STOIKIOMETRI BAHAN AJAR SMAN 6 PONTIANAK HUKUM DASAR KIMIA ARAS HIDAYAT
1 Hukum-Hukum Dasar Kimia Pendahuluan Hukum dasar kimia adalah hukum yang digunakan untuk mendasari hitungan kimia dan hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam persamaan kimia. Aspek kuantitatif dapat diperoleh dari pengukuran massa, volume, konsentrasi yang terkait dengan jumlah partikel atom, ion, molekul atau rumus kimia yang terkait dalam persamaan reaksi kimia. Pada perhitungan kimia secara stoikiometri memerlukan hukum-hukum dasar yang relevan. Ada beberapa hukum dasar yang penting diantaranya adalah: ❖ Hukum Kekekalan Massa ❖ Hukum Perbandingan Tetap ❖ Hukum Perbandingan Berganda ❖ Hukum Perbandingan Volume ❖ Hukum Hipotesis Avogadro Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier) Hukum Lavoisier juga dikenal sebagai hukum kekekalan massa. Teori ini dicetuskan oleh ilmuwan asal Prancis, Antoine Laurent Lavoisier. Hukum itu ditemukan saat Lavoisier saat membakar merkuri cair putih dengan oksigen hingga berubah menjadi merkuri oksida berwarna merah. Kemudian, Lavoisier juga memanaskan merkuri oksida merah itu sampai kembali terbentuk merkuri cari putih dan oksigen. Dalam penelitian itu Lavoisier lantas menemukan bahwa ada peran dari gas oksigen dalam reaksi pembakaran. Massa oksigen pada saat proses pembakaran ternyata sama dengan massa oksigen yang terbentuk setelah merkuri oksida dipanaskan. Topik Bahasan Hukum-hukum Dasar Kimia Sub-Topik Bahasan Hukum-hukum dasar kimia Sub-Capaian Pembelajaran Dapat menjelaskan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya Indikator Penilaian Ketepatan menjelaskan prinsipprinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya
2 Bunyi dari Hukum Lavoisier adalah: Massa total zat sebelum reaksi sama dengan massa total setelah zat reaksi. Hal tersebut lantas disebut sebagai hukum kekekalan massa karena di dalam reaksi kimia tidak mengubah massa. Contoh Soal 1. 5 gram Oksigen direaksikan dengan 5 gram logam Magnesium sehingga membentuk senyawa Magnesium oksida. Dari reaksi tersebut berapa massa magnesium oksida yang dihasilkan? Penyelesaian: Mg + O2 MgO2 Massa zat sebelum reaksi = massa zat sesudah reaksi Massa Mg + Massa O2 = Massa MgO2 5 gram Mg + 5 gram O2 = 10 gram MgO2 Jadi massa Magnesium oksida yang dihasilkan adalah sebanyak 10 gram 2. Sebuah oksigen memiliki massa 6 gram kemudian direaksikan dengan logam magnesium sehingga membentuk 8 gram senyawa oksida. Berapakah massa magnesium yang bereaksi? Penyelesaian: Mg + O2 MgO2 Massa zat sebelum reaksi = massa zat sesudah reaksi Massa Mg + Massa O2 = Massa MgO2 Massa Mg + 6 gram O2 = 8 gram MgO2 Massa Mg = 8 gram MgO2 − 6 gram O2 Massa Mg = 2 gram Jadi massa logam Magnesium yang bereaksi sebanyak 2 gram HUKUM KEKALAN MASSA Massa total zat sebelum reaksi sama dengan massa total setelah zat reaksi. Topik Bahasan Hukum-hukum Dasar Kimia Sub-Topik Bahasan Hukum-hukum dasar kimia Sub-Capaian Pembelajaran Dapat menjelaskan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya Indikator Penilaian Ketepatan menjelaskan prinsipprinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya
3 Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust) Joseph Louis Proust menemukan bahwa setiap senyawa disusun oleh unsur dengan komposisi tertentu dan tetap. Oleh karena itu, hukum tersebut berbunyi: Perbandingan massa unsur-unsur setiap senyawa berisi komposisi tertentu dan tetap. Salah satu contoh eksperimennya adalah reaksi unsur hidrogen dengan oksigen membentuk senyawa air dan kemudian hasilnya menunjukkan perbandingan massa hidrogen dengan oksigen beraksi tetap, yakni 1:8. Contoh Soal 1. Massa karbon (C) dan oksigen (O) memiliki perbandingan 3:8. Jika karbon yang bereaksi 1,5 gram, berapa massa oksigen bereaksi dan massa karbondioksida yang terbentuk? Penyelesaian: Perbandingan Massa: Karbon = 3 = 1,5 gram Oksigen = 8 = ? gram Karbondioksida = 11 = ? gram Massa Oksigen = 8/3 1,5 gram = 4 gram Massa Karbon dioksida = 11/3 1,5 = 5,5 gram. Jadi massa oksigen bereaksi adalah 4 gram dan massa Karbondioksida terbentuk adalah 5,5 gram. 2. Perbandingan massa besi dan belerang dalam senyawa besi sulfida adalah 7:4 berapakah massa besi dan massa belerang yang dibutuhkan untuk membentuk senyawa besi sulfida dengan 21 gram besi tanpa sisa reaksi? Penyelesaian: Perbandingan Massa: Besi = 7 = ? gram Belerang = 4 = ? gram Besi Sulfida = 11 = 21 gram Topik Bahasan Hukum-hukum Dasar Kimia Sub-Topik Bahasan Hukum-hukum dasar kimia Sub-Capaian Pembelajaran Dapat menjelaskan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya Indikator Penilaian Ketepatan menjelaskan prinsipprinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya
4 Massa Belerang = 4/11 21 Massa Belerang = 7,64 gram Massa Besi = 7/11 21 Massa Besi = 13,36 gram Jadi massa belerang untuk membentuk 21 gram besi sulfida adalah 7,64 gram, dan massa besi adalah sebanyak 13,36 gram. 3. Jika direaksikan besi sebanyak 60 gram dan belerang 24 gram berapakah massa besi(II) sulfida yang dihasilkan ? Penyelesaian: Perbandingan Massa: Besi = 7 = 60 gram Belerang = 4 = 24 gram Besi Sulfida = 11 = ? gram Untuk bereaksi dengan 24 gram belerang membutuhkan besi sebanyak: Massa besi = 7/4 24 Massa besi = 42 gram Dengan demikian besi sulfida yang dihasilkan sebanyak: Massa besi sulfida = 11/4 24 Massa besi sulfida = 66 gram. ATAU Massa besi sulfida = 24 gram + 42 gram Massa besi sulfida = 66 gram Sisa besi yang tidak bereaksi adalah sebanyak: Sisa besi = 60 gram 42 gram Sisa besi = 18 gram Jadi besi sulfidayang dihasilkan adalah 66 gram dengan sisa besi sebanyak 18 gram. HUKUM PROUST Perbandingan massa unsur-unsur setiap senyawa berisi komposisi tertentu dan tetap. Topik Bahasan Hukum-hukum Dasar Kimia Sub-Topik Bahasan Hukum-hukum dasar kimia Sub-Capaian Pembelajaran Dapat menjelaskan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya Indikator Penilaian Ketepatan menjelaskan prinsipprinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya
5 Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton) Hukum Dalton pertama kali dicetuskan oleh ilmuwan asal Inggris bernama John Dalton. Dalam penelitiannya, John Dalton membandingkan unsur-unsur yang terkandung dalam beberapa senyawa. Hasilnya ditemukanlah Hukum Perbandingan Ganda yang berbunyi: Jika ada dua unsur bisa membentuk lebih dari satu senyawa dengan salah satu massa unsur dibuat tetap, maka perbandingan massa yang lain dalam senyawa itu merupakan bilangan bulat sederhana. Contohnya adalah belerang dan oksigen yang dapat membentuk dua senyawa. Contoh Soal Unsur fosfor dan oksigen yang direaksikan membentuk dua jenis senyawa. Dalam 55 gram senyawa I terdapat 31 gram fosfor dan 71 gram senyawa II mengandung 40 gram oksigen. Apakah senyawa tersebut termasuk ke dalam hukum Dalton? Penyelesaian: Massa fosfor Massa Oksigen Massa Senyawa Senyawa I 31 gram ? 55 gram Senyawa II ? 40 gram 71 gram ❖ Massa oksigen pada senyawa I = 55 − 31 = 24 ❖ Massa fosfor pada senyawa II = 71 − 40 = 31 Perbandingan massa fosfor pada senyawa I dan II adalah = 31 : 31 dibagi dengan 31 = 1 : 1 Perbandingan oksigen pada senyawa I dan II adalah = 24 : 40 dibagi dengan 8 = 3 : 5 Dari hasil tersebut perbandingan oksigen dan fosfor pada senyawa I dan II yaitu 1:1 dan 3:5 merupakan bilangan bulat dan sederhana. HUKUM DALTON Jika ada dua unsur bisa membentuk lebih dari satu senyawa dengan salah satu massa unsur dibuat tetap, maka perbandingan massa yang lain dalam senyawa itu merupakan bilangan bulat sederhana. Topik Bahasan Hukum-hukum Dasar Kimia Sub-Topik Bahasan Hukum-hukum dasar kimia Sub-Capaian Pembelajaran Dapat menjelaskan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya Indikator Penilaian Ketepatan menjelaskan prinsipprinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya
6 Hukum Perbandingan Volume (Hukum GayLussac) Hukum yang juga dikenal sebagai Hukum Perbandingan Volume ini ditemukan oleh ilmuwan asal Prancis, yaitu Joseph Gay Lussac. Dalam penelitiannya, ia ingin membuktikan tentang volume gas dalam suatu reaksi kimia. Hasil dari penelitian itu mendapat kesimpulan bahwa suhu dan tekanan mempengaruhi perubahan gas. Percobaan sederhana yang dilakukan menghasilkan perbandingan volume hidrogen : oksigen : uap air adalah 2 : 1 : 2. Nampak bahwa perbandingan volume sesuai dengan perbandingan koefisien unsur atau senyawa pada persamaan reaksi setara, yaitu persamaan reaksi dengan jumlah atom di sebelah kiri sama dengan di sebelah kanan. Reaksi pembentukan air: 2H2 + O2 2O Perbandingan Volume: 2 : 1 : 2 Bunyi hukum perbandingan ialah sebagai berikut: Jika diukur pada Suhu dan Tekanan yang sama, maka Volume gas yang bereaksi dan gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana. Contoh Soal 2 Liter gas hidrogen bereaksi dengan 2 liter gas klorin sehingga menghasilkan 4 gas hidrogen klorida. Apabila gas hidrogen yang direaksikan sebesar 10 liter, berapakah gas hidrogen klorida yang dihasilkan? Penyelesaian: Volume Perbandingan Hidrogen 2 1 Klorin 2 1 Hidrogen Klorida 4 2 Jika gas hydrogen yang direaksikan adalah 10 liter maka gas hydrogen klorida yang dihasilkan: = 2 10 = 20 liter ( 2 = nilai perbandingan Hidrogen Klorida) Jadi hidrogen klorida yang dihasilkan dari reaksi 10 liter gas hydrogen adalah sebanyak 20 liter. Topik Bahasan Hukum-hukum Dasar Kimia Sub-Topik Bahasan Hukum-hukum dasar kimia Sub-Capaian Pembelajaran Dapat menjelaskan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya Indikator Penilaian Ketepatan menjelaskan prinsipprinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya
7 Hukum Hipotesis Avogadro Hipotesis Avogadro merupakan teori yang ditemukan oleh Amedeo Avogadro pada tahun 1811. Dalam penelitiannya, Avogadro menemukan bahwa partikel unsur tidak harus selalu berupa atom tunggal, tetap dapat juga berupa molekul unsur atau dua atom atau lebih. Hipotesis dari Avogadro itu lantas mengatakan: Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan gas yang bervolume sama memiliki jumlah molekul yang sama juga. Rumus matematis dari hukum Avogadro sebagai berikut: (V1 N1) = (V2 N2) Dimana: N = jumlah molekul gas tertentu, V = volume ruang gas Contoh Soal 22 molekul gas karbon dioksida. Pada suhu dan tekanan yang sama, berapakah jumlah molekul gas nitrogen dalam tabung bervolume 4 Liter? Penyelesaian: Diketahui: N1 22, V1 = 5 liter, V2 = 4 liter. N2 (V1 N1) = (V2 N2) N2 = (N1 V2) V1 (V1 1) = (V2 2) N2 = (2 1022 x 4) 5 (V1 1) = (V2 2) N2 = (8 1022) 4 ((V1 1) = (V2 2) N2 = 1,6 1022 Jadi jumlah gas nitrogen dalam tabung bervolume 4 liter adalah 1,6 10 22 HUKUM AVOGADRO Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan gas yang bervolume sama memiliki jumlah molekul yang sama juga. Topik Bahasan Hukum-hukum Dasar Kimia Sub-Topik Bahasan Hukum-hukum dasar kimia Sub-Capaian Pembelajaran Dapat menjelaskan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya Indikator Penilaian Ketepatan menjelaskan prinsipprinsip dasar ilmu kimia yang meliputi hukum-hukum dasar kimia dan analisisnya