Hukum Dasar Kimia

HUKUM DASAR KIMIA

Berbagai proses kimia telah dikenal dan dipraktikan sejak ribuan tahun silam. Tetapi baru sekitar abad 18 kimia lahir sebagai ilmu. Pada zaman Mesir kuno misalnya, para ahli kimia berhasil menggunakan berbagai bahan kimia untuk mengawetkan jenazah. Namun demikian, pengetahuan para ilmu kimia dahulu diperoleh dari pengalaman, mungkin secara kebetulan, bukan dengan metode yang biasa diterapkan para ilmuan. Mereka tidak dapat menjelaskan proses kimia yang mereka kerjakan sehingga dapat dipahami secara rasional. Lavoisier dan Proust merupakan orang pertama yeng menerapkan metode eksperimen dalam bidang kimia, yaitu hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap. Pada materi Hukum Dasar Kimia ini, kita akan mempelajarinya. Berikut ini penjelasasannya.

1. Hukum Lavoisier (Hukum Kekekalan Massa) 

Antoine Laurent Lavoisiser (1743-1794) melakukan penelitian terhadap proses pembakaran beberapa zat. Dalam percobaan tersebut, Lavoisier membakar logam raksa (cair) sehingga menghasilkan merkuri oksida yang berwarna merah. Selain percobaan tersebut, Lavoisier juga melakukan percobaan sebaliknya dengan memanaskan merkuri oksida yang menghasilkan logam raksa dan dan gas oksigen. Ternyata, diketahui bahwa massa oksigen yang diperlukan pada proses pemanasan logam merkuri sama dengan massa oksigen yang dihasilkan dari pemanasan merkuri oksida. Dari hasil percobaan tersebut, Lavoisier mengemukakan hukum kekekalan massa atau hukum Lavoisier yang menyatakan : "massa total zat-zat sebelum reaksi sama dengan massa total zat-zat sesudah reaksi"

2. Hukum Proust (Hukum Perbandingan Tetap) 

Ada berbagai senyawa yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih, sebagai contoh air (H2O). Air dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur hidrogen dan oksigen. Materi mempunyai massa, termasuk hidrogen dan oksigen. Bagaimanakita mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam air? Seorang ahli kimia Prancis yang bernama Joseph Louis Proust (1754–1826) mencoba mereaksikan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air. Hasil percobaanya membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yan g terbentuk. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust mengemukakan teorinya yang terkenal dengan sebutan hukum perbandingan tetap, yang berbunyi: "Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap"

3. Hukum Dalton (Hukum Perbandingan Berganda)

Bagaimana hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap dapat dijelaskan? Jawaban dari pertanyaan ini diberikan oleh seorang guru di Inggris, John Dalton (1766-1844), dengan mengajukan teori yang kita kenal sebagai teori atom Dalton. Postulat dasar dari teori tersebut antara lain:

1. Materi tersusun dari partikel yang tidak bisa dibagi lagi, yaitu atom.
2. Atom-atom suatu unsur tertentu adalah sama, sedangkan unsur yang berbeda memiliki jenis atom yang berbeda.
3. Materi tersusun dari partikel yang tidak bisa dibagi lagi, yaitu atom.
4. Atom-atom suatu unsur tertentu adalah sama, sedangkan unsur yang berbeda memiliki jenis atom yang berbeda.
5. Reaksi kimia adalah penggabungan, pemisahan, atau penataan ulang dari atom-atom, tetapi atom-atom itu sendiri tidak berubah
6. Kombinasi unsur-unsur dalam pembentukan senyawa yang berbeda terjadi ketika atom-atom dari unsur-unsur yang tidak sama bergabung dalam perbandingan bilangan bulat dan sederhana.

Postulat ketiga dari Dalton menjelaskan hukum kekekalan massa, postulat keempat menjelaskan hukum perbandingan tetap. Postulat keempat dari Dalton juga memprediksi kemungkinan dari unsur-unsur bergabung dalam perbandingan yang berbeda untuk memberikan senyawa-senyawa yang berbeda yang kemudian dikenal sebagai Hukum Dalton atau Hukum Kelipatan Berganda. Menurut Dalton: “jika massa dari salah satu unsur dalam kedua senyawa adalah sama, maka perbandingan massa unsur yang satu lagi dalam kedua senyawa merupakan bilangan bulat dan sederhana”

4. HUKUM GAY-LUSSAC (HUKUM PERBANDINGAN VOLUME)

Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa, gas Hidrogen dapat bereaksi dengan gas Oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas Hidrogen dan Oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yakni 2 : 1. Joseph Gay-Lussac (1778-1850), kimiawan asal Prancis Gay-Lussac melakukan  percobaan karena terinspirasi oleh hasil eksperimen Henry Cavendish yang mengemukakan bahwa pada suhu dan tekanan tetap, perbandingan volum hidrogen dengan volum oksigen yang membentuk air adalah 2 : 1. Sewaktu ia mempelajari komposisi oksigen di udara, ia tertarik dengan reaksi kimia antara gas hidrogen dan gas oksigen membentuk uap air. Ia menemukan bahwa jika diukur pada P, T yang konstan, untuk setiap 2 volum gas hidrogen dan 1 volume gas oksigen, akan diperoleh 2 volum uap air. Dari hasil percobaannya tersebut, Gay-Lussac menemukan fakta-fakta sebagai berikut.

Semua koefisiennya sebanding  dengan volume pereaksi dan produk gas. Volume gas pereaksi dan produk dapat dituliskan dalam liter atau satuan volume lainnya. Ternyata perbandingan volume gas dalam suatu reaksi sesuai dengan koefisien reaksi gas-gas tersebut. Hal ini berarti bahwa, jika volume salah satu gas diketahui, maka volume gas yang lain dapat ditentukan dengan cara membandingkan koefisien reaksinya.

Perbandingan volume gas-gas yang terlibat dalam reaksi ternyata merupakan bilangan bulat sederhana. Berdasarkan percobaan tersebut di atas, Gay-Lussac menemukan hukum perbandingan volume untuk reaksi-reaksi yang melibatkan gas-gas, berbunyi: 

“volume dua gas yang bereaksi (pada suhu dan tekanan sama) adalah sama sebagai perbandingan bulat dan sederhana”. 

Dengan kata lain, perbandingan volume masing-masing produk gas hasil reaksi dan gas-gas pereaksi merupakan perbandingan bulat dan sederhana.  

Bagaimana cara Gay-Lussac membuat pereaksi dan zat hasil reaksi agar selalu dalam bentuk gas? Untuk melakukan hal tersebut Gay-Lussac mencampurkan gas-gas pereaksi di dalam tabung tertentu yang dinamakan dengan tabung eudiometer, kemudian pada campuran gas-gas tersebut dilewatkan bunga api listrik agar terjadi reaksi. Hasil reaksi dan gas sisa dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didih dari komponen-komponen gas dalam tabung dengan cara mengubah wujud uap menjadi cair.

5. Hukum Avogadro

Hukum Avogadro menyatakan: “pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama akan mengandung jumlah molekul yang sama”. Amedeo Avogadro berpendapat bahwa satuan terkecil dari suatu zat tidak harus atom, tetapi dapat berupa gabungan atom-atom yang sejenis maupun berbeda jenis, yang disebut molekul. Sehingga, bila bagian terkecil dari gas hydrogen dan oksigen adalah molekul yang merupakan gabungan dari dua atom, maka didapatkan:

            1 molekul hydrogen + ½ moleku oksigen à 1 molekul air

            (2 atom hydrogen) + (1 atom oksigen) à (2 atom hydrogen + 1 atom oksigen)

Berdasarkan konsep tersebut, maka sampai sekarang gas-gas(kecuali gas mulia) dianggap sebagai molekul diatomic (gabungan dari dua atom), sehingga penulisan rumus kimia gas hydrogen adalah H₂; oksigen O₂; nitrogen N₂; dan seterusnya.