HUKUM DASAR KIMIABasic Chemical s laws 1. Hukum Kekekalan Massa 1. The Law Of Conservation of mass Hukum kekekalan massa diperkenalkan oleh ilmuwan kimia Prancis, Antoine Lavoisier pada tahun 1787. Saat itu para ilmuwan memercayai bahwa reaksi pembakaran menghasilkan gas flogiston sehingga massa zat setelah pembakaran lebih sedikit daripada sebelumnya. Hal tersebut didasarkan pada percobaan yang dilakukan Pristley. Pristley memanaskan oksida raksa (red calx mercury). Reaksi pemanasan padatan oksida raksa menghasilkan air raksa dan gas tidak bewarna diatasnya. Setelah ditimbang, massa air raksa lebih sedikit daripada massa oksida raksa. The law of conservation of mass was found by French chemist, Antoine Lavoisier in 1787. At the time, scientist believed that combustion resulted phlogiston gas, so that the mass of matter after combustion was less than before. It was based on Priestley s experiment. Priestley heated red calx mercury and it produced mercury in aqueous and colorless gas above. After it was measured, the mercury mass was less than the mass of mercury oxide. Pristley menyebut gas tidak bewarna itu dengan istilah flogiston. Namun, tidak demikian dengan Lavoisier, ia meragukan adanya gas flogiston. Menurut dugaannya, yang dimaksud flogiston adalah gas oksigen. Kemudian, Lavoisier mengulang percobaan pristley untuk membuktikan dugaannya. Ia menimbang massa zat sebelum dan setelah reaksi pemanasan oksida raksa secara teliti menggunakan timbangan yang peka. Ternyata, terjadi pengurangan massa oksida raksa. Pristley called that colorless gas as phlogiston. However, Lavoisier doubted the existence of phlogiston gas. He proposed that phlogiston was actually oxygen gas. Then, Lavoisier repeated pristeley s experiment to approve his opinion. He measured the mass mercury oxide before and after the combustion using a very sensitive measure. He found that there was a decrease in mercury oxide mass. Lavoisier menjelaskan alasan berkurangnya massa oksida raksa setelah pemanasan. Ketika dipanaskan, oksida raksa menghasilkan gas oksigen sehingga massanya akan berkurang. Lavoisier juga membuktikan kebalikannya. Jika sebuah logam dipanaskan di udara, massanyaIBNU SYAHID S.H. Page 1

akan bertambah sesuai dengan jumlah oksigen yang diambil dari udara. Kesimpulan Lavoisier tersebut dikenal dengan nama hukum kekekalan massa ( Jumlah zat sebelum dan sesudah reaksi tidak berubah ). Lavoisier explained the reason why mercury oxide mass decreased. When it was heated, mercury oxide produced oxygen gas, so its mass was decreased. Lavoisier also proved the opposite reaction. If a metal was heated in air, its mass increased along with the number of oxygen taken from the air, Lavoisier conclusion is called the law of conservation of mass ( The total amount of matter of the reaction compounds remains constant ). Dengan penemuan Lavoisier, teori Flogiston yang dipercayai para ilmuwan kimia selama kurang lebih 100 tahun akhirnya tumbang. With Lavoisier s discovering, the Phlogiston theory that was believed by chemists for 100 years finally fell.

2. Hukum Perbandingan Tetap2. The Law Of Definite Proportions Pada tahun 1799, Joseph proust menemukan bahwa unsur-unsur yang menyusun kalsium karbonat ), baik dari sumber alami ataupun dari sintesis di laboratorium mempunyai jumlah yang tetap dan perbandingan massa yang tetap pula. In 1799, Joseph Proust found that the elements constructed calcium carbonate ), both natural and synthetically made in laboratory have a constant number in proportion and mass. Bagaimana dengan senyawa lainnya? Sebagai contoh perhatikan senyawa CuO. Perbandingan jumlah unsur-unsur yang menyusun CuO, yaitu Cu dan O selalu sama (1:1). Reaksi antara logam tembaga dan gas oksigen yang menghasilkan tembaga oksida dapat dituliskan dalam bentuk persamaan reaksi sebagai berikut.

2CuO +

2CuO

IBNU SYAHID S.H.

Page 2

How about other compounds? For example is CuO compound. The comparison of the number of elements in CuO is Cu and O. It always has equal proportions (1:1). Reaction between copper and Oxygen gas can be written as follows.2CuO + 2CuO

Perbandingan massa atom relatif unsur-unsur penyusun CuO ditunjukkan dalam tabel berikut. Tabel 1.1 Perbandingan massa atom Cu dan O dalam molekul CuO berdasarkan tabel periodik Massa Atom Relatif Unsur-Unsur Cu O 63,55 16 Perbandingan massa atom relatif 1 Ar Cu : l Ar O 63,5 : 16 = 3, 93 : 1

Sementara itu, berdasarkan hasil percobaan dengan cara mereaksikan tembaga dengan oksigen (melalui pemanasan) didapat hasil seperti pada tabel berikut. Tabel 1.2 Perbandingan Massa unsur Cu dan O dalam senyawa CuO berdasarkan hasil percobaan Percobaan Ke1 2 Sebelum Pemanasan (g tembaga) 6,42 9,48 Setelah Pemanasan (g tembaga oksida) 8,04 11,88 Perbandingan massa tembaga dan oksigen dalam tembaga oksida = = = =

Massa tembaga dalam tembaga oksida sama dengan massa tembaga sebelum pemanasan dengan menganggap semua tembaga oksida habis bereaksi. Sementara itu, massa oksigen dalam tembaga oksida merupakan selisih antara massa tembaga oksida dengan tembaga. The mass of copper in copper oxide is equal to the mass of copper before the heating considering that all copper perfectly react. Whereas the mass of oxygen in copper oxide is the difference between the mass of copper oxide and copper.

IBNU SYAHID S.H.

Page 3

Berdasarkan perhitungan pada tabel dapat disimpulkan bahwa perbandingan massa tembaga dan oksigen selalu tetap, yaitu sekitar 3.9 : 1. Based on the table, we can conclude that mass proportion of copper and oxygen is constant, about 3.9 : 1. Berdasarkan pengamatannya mengenai perbandingan massa, Proust menyatakan bahwa massa setiap unsur yang membentuk suatu senyawa mempunyai perbandingan yang tetap. Kesimpulan Proust dikenal dengan nama hukum perbandingan tetap. Dengan menggunakan hukum perbandingan tetap tersebut, kita dapat meramalkan massa unsur yang bereaksi , massa unsur pereaksi yang tersisa, dan massa zat hasil reaksi. From his observation on mass proportion, Proust declared that the mass of each element which formed a compound has a definite proportion. It is called the law of definite proportion. By using that law, we can predict the mass of element reacted, the mass of element left, and the mass of the product.

3. Hukum Perbandingan Berganda3. The couple proportions law Gas oksigen dan gas nitrogen dapat bereaksi membentuk lebih dari satu senyawa oksida nitrogen. Berdasarkan kesamaan jumlah atom oksigen dan nitrogen, senyawa oksida nitrogen dapat dikelompokkan sebagai berikut. Oxygen and nitrogen gas can react to form more than one of nitrogen oxides. They are grouped as shown below.

Oksidasi Nitrogen

NO dan N2O

N2O, N2O3 dan N205

Jumlah atom oksigennya samaIBNU SYAHID S.H.

Jumlah atom nitrogennya samaPage 4

Perbandingan massa atom N dan O dalam beberapa senyawa ditunjukkan dalam tabel berikut. Tabel 1.3 Perbandingan massa atom N dan O dalam NO dan Senyawa NO N 1 2 Jumlah Atom O 1 1 Perbandingan Massa Atom Relatif N dan O dalam senyawa 14 : 16 28 : 16

dan

Dari tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa perbandingan massa atom N dalam NO adalah 14 : 28 = 1 : 2. Based on the table, it can be concluded that the comparison of N atomic mass in NO and is 14 : 28 = 1 : 2.

Tabel 1.4 Senyawa N 2 2 2 Jumlah Atom O 1 3 5 Perbandingan Massa Atom Relatif N dan O dalam senyawa 28 : 16 28 : 48 28 : 90 ,

Dari tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa perbandingan massa atom O dalam , dan adalah 16 : 48 : 90 = 1 : 3 : 5. Based on the table above, it can be concluded that the comparison of atomic C mass and O mass in , , and is 16 : 48 : 90 = 1 : 3 : 5.

Fakta-fakta yang diperoleh membuktikan bahwa ketika dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dan massa dari salah satu unsur yang jumlahnya tetap, perbandingan massa unsur lainnya akan berbanding sebagai bilangan bulat sederhana. Bukti tersebut diamati pertama kali oleh John Dalton dan dikenal dengan nama hukum perbandingan ganda. Sebenarnya, hukum perbandingan berganda merupakan pengembangan dari teori atom Daltom, yaitu atom-atom bergabung membentuk senyawa, dengan angka dan perbandingan yang bulat dan sederhana.

IBNU SYAHID S.H.

Page 5

The facts obtained prove that when two elements can form more than one compounds, and mass of one of its elements is constant, comparison of the other element mass will be a simple ratio. It is first observed by John Dalton and called as the couple proportions law. Actually, the couple proportions law is developes from Dalton atomic theory, that is if 2 elements are able to form more than one compound, in which mass of one of its element is constant, the proportion of other element mass has a simple ratio. Jika komposisi berat setiap pasangan unsur yang dapat membentuk lebih dari satu senyawa diketahui, kita dapat menggunakan hukum perbandingan berganda untuk menentukan rumus kimia senyawa-senyawa yang terbentuk. If the weight composition of each pair can form more than one known compound, we can use the couple proportions law to determine the chemical formula of the product compounds.

4. Hukum Penggabungan Volume4. The combination of volume law Hendry Cavendish, seorang ilmuwan berkebangsaan inggris menyatakan bahwa pada proses sintesis air, perbandingan volume gas hydrogen dan gas oksigen pada suhu dan tekanan yang sama selalu 2 : 1. Hendry Cavendish, a British scientist, declared that in the water synthetic process, the comparison between hydrogen and oxygen gas volumes at the same temperature and pressure is always 2 : 1. Atas dasar percobaan Cavendish, kimiawan Prancis Joseph Gay-Lussac melakukan eksperimen yang serupa pada tahun 1809. Gay Lussac mereaksikan berbagai gas. Percobaanpercobaan yang dilakukan oleh Gay Lussac adalah sebagai berikut. Based on Cavendish s experiment, a French chemist, Joseph Gay-Lussac did similar experiment in 1809. He reacted several gases. The experiments done by Gay Lussac are as follows.

IBNU SYAHID S.H.

Page 6

a. Satu bagian volume gas hidrogen direaksikan dengan satu bagian volume gas klorin menghasilkan dua bagian volume gas hidrogen klorida. a. One part of hydrogen gas volume is reacted with one part of chlorine gas volume to produce two parts of hydrogen chloride gas volumes. 1 volume gas hidrogen + 1 volume gas klorin + 2 volume gas hidrogen klorida 2HCl

b. Dua bagian volume gas hidrogen bereaksi dengan satu bagian volume gas oksigen menghasilkan dua bagian volume uap air. b. Two parts of hydrogen gas volumes are reacted with one part of oxygen gas volume to form two parts of vapor volumes. 2 volume gas hidrogen + 1 volume gas oksigen 2 + 2 volume uap air 2 O

c. Tiga bagian volume gas hydrogen bereaksi dengan satu bagian volume gas nitrogen menghasilkan dua bagian volume gas ammonia. c. Three parts of hydrogen gas volumes are reacted with one part of nitrogen gas volume to form two parts of ammonia gas volumes. 3 volume gas hydrogen + 1 volume gas nitrogen 3 + 2 volume gas amonia 2

Berdasarkan hasil percobaannya, Gay Lussac menyimpulkan bahwa volume dua gas yang bereaksi (pada suhu dan tekanan yang sama) merupakan perbandingan dari bilanganbilangan bulat yang sederhana. Demikian pula, perbandingan volume dari setiap produk gas terhadap masing-masing volume gas yang bereaksi merupakan perbandingan dari bilanganbilangan bulat yang sederhana. Kesimpulan Gay Lussac tersebut dikenal dengan hukum penggabungan volume dan hanya berlaku untuk reaksi-reaksi gas yang susunan molekulnya sederhana. According to his experiments, Gay Lussac concluded that in a gas made of molecules of more than one element (at similar temperature and pressure), the number of atoms of one of its elements is always a whole multiple number of the other element. Furthermore, the comparison of volume from each gas product toward the volume from each reacted gas is a simple ratio.IBNU SYAHID S.H. Page 7

This is called the combination of volume law and only works for gas reactions with simple molecule compounds. Hukum penggabungan volume dapat digunakan untuk menentukan volume pereaksi yang diperlukan dan hasil reaksi yang terjadi. Rumus yang digunakan adalah: The combination of volume law can be used to determine the volume of reactants needed and its product result. The formula is:

=

Keterangan (Other Information) : = Volume gas yang dicari (unknown volume gas) = Koefisiein gas yang dicari (unknown coefficient) = Koefisien gas yang diketahui (known coefficient) = Volume gas yang diketahui (known volume gas) Dengan menggunakan hukum penggabungan volume, jika kita mengetahui volume gasgas yang bereaksi dan volume gas hasil reaksi (belum diketahui rumus kimianya), kita dapat menentukan rumus kimia dari gas hasil reaksi tersebut.

5. Hipotesis Avogadro5. Avogadro Hypothesis Hukum penggabungan volume yang dikemukakan Gay Lussac dikembangkan lebih lanjut oleh Ilmuwan Italia, Amedeo Avogadro pada tahun 1811. Penelitian tersebut bertujuan untuk membuktikan kebenaran hukum penggabungan volume yang ditolak John Dalton sekaligus memperbaiki teori atom Dalton. Mengapa Dalton menolak hukum penggabungan volume? Menurut teori atom Dalton, Atom tidak dapat dibagi-bagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil. Mari mengamati kembali pemikiran Dalton dalam menjelaskan pembentukan uap air, asam klorida, dan amoniakIBNU SYAHID S.H. Page 8

The combination of volume law by Gay Lussac was further developed by Italian scientist, Amedeo Avogadro in 1811. That research had purpose of proving the combination volume law which did not accept by Dalton. Why Dalton did not accept this law? According to Dalton s law, atom cannot be divided into smaller parts. Let s observe Dalton s opinion in explaining the formation of water vapor, Hydrochloride acid, and ammonia.H+O H + Cl H+N OH HCl NH

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, tidak mungkin 2 volume gas hidrogen dan 1 volume gas oksigen dapat membentuk 2 volume uap air, demikian juga dengan pembentukan asam klorida dan ammonia. According to the equation above, it is impossible for 2 volumes of hydrogen gas and 1 volume of oxygen gas to form 2 volumes of water vapor, also the forming of hydrochloric acid and ammonia. Model Dalton : H+O HO

Berat atom = 1 Model Avogadro : H+O+H

Berat atom = 8

HOH

Berat atom = 1

Berat atom = 16

Berat atom = 1

Berdasarkan hal tersebut, reaksi pembentukan uap air, asam klorida, dan ammonia dapat dituliskan sebagai berikut. + + +IBNU SYAHID S.H. Page 9

According to the theory, The reaction of water vapor, hydrochloric acid and ammonia formation can be written as follows : + + + Selanjutnya, Avogadro menyatakan postulat yang menjelaskan bahwa jika gas-gas yang berbeda (pada suhu dan tekanan yang sama) mempunyai volume yang sama, gas-gas tersebut mengandung partikel yang jumlahnya sama. Postulat tersebut dikenal dengan nama hipotesis Avogadro. Then, Avogadro declared a postulate that if different gases (at equivalent temperature and pressure) have similar volume, the gases will contain similar particles number. This postulate is called Avogadro hypothesis. Jumlah molekul gas 1 : Jumlah molekul gas 2 = Molecules number 1 : molecules number 2 = : : = = : :

Kita dapat memanfaatkan hubungan itu untuk menghitung jumlah molekul suatu zat yang terlibat dalam reaksi kimia dengan rumus sebagai berikut. We can use that relation to calculate the molecule number of a substance included in chemical reaction by this formula.Jumlah molekul gas 1 = = jumlah molekul gas 2 jumlah molekul gas 2

Keterangan (Note) : = Volume gas 1 dan 2 (volume of gas 1 and 2) = Koefisien gas 1 dan 2 (coeffisient of gas 1 and 2)

IBNU SYAHID S.H.

Page 10