Saturday, July 3, 2010

HUKUM DASAR KIMIA

HUKUM DASAR KIMIA

Ilmu kimia mempelajari tantang peristiwa kimia yang ditandai dengan berubahnya satu zat menjadi zat lain, contoh pembakaran etanol. Setelah diselidiki, etanol dan oksigen berubah menjadi karbon dioksida dan uapair. Perubahan itu dapat ditulis sebagai berikut:
Etanol + oksigen karbon dioksida + air
Zat mula-mula disebut pereaksi dan zat yang terbentuk disebut hasil reaksi. Dalam reaksi di atas, etanol dan oksigen adalah pereaksi, sedangkan karbon dioksida dan air adalah hasil reaksi.
Keterangan diatas belumlah cukup karena tidak menggambarkan hubungan antara jumlah pereaki dengan hasil reaksi. Jika dipakai 100 gr etanol, berapakah oksigen yang diperlukan serta karbon dioksida dan air yang terbentuk? Untuk itu perlu diketahui unsur-unsur yang terdapat dalam etanol, karbon dioksida dan air, serta perbandingannya secara kuantitatif.

Bidang kimia yang mempelajari yang mempelajari aspek kuantitatif unsur dalam suatu senyawa atau reaksi disebut stoikiometri (bahasa Yunani: stoicheon = unsur; metrain = mengukur). Dengan kata lain, stoikiometri adalah perhitungan kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif zat yang terlibat dalam reaksi.
Penelitian yang cermat terdapat pereaksi dan hasil reaksi telah melahirkan hukum-hukum dasar kimia yang menunujukkan hubungan kuantitatif itu. Hukum tersebut adalah hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, hukum perbandingan berganda, dan hukum-hukum gas.
1.Hukum Kekekalan Massa
Hukum kekekalan massa atau dikenal juga sebagai hukum Lomonosov-Lavoisier adalah suatu hukum yang menyatakan massa dari suatu sistem tertutup akan konstan meskipun terjadi berbagai macam proses di dalam sistem tersebut (dalam sistem tertutup Massa zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama (tetap/konstan) ). Pernyataan yang umum digunakan untuk menyatakan hukum kekekalan massa adalah massa dapat berubah bentuk tetapi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Untuk suatu proses kimiawi di dalam suatu sistem tertutup, massa dari reaktan harus sama dengan massa produk.
Hukum kekekalan massa digunakan secara luas dalam bidang-bidang seperti kimia, teknik kimia, mekanika, dan dinamika fluida. Berdasarkan ilmu relativitas spesial, kekekalan massa adalah pernyataan dari kekekalan energi. Massa partikel yang tetap dalam suatu sistem ekuivalen dengan energi momentum pusatnya. Pada beberapa peristiwa radiasi, dikatakan bahwa terlihat adanya perubahan massa menjadi energi. Hal ini terjadi ketika suatu benda berubah menjadi energi kinetik/energi potensial dan sebaliknya. Karena massa dan energi berhubungan, dalam suatu sistem yang mendapat/mengeluarkan energi, massa dalam jumlah yang sangat sedikit akan tercipta/hilang dari sistem. Namun demikian, dalam hampir seluruh peristiwa yang melibatkan perubahan energi, hukum kekekalan massa dapat digunakan karena massa yang berubah sangatlah sedikit.
Hukum kekekalan massa berbunyi:
"Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap"
Contoh:
hidrogen  + oksigen      hidrogen oksida 
   (4g)         (32g)               (36g)
Dengan kata lain dapat dinyatakan:
“Materi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain”
Pada mulanya para ahli meyakini kebenaran hukum ini karena berdasarkan percobaan. Akan tetapi kemudian timbul masalah pada reaksi endotermik dan eksotermik, karena menurut Albert Einstein massa setara dengan energi, yaitu:
E = m c2
Artinya, energi yang timbul dalam suatu peristiwa mengakibatkan hilangnya sejumlah massa. Sebaiknya, energi yang diserap suatu peristiwa akan disertai terciptanya sejumlah materi. Namun demikian, perhitungan menunjukkan bahwa perubahan massa dalam reaksi sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Jad hukum kekekalan massa masih tetap berlaku, dan dalam versi modern berbunyi:
“Dalam reaksi kimia tidak dapat dideteksi perubahan massa”

2.Hukum Perbandingan Tetap
Perbandingan tetap pertama kali dikemukakan oleh Joseph Proust, setelah serangkaian eksperimen di tahun 1797 dan 1804. Hal ini telah sering diamati sejak lama sebelum itu, namun Proust-lah yang mengumpulkan bukti-bukti dari hukum ini dan mengemukakannya. Pada saat Proust mengemukakan hukum ini, konsep yang jelas mengenai senyawa kimia belum ada (misalnya bahwa air adalah H2O dsb.). Hukum ini memberikan kontribusi pada konsep mengenai bagaimana unsur-unsur membentuk senyawa. Pada 1803 John Dalton mengemukakan sebuah teori atom, yang berdasarkan pada hukum perbandingan tetap dan hukum perbandingan berganda, yang menjelaskan mengenai atom dan bagaimana unsur membentuk senyawa.
Joseph Louis Proust  (1754-1826) mengemukakan Hukum Perbandingan Tetap yang berbunyi:
“Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap sekalipun dibentuk dengan cara berbeda-beda”
Sebagai contoh, perbandingan massa hidrogen dengan oksigen dalam air adalah 1:8, tidak bergantung pada jumlah air yang dianalisis. Hal itu juga berarti bahwa massa hidrogen yang bereaksi dengan oksigen membentuk air adalah 1:8. Apabila hidrogen direaksikan dengan oksigen tidak dengan perbandingan 1:8 maka salah satu diantaranya akan bersisa. Dengan demikian, meskipun tersedia berapapun massa pereaksi yang akan direaksikan, belum tentu akan terbentuk massa produk yang massanya merupakan jumlah massa tiap-tiap pereaksi. Menurut Hukum kekekalan massa, seharusnya massa zat sebelum dan sesudah reaksi sama. Namun, zat-zat pereaksi bereaksi dengan perbandingan massa yang tetap untuk menghasilkan produk dengan massa tertentu yang sesuai dengan perbandingan masa zat pereaksi penyusunnya, sehingga tidak selalu seluruh massa zat pereaksi akan bereaksi membentuk produk.
Penyimpangan dari hukum Proust
Perlu diketahui bahwa sekalipun hukum ini amat berguna dalam dasar-dasar kimia modern, hukum perbandingan tetap tidak selalu berlaku untuk semua senyawa. Senyawa yang tidak mematuhi hukum ini disebut senyawa non-stoikiometris. Perbandingan massa unsur-unsur pada senyawa non-stoikiometris berbeda-beda pada berbagai sampel. Misalnya oksida besi w├╝stite, memiliki perbandingan antara 0.83 hingga 0.95 atom besi untuk setiap atom oksigen. Proust tidak mengetahui hal ini karena peralatan yang ia gunakan tidak cukup akurat untuk membedakan angka ini.
Selain itu, hukum Proust juga tidak berlaku untuk senyawa-senyawa yang mengandung komposisi isotop yang berbeda. Komposisi isotop dapat berbeda sesuai sumber dari unsur yang membentuk senyawa tersebut. Perbedaan ini dapat digunakan untuk penanggalan secara kimia, karena proses-proses astronomis, atmosferis, maupun proses dalam samudera, kerak bumi dan Bumi bagian dalam kadang-kadang memiliki kecenderungan terhadap isotop berat ataupun ringan. Perbedaan yang diakibatkan amat sedikit, namun biasanya dapat diukur dengan peralatan modern. Selain itu, hukum Proust juga tidak berlaku pada polimer, baik polimer alami maupun polimer buatan.

3.Hukum Perbandingan Berganda
Pada saat mengajukan hukum ini, rumus kimia senyawa belum diketahui. Hukum ini diajukan John Dalton, ahli kimia Inggris sekaligus penemu teori atom modern. Hukum ini menyebutkan bahwa jika massa salah satu unsur dalam dua senyawa sama, maka perbandingan massa unsur lainnya merupakan bilangan bulat dan sederhana. Contohnya, perbandingan unsur karbon (C) dan oksigen (O) pada karbon monoksida dan karbon dioksida berurutan adalah 3:4 dan 3:8. Jika massa C adalah sama, maka perbandingan massa O pada karbon monoksida dan karbon dioksida adalah 4:8 atau 1:2.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.
Perlu dicatat, bahwa hukum ini adalah pengembangan dari hukum Proust, walaupun ditemukan sebelum hukum Proust sendiri. Hukum ini juga menyatakan bahwa atom tidak dapat berbentuk pecahan seperti setengah, harus bilangan bulat. Hukum ini kuat karena didukung teori atom.Dalton menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan didapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai hukum Perbandingan
“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 sederhan”

No comments:

Post a Comment