UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
1.3 Hukum kekekalan Massa dan Hukum Perbandingan Tetap
Ahli kimia Jerman, Becher dan Stahl, pertama kali menyimpulkan dari eksperimennya bahwa pembakaran suatu zat (pembakaran kayu, perkaratan besi) disebabkan karena sesuatu yang disebut flogiston (phlogiston). Tetapi Antoine Lavoisier (1743-1794) ahli kimia Perancis, yang juga merupakan korban Revolusi Perancis dan di guillotine pada 8 Mei 1794, telah membantah kesimpulan tersebut dan melalui peragaan mengatakan bahwa pembakaran terjadi dari reaksi zat dengan oksigen. Dia juga menunjukkan, melalui pengukuran yang sangat hati-hati, bahwa bila reaksi dilakukan di dalam ruang tertutup, sehingga tidak ada hasil reaksi yang
→ ←Kimia Perubahan Dispersi Heterogen (Campuran) Senyawa Unsur
of conservation of mass) yang mengatakan bahwa dalam reaksi kimia massa bersifat kekal tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Ini merupakan salah satu prinsip kimia yang sangat penting sampai saat ini. Sebenarnya Einstein telah menunjukkan bahwa ada hubungan antara massa dan energi, yaitu dengan ungkapan yang sangat terkenal : E = m c2. Prubahan energi yang terjadi dalam reaksi kimia semestinya diikuti dengan adanya perubahan massa, tetapi perubahan massa tersebut terlalu kecil untuk dapat diukur secara eksperimen. Sebagai contoh,
perubahan energi yang terjadi pada reaksi 2 gram hidrogen dengan 16 gram oksigen setara (ekivalen) dengan perubahan massa sekitar 10-9 g. Timbangan analitik yang sensitif hanya dapat mendeteksi perbedaan massa sekitar 10-6 – 10-7 g, sehingga perubahan massa sebesar 10-9 tidak dapat terukur.
Hasil eksperimen Lavoisier, mendorong ahli kimia lain untuk menyelidiki aspek kuantitatif dari reaksi kimia. Penyelidikan Joseph Proust (1754 – 1826) akhirnya medapatkan hukum perbandingan tetap (the law of definite proportions). Hukum perbandingan tetap menyatakan bahwa di dalam suatu zat murni, unsur-unsur penyusunnya selalu mempunyai perbandingan massa tetap. Air misalnya, perbandingan massa hidrogen dengan oksigennya selalu 1 : 8. Jadi apabila 9,0 gram air diuraikan akan terjadi 1 gran hidrogen dan 8 gram oksigen. Apabila 18 g air diuraikan, maka akan terbentuk 2 g hidrogen dan 16 g oksigen. Lebih lanjut apabila 2 gram hidrogen dicampur dengan 8 g oksigen, dan campuran itu
direaksikan, maka akan terjadi 9 gram air dan 1 g hidrogen akan tetap sebagai sisa setelah reaksi.
Hasil penelitian Proust ini ditentang oleh Claude Berthollet (1748 – 1822), yang berpendapat bahwa penyusun suatu zat tergantung pada bagaimana zat itu dibuat. Tetapi saat itu pendapat Berthollet tidak mendapat pengakuan karena sistem analisisnya masih sangat belum maju dan sampel yang digunakan adalah berupa paduan (alloy) atau campuran yang penyusunnya memang sangat bervariasi. Namun kini, beberapa senyawa dalam keadaan padat diketahui mempunyai penyusun yang sedikit bervariasi dan tidak selalu tetap. Senyawa seperti itu disebut bertolida (berthollides.)
5 dikenal dengan teori atom Dalton. Hipotesis Dalton tentang atom pertama kali
dipublikasikan pada kuliahnya tahun 1803 dan dipublikasikan secara lengkap dalam buku A New System in Chemical Philosophy tahun 1808. Isi teori atom Dalton dapat dinyatakan sebagai berikut :.
a. Materi terdiri dari partikel-partikel sangat kecil yang tidak dapat dibagi, yang disebut atom.
b. Atom-atom suatu unsur mempunyai sifat yang sama (seperti ukuran, bentuk, dan massa), yang berbeda dengan sifat-sifat atom unsur lain.
c. Suatu reaksi kimia hanya merupakan penggabungan, pemisahan, atau pertukaran atom-atom. Atom-atom itu sendiri dalam reaksi kimia tetap ada.
Kelompok atom-atom yang terikat menjadi satu kesatuan secara kuat sehingga membentuk jati dirinya sebagai partikel tunggal, disebut molekul (dari kata Latin yang berarti “partikel kecil”).
Dalton mengembangkan simbul untuk menyatakan atom unsur dan dengan simbul ini dia menulis persamaan pembentukan senyawa seperti persamaan pembentukan dua senyawa oksida-karbon berikut ini.
+
+ 2
Kedua persamaan itu berdasarkan teori atom Dalton, menggambarkan hukum kekekalan massa, hukum Perbandingan tetap, dan hukum Perbandingan berganda.
Teori atom Dalton dapat menjelaskan adanya hukum perbandingan berganda (the law of multiple proportions). Hukum ini menyatakan bahwa bila dua senyawa yang berbeda dibentuk oleh 2 unsur yang sama, maka bila massa salah satu unsur dalam kedua senyawa sama, maka unsur lainnya dalam kedua senyawa itu akan mempunyai perbandingan massa sebagai bilangan sederhana dan bulat. Sebagai contoh unsur karbon dan oksigen dapat membentuk dua senyawa yaitu karbon monooksida dan karbon dioksida. Pada karbon monooksida, tersusun dari 1,33 g oksigen yang bergabung dengan 1 gram karbon dan pada karbon dioksida, 2,66 g oksigen bergabung dengan 1,00 g karbon. Perbandingan massa oksigen pada kedua senyawa yang bergabung dengan massa karbon yang tetap
adalah : 2 1 66 , 2 33 , 1
= . Hal ini sesuai dengan teori atom bahwa bila karbon monooksida terdiri dari 1 atom oksigen yang terikat dengan satu atom karbon dan karbon dioksida terdiri dari 2 atom oksigen yang terikat dengan satu atom karbon, maka berat oksigen di dalam molekul karbon dioksida haruslah dua kali massa oksigen di dalam molekul karbon monooksida. Untuk lebih jelasnya perhtikan Gambar 1.2.
Rangkuman.
Ilmu kimia adalah ilimu yang membahas, khususnya tentang kemungkinan perubahannya menjadi benda lain (tranformation of matter) secara permanen. Sifat materi dapat dibagi menjadi 2 katagori yang besar yaitu sifat ekstensif yang aditif dan
Karbon dengan berat sama Perbandingan berat oksigen, 1 :2
7 Tiga pembagian materi yang merupakan jantungnya ilmu kimia adalah unsur (elements) senyawa (compounds), dan sistem dispersi.
Hukum-hukum dasar ilmu kimia adalah hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, dan hukum perbandingan berganda. Senyawa yang menyimpang dari hukum kekekalan massa disebut bertolida. Hukum-hukum dasar ilmu kimia ini dapat dijelaskan dengan tori atom Dalton.
Soal Latihan.
1.1.Sebutkan perbedaan antara sifat ekstensif dan intensif dan berikan contohnya, kalau bisa berikanlah contoh yang berbeda dengan yang ada dalam diktat ini. 1.2.Sebutkan perbedaan antar kerapatan dengan kerapatan jenis, serta berikan
satuannya.
1.3.Mengapa massa digunakan untuk menyatakan jumlah materi di dalam suatu objek, bukannya berat ?.
1.4.Sebutkan perbedaan antara : (a). Unsur dan senyawa (b). Atom dan molekul (c). Campuran homogen dan heterogen (d) senyawa dan unsur.
1.5.Nyatakan dengan kata-kata sendiri hukum : Kekekalam massa; Perbandingan tetap; Perbandingan berganda.
1.6.Dua sampel magnesium oksida dianalisis. Sampel pertama mengandung 1,52 gram magnesium dan 1,00 gram oksigen. Sampel kedua mengandung 4,56 gram magnesium dan 3,00 gram oksigen. Apakah hasil analisis ini mematuhi hukum Perbandingan tetap (hukum Proust) ?.
1.7.Timah membentuk dua senyawa oksida. Senyawa pertama mengandung 1,35 gram oksigen setiap 10 gram timah dan senyawa kedua mengandung 2,70 gram oksigen setiap 10 gram timah. Tunjukkan bahwa hasil ini mematuhi hukum Perbandingan berganda (hukum Dalton).
1.8.Gambarkanlah dengan kata-kata bahwa teori atom Dalton menjelaskan (a) hukum kekekalan massa (b) hukum Perbandingan tetap (c) hukum Perbandingan berganda.
A. Pendahuluan
Istilah stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang berarti unsur (element) dan metron yang berarti pengukuran (measure). Jadi stoikiometri menunjuk pada hubungan kuantitatif antara reaktan dan produk dalam reaksi. Stoikiometri dapat dikatakan pula sebagai hitungan (aritmatika) ilmu kimia. Pada Parwa ini, sebelum melakukan hitungan kimia, terlebih dahulu akan dibahas tentang massa atom relatif dan massa molekul relatif, dan konsep mol. Secara rinci, setelah membaca Parwa ini diharapkan Sdr dapat menguasai hal-hal sebagaimana diuraikan pada Kompetensi Dasar dan Indikator sebagai berikut ini.
Kompetensi Dasar
Memahami cara penentuan massa atom dan massa molekul relatif dengan spektrometer massa dan melakukan perhitungan kimia dengan pendekatan faktor konversi serta perhitungan kimia dalam analisis volumetri.
Indikator
1. Menghitung massa atom relatif suatu unsur dari kelimpahan relatif isotopnya atau spektrum massanya.
2. Melakukan perhitungan kimia dengan menggunakan konsep mol dalam suatu rumus kimia, persamaan reaksi kimia, dengan pendekatan faktor konversi.
3. Menentukan rumus empiris dan molekul suatu senyawa dari komposisi unsur-unsurnya . 4. Medefinisikan berbagai besaran konsentrasi.
5. Mengubah besaran konsentrasi ke besaran konsentrasi yang lain. 6. Membuat larutan dengan konsentrasi tertentu.
7. Melakukan perhitungan kimia menggunakan volume dan konsentrasi larutan-larutan 8. Melakukan perhitungan volumetri pada titrasi asam-basa
9. Melakukan perhitungan volumetri pada titrasi redoks.