MEDIA MENGAJAR
IPA Kimia
UNTUK SMA/MA KELAS X
Bab
4
Hukum Dasar dan Perhitungan Kimia
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 ratarata, 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
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)
Pada tahun 1700-an, Antoine
Laurent Lavoisier (1743-1794)
Menyatakan bahwa “Massa zat-zat sebelum reaksi
sama dengan massa zat-zat sesudah reaksi”.
CONTOH SOAL
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
Hukum Proust (Hukum Perbandingan Tetap)
Pada sekitar tahun 1799,
Joseph Luis Proust
CONTOH
• 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 unsurunsur 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
• 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)
Dalton
“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."
CONTOH
Nitrogen dan oksigen dapat
membentuk senyawa-senyawa N2O,
NO, N2O3, dan N2O4 dengan
komposisi massa terlihat dalam
tabel berikut.
Senyawa Massa Nitrogen Massa Oksigen Perbandingan
(gram)
(gram)
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)
Joseph Louis Gay-Lussac
(1778-1850)
Pereaksi
(reaktan)
Melakukan eksperimen mereaksikan beberapa gas
yang diukur pada suhu dan tekanan yang sama.
Berdasarkan ekperimen tersebut, dirumuskanlah
Hukum Perbandingan Volume.
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
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  10-27 kg
• Karena nilainya yang sangat kecil, 1,66  10-27 kg disebut dengan 1 sma (satuan massa atom)
CONTOH
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 =
Σmassa Cl−35 + Σmassa Cl−37
jumlah seluruh atom Cl di alam
=
(75% x 35 ) + ( 25% × 37)
= 35,5 sma
100%
MASSA ATOM RELATIF & MASSA RUMUS RELATIF
2. Massa Atom Relatif
Standar massa atom
Rumus
Massa atom karbon-12 (atom karbon massanya 12
sma)
massa 1 atom X
Ar X = 1
× massa 1 atom C−12
12
Dengan, Ar X = Massa atom relatif X
Massa 1 atom C-12 = 12 sma
3. Massa Rumus Relatif
Dalam satuan rumus kimia, baik molekul atau gabuanga ion, massa rumus merupakan
masssa atom relatif penyusun rumus kimia tersebut
Rumus
Mr AXBY = (x ArA + y ArB)
Dengan, Mr = Massa rumus relatif
AXBY
KONSEP MOL
1. Bilangan Avogadro
Bilangan Avogdro (diberi lambang L)
Rumus
Jumlah partikel = n  L
6,022 140 76 × 1023
Dengan, n = jumlah mol (mol)
L = Bilangan Avogadro (6,022 × 1023)
2. Massa Molar (Mm)
Massa molar: massa dalam 1 mol
Rumus
Mm =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡
𝑛
Dengan, n = jumlah mol (mol)
Mm (satuan gram/mol) = Mr atau Ar
massa zat (dalam gram)
KONSEP MOL
2. Massa Molar (Mm)
Massa molar: massa dalam 1 mol
Rumus
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑧𝑎𝑡
Mm =
𝑛
Dengan, n = jumlah mol (mol)
Mm (satuan gram/mol) = Mr atau Ar
massa zat (dalam gram)
3. Volume Molar (Vm)
• 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
Rumus
Vm =
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑧𝑎𝑡
𝑛
Dengan, n = jumlah mol (mol)
Vm = Volume molar
volume zat (dalam liter)
KONSEP MOL
4. Hipotesis Avogadro dan Hukum Gas Ideal
Hipotesis Avogadro
Rumus
𝑉𝑧𝑎𝑡 1 𝑛𝑧𝑎𝑡 1
=
𝑉𝑧𝑎𝑡 2 𝑛𝑧𝑎𝑡 2
“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
Dengan, n = jumlah mol (mol)
V = volume zat (liter)
KONSEP MOL
4. Hipotesis Avogadro dan Hukum Gas Ideal
Hukum Gas Ideal
Rumus
PV = nRT
1
1) Hukum Boyle: P ≈ pada T tetap
𝑉
2) Hukum Charles: V ≈ T pada P tetap
3) Hukum Avogadro V ≈ n, pada P dan T tetap
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)
KADAR ZAT
• 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
Rumus
% A dalam AmBn =
𝑛 × 𝐴𝑟 𝐴
 100%
𝑀𝑟 𝐴𝑚𝐵𝑛
% B dalam AmBn =
𝑛 × 𝐴𝑟 𝐵
 100%
𝑀𝑟 𝐴𝑚𝐵𝑛
Massa A dalam p gram AmBn =
𝑛 × 𝐴𝑟 𝐴
 p gram
𝑀𝑟 𝐴𝑚𝐵𝑛
Dengan, Ar = Massa atom relatif X
Mr = Massa rumus relatif
Penentuan Rumus Empiris dan Rumus Molekul
Rumus Empiris
Menunjukkan jenis dan perbandingan paling sederhana dari
atom-atom penyusun suatu zat.
Rumus Molekul
Menyatakan jenis dan jumlah sesungguhnya dari atom
penyusun yang dinyatakan dengan lambang unsur-unsurnya.
Rumus
Rumus molekul = (Rumus Empiris)n
Dengan, n = bilangan bulat
Kadar Zat dalam campuran
Persentase (%)
1) Persen Massa
Rumus
2) Persen Volume
Rumus
Menyatakan massa suatu zat yang terdapat dalam setiap 100
bagian campuran
% massa =
massa zat dalam campuran
× 100%
massa seluruh campuran
Menyatakan volume zat yang terdapat dalam setiap 100
bagian vlume campuran
% volume =
volume zat dalam campuran
× 100%
volume seluruh campuran
Kadar Zat dalam campuran
Bagian per Juta (part per million/ppm)
• Menyatakan kadar zat yang sangat kecil dalam campuran
• Menyatakan banyaknya bagian zat yang terdapat dalam
satu juta bagian campuran
Rumus
Ppm =
massa zat dalam campuran
× 1.000.000
massa seluruh campuran
Kadar Zat dalam campuran
Molaritas
Menyatakan banyaknya mol zat terlarut yang terlarut di
dalam satu liter larutan
Rumus
M=
n
V
Dengan, M = molaritas (mol/L atau mol dm-3)
n = jumlah mol (mol)
V = volume larutan (liter atau dm-3)
Perhitungan Stoikiometri
Stoikiometri Reaksi
2 molekul hidrogen + 1 molekul oksigen  2 molekul uap air
Reaksinya : 2H2 + O2  2H2O
• 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
Perhitungan Stoikiometri
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)
Rumus
% ekonomi atom =
𝑛 ×𝑀𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑟𝑎𝑝𝑘𝑎𝑛
× 100%
Σ(𝑛 ×𝑀𝑟 𝑠𝑒𝑚𝑢𝑎 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖)