Apa Saja Hukum Dasar dalam Ilmu Kimia?

A. Hukum Kekekalan Massa (Hukum Lavoisier)

*Gambar Antoine Laurent Lavoisier

Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794) seorang ahli kimia berkebangsaan Prancis telah menyelidiki hubungan massa zat sebelum dan sesudah reaksi. Lavoisier menimbang zat-zat sebelum bereaksi kemudian menimbang hasil-hasil reaksinya. Ternyata massa zat sebelum dan sesudah bereaksi selalu sama. Akan tetapi, perubahan-perubahan materi umumnya berlangsung dalam sistem terbuka sehingga apabila hasil reaksi ada yang meninggalkan sistem (seperti pembakaran lilin) atau apabila sesuatu zat dari lingkungan diikat (seperti proses perkaratan besi yang mengikat oksigen dari udara) maka seolah-olah massa zat sebelum dan sesudah reaksi menjadi tidak sama. Dari percobaan yang dilakukan Lavoisier terhadap merkuri cair dan oksigen hingga terbentuk merkuri oksida yang berwarna merah, Lavoiser mengambil kesimpulan yang dikenal dengan hukum kekekalan massa yaitu:

"Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap".

B. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Ada berbagai senyawa yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih, sebagai contoh air (H2O). Air dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur hidrogen dan oksigen. Materi mempunyai massa, termasuk hidrogen dan oksigen. Bagaimana kita mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam air? Seorang ahli kimia Prancis yang bernama Joseph Louis Proust (1754–1826 mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air.

Tabel Hasil Eksperimen Proust

Massa Hidrogen yang Direaksikan (g)	Massa Oksigen yang Direaksikan (g)	Massa Air yang Terbentuk (g)	Sisa Hidrogen atau Oksigen (g)
1 2 1 2	8 8 9 16	9 9 9 18	– 1 g hidrogen 1 g oksigen –

Dari tabel di atas terlihat, bahwa setiap 1 g gas hidrogen bereaksi dengan 8 g oksigen menghasilkan 9 g air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yang terbentuk. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust mengemukakan teorinya yang terkenal dengan sebutan hukum perbandingan tetap yang berbunyi:

"Perbandingan massa unsur-unsur penyusun senyawa selalu tetap".

C. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

Komposisi kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya. Dalam senyawa, seperti air, dua unsur bergabung dan masing-masing menyumbangkan sejumlah atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Dari dua unsur dapat dibentuk beberapa senyawa dengan perbandingan berbeda-beda. Misalnya, belerang dengan oksigen dapat membentuk senyawa SO2 dan SO3. Dari unsur hidrogen dan oksigen dapat dibentuk senyawa H2O dan H2O2.

Dalton menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan mendapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai hukum perbandingan berganda yang bunyinya:

"Apabila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, massa salah satu unsur tersebut tetap (sama) maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana".

Contoh:
Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa N₂O : NO : N₂O₃ : N₂O₄ dengan komposisi massa terlihat dalam tabel berikut.

Tabel Perbandingan Nitrogen dan Oksigen dalam Senyawanya

Senyawa	Massa Nitrogen (g)	Massa Oksigen (g)	Perbandingan
N2O NO N2O3 N2O4	28 14 28 28	16 16 48 64	7 : 4 7 : 8 7 : 12 7 : 16

Dari tabel tersebut, terlihat bahwa apabila massa N dibuat tetap (sama) sebanyak 7 g maka perbandingan massa oksigen dalam:

N₂O : NO : N₂O₃ : N₂O₄ = 4 : 8 : 12 : 16 atau 1 : 2 : 3 : 4

D. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lussac)

Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas hidrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut tetap, yakni 2 : 1. Kemudian di tahun 1808, ilmuwan Prancis, Joseph Louis Gay Lussac, berhasil melakukan percobaan tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan berbagai macam gas.

Menurut Gay Lussac, 2 volume gas hidrogen bereaksi dengan 1 volume gas oksigen membentuk 2 volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air, agar reaksi sempurna, untuk setiap 2 volume gas hidrogen diperlukan 1 volume gas oksigen, menghasilkan 2 volume uap air.

Coba Anda perhatikan data hasil percobaan volume gas yang bereaksi pada suhu dan tekanan yang sama. (untuk lebih memahami hukum perbandingan volume)

Data hasil percobaan sebagai berikut.

No	Volume Gas yang Bereaksi	Hasil Reaksi	Perbandingan Volume
1. 2. 3. 4.	Hidrogen + Oksigen 1 L + 0.5 L Nitrogen + Hidrogen 2 L + 6 L Hidrogen + Klor 1 L + 1 L Etilena + Hidrogen 1 L + 1 L	Uap air 1 L Amonia 4 L Hidrogen klorida 2 L Etana 1 L	2 : 1 : 2 1 : 3 : 2 1 : 1 : 2 1 : 1 : 1

Berdasarkan data percobaan dalam tabel di atas, perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasil reaksi, ternyata berbanding sebagai bilangan bulat. Data percobaan tersebut sesuai dengan hukum perbandingan volume atau dikenal dengan hukum Gay Lussac bahwa: