Mempelajari Hukum Dasar Kimia merupakan dasar dari pembelajaran Kimia. Hukum-hukum ini merupakan gerbang dari mempelajari kimia secara teori. Hukum dasar kimia memiliki arti hukum-hukum dasar yang digunakan untuk mendasari hitungan kimia dan hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam persamaan kimia. Aspek kuantitatif dapat diperoleh dengan mengukur jumlah, massa, volume, konsentrasi partikel atom, ion, molekul atau rumus kimia yang terlibat dalam persamaan reaksi kimia.
Adapun Hukum-hukum dasar kimia yaitu:
- Hukum Kekekalan Massa
- Hukum Perbandingan Tetap
- Hukum Perbandingan Berganda
- Hukum Perbandingan Volume
- Hukum Hipotesis Avogadro
Sahabat Kismis harus tahu penjelasan lebih lajut mengenai hukum-hukum kimia tersebut, yuk simak penjelasannya ya!
- Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)
Hukum ini dicetuskan oleh Antonie Laurent Lavoisier pada tahun 1789. Telah lama diketahui bahwa reaksi kimia melibatkan perubahan energi. Einstein merumuskan bahwa massa dapat diubah menjadi energi. Berdasarkan hal tersebut, Antoine Lavoisier melakukan percobaan untuk mengetahui apakah perubahan materi juga berhubungan dengan perubahan massa atau tidak? Karena sebelumnya Priestley melakukan eksperimen pembakaran dengan oksida logam, yang berujung pada teori phlogiston. Menurut teori ini, pembakaran kapur tohor (oksida logam) menghasilkan logam merkuri dan gas. Gas tersebut disebut udara flogistik, yaitu sesuatu yang dilepaskan dari zat yang terbakar. Ini berarti bahwa massa berkurang.
Untuk mengungkapkan kebenaran teori flogiston, Lavoisier melakukan pembakaran timah dalam dua keadaan, yaitu pada keadaan wadah terbuka dan pada keadaan wadah tertutup. Dari percobaan tersebut ditemukan fakta, bila pembakaran dilakukan dalam wadah terbuka dapat menambah berat zat yang dibakar, tetapi bila pembakaran dilakukan dalam wadah tertutup, (artinya tidak ada materi lain selain yang dibakar) tidak menimbulkan perubahan massa.Â
Menurut Lavoisier, pembakaran dalam wadah terbuka, zat-zat yang terbakar menyerap sesuatu dari udara yang mengakibatkan terjadinya penambahan massa. Sedangkan dalam wadah tertutup, tidak ada materi yang diserap maupun dibebaskan, sehingga massa total zat yang terbakar tidak berubah. Dari percobaan tersebut, Lavoisier menyimpulkan bahwa massa zat-zat sebelum bereaksi sama dengan massa zat-zat setelah bereaksi. Pernyataan Lavoisier tersebut sampai kini dikenal sebagai hukum kekekalan massa, yaitu massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi tidak berubah.
Lavoisier juga menyanggah adanya flogiston sebagaimana dikemukakan oleh Priestley. Menurutnya, pembakaran di udara tak berflogiston (Lavoisier menyebutnya gas oksigen) dihasilkan zat-zat yang sama dengan pembakaran diudara berflogiston. Dari temuan ini, Lavoisier mengemukakan bahwa udara mengandung gas oksigen. Pada saat pembakaran, terjadi reaksi antara zat yang dibakar dengan oksigen di udara. Sebagai gamabaran dari hukum kekekalan massa dalam reaksi kimia adalah sebagai berikut:
1,00 g Natrium + 1,54 g Klorin --> 2,54 g Natrium klorida
2,00 g Natrium + 3,08 g Klorin --> 5,08 g Natrium klorida
3,00 g Natrium + 4,62 g Klorin --> 7,62 g Natrium klorida
Menurut Einstein, massa dapat diubah menjadi bentuk energi dengan persamaan E=mc2. Tapi, persamaan ini berlaku bagi massa yang bergerak dengan kecepatan setara dengan kecepatan cahaya. Dilain pihak hasil penelitian terhadap perubahan massa yang dilakukan oleh Landolt, pakar kimia Jerman, menemukan bahwa pada reaksi kimia yang melepaskan energi terjadi perubahan massa sebesar satu persepuluh juta bagian lebih kecil dari kesalahan pengukuran. Karena itu, dalam reaksi kimia biasa, perubahan massa menjadi energi dapat diabaikan.
- Hukum Perbandingan Tetao (Hukum Proust)
Hukum Proust dikekukakan oleh Joseph Louis Proust pada tahun 1799 yang  juga dikenal sebagai "Hukum Perbandingan Tetap". Bunyi hukum perbandingan tetap adalah senyawa tersusun atas unsur-unsur dengan perbandingan tertentu dan tetap. Gambaran hukum kekekalan massa menunjukan adanya keteraturan jumlah zat-zat yang bereaksi.Â
Sebanyak 1,00 g logam natrium bereaksi tepat dengan 1,54 g gas klor menghasilkan 2,54 g senyawa natrium klorida. Sebanyak 2,00 g natrium bereaksi tepat dengan 3,08 g klor menghasilkan 5,08 g senyawa natrium klorida, dan seterusnya. Jika terhadap 1,00 gram antrium, jumlah klor yang direaksikan sebanyak 5,00 gram, apakah jumlah natrium klorida yang terbentuk menjadi 6,00 gram? Jawabannya 'tidak'. Sebab, dari hasil percobaan ditemukan bahwa untuk 1,00 gram natrium, jumlah senyawa natrium klorida yang terbentuk tetap 2,54 gram.Â
Dengan kata lain, berapapun jumlah gas klor yang ditambahkan ke dalam 1,00 g natrium secara berlebih akan dihasilkan senyawa natrium klorida sebanyak 2,54 gram. Pada tahun 1799, seorang pakar kimia bernama Proust telah melakukan sederetan percobaan mengenai perbandingan jumlah zat-zat yang bereaksi. Misalnya pada pembentukan senyawa natrium klorida dari unsur-unsurnya, perbandingan jumlah natrium dan klor dalam suatu reaksi selalu tetap. Yaitu 39% natrium dan 61% klor. Demikian pula untuk reaksi yang lain seperti:
Hidrogen + Oksigen --> air
Pada reaksi ini, perbandingan atom hidrogen dan atom oksigen yang membentuk melekul air selalu tetap, yaitu hidrogen:oksigen=1:8, atau 11,11% hidrogen dan 88,89% oksigen.
Besi + Sulfur (belerang) --> Besi sulfida
Pada reaksi ini, perbandingan jumlah besi dan sulfur dalam besi sulfida selalu 7:4 atau 63,64% besi dan 36,365% sulfur.
Karbon + Oksigen --> karbon dioksida
Pada reaksi ini, perbandingan jumlah karbon dan oksigen dalam karbon dioksida selalu 3:8, atau 27,27% karbon dan 72,73% oksigen.
Dari data pengukuran secara laboratorium, Proust menyimpulkan bahwa massa unsur-unsur yang membentuk suatu senyawa komposisinya selalu tetap.
- Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)
Hukum Perbandingan Berganda dicetuskan oleh John Dalton pada tahun 1803-1809. Bunyi hukum dalton atau dikenal dengan hukum perbandingan berganda adalah jika dua unsur membentuk lebih dari satu senyawa, maka salah satu unsur yang bergabung dengan massa unsur yang lain yang dibuat tetap, berbanding kelipatan bilangan bulat dan sederhana. Contoh, pembakaran unsur karbon oleh oksigen pada kondisi berbeda dapat membentuk dua macam senyawa yang berbeda.
Misalkan senyawa X dan Y. Dari hasil analisis terhadap kedua senyawa, ditemukan bahwa senyawa X mengandung 1,33 gram oksigen per 1,00 gram karbon, dan senyawa Y mengandung 2,67 gram oksigen 1,00 gram karbon. Walaupun tidak diketahui rumus kdua oksida karbon itu, secara kasar dapat dikatakan bahwa senyawa Y mengandung atom oksigen per atom karbon dua kali lebih banyak daripada senyawa X. Fakta tersebut menunjukan bahwa perbandingan massa oksigen di dalam Y dan X, untuk massa atom karbon sama adalah 2,67/1,33; atau 2 berbanding 1.
Apabila rumus senyawa X adalah CO, maka rumus senyawa Y adalah CO2, atau jika rumus senyawa X adalah C2O2, maka senyawa Y menjadi C2O4. Rumus molekul senyawa X dan Y yang benar tidak dapat dikukuhkan, sebab hanya diketahui perbandingan jumlah atom oksigen peratom karbon dalam kedua senyawa itu, yang berupa nilai numerik.
Contoh diatas menggambarkan hukum Dalton atau hukum perbandingan berganda, yaitu jika dua unsur membentuk lebih dari satu senyawa, maka salah satu unsur yang bergabung dengan massa unsur yang lain yang dibuat tetap, berbanding kelipatan bilangan bulat dan sederhana.
- Hukum Perbandingan Volume (Hukum Gay-Lussac)
Hukum yang juga dikenal sebagai Hukum Perbandingan Volume ini ditemukan oleh ilmuwan asal Prancis, yaitu Joseph Gay Lussac pada tahun 1802. Bunyi Hukum Gay Lussac atau hukum perbandingan berganda adalah pada suhu dan tekanan tetap, volume gas-gas yang bereaksi dan volum gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana. Pada umumnya, gas-gas yang bercampur tidak menunjukan adanya gejala reaksi. Tetapi jika diberikan perlakuan dan kondisi tertentu dimungkinkan terjadi reaksi. Sebagai contoh, pencampuran gas O2 dengan gas H2 tidak terjadi reaksi, tetapi billa ke dalam campuran itu dilewatkan bunga api listrik akan terbentuk reaksi, yang ditandai dengan adanya letupan dan uap air
Gay-Lussac melakukan percobaan dengan cara mencampurkan gas hidrogen dan gas oksigen ke dalam suatu wadah tertentu, kemudian terhadap campuran dilewatkan bunga api listrik agar terjadi reaksi. Hasil reaksi dan gas hasil reaksi dipisahkan berdasarkan perbedaan titik cair komponen campuran dengan cara mengubah fasa uap menjadi cair. Dengan demikian, volume gas-gas sisa reaksi dan hasil reaksi dapat dipisahkan dan diukur. Percobaan tersebut dilakukan berulangkali pada suhu dan tekanan tetap. Hasil pengukuran menunjukan bahwa perbandingan volume gas hidrogen dan oksigen yang bereaksi dan uap air produk reaksi selalu 2:1:2, atau
2 volum gas hidrogen + 1 volum gas oksigen --> 2 volum uap air
- Hukum Hipotesisi Avogadro
Hipotesis Avogadro adalah teori yang ditemukan oleh Amedeo Avogadro pada tahun 1811. Menurut Avogadro, 1 volum gas hidrogen akan mengandung jumlah molekul yang sama banyak dengan 1 volume gas klor. Karena itu, jika perbandingan volumenya adalah 1:1, maka perbandingan jumlah molekulnya juga 1:1. Penjelasan Avogadro untuk reaksi pembentukan gas hidrogen klorida yang ditemukan Gay Lussac adalah:
1 volume hidrogen + 1 volume klor --> 2 volume hidrogen klorida
n molekul hidrogen + n molekul klor --> 2n molekul hidrogen klorida
1 molekul hidrogen + 1 molekul klor --> 2 molekul hidrogen klorida
Berdasarkan hal itu, Avogadro mengemukakan gagasan bahwa bagian terkecil suatu materi tidak selalu merupakan atom tunggal, tetapi dapat juga berupa kumpulan atom yang dinamakan molekul. Pada reaksi di atas terbentuk dua molekul hidrogen klorida, yang dihasilkan dari satu molekul gas hidrogen dan satu molekul gas klor. Dengan demikian, setiap molekul hidrogen dan molekul klor terdiri dari dua buah atom sejenis.
Bila perbandingan volume di atas dinyatakan sebagai perbandingan atom akan menimbulkan kesalahan, sebab bila perbandingan volume diartikan sebagai perbandingan atom, maka:
1 volum hidrogen + 1 volume klor --> 2 volume hidrogen klorida
n atom hidrogen + n atom klor --> 2n molekul hidrogen klorida
1 atom hidrogen + 1 atom klor --> 2 molekul hidrogen klorida
Persamaan itu dapat diartikan bahwa satu molekul hidrogen klorida dihasilkan dari setengah atom hidrogen dan setengah atom klor. Hal ini tentu menyalahi teori atom Dalton, yang menyatakan bahwa atom merupakan bagian terkecil dari suatu unsur yang tidak dapat dipecah lagi. Dengan demikian, hipotesis molekul dari Avogadro dapat diterima, dan dianggap sebagai teori molekul.
