MEDIA MENGAJAR
UNTUK SMA/MA KELAS X
IPA Kimia
Hukum Dasar dan Perhitungan Kimia
Bab 4
TUJUAN PEMBELAJARAN
1. Menganalisis konsep dan perhitungan hukum dasar kimia (Hukum
Lavoisier, Hukum Proust, Hukum Dalton, dan Hukum Boyle-Gay Lussac).
2. Menganalisis konsep mol sebagai satuan jumlah mol.
3. Menerapkan hukum dasar kimia dalam kehidupan sehari-hari.
4. Menganalisis massa atom rata-rata, massa atom relatif, dan massa rumus relatif.
5. Menjelaskan konsep mol sebagai satuan jumlah partikel dan dapat menerapkannya dalam perhitungan kimia
6. Menganalisis hubungan antara jumlah partikel, massa atom relatif, massa molar, mol, volume molar dan menerapkannya dalam
perhitungan kimia.
7. Menganalisis korelasi antara jumlah mol dengan koefisien persamaan reaksi dan dapat menerapkannya dalam perhitungan kimia.
Kata Kunci
Bilangan Avogadro, Hukum Lavoisier, Hukum Proust, Hukum Dalton, Hukum Boyle-Gay Lussac
Massa atom relatif, Massa rumus relatif, Mol, Volume molar.
HUKUM DASAR KIMIA A.
Saat ini, Indonesia memiliki cadangan bijih tembaga (konsentrat) sebesar 3,1 miliar ton dengan tingkat produksi sebanyak 100 juta ton per tahun. Konsentrat itu merupakan pasir olahan dari batuan tambang, yang mengandung senyawa kimia berupa tembaga, emas, dan perak. Setiap ton konsentrat mengandung 26,5% tembaga;
39,34 g emas; dan 70,37 g perak.
Bagaimana menghitung kadar emas, tembaga, dan perak dalam senyawa
konsentrat tersebut sehingga dapat diprediksi besarnya produksi emas,
perak, dan tembaga?
Hukum Lavoisier (Hukum Kekekalan massa) 1.
Logam magnesium bermassa 4 gram dibakar dengan oksigen akan menghasilkan magnesium oksida.
Jika massa oksigen yang digunakan 6 gram, berapa gram massa magnesium oksida yang dihasilkan?
Pembahasan:
massa zat-zat sebelum reaksi = massa zat-zat hasil reaksi
= m magnesium + m oksigen
= 4 gram + 6 gram = 10 gram
Menyatakan bahwa “Massa zat-zat sebelum reaksi sama dengan massa zat-zat sesudah reaksi”.
Pada tahun 1700-an, Antoine
Laurent Lavoisier (1743-1794)
CONTOH SOAL
Hukum Proust (Hukum Perbandingan Tetap) 2.
• Air tersusun dari unsur hidrogen dan unsur oksigen dengan perbandingan massa H : O
= 1 : 8, dari mana pun air tersebut berasal dan bagaimana cara air dibentuk.
• Air dalam keadaan sebagai es atau uap air mengandung unsur hidrogen dan oksigen dengan perbandingan H : O = 1 : 8.
Menemukan bahwa “Perbandingan massa unsur- unsur dalam satu senyawa adalah tertentu dan tetap”. Senyawa yang sama meskipun berasal dari sumber yang berbeda atau dibuat dengan cara yang berbeda ternyata mempunyai komposisi yang sama
Pada sekitar tahun 1799, Joseph Luis Proust
CONTOH
• Apabila ada senyawa yang tersusun dari unsur hidrogen dan unsur oksigen dengan perbandingan yang berbeda, dapat
dipastikan bukan air.
• Misalnya, hidrogen peroksida (zat pemutih rambut atau kain) juga terbentuk dari
hidrogen dan oksigen, tetapi perbandingan antara hidrogen dan oksigen adalah 1:16.
Hukum Dalton (H. Kelipatan Perbandingan) 3.
Nitrogen dan oksigen dapat
membentuk senyawa-senyawa N2O, NO, N2O3, dan N2O4 dengan
komposisi massa terlihat dalam tabel berikut.
“Apabila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dan jika untuk massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana."
Dalton
CONTOH
Senyawa Massa Nitrogen
(gram) Massa Oksigen
(gram) Perbandingan
N2O 28 16 7 : 4
NO 14 16 7 : 8
N2O3 28 48 7 : 12
N2O4 28 64 7 : 16
Berdasarkan tabel tersebut, apabila massa N dibuat tetap (sama) sebanyak 7 gram, maka perbandingan massa oksigen di dalam N2O : NO : N2O3 : N2O4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau 1 : 2 : 3 : 4.
Hukum Gay Lusaac (H. Perbandingan Volume) 4.
Melakukan eksperimen mereaksikan beberapa gas yang diukur pada suhu dan tekanan yang sama.
Berdasarkan ekperimen tersebut, dirumuskanlah Hukum Perbandingan Volume.
Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850)
Pereaksi
(reaktan) Hasil reaksi (produk) Perbandingan 1 satuan volume
gas hidrogen 1 satuan volume
gas klorin 2 satuan volume gas hidrogen klorida
hidrogen : klorida : hidrogen klorida
1 : 1 : 2 2 satuan volume
gas hidrogen 1 satuan volume
gas oksigen 2 satuan volume uap
air hidrogen : oksigen : uap air 2 : 1 : 2
3 satuan volume
gas hidrogen 1 satuan volume
gas nitrogen 2 satuan volume gas
hidrogen klorida hidrogen : nitrogen : gas amonia 3 : 1 : 2
MASSA ATOM RELATIF & MASSA RUMUS RELATIF
B.
1. Massa Atom Rata-Rata
• Atom-atom di alam mempunyai massa yang berbeda
• Oleh karena itu, massa atom dihitung berdasarkan massa atom rata-rata dari seluruh atom yang ada di alam.
• Massa atom hidrogen (atom paling ringan) = 1,66 10-27kg
• Karena nilainya yang sangat kecil, 1,66 10-27kg disebut dengan 1 sma (satuan massa atom)
Atom klorin di alam terdapat dalam dua macam isotop, yaitu sebanyak 75% sebagai CI-35 yang massanya 35 sma, dan 25% sebagai C1-37 yang massanya 37 sma. Jadi, massa rata-rata atom klorin sebagai berikut.
Massa rata-rata atom Cl = = = 35,5 sma
CONTOH
MASSA ATOM RELATIF & MASSA RUMUS RELATIF
B.
2. Massa Atom Relatif
Dengan, Ar X = Massa atom relatif X Massa 1 atom C-12 = 12 sma
Massa atom karbon-12 (atom karbon massanya 12
Standar massa atom
sma)Ar X =
Rumus
3. Massa Rumus Relatif
Dalam satuan rumus kimia, baik molekul atau gabuanga ion, massa rumus merupakan masssa atom relatif penyusun rumus kimia tersebut
Mr AXBY = (x ArA + y ArB)
Rumus
Dengan, Mr = Massa rumus relatif AXBYKONSEP MOL C.
1. Bilangan Avogadro
Dengan, n = jumlah mol (mol)
L = Bilangan Avogadro (6,022 1023)
•
6,022 140 76 1023
Bilangan Avogdro (diberi lambang L)
Jumlah partikel = n L
Rumus
2. Massa Molar (M
m)
Dengan, n = jumlah mol (mol)
Mm (satuan gram/mol) = Mr atau Ar massa zat (dalam gram)
Massa molar: massa dalam 1 mol
Mm =
Rumus
KONSEP MOL C.
2. Massa Molar (M
m)
Dengan, n = jumlah mol (mol)
Mm (satuan gram/mol) = Mr atau Ar massa zat (dalam gram)
Massa molar: massa dalam 1 mol
Mm =
Rumus
3. Volume Molar (V
m)
Dengan, n = jumlah mol (mol) Vm = Volume molar
volume zat (dalam liter)
• Volume molar gas adalah volume 1 mol gas pada suhu dan tekanan tertentu.
• Jika pengukuran dilakukan pada keaadan standar atau STP (Standard Temperature and Pressure), yaitu pada suhu 0 C dan tekanan 1 atm
Vm =
Rumus
KONSEP MOL C.
4. Hipotesis Avogadro dan Hukum Gas Ideal
Dengan, n = jumlah mol (mol) V = volume zat (liter)
“Pada suhu dan tekanan yang sama, sejumlah volume yang sama suatu gas (sembarang gas) mengandung jumlah molekul yang sama”
Dapat diartikan: perbandingan volume gas akan sama dengan perbandingan mol gas
Hipotesis Avogadro
Rumus
=KONSEP MOL C.
4. Hipotesis Avogadro dan Hukum Gas Ideal
Dengan, P = tekanan (atmosfe atau atm) T = suhu mutlak (K) = °C + 273
V = volume (liter) n = jumlah mol (mol)
R = tetapan gas ideal = (0,082 L.atm/mol.K) 1) Hukum Boyle: P ≈ pada T tetap
2) Hukum Charles: V ≈ T pada P tetap
3) Hukum Avogadro V ≈ n, pada P dan T tetap
Hukum Gas Ideal
PV = nRT
Rumus
KADAR ZAT D.
• Tahukah Anda bahwa Indonesia merupakan produsen nikel terbesar di dunia, dan apa yang terjadi pada saat Indonesia menghentikan ekspor bijih nikel? Kebijakan menghentikan
ekspor bijih nikel oleh Pemerintah Indonesia mulai 1 Januari 2020 berakibat negara-negara produsen baja menggugat Indonesia di WTO. Mengapa Indonesia menghentikan ekspor bijih nikel? Oleh karena Indonesia ingin mengolah bijih nikel di dalam negeri dan
mengekspor nikel dalam bentuk baja nikel yang harganya jauh lebih tinggi.
• Sebagian besar nikel di Indonesia ditambang dari daerah Sulawesi Tenggara. Bijih nikel terdapat pada dua jenis deposit bijih, yaitu laterit, dengan limonit nikel sebagai campuran mineral bijih utama, (Fe,Ni)O(OH), dan garnierit (campuran berbagai nikel hidro dan silikat kaya nikel), serta endapan sulfida magmatik, di mana mineral bijih utamanya adalah
pentlandit (Ni,Fe)9S8.
• Bagaimana perusahaan tambang dapat memperkirakan cadangan dan besarnya produksi nikel? Hal itu dapat diketahui dari perhitungan kimia menggunakan rumus kimia bijih nikel yang terdapat pada tambang tersebut.
Kadar dalam Senyawa 1.
Dengan, Ar = Massa atom relatif X Mr = Massa rumus relatif
% A dalam AmBn = 100%
Rumus
% B dalam AmBn = 100%
Massa A dalam p gram AmBn = p gram
Penentuan Rumus Empiris dan Rumus Molekul 2.
Menunjukkan jenis dan perbandingan paling sederhana dari atom-atom penyusun suatu zat.
Rumus Empiris
Menyatakan jenis dan jumlah sesungguhnya dari atom penyusun yang dinyatakan dengan lambang unsur-unsurnya.
Rumus Molekul
Dengan, n = bilangan bulat Rumus molekul = (Rumus Empiris)n
Rumus
Kadar Zat dalam campuran 3.
Persentase (%)
% massa =
Rumus
Rumus
% volume =Menyatakan massa suatu zat yang terdapat dalam setiap 100 bagian campuran
1) Persen Massa
Menyatakan volume zat yang terdapat dalam setiap 100 bagian vlume campuran
2) Persen Volume
Kadar Zat dalam campuran 3.
Bagian per Juta (part per million/ppm )
Ppm =
Rumus
• Menyatakan kadar zat yang sangat kecil dalam campuran
• Menyatakan banyaknya bagian zat yang terdapat dalam satu juta bagian campuran
Kadar Zat dalam campuran 3.
Molaritas
Rumus
M =Menyatakan banyaknya mol zat terlarut yang terlarut di dalam satu liter larutan
Dengan, M = molaritas (mol/L atau mol dm-3) n = jumlah mol (mol)
V = volume larutan (liter atau dm-3)
Perhitungan Stoikiometri 4.
Stoikiometri Reaksi
• Setiap 2 molekul gas hidrogen akan bereaksi dengan 1 molekul gas oksigen membentuk 2 molekul air.
• Jika 6,02 1023 molekul (1 mol) gas hidrogen direaksikan, akan tepat habis beraksi dengan 3,01 1023 molekul (½ mol) dan menghaslkan 6,02 1023 molekul (1 mol) air
2 molekul hidrogen + 1 molekul oksigen 2 molekul uap air
Reaksinya : 2H
2+ O2 2H
2O
Perhitungan Stoikiometri 4.
Neraca Atom/Ekonomi Atom
• Salah satu prinsip gerakan kimia hijau (green chemistry) adalah ekonomi atom. Dalam prinsip ekonomi atom, diharapkan suatu proses reaksi tidak ada atom-atom yang terbuang.
• Untuk menghasilkan suatu zat, kadang-kadang dapat dilakukan dengan lebih dari satu cara, dengan menggunakan pereaksi yang berbeda. Misalnya, untuk mendapatkan Mg(OH), dapat dilakukan dengan mereaksikan larutan MgCl2 dengan NaOH atau dengan NH4OH:
MgCl(aq) + 2NaOH(aq) → Mg(OH)2(s) + 2NaCl(aq) MgCl2(aq) + 2NH4OH(aq) → Mg(OH)2(s) + 2NH4Cl(aq)
