Hukum Dasar Kimia – Selain perubahan zat, ada beberapa hukum yang harus diketahui. Hukum tersebut menjadi prinsip perhitungan kimia atau disebut hukum dasar perhitungan kimia.
Di awal pembelajaran Kimia, kalian telah mengenal berbagai macam unsur Kimia. Dari beberapa unsur tersebut dapat saling direaksikan melalui reaksi kimia. Hasil dari reaksi Kimia adalah zat baru atau disebut produk. Selain itu, ada pula beberapa prinsip kimia yang menjelaskan fakta-fakta empiris kimia yang disebut sebagai hukum dasar perhitungan kimia.
Suatu zat yang bereaksi dapat mengalami perubahan. Perubahan zat ditandai dengan terbentuknya endapan dan gas, serta terjadinya perubahan warna dan suhu.
Hukum Dasar Kimia
Sebelum kalian melanjutkan mempelajari tentang Stoikiometri atau perhitungan kimia, kalian harus mampu memahami mengenai hukum dasar perhitungan kimia. Sebab, hukum ini digunakan untuk menentukan aspek kuantitatif dan kualitatif suatu zat yang bereaksi.
Aspek kuantitatif yaitu aspek yang berhubungan dengan jumlah zat yang berkaitan dengan terjadinya reaksi kimia. Sedangkan aspek kualitatif yaitu aspek yang memiliki keterkaitan dengan penentuan zat.
Ada banyak hukum dasar perhitungan kimia dalam materi pembelajaran Kimia. Namun ada 5 hukum yang harus kalian pahami terlebih dahulu.
Kelima hukum tersebut adalah hukum Kekekalan Massa, hukum Perbandingan Tetap, hukum Perbandingan Berganda, hukum Perbandingan Volume, dan hukum Avogadro. Untuk lebih jelasnya, mari simak penjelasan berikut ini!
1. Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier)
Hukum Kekekalan Massa disebut juga sebagai Hukum Lavoisier karena dicetuskan oleh seorang ilmuwan kimia bernama Antoine Laurent Lavoisier. Hukum Lavoisier menyatakan bahwa:
“Massa zat-zat sebelum dan sesudah bereaksi akan sama atau tetap jika di dalam sebuah sistem yang tertutup.”
Sebelum mencetuskan hukumnya, Lavoisier melakukan eksperimen untuk menyelidiki hubungan massa sebelum dan sesudah bereaksi. Eksperimen yang dilakukan Lavoisier adalah dengan menimbang zat sebelum direaksikan dan zat sesudah direaksikan.
Dari eksperimennya, diketahui bahwa massa kedua zat tersebut adalah sama. Dari hasil eksperimen Lavoisier juga dapat diketahui bahwa atom tidak dapat dimusnahkan, diciptakan, ataupun diubah menjadi atom lain. Suatu atom hanya dapat direaksikan sehingga membentuk zat baru.
Namun, terjadinya perubahan zat tersebut hanya terjadi di dalam sistem terbuka. Akibatnya, jika suatu reaksi meninggalkan zat, maka massa awal dengan akhir akan terlihat seolah-olah tidak sama.
Perlu diketahui, dalam eksperimen Lavoisier, terdapat peranan gas-gas lain yang turut andil dalam terjadinya reaksi. Seperti misalnya, gas oksigen dalam proses terjadinya pengkaratan logam. Nah, massa dari oksigen ini juga perlu diperhitungkan.
2. Hukum Perbandingan Tetap (Proust)
Hukum Perbandingan Tetap dikenal sebagai Hukum Proust yang dikemukakan oleh ahli kimia Perancis bernama Joseph Louis Proust (1754-1826). Hukum ini diawali dari sebuah eksperimen penggabungan hidrogen dan oksigen untuk membentuk zat baru berupa air.
Hasil eksperimen Proust dapat kalian lihat dalam tabel berikut ini :
| Massa Hidrogen yang Direaksikan (g) | Massa Oksigen yang Direaksikan (g) | Massa Air yang Terbentuk (g) | Sisa Hidrogen atau Oksigen (g) |
| 1 | 8 | 9 | – |
| 2 | 8 | 9 | 1 g hidrogen |
| 1 | 9 | 9 | 1 g oksigen |
| 2 | 16 | 18 | – |
Melalui tabel tersebut, dapat kalian ketahui jika 1 g gas hidrogen apabila direaksikan dengan 8 g gas oksigen akan menghasilkan air sebanyak 9 g. Dapat disimpulkan, perbandingan antara hidrogen dan oksigen dalam air adalah 1:8.
Dengan begitu, berapapun banyaknya air terbentuk maka perbandingannya adalah tetap yaitu 1:8. Proust menyatakan hukumnya berbunyi sebagai berikut :
“Senyawa dengan unsur-unsur penyusunnya memiliki perbandingan massa yang sama.”
Dari hukum Perbandingan Tetap dapat diketahui pula sifat-sifat suatu senyawa. Sifat-sifat senyawa adalah sebagai berikut:
- Senyawa adalah zat tunggal.
- Memiliki sifat homogen (sama).
- Dapat diuraikan menjadi 2 zat atau lebih melalui reaksi kimia.
- Tersusun atas 2 jenis unsur berbeda atau lebih dengan perbandingan tertentu.
- Memiliki sifat yang berbeda dari sifat unsur penyusunnya.
3. Hukum Perbandingan Berganda (Dalton)
Hukum ini dikemukakan oleh John Dalton, sehingga disebut sebagai Hukum Dalton. Dalam eksperimennya, Dalton menyimpulkan bahwa suatu komposisi kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya. Sebuah senyawa tersusun atas beberapa unsur yang saling menyumbangkan sejumlah atom tertentu.
Contohnya adalah reaksi antara hidrogen dengan oksigen yang menghasilkan air. Unsur hidrogen menyumbangkan dua atom, sedangkan oksigen menyumbangkan satu atom. Dari reaksi pembentukan 2 unsur ini menghasilkan beberapa senyawa yang memiliki perbandingan berbeda-beda.
Seperti misalnya, unsur belerang yang direaksikan dengan oksigen membentuk senyawa SO2 dan SO3. Atau bisa juga unsur hidrogen dengan oksigen yang menghasilkan senyawa yaitu H2O dan H2O2. Dari perbedaan perbandingan massa unsur tersebut, Dalton kemudian menemukan sebuah pola yang teratur.
Pola itu dinyatakan dalam sebuah hukum yang berbunyi :
“Dua buah unsur yang bereaksi membentuk lebih dari satu senyawa dan memiliki massa salah satu unsur bernilai sama. Dengan begitu, dapat disimpulkan bahwa perbandingan antara massa unsur satu dengan lainnya dalam suatu senyawa adalah bilangan bulat yang sederhana”
Unsur nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa sebagai berikut N2O, NO, N2O3, dan N2O4 dengan komposisi massa yang berbeda. Perbedaan massa itu dapat kalian perhatikan dalam tabel berikut:
| 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 tabel di atas dapat disimpulkan bahwa massa nitrogen dibuat sama atau tetap sebanyak 7 gram. Maka dari itu, perbandingan oksigen adalah 4:8:12:16 atau 1:2:3:4.
4. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac)
Hukum perbandingan volume dicetuskan oleh ilmuwan asal Perancis bernama Joseph Louis Gay Lussac pada tahun 1808. Hukum Perbandingan Volume dikenal juga sebagai Hukum Gay Lussac. Eksperimen yang dilakukan Gay Lussac adalah eksperimen mengenai volume beberapa gas yang direaksikan.
Sebelum dicetuskannya hukum Gay Lussac, para ilmuwan pernah menemukan suatu kejadian bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen sehingga membentuk air. Dari kejadian itu ditemukan perbandingan volume gas antara hidrogen dan oksigen yang tetap yaitu 2:1.
Kemudian, Gay Lussac melakukan suatu percobaan dan diperoleh suatu hasil yang dapat kalian lihat pada tabel dibawah ini:
| Percobaan | Volume Gas Oksigen yang Direaksikan (L) | Volume Gas Hidrogen yang Direaksikan (L) | Volume Uap Air yang Dihasilkan (L) |
| 1 | 1 | 2 | 2 |
| 2 | 2 | 4 | 4 |
| 3 | 3 | 6 | 6 |
Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui bahwa dua volume gas hidrogen yang bereaksi dengan satu volume gas oksigen dapat membentuk dua volume uap air. Reaksi pembentukan uap air memerlukan dua volume gas hidrogen yang direaksikan dengan volume satu gas oksigen. Hasil dari reaksinya adalah dua volume uap air.
Dari percobaan di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa :
“Perbandingan antara volume dengan koefisien reaksi dalam suhu (T) dan tekanan (P) yang sama adalah sebanding”
Agar lebih memahami dengan mudah, kalian bisa memperhatikan tabel Perbandingan Volume Gas di bawah ini:
| No | Volume Gas yang Bereaksi | Hasil Reaksi | Perbandingan |
| 1. | Hidrogen + Oksigen1L + 0,5L | Uap air1L | Hidrogen : Oksigen : Uap air2 : 1 : 2 |
| 2. | Nitrogen + Hidrogen2L + 6L | Ammonia4L | Nitrogen : Oksigen : Ammonia1 : 3 : 2 |
| 3. | Hidrogen + Klorin1L + 1L | Hidrogen Klorida2L | Hidrogen : Klorin : Hidrogen Klorida1 : 1 : 2 |
| 4. | Karbon + Hidrogen1L + 1L | Etana1L | Karbon : Hidrogen : Etana1 : 1 : 1 |
Dari tabel tersebut diperoleh kesimpulan bahwa perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasilnya ternyata berbanding sebagai bilangan bulat. Akibatnya, diperoleh hasil berupa hukum Gay Lussac yang berbunyi :
“Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat.”
Rumus Hukum Perbandingan Volume adalah sebagai berikut :
V1/n1= V2/n2 dengan P dan T tetap
Keterangan :
P = tekanan gas (atm)
T = suhu (K)
V = volume gas
n = banyaknya gas (mol)
5. Hukum Avogadro
Di tahun 1811, seorang ilmuwan asal Italia yang bernama Amedeo Avogadro (1776-1856) menyampaikan usulannya. Usulan tersebut berisi mengenai dugaan bahwa dalam suhu dan tekanan yang sama, volume suatu gas sebanding dengan jumlah molekul gas yang terkandung di dalamnya.
Pernyataan Avogadro tersebut menjadi dasar lahirnya Hipotesis Avogadro. Apabila ditulis secara matematis, maka rumus hukum Avogadro sebagai berikut :
V = n atau V = nK di mana K adalah Konstanta
Dalam reaksi pembentukan uap air melalui gas hidrogen dan gas oksigen diperoleh perbandingan volume gas yaitu 2 : 1 : 2. Akibatnya, perbandingan molekulnya juga sama yaitu 2 : 1 : 2.
Dalam reaksi tersebut juga tidak terjadi pertambahan maupun pengurangan dalam reaksi kimia mengenai jumlah atom dari masing-masing unsur. Dengan begitu, molekul gas hidrogen dan oksigen adalah jenis molekul dwiatom, sedangkan uap air tergolong molekul triatom.
Koefisien dari reaksi gas-gas tersebut adalah sebanding dengan perbandingan volume gas. Oleh sebab itu, jika volume salah satu gas diketahui, maka volume gas lainnya dapat ditentukan dengan membandingkan koefisien reaksinya.
Contoh Soal Mengenai Hukum Dasar Kimia
Agar kalian lebih memahami mengenai hukum dasar perhitungan kimia, maka kalian dapat memperhatikan beberapa contoh soal mengenai hukum dasar perhitungan kimia berikut ini:
1. Magnesium sebanyak 1,2 gram dibakar dengan oksigen menghasilkan magnesium oksida.
Persamaan reaksi :
2Mg + O2 menghasilkan 2MgO
Apabila massa magnesium oksida yang dihasilkan sebanyak 2 gram, maka tentukan massa oksigen yang bereaksi!
Penyelesaian :
Soal diatas merupakan contoh soal yang berkaitan dengan Hukum Lavoisier, yang mana dijelaskan bahwa massa zat sesudah dan sebelum bereaksi adalah tetap.
Massa Mg + massa O2 = massa MgO
1,2 gram + massa O2 = 2 gram
massa O2 = 0,8 gram
Sehingga massa oksigen yang bereaksi adalah 0,8 gram.
2. Apabila 12 g karbon direaksikan dengan 36 g oksigen, maka hitunglah berapa massa karbondioksida yang terbentuk?
Penyelesaian :
Perbandingan massa karbon : massa oksigen = 3 : 8
Perbandingan massa karbon : oksigen yang dicampurkan = 12 : 36
Karena perbandingan karbon dan oksigen adalah 3 : 8, maka sebanyak 12 g karbon memerlukan 8/3 x 12 g = 32 g oksigen.
Dalam kejadian ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi semua, oksigen masih tersisa (36-32) g = 4 g
Jadi, massa karbondioksida yang terbentuk adalah 44 gram.
3. Suatu percobaan menghasilkan gas HCl.
Persamaan reaksinya :
H2 + Cl2 menghasilkan 2HCl. Reaksi berlangsung pada suhu 25°C dan tekanan 1 atm. Berapakah volume gas hidrogen yang ikut bereaksi dan HCl yang dihasilkan apabila gas klorin yang dialirkan adalah sebanyak 12 liter?
Penyelesaian :
Dalam tekanan suhu sama, maka perbandingan volume gas yang bereaksi sama atau sebanding dengan perbandingan koefisiennya.
H2 : Cl2 : HCl = 1 : 1 : 2
Volume gas Cl2 = 12 liter
Volume H2 = 1/1 x 12 = 12 liter
Volume HCl = ½ x 12 = 24 liter
Jadi, hasilnya ialah gas hidrogen yang bereaksi sebanyak 12 liter dan HCl yang dihasilkan sebanyak 24 liter.
Bagaimana, apakah kalian sudah memahami mengenai hukum-hukum dasar perhitungan kimia? Kelima hukum dasar tersebut dapat kalian gunakan untuk mempelajari Stoikiometri atau perhitungan kimia.
FAQ
Untuk menambah wawasan kalian mengenai hukum dasar perhitungan kimia, kalian dapat menonton video dibawah ini:
Ingat, materi ini adalah dasar kalian sebelum lanjut ke materi stoikiometri. Jadi, pahami dengan betul dan jangan lupakan materi ini, ya!
Jadi kesimpulan dari materi pembelajaran kali ini adalah hukum dasar perhitungan kimia merupakan hukum yang mendasari atau menjadi basis perhitungan kimia. Kegunaannya yaitu untuk menentukan rumus dalam menjawab fakta atau bukti empiris (hasil percobaan).
Selamat Belajar!!!