang sama akan sesuai dengan perbandingan jumlah molekulnya, akan sama dengan perbandingan koefisien reaksinya.

Contoh Soal :

Gas hidrogen direaksikan dengan gas oksigen membentuk 8 liter ( T,P ) uap air. berapa liter gas hidrogen dan gas oksigen dibutuhkan pada reaksi tersebut ?