Hukum-Hukum Dasar Kimia

Salah satu hal yang dipelajari di ilmu kimia adalah tentang perubahan dari suatu materi. Perubahan materi secara kimiawi lebih dikenal sebagai reaksi kimia. Yang dimaksud reaksi kimia adalah proses pemutusan ikatan antar atom zat-zat pereaksi atau reaktan dan pembentukan ikatan atom zat hasil reaksi atau produk. Terjadinya reaksi kimia biasanya ditandai dengan adanya perubahan pada zat-zat yang bereaksi. Perubahan tersebut dapat berupa perubahan wujud, perubahan warna, perubahan bau, perubahan rasa, dan perubahan suhu. Contoh : makanan yang basi akan mengalami perubahan rasa, perubahan bau, perubahan wujud, perubahan warna dari kondisi sebelumnya.

Terjadinya reaksi kimia ini jika dipelajari dan dimanfaatkan bisa mendatangkan keuntungan. Oleh karena itu, para ilmuwan sejak dahulu telah mengamati dan mempelajari terjadinya reaksi kimia baik secara kualitatif maupun secara kuantitatif dengan harapan bisa memanfaatkan terjadinya reaksi kimia untuk mendatangkan manfaat. Pada bab ini akan dipelajari beberapa hukum-hukum dasar kimia yang berisi tentang teori reaksi kimia yang berlaku secara kuantitatif. Beberapa hukum dasar kimia yang akan dipelajari adalah Hukum Lavoisier, hukum Proust, Hukum Dalton, Hukum Gay-Lussac dan Hipotesis Avogadro. Hukum-hukum tersebut sudah melewati sejumlah penelitian dan pengujian keberlakuannya secara umum oleh para ilmuwan terdahulu dan masih berlaku sampai saat ini.

Hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier)

Hukum kekekalan massa diutarakan oleh ilmuwan asal Perancis yakni Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Hukum ini menjelaskan bahwa dalam suatu reaksi kimia yang berlangsung dalam wadah tertutup, massa zat-zat sebelum reaksi dan sesudah reaksi adalah sama. Fakta bahwa massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi sama pada awalnya tidak diketahui karena keterlibatan gas dalam reaksi belum dipahami ( Teori Phlogiston )

Dalam eksperimennya, Lavoisier sangat menekankan pengamatan kuantitatif. Dia mengulang eksperimen Priestley dengan memanaskan 530 gram merkuri di dalam wadah tertutup yang terhubung dengan udara dalam silinder ukur. Pada akhir eksperimen, didapatkan volume udara dalam silinder berkurang 1/5 bagian dan merkuri berubah menjadi calx merkuri dengan massa 572,4 gram atau bertambah 42,4 gram dari massa merkuri awal. Ternyata penambahan massa tersebut sama dengan massa 1/5 bagian udara yang hilang di dalam silinder.

Merkuri + 1/5 bagian udara → calx merkuri

530 gram 42,4 gram 572,4 gram

Setelah itu, Lavoisier mencoba memanaskan kembali calx merkuri yang didapatkan dengan panas yang cukup besar. Setelah reaksi selesai, dai memperoleh kembali merkuri dan 1/5 bagian udara yang tadinya hilang dengan total massa yang sama dengan calx merkuri yang dipanaskan.

calx merkuri → Merkuri + 1/5 bagian udara

572,4 gram 530 gram 42,4 gram

Hasil eksperimen Lavoisier yang kuantitatif inilah akhirnya menyadarkannya bahwa di dalam suatu reaksi kimia tidak terjadi perubahan massa zat-zat nya. Berdasarkan hal tersebut Lavoisiser merumuskan Hukum Kekekalan Massa dan meruntuhkan Teori Phlogiston.

Hukum perbandingan tetap

(hukum Proust)

Hukum perbandingan tetap ini ditemukan setelah Lavoisier dan para ilmuwan lainnya menyadari bahwa banyak zat yang tersusun lebih dari satu jenis unsur. Zat tersebut kemudian disebut senyawa. Terlepas dari mana senyawa berasal baik dari alam atau buatan, perbandingan unsur-unsur dalam senyawa ini selalu sama atau tetap.

Joseph Proust, seorang ahli kimia asal Perancis, melakukan eskperimen untuk membuktikan keberlakuan secara umum fenomena perbandingan unsur-unsur dalam senyawa yang selalu sama atau tetap. Salah satu eksperimen yang dilakukan oleh Proust adalah mereaksikan gas hydrogen dan gas oksigen untuk membentuk senyawa air.

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Dalam reaksi ini perbandingan massa unsur hidrogen dan massa oksigen adalah tetap, yakni 1 : 8.

Berdasarkan eksperimen-eksperimen yang dilakukan, Proust menemukan hokum perbandingan tetap yang berbuyi, “ Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa adalah tetap.”

Hasil eksperimen Proust ini semakin membuka pengetahuan-pengetahuan lain tentang perhitungan kimia. Hal ini juga lebih menegaskan kembali Hukum Lavoisier bahwa massa zat-zat sebelum dan setelah reaksi adalah sama. Hanya saja pada eksperimen ini lebih dikhususkan lagi pada jumlah zat-zat yang terlibat saat reaksi selalu membentuk perbandingan yang sama dalam satu senyawa. Jika ada zat sebagai pereaksi yang jumlahnya berlebih dari kebutuhan sesuai perbandingan, maka pereaksi tersebut akan ditemukan kembali setelah reaksi sebagai sisa pereaksi yang tidak ikut bereaksi.

Perbandingan massa tiap-tiap unsur dalam suatu senyawa adalah tetap. Lebih lanjut, perbandingan unsur-unsur tersebut sesuai dengan perbandingan massa atom relative masing-masing unsur dalam senyawa tersebut.

Hukum kelipatan perbandingan (hukum dalton)

Menurut hukum perbandingan tetap, Proust menjelaskan bahwa suau senyawa tersusun dari unsur-unsur dengan perbandingan tertentu yang sama atau tetap. Namun, para ilmuwan menemukan bahwa unsur-unsur yang dapat bergabung bisa membentuk lebih dari satu jenis senyawa. Salah satu ilmuwan yang melakukan pengamatan terhadap hal tersebut adalah John Dalton. Di tengah upaya merumuskan teori atomnya menggunakan Hukum Lavoisier dan Hukum Proust, dia menemukan hukum yang merupakan pengembangan dari hokum perbandingan tetap yang ditemukan oleh Proust.

Dalton mengamati adanya keteraturan terkait perbandingan unsur-unsur yang dapat bereaksi membentuk lebih dari satu jenis senyawa. Untuk membuktikannya, Dalton melakukan eksperimen dengan mereaksikan nitrogen dan oksigen yang menghasilkan dua jenis senyawa, yaitu senyawa nitrogen oksida 1 dan nitrogen oksida 2. Pada percobaan pertama, sebanyak 0,875 gram nitrogen direaksikan dengan 1,00 gram oksigen menghasilkan senyawa nitrogen oksida 1. Pada percobaan kedua, massa nitrogen diubah menjadi 1,75 gram sedangkan massa oksigennya tetap dan menghasilkan senyawa nitrogen oksida 2. Selengkapnya ada di Tabel 2.

Berdasarkan hasil percobaan tersebut diketahui bahwa dengan massa oksigen yang sama, ternyata perbandingan massa nitrogen dalam kedua senyawa membentuk perbandingan bilangan bulat dan sederhana.

Massa nitrogen dalam Senyawa 1 : Massa nitrogen dalam Senyawa 2

0,875 g : 1,75 g

1 : 2

Berdasarkan pengamatan dari data tersebut, Dalton merumuskan suatu Hukum Kelipatan Perbandingan yang berbunyi, “Bila dua unsur dapat membentuk dua jenis atau lebih dari satu senyawa, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana”

Hukum perbandingan volum (Hukum Gay-Lussac)

Hukum perbandingan volume ditemukan oleh seorang ilmuwan Perancis yang bernama Joseph Louis Gay-Lussac. Gay-Lussac semasa hidupnya melakukan studi tentang pengukuran secara kuantitatif dan akurat mengenai gas. Dia menemukan bahwa jika diukur pada tekanan (P) dan suhu (T) yang sama atau konstan, setiap 2 volum hydrogen dan 1 volume oksigen membentuk 2 volume uap air.

Gas Hidrogen + Gas Oksigen → Uap Air

2 Volume : 1 Volume : 2 Volume

Perbandingan volume gas-gas dalam reaksi tersebut ternyata membentuk perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Lalu, Gay-Lussac semakin tertarik dengan hal ini dan menguji keberlakuan hasil pengamatan tersebut dengan melakukan berbagai eksperimen, seperti mereaksikan gas belerang dan oksigen yang membentuk oksida belerang. Selain itu, dia juga menggunakan data hasil ekperimen ilmuwan lain, seperti Sir Humphry Davy dan C.L. Bertholett. Dari pengamatan tersebut dia juga mendapati bahwa perbandingan volum gas-gas yang bereaksi merupakan bilangan bulat dan sederhana.

Setelah melakukan berbagai eksperimen dan pengamatan untuk menguji keberlakuan teorinya secara umum, akhirnya pada tahun 1808 Gay-Lussac merumuskan Hukum Perbandingan Volum untuk reaksi-reaksi yang melibatkan gas-gas. Hukum Gay-Lussac berbunyi : “Pada suhu dan tekanan yang sama, volum gas-gas yang bereaksi dan gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana”

Hipotesis avogadro

Amedeo Avogadro adalah seorang ilmuwan asal Italia yang awalnya adalah pengacara namun kemudian mendalami matematika dan sains. Pada tahun 1811, dia berhasil menjelaskan percobaan Gay-Lussac. Menurut Gay-Lussac partikel unsur tidak selalu berupa atom tunggal (monoatomic), namun bisa juga diatomic atau poliatomik yang disebut sebagai molekul. Terkait dengan percobaan Gay-Lussac tentang reaksi gas oksigen dan hydrogen yang membentuk uap air, dia menjelaskan kurang lebih seperti ilustrasi berikut :

Dari hasil pengamatan yang telah dia lakukan, maka Avogadro mengajukan sebuah Hipotesis yang dikenal sebagai Hipotesis Avogadro yang berbunyi : “ Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama”. Pada saat itu hipotesis ini belum diterima oleh para ahli, termasuk Dalton. Hal ini dikarenakan para ahli masih beranggapan bahwa atom-atom hanya akan bergabung melalui ikatan elektrostatis, yang mana 2 atom sejenis akan saling tolak menolak dan 2 atom yang berbeda jenis akan saling tarik menarik. Meski begitu, dari Hukum Gay-Lussac dan hipotesis Avogadro dapat diketahui bahwa perbandingan volum gas zat-zat yang bereaksi juga merupakan perbandingan jumlah molekulnya.

Telah dijelaskan tentang hukum-hukum dasar kimia pada penjelasan di atas. Agar lebih jelas lagi bisa menonton video di bawah ini. Selain itu juga bisa mendownload materi pembelajaran di tombol di bawah.

Materi Pembelajaran Hukum Dasar Kimia

Page updated

Report abuse