MAPEL KIMIA Hukum Dasar Kimia

 

Hukum Dasar Kimia Kelas 10 – Hukum dari Para Ahli & Contoh Soalnya

 Kimia, Mapel

Hukum dasar Kimia dipelajari untuk mengerti cara kerja dan konsep dalam dunia kimia. Ada beberapa hal yang harus dipelajari sebelum mengerti hukum dasar Kimia, yakni massa atom relatif dan massa molekul relatif. Dalam artikel ini akan dibahas secara keseluruhan. Yuk, simak.

Daftar Isi  Sembunyikan 

Massa Atom Relatif (Ar)

Massa Molekul Relatif (Mr)

Hukum Dasar Kimia

1. Hukum Lavoisier

2. Hukum Proust (Hukum Perbandingan Tetap)

3. Hukum Dalton (Hukum Perbandingan Berganda)

4. Hukum Gay Lussac (Hukum Perbandingan Volume)

5. Hipotesis Avogadro

Contoh Soal 1 (Hukum Lavoisier)

Contoh Soal 2 (Hukum Proust)

Contoh Soal 3 (Hukum Dalton)

Contoh Soal 4 (Hukum Gay Lussac)

Massa Atom Relatif (Ar)

Massa atom relatif merupakan massa dari suatu atom yang didasarkan pada kelimpahan isotop di alam. Untuk mempermudah perhitungan, massa atom relatif juga dapat dinyatakan sebagai perbandingan massa 1 atom dan 1/2  massa 1 atom C-12. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Massa Molekul Relatif (Mr)

Massa molekul relatif merupakan perbandingan antara massa 1 molekul unsur atau senyawa dan 1/2 massa 1 atom C-12. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Massa molekul relatif juga menunjukkan massa total relatif unsur-unsur penyusun suatu molekul.

Setelah Quipperian memahami massa atom relatif dan massa atom relatif, kini saatnya lanjut ke bahasan hukum dasar Kimia.

Hukum Dasar Kimia

Hukum dasar Kimia berisi metode-metode ilmiah skala laboratorium yang sudah terstandarisasi. Hukum dasar Kimia yang dimaksud meliputi, hukum Lavoisier, hukum Proust, hukum Dalton, hukum Gay-Lussac, dan hukum Avogadro. Ingin tahu ulasannya satu per satu? Check this out!

1. Hukum Lavoisier

Hukum Lavoisier dicetuskan oleh ilmuwan asal Prancis, yaitu Antonie Laurent Lavoisier. Dalam penelitiannya, Lavoisier membakar merkuri cair berwarna putih dengan oksigen sampai dihasilkan merkuri oksida berwarna merah. Tidak sampai situ saja, Lavoisier memanaskan merkuri oksida sampai terbentuk merkuri cair berwarna putih dan oksigen. Dari penelitian tersebut, diperoleh hasil bahwa massa oksigen yang dibutuhkan pada proses pembakaran sama dengan massa oksigen yang terbentuk setelah merkuri oksida dipanaskan. Oleh karena itu, hukum Lavoisier dikenal sebagai hukum kekekalan massa. Adapun pernyataan hukum Lavoisier adalah sebagai berikut.

2. Hukum Proust (Hukum Perbandingan Tetap)

Seorang ilmuwan asal Prancis, Joseph Louis Proust, meneliti perbandingan massa unsur yang terkandung di dalam suatu senyawa pada tahun 1799. Penelitian itu membuktikan bahwa setiap senyawa tersusun atas unsur-unsur dengan komposisi tertentu dan tetap. Oleh karena itu, hukum Proust dikenal sebagai hukum perbandingan tetap. Adapun pernyataan hukum Proust adalah sebagai berikut.

3. Hukum Dalton (Hukum Perbandingan Berganda)

Seorang ilmuwan asal Inggris, John Dalton, melakukan penelitian dengan membandingkan massa unsur-unsur pada beberapa senyawa, contohnya oksida karbon dan oksida nitrogen. Senyawa yang digunakan Dalton adalah karbon monoksida (CO) dan karbon dioksida (CO₂). Dari perbandingan keduanya, diperoleh hasil sebagai berikut.

Jika massa karbon di dalam CO dan CO₂ sama, massa oksigen di dalamnya akan memenuhi perbandingan tertentu. Perbandingan massa oksigen pada senyawa CO dan CO₂ yang diperoleh Dalton adalah 4 : 8 = 1 : 2. Dengan demikian, hukum Dalton dikenal sebagai hukum perbandingan berganda. Berikut ini pernyataan hukum Dalton.

4. Hukum Gay Lussac (Hukum Perbandingan Volume)

Hukum Gay Lussac dicetuskan oleh ilmuwan asal Prancis, yaitu Joseph Gay Lussac. Lussac meneliti tentang volume gas dalam suatu reaksi kimia. Berdasarkan penelitiannya, Lusac mengambil kesimpulan bahwa perubahan volume gas dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Pada suhu dan tekanan tertentu, 1 liter gas nitrogen bisa bereaksi dengan 3 liter gas hidrogen menghasilkan 2 liter gas amonia. Adapun persamaan reaksinya adalah sebagai berikut.

 

Adapun pernyataan hukum Gay Lussac adalah sebagai berikut.

5. Hipotesis Avogadro

Hipotesis Avogadro dicetuskan oleh seorang ilmuwan asal Italia, Amadeo Avogadro, pada tahun 1811. Avogadro menyatakan bahwa partikel unsur tidak selalu berupa atom yang berdiri sendiri, melainkan bisa berbentuk molekul unsur, contohnya H₂, O₂, N₂, dan P₄. Berdasarkan pemikiran tersebut, Avogadro berhasil menjelaskan hukum Gay Lussac dan membuat hipotesis sebagai berikut.

Dengan adanya hipotesis tersebut, diperoleh bahwa perbandingan volume gas sama dengan perbandingan koefisien. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Apakah Quipperian sudah paham pembahasan tentang hukum dasar Kimia? Nampaknya, masih ada yang kurang ya jika belum berlatih soal tentang hukum dasar Kimia? Jangan khawatir, berikut ini contoh soalnya!

Contoh Soal 1 (Hukum Lavoisier)

Besi bermassa 21 gram direaksikan dengan belerang sehingga membentuk 33 gram besi belerang. Tentukan massa belerang yang bereaksi!

Pembahasan:

Sebelum menentukan massa belerang yang bereaksi, Quipperian bisa menulis persamaan reaksinya seperti berikut.

 

Hukum Lavoisier menyatakan bahwa massa zat sebelum dan setelah reaksi adalah sama, sehingga diperoleh:

 

Jadi, massa belerang yang bereaksi adalah 12 gram.

Masih semangat berlatih kan, Quipperian? Ayo lanjut contoh soal selanjutnya!

Contoh Soal 2 (Hukum Proust)

Senyawa karbon dioksida dibentuk dari unsur karbon dan oksigen dengan perbandingan massa karbon dan oksigen adalah 3 : 8. Jika unsur karbon yang bereaksi 1,5 gram, tentukan massa oksigen yang bereaksi dan massa karbon dioksida yang terbentuk!

Pembahasan:

Dari soal tersebut diketahui:

Dengan menggunakan hukum perbandingan antara unsur dan massa yang diketahui, diperoleh:

• Massa oksigen yang diperlukan

• Massa karbon dioksida yang terbentuk

Massa karbon dioksida yang terbentuk bisa ditentukan berdasarkan persamaan hukum Lavoisier berikut.

Jadi, massa oksigen yang bereaksi dan massa karbon dioksida yang terbentuk berturut-turut adalah 4 gram dan 5,5 gram.

Atau  bisa menggunakan cara SUPER berikut.

Contoh Soal 3 (Hukum Dalton)

Dua buah senyawa oksida nitrogen (N_xO_y) yang tersusun atas unsur oksigen dan nitrogen dengan komposisi sebagai berikut.

Senyawa	Massa Nitrogen (gr)	Massa Oksigen (gr)
I	28	16
II	28	48

Tentukan perbandingan antara massa oksigen pada senyawa I dan II!

Pembahasan:

Untuk menentukan perbandingan massa oksigen pada kedua senyawa tersebut, Quipperian cukup melihat massa oksigen yang diketahui. Ternyata, cukup mudah menentukan perbandingannya ya, karena massa nitrogennya sudah sama. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.

Massa oksigen I : Massa oksigen II

     16 gr             : 48 gr

        1                : 3

Jadi, perbandingan massa oksigen pada senyawa I dan II adalah 1 : 3.

Contoh Soal 4 (Hukum Gay Lussac)

1 liter gas hidrogen bereaksi dengan 1 liter gas klorin, sehingga dihasilkan 2 liter gas hidrogen klorida. Jika gas hidrogen yang direaksikan 5 liter, tentukan gas hidrogen klorida yang dihasilkan!

Pembahasan:

Untuk menentukan volume gas hidrogen klorida yang dihasilkan,  bisa menggunakan perbandingan berikut dengan anggapan suhu dan tekanan tidak berubah.

Jadi, volume gas hidrogen klorida yang dihasilkan adalah 10 liter.

MAPEL KIMIA Titrasi Asam Basa

 

Titrasi Asam Basa

Pengertian Titrasi Asam Basa

Titrasi adalah prosedur menetapkan kadar suatu larutan dengan mereaksikan sejumlah larutan tersebut yang volumenya terukur dengan suatu larutan lain yang telah diketahui kadarnya (larutan standar) secara bertahap. Berdasarkan jenis reaksi yang terjadi, titrasi dibedakan menjadi titrasi asam basa, titrasi pengendapan, dan titrasi redoks. Dalam artikel ini, yang akan dibahas lebih lanjut hanya titrasi asam basa saja.

Pada label yang tertera pada botol cuka makan umumnya terdapat informasi kadar cuka tersebut. Misalkan, pada suatu botol cuka tertulis 25% asam cuka, bagaimana cara memastikan kebenaran dari kadar tersebut? Penentuan kadar asam cuka dapat dilakukan dengan prosedur eksperimen menggunakan metode titrasi.

Dalam menentukan kadar asam cuka, metode titrasi yang digunakan adalah titrasi asam basa. Titrasi asam basa adalah penentuan kadar suatu larutan basa dengan larutan asam yang diketahui kadarnya atau sebaliknya, kadar suatu larutan asam dengan larutan basa yang diketahui, dengan didasarkan pada reaksi netralisasi. Titrasi harus dilakukan hingga mencapai titik ekivalen, yaitu keadaan di mana asam dan basa tepat habis bereaksi secara stoikiometri. Titik ekivalen umumnya dapat ditandai dengan perubahan warna dari indikator. Keadaan di mana titrasi harus dihentikan tepat pada saat indikator menunjukkan perubahan warna disebut titik akhir titrasi. Jadi, untuk memperoleh hasil titrasi yang tepat, maka selisih antara titik akhir titrasi dengan titik ekivalen harus diusahakan seminimal mungkin. Hal ini dapat diupayakan dengan memilih indikator yang tepat pada saat titrasi, yakni indikator yang mengalami perubahan warna di sekitar titik ekivalen.

Perubahan pH pada Titrasi Asam Basa

Pada saat larutan basa ditetesi dengan larutan asam, pH larutan akan turun. Sebaliknya, jika larutan asam ditetesi dengan larutan basa, maka pH larutan akan naik. Jika pH larutan asam atau basa diplotkan sebagai fungsi dari volum larutan basa atau asam yang diteteskan, maka akan diperoleh suatu grafik yang disebut kurva titrasi. Kurva titrasi menunjukkan perubahan pH larutan selama proses titrasi asam dengan basa atau sebaliknya. Bentuk kurva titrasi memiliki karakteristik tertentu yang bergantung pada kekuatan dan konsentrasi asam dan basa yang bereaksi.

Titrasi asam kuat dengan basa kuat

Sebagai contoh, 40 mL larutan HCl 0,1 M ditetesi dengan larutan NaOH 0,1 M sedikit demi sedikit. Berikut kurva titrasi yang menggambarkan perubahan pH selama titrasi tersebut.

Kurva titrasi asam basa: HCl dengan NaOH. Sumber: Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education

Dari kurva tersebut dapat disimpulkan:

• Mula-mula pH larutan naik sedikit demi sedikit
• Perubahan pH drastis terjadi sekitar titik ekivalen
• pH titik ekivalen = 7 (netral)
• Indikator yang dapat digunakan: metil merah, bromtimol biru, atau fenolftalein. Namun, yang lebih sering digunakan adalah fenolftalein karena perubahan warna fenolftalein yang lebih mudah diamati.

Titrasi asam lemah dengan basa kuat

Sebagai contoh, 40 mL larutan CH3COOH 0,1 M ditetesi dengan larutan NaOH 0,1 M sedikit demi sedikit. Berikut kurva titrasi berwarna biru yang menggambarkan perubahan pH selama titrasi tersebut dibandingkan dengan kurva titrasi HCl dengan NaOH yang berwarna merah.

Kurva titrasi CH3COOH dengan NaOH dan titrasi HCl dengan NaOH
(Sumber: McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.)

Dari kurva tersebut dapat disimpulkan:

• Titik ekivalen berada di atas pH 7, yaitu antara 8 – 9
• Lonjakan perubahan pH pada sekitar titik ekivalen lebih kecil, hanya sekitar 3 satuan, yaitu dari pH ±7 hingga pH ±10
• Indikator yang digunakan: fenolftalein. Metil merah tidak dapat digunakan karena perubahan warnanya terjadi jauh sebelum tercapai titik ekivalen.

Titrasi basa lemah dengan asam kuat

Sebagai contoh, 40 mL larutan NH3 0,1 M ditetesi dengan larutan HCl 0,1 M sedikit demi sedikit. Berikut ditampilkan kurva titrasi yang menggambarkan perubahan pH selama titrasi tersebut

Kurva titrasi NH3 dengan HCl
(Sumber: McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.)

Dari kurva tersebut dapat disimpulkan:

• Titik ekivalen berada di bawah pH 7, yaitu antara 5 – 6
• Lonjakan perubahan pH pada sekitar titik ekivalen hanya sedikit, sekitar 3 satuan, yaitu dari pH ±7 hingga pH ±4
• Indikator yang digunakan: metil merah. Fenolftalein tidak dapat digunakan karena perubahan warnanya terjadi jauh sebelum tercapai titik ekivalen.

Perhitungan Konsentrasi Larutan Asam/Basa pada Titrasi Asam Basa

Langkah-langkah menghitung konsentrasi larutan asam/basa pada titrasi asam basa:

1. Menuliskan persamaan reaksi netralisasi yang terjadi, misal antara larutan asam A dengan larutan basa B

2. Menyatakan perbandingan jumlah mol asam A dan basa B yang bereaksi agar tepat habis bereaksi

3. Menghitung konsentrasi larutan asam/basa dari persamaan perbandingan tersebut

   

dengan,  = jumlah mol asam A dan basa B

a, b = koefisien reaksi asam A dan basa B

MA, MB = molaritas asam A dan basa B

VA, VB = volum larutan asam A dan basa B

Jika valensi dari asam A dan basa B yang bereaksi diketahui, konsentrasi larutan asam/basa juga dapat dicari dengan rumus:

Contoh Soal Titrasi Asam Basa

Contoh Soal 1

Berapa konsentrasi dari larutan asam asetat CH3COOH jika diketahui untuk titrasi 25 mL larutan CH3COOH tersebut diperlukan 15 mL larutan NaOH 0,05 M agar mencapai titik ekivalen?

Jawab:

Persamaan reaksi netralisasi CH3COOH dengan NaOH:

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l)

Dari persamaan reaksi, diperoleh: 1 mol CH3COOH  1 mol NaOH

Contoh Soal 2

Sebanyak 40 mL larutan asam sulfat 0,25 M dititrasi dengan suatu basa bervalensi satu, dan ternyata dibutuhkan 57 mL basa tersebut. Berapakah kemolaran basa yang digunakan tersebut?

Jawab:

Reaksi netralisasi terjadi antara asam sulfat H2SO4 (asam kuat bervalensi dua) dengan suatu basa bervalensi satu.

Referensi

Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.

Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2009. Kimia SMA dan MA untuk Kelas XI Jilid 2. Jakarta: Esis.

McMurry, John E., Fay, Robert C., & Robinson, Jill K. 2016. Chemistry (7th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.

Petrucci, Ralph H. et al. 2017. General Chemistry: Principles and Modern Applications (11th edition). Toronto: Pearson Canada Inc.

Purba, Michael. 2006. Kimia 2B untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.

Retnowati, Priscilla. 2005. SeribuPena Kimia SMA Kelas XI Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Silberberg, Martin S. & Amateis, Patricia. 2015. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7th edition). New York: McGraw-Hill Education.