Dalam mempelajari kimia, kita akan
dipertemukan dengan istilah Stoikiometri, yaitu cabang ilmu kimia yang
mempelajari hubungan kuantitatif dari komposisi zat kimia dan reaksinya. Pada
kesempatan ini, akan dibahas mengenai hubungan kuantitatif unsur-unsur dalam
senyawa dan persamaan reaksi kimia, yang lebih dikenal dalam istilah Hukum
Dasar Kimia & Stoikiometri.
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) seorang ahli kimia
berkebangsaan Perancis telah menyelidiki hubungan massa zat sebelum dan sesudah
reaksi. Lavoisier menimbang zat-zat sebelum bereaksi kemudian menimbang hasil-hasil
reaksinya. Ternyata massa zat sebelum dan sesudah bereaksi selalu sama.
Pada tahun 1779, Lavoisier melakukan penelitian
dengan memanaskan 530 gram logam merkuri dalam suatu wadah yang terhubung
dengan udara dalam silinder ukur dalam suatu wadah tertutup. Volume udara dalam
silinder ternyata berkurang sebnyak 1/5 bagian, sedangkan logam merkuri berubah
menjadi calx merkuri (oksida merkuri) dengan massa 572,5 gram. Artinya telah
terjadi kenaikan massasebesar 42,4 gram. Besaran kenaikan massa merkuri sebesar
42,4 gram adalah sama dengan 1/5 bagian udara yang hilang yaitu oksigen.
Ada
berbagai senyawa yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih. Sebagai contoh air (H2O).
Air dibentuk oleh dua unsur yaitu hidrogen dan oksigen. Materi mempunyai massa,
termasuk hidrogen dan oksigen. Bagaimana kita mengetahui massa unsur hidrogen
dan oksigen yang terdapat dalam air? Seorang ahli kimia Perancis yang bernama
Joseph Louis Proust (1754-1826) mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen
untuk membentuk air.
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 gram Oksigen
|
|
2
|
16
|
18
|
-
|
Hukum Proust dikembangkan lebih lanjut oleh para ilmuwan untuk
unsur-unsur yang dapat membentuk lebih dari satu senyawa. Salah seorang
diantaranya ialah John Dalton (1766-1844). Dalton mengamati adanya suatu keteraturan
yang terkait dengan perbandingan massa unsur-unsur suatu senyawa.
Pada percobaan pertama, 1,33 gram oksigen direaksikan dengan 1
gram karbon. Reaksi ini menghasilkan 2,33 gram karbon monoksida. Selanjutnya
pada percobaan kedua, massa oksigen diubah menjadi 2,66 gram sementara massa
karbon tetap. Reaksi ini menghasilkan senyawa berbeda, yaitu karbon dioksida.
|
Jenis Senyawa
|
Massa Karbon yang
Direaksikan (g)
|
Massa Oksigen yang
Direaksikan (g)
|
Massa Senyawa yang
Terbentuk (g)
|
|
Karbon monoksida
|
1,33
|
1,00
|
2,33
|
|
Karbon dioksida
|
2,66
|
1,00
|
3,66
|
Dengan massa oksigen yang sama ternyata
perbandingan karbon dalam senyawa karbon monoksida dan karbon dioksida
merupakan bilangan bulat dan sederhana. Hukum Kelipatan Perbandingan (Hukum
Dalton) berbunyi:
Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa gas hidrogen dan
bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas hidrogen dan
oksigen dalam reaksi tersebut tetap, yaitu 2:1. Kemudian di tahun 1808, ilmuwan
Perancis Joseph Louis Gay Lussac, berhasil melakukan percobaan tentang volume
gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan berbagai macam gas.
|
Percobaan
|
Volume Gas Oksigen yang
Direaksikan (L)
|
Volume Gas Oksigen yang
Direaksikan (L)
|
Volume Uap Air yang
Dihasilkan (L)
|
|
1
|
1
|
2
|
2
|
|
2
|
2
|
4
|
4
|
|
3
|
3
|
6
|
6
|
Menurut Gay Lussac, 2 volume gas hidrogen bereaksi dengan 1 volume
gas oksigen membentuk 2 volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air, agar reaksi
sempurna, untuk setiap 2 volume gas oksigen, menghasilkan 2 volume uap air. Beberapa
percobaan yang pernah dilakukan Gay-Lussac dirangkum sebagai berikut.
Dari percobaan tersebut, Gay-Lussac merumuskan
Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac) yang berbunyi:
E. Hipotesis Avogadro
Untuk menjelaskan Hukum Gay-Lussac di atas, maka pada tahun 1811,
Amadeo Avogadro (1776-1956) yang berasal dari Italia melakukan beberapa
percobaan. Para ilmuwan sebelumnya belum dapat menjelaskan mengapa perbandingan
volume gas dalam suatu reaksi selalu bilangan sederhana. Ketidakmampuan Dalton
disebabkan karena dia menganggap bahwa partikel unsur selalu berupa atom
tunggal (monoatomic). Menurut Avogadro, partikel unsur tidak selalu berupa atom
tunggal (monoatomik), tetapi berupa 2 atom (doatomik) atau lebih (poliatomik).
Avogadro menyebutkan partikel tersebut sebagai molekul.
Dari sini Avogadro mengajukan hipotesisnya yang
dikenal dengan Hipotesis Avogadro yang berbunyi:
Jadi,
perbandingan volume gas-gas itu juga merupakan perbandingan jumlah molekul yang
terlibat dalam reaksi. Dengan kata lain perbandingan volume gas-gas yang
bereaksi sama dengan koefisien reaksinya. Hipotesis Avogadro ini pada akhirnya
dapat menjelaskan hukum perbandingan volume dan sekaligus dapat menentukan
rumus molekul berbagai unsur dan senyawa.
Hubungan Mol, Jumlah Partikel, dan Volume
Hubungan antara mol, jumlah partikel, dan volume gas pada keadaan
standar (STP, Standard Temperature and Pressure atau 0oC, 1
atm) sebagai berikut.
Persamaan Gas Ideal
dengan : P = tekanan gas (atm)
V = volume gas (L)
n = mol gas (mol)
R = 0,082 L atm/mol K
T = suhu
mutlak (K)Jika pada T dan P tertentu terdapat dua jenis gas, maka berlaku:
dengan : n1 , n2 = mol
gas 1 dan mol gas 2
V1 , V2 =
volume gas 1 dan volume gas 2
Oleh: Mutia Hafiza
Referensi:
Ir. Omang Komarudin. 2013. Pocket Book KIMIA SMA
kelas 1, 2, & 3. Penerbit CMedia, Jakarta.
Zona Siswa, 2014. Hukum Dasar
Kimia <www.zonasiswa
.com/2014/09/hukum-dasar-kimia.html?m=1>. Diakses tanggal 18
Oktober 2015.
|
Carl, Sagan. Mengenal Hukum
Hay-Lussac dan Hipotesis Avogadro. Indonesiaindonesia.com
<http://indonesiaindonesia.com/f/101669-mengenal-hukum-gay-lussac-hipotesis-avogadro/>. Diakses tanggal 18
Oktober 2015.
