Hukum Dasar Dan Perhitungan Kimia(stoikiometri)

Hukum – Hukum Dasar Kimia - A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) : Pernahkah Anda memperhatikan sepotong besi yang dibiarkan di udara terbuka, dan pada suatu waktu kita akan menemukan, bahwa besi itu telah berubah menjadi karat besi. Jika kita timbang massa besi sebelum berkarat dengan karat besi yang dihasilkan, ternyata massa karat besi lebih besar . Benarkah demikian? 

Anda yang sering melihat kayu atau kertas terbakar, hasil yang diperoleh adalah sejumlah sisa pembakaran berupa abu. Jika Anda menimbang abu tersebut, maka massa abu akan lebih ringan dari massa kayu atau kertas sebelum dibakar. Benarkah demikian? 

Dari kejadian tersebut, kita mendapatkan gambaran bahwa seolah-olah dalam suatu reaksi kimia, ada perbedaan massa zat, sebelum dan sesudah reaksi.

Pada pelajaran /modul yang lalu, Anda telah menerapkan Hukum kekkalan massa, dalam menyetarakan persamaan reaksi, artinya massa zat sebelum reaksi sama dengan massa sesudah reaksi. Untuk memahami hukum kekekalan massa, Anda dapat melakukan percobaan perorangan, atau kelompok di rumah atau di sekolah induk (jika memungkinkan). 

B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) 

Pada modul sebelumnya, Anda telah mempelajari rumus kimia senyawa. Dan Anda telah mengenal berbagai senyawa yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih sebagai contoh, air (H2O). Air dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur Hidrogen dan Oksigen. Seperti Anda ketahui bahwa materi mempunyai massa, termasuk hidrogen dan oksigen. Bagaimana kita mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen yang terda, seorang ahli kimia Perancis, yang bernama Joseph Louis Proust (1754-1826), mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air.

Dari tabel di atas terlihat, bahwa setiap 1 gram gas hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen, menghasilkan 9 gram air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yang 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" 

Pahamkah Anda? Anda perhatikan contoh di bawah ini!

Contoh: 

Jika kita mereaksikan 4 gram hidrogen dengan 40 gram oksigen, berapa gram air yang terbentuk? 

Jawab: 

Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen = 1 : 8. 

Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen yang dicampurkan = 4 : 40. 

Karena perbandingan hidrogen dan oksigen = 1 : 8, maka 4 gram hidrogen yang diperlukan 4 x 8 gram oksigen yaitu 32 gram. 

Untuk kasus ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi semuanya, oksigen masih bersisa sebanyak ( 40 – 32 ) gram = 8 gram. Nah, sekarang kita akan menghitung berapa gram air yang terbentuk dari 4 gram hidrogen dan 32 gram oksigen? Tentu saja 36 gram.

Ditulis sebagai 

H2 + 

O2==> 

H2O 

Perbandingan Massa 

1 gram : 

8 gram 

9 gram 

Jika awal reaksi 

4 gram 

40 gram 

….. gram? 

Yang bereaksi 

4 gram 

32 gram 

36 gram 

Oksigen bersisa = 8 gram. 

Bagaimana pahamkah Anda? Agar Anda lebih paham, coba kerjakan latihan berikut! 

Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton) 

Komposisi kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya. Dalam senyawa, seperti air, dua unsur bergabung masing-masing menyumbangkan sejumlah atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Dari dua unsur dapat dibentuk beberapa senyawa dengan perbandingan berbeda-beda. MIsalnya, belerang dengan oksigen dapat membentuk senyawa SO2 dan SO3. Dari unsur hidrogen dan oksigen dapat dibentuk senyawa H2O dan H2O2.

Dalton menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan didapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai hukum Perbandingan Berganda yang bunyinya: 

“Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana” 

Contoh: 

Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa N2O, NO, 

N2O3, dan N2O4 dengan komposisi massa terlihat pada tabel berikut.

Tabel 06.3 Perbandingan Nitrogen dan oksigen dalam senyawanya.

Dari tabel tersebut, terlihat bahwa bila massa N dibuat tetap (sama), sebanyak 7 gram, maka perbandingan massa oksigen dalam: 

N2O : NO : N2O3 : N2O4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau 

.....................................1 : 2 : 3 ..: 4 

Pahamkah Anda? Agar Anda lebih paham, coba kerjakan latihan berikut! 

Konsep Mol

PENGERTIAN KONSEP MOL Setiap zat yang ada di alam tersusun atas partikel-partikel dalam bentuk atom, molekul, dan ion. Ukuran partikel-partikel zat tersebut sangat kecil sehingga kita sulit untuk menghitungnya. Jumlah partikel dalam suatu zat juga sangat banyak dan hal itu membuat kita sulit untuk menghitungnya. Para ahli kimia berhasil menemukan cara menghitung jumlah partikel, massa zat, dan volume gas, yang disebut: STOIKIOMETRI (Hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi). 

:Apakah massa 1 lusin kelereng sama dengan massa 1 lusin bola pingpong? 

:Dalam ilmu kimia, satuan yang digunakan untuk menyatakan jumlah partikel dalam zat dinamakan MOL. Jumlah partikel-partikel atom, molekul,atau ion dalam 1 mol zat akan sama dengan jumlah partikel-partikel dalam 1 mol zat lainnya. Namun, massa setiap zat dalam 1 mol tidak sama. Berapakah jumlah partikel dalam 1mol zat ? 

:Standar yang digunakan untuk menyatakan 1 mol adalah jumlah partikel dalam isotop atom C-12 bermassa 12 gram. Jumlah partikel atom karbon yang terdapat dalam 12 gram atom C-12 merupakan suatu bilangan yang sangat besar dan disebut tetapan Avogadro ( L ). Besarnya tetapan Avogadro: 1 sma = 1,661 x 10-24 gram Massa 1 atom C-12 = 12 sma (12 x 1,661.10-24gram = 1,9932.10-23gram) Jumlah partikel atom C-12 dalam 12 gram unsur C-12 12 gram = = 6,02 x 10 23 atom C-12 1,9932.10-23gram/atom 

1 mol suatu zat (unsur atau senyawa) adalah banyaknya zat itu mengandung 6,02 x 10 23 partikel (atom, molekul, ion). :1 mol suatu zat (unsur atau senyawa) adalah banyaknya zat itu mengandung 6,02 x 10 23 partikel (atom, molekul, ion). 1 mol unsur emas (Au) mengandung 6,02 x 10 23 atom Au 1 mol senyawa NH3 mengandung 6,02 x 10 23 molekul NH3 1 mol NaCl mengandung 6,02 x 10 23 molekul NaCl 1 mol Na mengandung 6,02 x 10 23 atom Na 1 mol Na+ atau Cl- mengandung 6,02 x 10 23 ion Na+ atau Cl- Kesimpulan Jumlah partikel = Jumlah mol x 6,02.1023 Jumlah partikel = n x L Jumlah partikel = atom untuk unsur = molekul untuk senyawa kovalen = ion untuk senyawa ion 

:Contoh soal : Jika diketahui tetapan Avogadro = 6,02. 1023, tentukan : Jumlah molekul H2S dalam 0,4 mol H2S b. Jumlah atom H dalam 0,4 mol H2S c. Jumlah atom S dalam 0,4 mol H2S d. Jumlah atom-atom unsur dalam 0,4 mol H2S 

a. Jumlah molekul H2S = n x L = 0,4 x 6,02.1023 = 2,408.1023 molekul-molekul H2S 

b. Jumlah atom H = n x L = 0,4 x 2 x 6,02.1023 = 4,816.1023 atom-atom H 

c. Jumlah atom S = n x L = 0,4 x 1 x 6,02.1023 = 2,408.1023 atom-atom S 

d.  Jumlah atom-atom unsur dalam H2S = n x L = 0,4 x 3 x 6,02.1023 = 7,224.1023 atom-atom 

Berapakah massa atom dan molekul yang terdapat dalam 1 mol zat ? Untuk mengetahuinya kamu harus memahami terlebih dahulu massa atom relatif (Ar) dan massa molekul relatif (Mr). Ar unsur = perbandingan massa atom suatu unsur terhadap satu per dua belas kali massa satu atom karbon yang bermassa 12. Mr senyawa = perbandingan massa molekul suatu senyawa terhadap satu per dua belas kali massa satu atom karbon yang bermassa 12. Mr = S Ar 

:Hitung massa molekul relatif (Mr) zat-zat berikut: H2S Cl2 HCl C6H12O6 MgSO4.7H20 Diketahui : Ar H=1; S=32; Cl=35,5; C=12; O=16; Mg=24. Bagaimanakah hubungan antara Ar dan Mr ? 

H2S tersusun atas 2 atom H dan 1 atom S Mr H2S = (2 x Ar H) + (1 x Ar S) = (2 x 1) + ( 1 x 32) = 34 

. Cl2 tersusun atas 2 atom Cl Mr Cl2 = (2 x Ar Cl) = (2 x 35,5) = 71 

:c. HCl tersusun atas 1 atom H dan 1 atom Cl Mr HCl = (1 x Ar H) + (1 x Ar Cl) = (1 x 1) + ( 1 x 35,5) = 36,5 

:d. C6H12O6 tersusun atas 6 atom C , 16 atom H dan 6 atom O Mr C6H12O6 = (6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x Ar O) = (6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16) = 180 

:MgSO4.7H2O tersusun atas : 1atom Mg, 1atom S, 11 atom O dan 14 atom H Mr MgSO4.7H2O = (1 x Ar Mg) + (1 x Ar S) + (11 x Ar O) + (14 x Ar H) = (1 x 24) + (1 x 32) + (11 x 16) + (14 x 1) = 246 

:Berapakah massa 1 mol unsur dan senyawa ? Unsur Monoatomik Massa Atom Unsur = Jumlah mol x Ar Molekul Diatomik Massa Molekul Senyawa= Jumlah mol x Mr Senyawa Senyawa ion Massa Senyawa ion = Jumlah mol x Mr Senyawa kovalen Massa Senyawa kovalen = Jumlah mol x Mr 

:Massa Zat = Jumlah mol x Ar/Mr G = n x Ar/Mr 

:Contoh Hitunglah massa zat-zat berikut ! 1 mol atom Ba 2 mol gas O2 0,5 mol H2O 0,02 mol NaCl O,3 mol C6H12O6 Diketahui : Ar H=1; C=12; O=16; Na=23; Cl=35,5; Ba=137 

a. 1 mol atom Ba :a. 1 mol atom Ba Massa atom Ba = Jumlah mol x Ar Ba = 1 x 137 = 137 gram 

b. 2 mol gas O2 :b. 2 mol gas O2 Massa gas O2 = Jumlah mol x Mr O2 = 2 x 32 = 64 gram 

c. 0,5 mol H2O Massa H2O = Jumlah mol x Mr H2O = 0,5 x 18 = 9 gram 

d. 0,02 mol NaCl :d. 0,02 mol NaCl Massa NaCl = Jumlah mol x Mr NaCl = 0,02 x 58,5 = 1,17 gram 

e. 0,3 mol C6H12O6 :e. 0,3 mol C6H12O6 Massa C6H12O6 = Jumlah mol x Mr C6H12O6 = 0,3 x 180 = 54 gram 

Berapakah volume 1mol gas ? :Berapakah volume 1mol gas ? Volume 1 mol suatu gas pada keadaan standar (O0C,1 atm) disebut volume molar gas, yang besarnya = 22,4 liter. Menurut hipotesis Avogadro, pada volume yang sama, gas-gas yang berbeda (pada suhu dan tekanan yang sama) mengandung jumlah partikel yang jumlahnya sama. Jadi dapat disimpulkan bahwa Volume gas berbanding lurus dengan jumlah mol (n) 

Volume gas pada STP :Volume gas pada STP Volume = Jumlah mol x volume molar V = n x Vm V = mol x 22,4 L/mol 

Volume gas pada keadaan suhu dan tekanan diketahui. :Volume gas pada keadaan suhu dan tekanan diketahui. P V = n R T V = n R T P 

:P = Tekanan (Atm) V = Volume (Liter) n = mol R = Tetapan Gas Ideal (0,082 atm L/mol K) T = Suhu dalam Kelvin (O0C = 273 K) 

Volume gas pada keadaan gas lain diketahui. :Pada suhu dan tekanan yang sama, volume berbanding lurus dengan jumlah molnya. Volume gas pada keadaan gas lain diketahui. 

:Tentukan volume gas-gas berikut : 0,5 mol gas Cl2 1 mol gas N2 2 mol gas CO 0,5 mol gas Cl2 V = 0,5 x 22,4 = 11,2 liter 0,5 mol gas Cl2 V = 0,5 x 22,4 = 11,2 liter b. 1 mol gas N2 V = 1 x 22,4 = 22,4 liter c. 2 mol gas CO V = 2 x 22,4 = 44,8 liter 

Contoh : 2 Berapakah volume 6,4 gram gas SO2 yang diukur pada suhu 27oC tekanan 38 cmHg? (Ar S=32, O=16) P V = n R T V = n R T P V = 0,1 x 0,082 x 300 0,5 V = 4,92 liter n = G SO2/MrSO2 n = 6,4/64 n = 0,1 mol P = 38 cmHg/76 cmHg = 0,5 atm T = (27 + 273)K T = 300 K 

:Contoh : 3 Pada suhu dan tekanan tertentu, volume dari 8 gram gas SO3 adalah 2,5 liter. Pada keadaan yang sama tentukan volume dari 18 gram gas NO.(Ar S=32; N=14; O=16) n n = V V (gasSO3) (gasNO) 0,1 mol 0,6 mol = 2,5 liter V NO V NO = (2,5 x 0,6)/0,1 =15 liter n = G/Mr n SO3 = 8/80 = 0,1 mol n NO = 18/30 = 0,6 mo