Ayok Kita Belajar Hukum Dasar Stoikiometri Kimia

Hukum Kekekalan Massa (Lavoisier)

Hukum Kekelan Massa : Massa produk sama dengan massa reaktan. 

Salah satu hukum dasar kimia yang penting dikemukakan oleh seorang ilmuwan Perancis, Antonie Lavoisier (1743-1794). Seorang saintist amatir dengan kemampuan berfikir analitis yang tinggi.  Menjelang abad ke delapan belas, Lavoisier mengemukakan hukum kekekalan massa. Ini merupakan salah satu pencapaian terbesar dalam perkembangan ilmu kimia.

Hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap menjadi dasar penting dalam ilmu stoikiometri kimia hingga saat ini. Jadi buat kalian yang baru mulai belajar kimia, memahami konsep hukum-hukum dasar ini sangatlah penting.

Bunyi Hukum Kekekalan Massa

Hukum dasar kimia ini menyatakan bahwa materi dapat berubah dari satu wujud ke wujud lainnya, campuran dapat dipisahkan ataupun dibuat, dan senyawa murni dapat diuraikan tetapi total massa yang dimiliki oleh materi tersebut akan tetap sama. Hukum Kekekalan Massa ini memberikan gambaran bahwa massa alam semesta ialah tetap, bagaimanapun reaksi terjadi dari dua senyawa, total massa produk yang dihasilkan ialah sama dengan total massa reaktannya.

Eksperimen Hukum Kekekalan Massa

Pada massa itu, beberapa unsur kimia telah diisolasi dan diidentifikasi, elemen-elemen seperti oksigen, nitrogen dan hidrogen merupakan beberapa yang paling populer. Eksperimen lainnya yang tak kalah menarik ialah pembakaran logam. Saat itu, pada pembakaran logam akan dihasilkan senyawa yang disebut calx, saat ini hasil pembakaran logam ini disebut oksida. Berbagai teori dikemukakan untuk menjelaskan peristiwa terbentuknya calx ini.

Setelah serangkaian percobaan yang dilakukan oleh Lavoisier, ia kemudian mencoba mengukur massa logam, massa dari udara di sekitar logam ketika logam itu dibakar, dan massa calx. Hasilnya menunjukkan bahwa massa yang diperoleh oleh logam ketika membentuk calx sama dengan massa dari udara di sekitar logam tersebut.

Dengan eksperimen sederhana, namun melibatkan pengukuran yang akurat, Lavoisier berhasil membuktikan kebenaran dari hukum kekekalan massa. Abad ke delapan belas dapat dikatakan sebagai saat-saat revolusi dari ilmu kimia. Penentuan pondasi awal hukum dasar kimia ini, membuat Antonie Lavoisier dijuluki sebagai “The Father of Modern Chemistry”

Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Hukum Perbandingan Tetap : Senyawa kimia terdiri dari unsur-unsur kimia dengan perbandingan massa unsur yang tetap sama. 

Pada menjelang abad ke delapan belas, beberapa saat setelah Antonie Lavoisier mengemukakan mengenai hukum kekekalan massa, ilmuwan Perancis lainnya Joseph Proust (1754-1826). Mempublish hasil kerjanya pada serangkaian eksperimen untuk membuktikan hipotesisnya mengenai hukum perbandingan tetap.

Rangkaian eksperiment ini mengearah pada kesimpulan bahwa ketika unsur-unsur bergabung membentuk senyawa, ia akan membentuk perbandingan dengan rasio bilangan bulat terkecil yang tetap.

Pada abad ke-18 pengetahuan tetang unsur kimia tunggal dan senyawa belum terdefinisikan dengan baik. Sehingga konsep hukum perbandingan tetap Proust menjadi sulit diterima. Saat pertama kali dipublikasikan, hukum Proust ini menjadi bahan perdebatan ilmiah dan dianggap sebagai sesuatu yang kontroversial. Tetapi setelah berbagai eksperiment mendukung hukum Proust ini, maka konsep ini menjadi salah satu pondasi ilmu kimia pada tahun-tahun berikutnya. Oleh karena itu bagi kalian yang baru saja belajar ilmu kimia, memahami materi ini secara sempurna akan sangat berguna. Karena materi ini merupakan dasar dari perhitungan kimia pada level lanjutan di Universitas.

Eksperiment Hukum Perbandingan Tetap Proust

Eksperiment yang dilakukan Joseph Proust ialah membandingkan Tembaga(II) Karbonat CuCO₃ yang terbentuk secara alami dengan Tembaga(II) Karbonat yang dibuat secara artifisial. Ia mendapatkan bahwa pada reaksi antara tembaga, karbon dan oksigen dengan berbagai variasi jumlah akan menghasilkan senyawa yang sama persis dengan Tembaga(II) Karbonat yang terbentuk di alam.

Bunyi Hukum Perbandingan Tetap Proust

Setiap senyawa kimia memiliki komposisi unsur dengan perbandingan massa yang tetap dimanapun dan bagaimanapun cara senyawa tersebut dibuat.

Hukum perbandingan tetap Proust bersama dengan hukum perbandingan berganda Dalton menjadi  hukum dasar kimia yang penting dalam kajian stoikiometri kimia.

Contoh Hukum Perbandingan Tetap

Salah satu contoh paling mudah dari hukum proust ini ialah bahwa air (H₂O) memiliki komposisi 8/9 massa Oksigen dan 1/9  massa Hidrogen. Artinya komposisi dari massa Hidrogen: Oksigen pada air, darimanapun asalnya dan dalam bentuk apapun akan sama dengan 1:8. Pun sama hal-nya dengan Karbondioksida (CO₂). Dimanapun dan darimanapun asalnya CO₂ pasti akan terdiri dari perbandingan massa Karbon: Oksigen = 3:8

Contoh lainnya dapat diilustrasikan dalam gambar berikut ini:

Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

Hukum Perbandingan Berganda : Jika suatu unsur bereaksi dengan unsur lainnya, maka perbandingan berat unsur tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana

Jadi dari persmaaan:

2Na(s)+2HCl(aq)→2NaCl(aq)+H₂(g)

Kita dapat mengetahui bahwa 2 mol HCl bereaksi dengan 2 mol Na untuk membentuk 2 mol NaCl dan 1 mol H2. Dengan penyetaraan reaksi ini, maka dapat diketahui kuantitas dari setiap zat yang terlibat dalam reaksi.

Oleh karena itulah penyetaraan reaksi ini sangat penting dalam menyelesaikan permasalahan stoikiometri.

Contoh:

Timbal(IV) Hidroksida bereaksi dengan Asam Sulfat, dengan reaksi sebagai berikkut:

Pb(OH)₄+H₂SO₄→Pb(SO₄)2+H₂O

Jika kita lihat baik baik:

Unsur	Reaktan (jumlah mol)	Product  (jumlah mol)
Pb	1	1
O	8	9
H	6	2
S	1	2

Maka persamaan ini belum setara. Oleh karenanya kita perlu menyetarakan persamaan ini. Pada reaktan-nya terdapat 16 atom, namun pada produk-nya hanya terdapat 14 atom. Persamaan ini perlu penambahan koefisien sehingga jumlah atom unsur-unsurnya sama.

Di depan H₂SO₄ perlu ditambahkan koefisien 2 seehingga jumlah atom sulfurnya sesuai, kemudian di depan H₂O perlu penambahan koefisien 4 agar jumlah atom oksigennya tepat. Maka reaksi yang setara ialah:

Pb(OH)₄+2H₂SO₄→Pb(SO₄)2+H₂O

Kondisi dimana persamaan reaksi telah setara ialah ketika memenuhi dua kriteria berikut:

1. Jumlah atom dari tiap unsur pada bagian kiri dan kanan persamaan telah sama.
2. Jumlah ion pada bagian kiri dan kanan telah sama.(menggunakan penyetaraan reaksi redox)

Unsur	Reaktan (jumlah mol)	Product  (jumlah mol)
Pb	1	1
O	12	12
H	8	8
S	2	2