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)
0
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersYou can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users(For complaints, use another form )