Hukum Dasar Ilmu Kimia

Hukum Dasar Ilmu Kimia

1.Hukum Kekekalan Massa

Hukum kekekalan massa sangat berpengaruh dalam ilmu kimia. Karena faktanya beberapa reaksi kimia berlaku hukum kekekalan massa, walaupun tidak semua. Dengan perkembangan ide-ide yang lebih ilmiah pada unsur, senyawa dan campuran, orang mulai menyelidiki bagaimana dan mengapa zat bereaksi. Kimiawan Prancis A. Lavoisier mencari dasar untuk penyelidikan ilmiah materi dengan menjelaskan bahwa zat bereaksi dengan mengikuti hukum-hukum tertentu. Undang-undang ini disebut hukum kombinasi kimia. Hal kemudian menjadi dasar dari Teori Atom Dalton.

Hukum Kekekalan Massa
Menurut hukum ini, dalam setiap perubahan fisik atau kimia, massa total dari produk tetap sama dengan massa total reaktan.

Contoh 1:
Jika 10 gram CaCO₃ pada pemanasan menghasilkan 4,4 g CO₂ dan 5,6 g CaO, hal ini sesuai dengan hukum kekekalan massa.
Solusi:
Massa reaktan = 10g
Mass dari produk = 4,4 g + 5,6 g = 10 g. Karena massa reaktan sama dengan massa produk, pengamatan sesuai dengan hukum kekekalan massa. 

2.Penjelasan Hukum Boyle

Robert Boyle mengusulkan teori ini pada tahun 1662. Isinya adalah hubungan antara tekanan, volume dan massa gas pada suhu konstan. Hukum ini menyatakan bahwa volume (V) dari suatu massa gas berbanding terbalik dengan tekanan (P) pada suhu konstan.
Secara matematis dapat dinyatakan sebagai,

atau PV = k = konstanta
Pada suhu tertentu, ketika tekanan gas berubah dari P1menjadi P2 maka hubungan menjadi
P1 V1 = P2 V2 = konstan
dimana V 2 adalah volume baru gas. Perkalian dari volume dan tekanan untuk sebuah massa gas pada suhu konstan adalah konstan. Teori ini dapat diuji secara eksperimental dengan mengambil data volume tekanan gas seperti 10 g oksigen pada 25o C. Dari grafik dapat dilihat bahwa peningkatan tekanan brakibat berkurangnya volume, tetapi perkalian 'PV' tetap konstan. Data ini diplot dengan 'P' di sepanjang sumbu x dan panjang 'V' sumbu y.

Pada grafik perkalian 'PV' dengan 1/V di sumbu x dan tekanan 'P' di sumbu y, garis diagonal diperoleh yang menunjukkan 'PV' menjadi konstan bahkan jika kita mengubah tekanan.

Kurva PV untuk gas berbeda pada temperatur yang berbeda. Plot 'PV' melawan 'P' pada suhu yang berbeda dikenal sebagai isoterm. Kurva yang lebih tinggi sesuai dengan suhu yang lebih tinggi. Hukum Boyle mengungkapkan sifat kompresibel gas, yang memberikan ukuran kepadatan yang meningkat.

Contoh soal
1. Suatu gas menempati volume 250 mL pada 745 mm Hg dan 25 o C. Berapakah tekanan tambahan yang diperlukan untuk mengurangi volume gas untuk 200ml pada konsentrasi yang sama?
Penyelesaian
P 1 = 745 mm Hg V 1 = 250 mL
P 2 =? V 2 = 200ml
P 1 V 1 = P 2 V 2
Tekanan tambahan yang dibutuhkan adalah 931,25-745 = 186,25 mm.

 3.Penerapan Hukum Boyle

Hukum Boyle dan Charles. Ada banyak sekali penerapan hukum Boyle dan Charles. Hukum Boyle dan Charles digunakan dalam gas. Secara umum, keduanya mengandung pengertian yang hampir sama. Pembahasan hukum Boyle dan Charles adalah sebagai berikut.

Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan volume sejumlah tertentu gas berbanding terbalik dengan tekanan, asalkan suhu tetap konstan.

Secara matematis hukum Boyle dapat dinyatakan sebagai P₁ V₁ = P₂ V₂

• V₁ adalah volume awal
• V₂ adalah volume akhir
• P₁ adalah tekanan awal
• P₂ adalah tekanan akhir

Misalkan gas dengan 45,0 ml volume dan memiliki tekanan 760.mm. Jika tekanan meningkat menjadi 800mm dan suhu tetap konstan, maka menurut Hukum Boyle volume baru adalah 42,8 ml.

(760mm) (45,0ml) = (800 mm) (V₂)
V₂ = 42,8ml

 

Hukum Charles

Hukum Charles dapat dinyatakan sebagai jika wadah ditempati oleh sampel gas pada tekanan konstan maka volume berbanding lurus dengan suhu.

V / T = konstan

• V adalah volume
• T adalah temperatur (diukur dalam Kelvin)

Hukum Charles dapat disusun kembali menjadi dua persamaan berguna lainnya.

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

• V₁ adalah volume awal
• T₁ adalah suhu awal
• V₂ adalah volume akhir
• T₂ adalah suhu akhir

V₂ = V₁ (T₂ / T₁)

• V₂ adalah volume akhir
• T₂ adalah suhu akhir
• V₁ adalah volume awal
• T₁ adalah suhu awal

 
4.Hipotesis Avogadro

Definisi Hipotesis Avogadro. Pada pembahasan sebelumnya, Avogadro mengusulkan bahwa dalam satu mol atom terdapat sekitar 6,02 x 10²³ partikel. Dan hal itu berlaku untuk atom, molekul, senyawa, dan lain sebagainya. Tapi pembahasan kali ini akan menyinggung tentang hipotesis Avogadro pada massa berbagai macam gas dengan volume yang sama.

Hukum Avogadro mengatakan bahwa pada kondisi suhu dan tekanan yang sama, volume gas yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Sebagai contoh, jika ada gas klorin, hidrogen, dan oksigen masing-masing bervolume 1 L dan ditempatkan pada wadah yang berbeda, ketiganya akan mempunyai jumlah molekul yang sama. Akan tetapi hipotesis Avogadro mengatakan bahwa belum tentu ketiganya mempunyai massa yang sama.

Jasa Avogadro sangat besar bagi perkembangan ilmu kimia, terutama dalam konsep gas dalam ruangan. Maka dari itu, ada mata uang yang bergambar foto Avogadro seperti pada gambar berikut.