Hukum Dasar Kimia

A.     Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

Perhatikan reaksi pembakaran kertas. Sepintas lalu dapat kita lihat bahwa massa abu hasil pembakaran lebih kecil daripada massa kertas yang dibakar. Apakah pembakaran kertas disertai pengurangan massa? 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 hukum 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.

Contoh :

hidrogen  + oksigen  Þ  hidrogen oksida 
   (4g)         (32g)                   (36g)

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.

Table 3.4 hasil Analisis terhadap garam dari berbagai daerah

Asal	Massa Garam	Massa Natrium	Massa Klorida	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.

C.      Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay Lussac)

Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas hydrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yaitu 2 : 1. Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay Lussac melakukan percobaan serupa dengan menggunakan berbagai macam gas. Ia menemukan bahwa perbandingan volume gas-gas dalam reaksi selalu merupakan bilangan bulat sederhana.

·       2 volume gas hidrogen + 1 volume gas oksigen -> 2 volume uap air

·       1 volume gas nitrogen + 3 volume gas hidrogen -> 2 volume gas Ammonia

·       1 volume gas hidrogen + 1 volume gas klorin -> 2 volume gas hidrogen klorida.

Percobaan-percobaan Gay Lussac tersebut dapat kita nyatakan dalam persamaanreaksi sebagai berikut.

2 H2(g) + O2(g) -> 2 H2O(l)

N2(g) + 3 H2(g) -> 2 NH3(g)

H2(g) + Cl2(g) -> 2 HCl(g)

Dari percobaan ini, Gay Lussac merumuskan hukum perbandingan volume (hukum Gay Lussac):

“Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat sederhana.“ Hukum perbandingan volume dari Gay Lussac dapat kita nyatakan sebagai berikut. “Perbandingan volume gas-gas sesuai dengan

koefisien masing-masing gas.” Untuk dua buah gas (misalnya gas A dan gas B) yang tercantum dalam satu persamaan reaksi, berlaku hubungan:

Volume A / Volume B = koefisien A / koefisien B

Volume A=koefisien A / koefisien B ×volume B

D.    Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum Dalton)

Hukum Proust dikembangkan lebih lanjut oleh para ilmuwan untuk unsure unsure yang dapat membentuk lebih dari satu jenis senyawa. Salah seorang di antaranya adalah John Dalton (1766 – 1844). Dalton mengamati adanya suatu keteraturan yang terkait dengan perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa. Untuk memahami hal ini, perhatikan tabel hasil percobaan reaksi antara nitrogen dengan oksigen berikut.

Tabel 3.7 Reaksi Antara nitrogen dan Oksigoen

Jenis Senyawa	Massa Nitrogen Yang Direaksikan	Massa Oksigen Yang Direaksikan	Massa Senyawa Yang Terbentuk
Nitrogen monoksida	0,875 gram	1,00 gram	1,875 gram
Nitrogen dioksida	1,75 gram	1,00 gram	2,75 gram

Dengan massa oksigen yang sama, ternyata perbandingan massa nitrogen dalam senyawa nitrogen dioksida dan senyawa nitrogen monoksida merupakan bilangan bulat dan sederhana. Massa Nitrogen dalam senyawa nitrogen dioksida/Massa Nitrogen dalam senyawa nitrogen monoksida = 1,75 gram/ 0,87 gram = 2/1

Berdasarkan hasil percobaannya, Dalton merumuskan hukum kelipatan perbandingan (hukum Dalton) yang berbunyi:”Jika dua jenis unsur bergabung membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika massa-massa salah satu unsur dalam senyawa-senyawa tersebut sama, sedangkan massa-massa unsur lainnya berbeda, maka perbandingan massa unsur lainnya dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana. ”

                                                                            

E.      Hipotesis Avogadro

Mengapa perbandingan volume gas-gas dalam suatu reaksi merupakan bilangan sederhana?   banyak ahli termasuk Dalton dan Gay Lussac gagal menjelaskan hokum perbandingan volume yang ditemukan oleh Gay Lussac. Ketidakmampuan Dalton karena ia menganggap partikel unsur selalu berupa atom tunggal (monoatomik). Pada tahun 1811, Amedeo Avogadro menjelaskan percobaan Gay Lussac. Menurut Avogadro, partikel unsure 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.

Konsep Mol

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan satuan untuk menyebutkan bilangan yang besar untuk mempermudah perhitungan. Sebagai contoh satuan lusin digunakan untuk  menyebutkan benda yang jumlahnya 12 buah.

1 lusin = 12 buah

2 lusin = 2 × 12 = 24 buah

Satuan jumlah zat dalam ilmu kimia disebut mol. Satu mol zat mengandung jumlah partikel yang sama dengan jumlah partikel dalam 12 gram C–12, yaitu 6,02 × 1023 partikel. Jumlah partikel ini disebut sebagai bilangan Avogadro. Partikel zat dapat berupa atom, molekul, atau ion (Martin S. Silberberg, 2000).

Contoh:

• 1 mol besi (Fe) mengandung 6,02 × 10²³ atom besi (partikel unsur besi adalah atom).

• 1 mol air (H₂O) mengandung 6,02 × 10²³ molekul air (partikel senyawa air adalah molekul).

• 1 mol Na⁺ mengandung 6,02 × 10²³ ion Na⁺ (partikel ion Na⁺ adalah ion).

• 5 mol CO₂ mengandung 5 × 6,02 × 10²³ = 3,01 × 10²⁴ molekul CO₂.

• 0,2 mol hidrogen mengandung 0,2 × 6,02 ×10²³ = 1,204 × 10²³ atom hidrogen.