Hukum Dasar Perhitungan Kimia

Hukum Dasar Kimia

Hukum dasar kimia merupakan hukum dasar dalam stoikiometri atau perhitungan kimia. Hukum dasar kimia meliputi:

1. Hukum kekekalan massa/hukum Lavoiser

Hukum kekekalan massa menyatakan bahwa

“dalam sistem tertutup, massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap.”

Artinya, suatu zat yang mengalami reaksi kimia/perubahan kimia tidak akan mengalami perubahan massa. Oleh karena itu, massa antara reaktan dan produk adalah sama, yang mengalami perubahan adalah suhu, warna, pembentukan gas, dan adanya endapan.

2. Hukum perbandingan tetap/hukum Proust

Hukum perbandingan tetap menyatakan bahwa

“perbandingan massa unsur-unsur pembentuk suatu senyawa selalu tetap.”

Artinya, jika terdapat suatu zat yang direaksikan dengan zat lain untuk membentuk suatu senyawa, kedua zat tersebut harus memiliki perbandingan massa yang sama untuk dapat membentuk suatu senyawa.

3. Hukum perbandingan berganda/hukum Dalton

Hukum Dalton atau hukum perbandingan berganda menyatakan bahwa

“bila dua unsur dapat membentuk dua senyawa atau lebih, unsur pertama memiliki massa tetap, unsur kedua akan menghasilkan suatu perbandingan bilangan bulat sederhana.”

Artinya, jika terdapat dua unsur atau lebih maka unsur-unsur tersebut dapat membentuk lebih dari satu senyawa yang berbeda. Misalnya unsur C dan O dapat membentuk senyawa CO, CO₂, dan CO₃ dengan nilai C tetap.

4. Hukum perbandingan volume/hukum Gay Lussac

Hukum perbandingan volume atau lebih dikenal dengan hukum Gay Lussac menyatakan bahwa

“pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas-gas yang terlibat dalam reaksi berbandingan sebagai bilangan bulat sederhana.”

kemudian, hukum Gay Lussac di perkuat dengan Hipotesis Avogadro yang menyatakan bahwa

“pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang bervolume sama memiliki jumlah molekul yang sama pula.”

Hukum Gay Lussac dan Hipotesis Avogadro menjelaskan bahwa perbandingan volume gas merupakan koefisien dari reaksi kimia yang bersangkutan.

Perhitungan Kimia

Perhitungan kimia adalah aplikasi dari hukum-hukum dasar kimia. Melalui perhitungan kimia, kita dapat menghitung jumlah zat-zat yang bereaksi dan hasil reaksi.

1. Penentuan volume gas pereaksi dan hasil reaksi

Berdasarkan hukum Gay Lussac dan hipotesis Avogadro, 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 membandingan koefisien reaksinya. Perhatikan contoh perhitungan kimia berikut:

Gas metana (CH₄) terbakar di udara menurut reaksi:

CH_4(g) + 2O_2(g) → CO_2(g) + 2H₂O_(g)

Jika gas metana terbakar (pada suhu dan tekanan yang sama) sebanyak 1 liter:

1. Berapa liter O₂ yang diperlukan?
2. Berapa liter uap air dan gas CO₂ yang dihasilkan?

Pembahasan:

Persamaan reaksi kimia pembakaran gas metana:

CH_4(g) + 2O_2(g) → CO_2(g) + 2H₂O_(g)

Volume CH₄ = 1 L

Maka:

Volume O₂ = 2 x 1 L = 2 L

Volume H₂O = 2 x 1 L = 2 L

Volume  CO₂ = 1 x 1 L = 1 L

2. Konsep Mol

Satu mol adalah jumlah partikel yang terkandung dalam suatu zat yang jumlahnya sama dengan partikel yang terdapat dalam 12 gram atom C-12 atau setara dengan 6,02.10^-23partikel. Itu artinya:

1 mol = 6,02.10^-23 partikel

Untuk lebih mudahnya, perhatikan contoh soal konsep mol berikut ini:

1 mol besi (Fe) mengandung 6,02.10^-23 atom. Berapakah jumlah atom besi yang terdapat dalam 2 mol besi?

Pembahasan:

Diketahui:

Jumlah atom dalam 1 mol besi = 6,02.10^-23 atom.

Ditanya:

Jumlah atom dalam 2 mol besi?

Jawab:

1 mol besi = 6,02.10^-23 atom

2 mol besi = 2 x 6,02.10^-23 atom = 12,04.10^-23 atom.

3. Massa Molar

Massa molar adalah massa 1 mol zat yang berkaitan dengan Ar atau Mr dari suatu zat. Massa molar untuk partikel yang berupa atom dinyatakan dalam Ar gram/mol. Sedangkan massa molar untuk partikel yang berupa molekul dinyatakan dalam Mr gram/mol. Sehingga massa molar dapat dirumuskan sebagai:

4. Persamaan Gas Ideal

Persamaan gas ideal adalah persamaan gas yang kita gunakan untuk mencari volume gas dalam keadaan tidak setandar.  Gas ideal dirumuskan sebagai:

PV = nRT

Keterangan:

P = tekanan gas (atm)

n = jumlah mol gas (mol)

V = volume gas (L)

T = suhu mutlak (K)

R = tetapan gas = 0,082 L.atm/mol.K

Perhatikan contoh persamaan gas ideal berikut:

Berapakah volume 14 gram gas nitrogen pada suhu 27⁰C dan tekanan 2 atm? (Ar N=14)

Pembahasan:

Diketahui:

massa gas nitrogen = 14 gr

jumlah mol = gr/Mr = 14/28 gram/mol = 0,5 mol

T = 27 + 273 = 300K

P = 2 atm

Ditanya: V…?

Jawab:

PV = nRT

V = nRT : P

V = 0,5 mol x 0,082 L.atm/mol.K x 300K : 2 atm

V = 6,15 L

5. Rumus empiris dan rumus molekul

Rumus empiris adalah rumus perbandingan paling sederhana dari atom-atom penyusun senyawa. Sedangkan rumus molekul adalah rumus senyawa yang sesuai dengan jumlah atom-atom penyusun senyawa. Contohnya rumus molekul C₆H₁₂O₆ mempunyai rumus empiris CH₂O.

6. Massa dan Kadar unsur dalam senyawa

Massa unsur dalam senyawa dapat kita tentukan dengan rumus:

Sedangkan kadar unsur dalam senyawa dapat kita tentukan dengan rumus:

7. Menentukan kadar air kristal dalam senyawa

Bagaimana cara menentukan massa air kristal dalam perhitungan kimia? Perhatikan contoh berikut!

Kristal NaCl.xH₂O dipanaskan hingga semua air kristalnya menguap. Massa kristal kini menjadi 44,9% dari massa semula. Berapakah nilai x dan rumus kimia kristal? Diketahui (Ar Na = 23, Cl = 35,5, H = 1, O = 16).

Pembahasan:

Diketahui:

Rumus kimia = NaCl.xH­₂O

Massa akhir kristal = 44,9%

Ditanya: Nilai x dan rumus kimia kristal…?

Jawab:

Kita andaikan massa kristal 100 gram. Itu artinya,

Massa kristal = 44,9% x 100 gram = 44,9 gram

Mol kristal = 44,9/58,5 = 0,77 mol

Massa air = (100% – 44,9%) x 100 gram = 55,1 gram

Mol air = 55,1/18 = 3,06 mol

Perbandingan mol NaCl : H_2­O = 0,77 : 3,06  = 1 : 4

Jadi, nilai x adalah 4 dan rumus kimia kristal adalah NaCl.4H₂O